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《动物生物学》 脊索动物门 脊椎动物亚门 第十四章 两栖纲(Amphibia) 两栖纲
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第十四章 两栖纲(Amphibia) 第一节 两栖纲的主要特征 第二节 两栖类的躯体结构 第三节 两栖纲的分类
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第一节 两栖纲的主要特征 1、皮肤裸露,表皮轻度角质化,有利于减少体内水分的蒸发;有丰富的皮肤腺和血管,有辅助呼吸的作用;
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2、两栖类的成体有典型陆栖脊椎动物的骨骼。如:
(1)自接式(autostylic)颌弓(颅骨通过方骨(quadrate)和关节骨(下颌)连接); (2)头骨(skull)和脊柱形成可动关节; (3)脊柱分化成颈椎(cervical vertebra)、躯干椎、荐椎(sacral vertebra)和尾椎四个部分; (4)出现了胸骨(sternum); (5)有典型的五趾型附肢(pentadactyle limb)等。
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3、成体出现了内鼻孔和囊状的肺(lung),可以直接与空气进行气体交换。但肺的结构简单,不能完全满足机体对氧的要求,还必须靠皮肤辅助,幼体仍用鳃(gill)呼吸。
4、由于肺呼吸的出现,成体的心脏由二心房、一心室组成,为不完全的双循环。幼体仍为单循环,一心房、一心室。 5、大脑两半球已完全分开,大脑顶壁出现了分散的神经细胞,形成了原脑皮,但仍主司嗅觉。感觉器官也发展了一些适应陆栖生活的结构,如出现了可动的眼睑、泪腺(lachrymal gland)、瞬膜、中耳(middle ear)(听骨、鼓室 tympanic cavity、鼓膜 tympanic membrane)等。
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第二节 两栖类的躯体结构 一、外形 现存两栖类因长期适应不同的栖息环境,外形有明显区别。 1、蛙型(蛙蟾型、无尾目):典型的两栖类为半陆栖的蛙型。 幼体生活水中,形似鱼,颈部很不明显,有发达的尾部。 成体生活陆地,无尾,头短而宽,有一对眼,多具活动眼睑和半透明的瞬膜。有的眼后有鼓膜。吻端有外鼻孔一对,口裂较大。颈外型虽不明显,但已有了一个颈椎,所以头部较鱼类已大为灵活。躯干较粗短,两侧着生前后肢,后肢特别强大,适于跳跃,如,黑斑蛙。
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2、蝾螈型(鲵螈型、有尾目):有发达的尾部,体延长,前后肢较均衡,如,肥螈。
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3、蠕虫型(蚓螈型、无足目):穴居的种类则呈蠕虫型,形似蚯蚓,四肢退化,几乎没有尾部,如,鱼螈。
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二、皮肤 两栖类皮肤裸露,由表皮、真皮和皮下组织组成。 1、表皮:为复层扁平上皮,表面1-2层细胞开始角质化,但角质程度不深,仍属活细胞。这种轻度的角质化,是对陆生环境的一种重要适应,可减少体内水分的散发。蟾蜍由于表皮角质化较深,故成体可在离水源较远的地方生活。角质层(corneum stratum)内为生长层,其细胞能不断向外长出新细胞,以补充脱落的角质层。 表皮中有大量多细胞的皮肤腺。常见的皮肤腺有粘液腺(mucous gland)和毒腺(poison gland)。
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2、真皮:厚而致密,由结缔组织构成,分两层。
上层是疏松的海绵层,分布着腺体,神经末梢,色素细胞(chromatophores)和大量的毛细血管。 下层为致密层,由致密结缔组织构成。 3、皮下组织:在真皮的内层。
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三、骨骼系统 两栖类成体有典型的陆栖脊椎动物的骨骼,较鱼类获得了更大的坚韧性和活动性。 (一)头骨 头骨宽而扁平,十分特化。脑颅中的颅腔小。 软骨性硬骨骨化不良,硬骨大量消失,尤以眼眶四周为显著,因而闭眼时,眼球能压入口咽腔(有利吞咽)。脑颅后方有两枚枕髁和颈椎构成可动关节。
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(二)脊柱 由颈椎、躯椎、荐椎、尾椎四部分组成。颈椎1枚,略呈环状,称寰椎(atlas),有一对关节窝与枕髁相关节,增加了头部的活动性。荐椎1枚,有发达的横突和髂骨牢固相接,增加了后肢的承重能力。
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蛙头骨后面观 躯椎背、前面观 寰椎
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颈椎和荐椎的出现是适应陆栖生活的特征,但和高等脊椎动物相比还很原始。躯椎和尾椎数目变动范围较大。蛙类多具7枚躯椎,尾椎愈合为一枚长形尾杆骨,整个脊椎的类型在低等种类为双凹型,高等的为前凹型(procoelous)或后凹型(opithocoelous)。 两栖类开始出现胸骨,这是陆生脊椎动物的特征之一。
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(三)带骨和肢骨 1、肩带:两栖类的肩带已和头骨脱离了联系,由上肩胛骨,肩胛骨(scapula)、乌喙骨(coracoid)、上乌喙骨(epicoracoid)和锁骨(clavicle)组成。 肩胛骨和乌喙骨之间形成肩臼(glenoid fossa),与前肢的肱骨相关节。
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蛙全身骨骼
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蝾螈
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2、腰带:腰带由髂骨(ilium)、坐骨(ischium)、耻骨(pubis)构成。髂骨与荐椎横突相连,三骨愈合处形成髋臼(acetabulum),和后肢的股骨相关节。
3、前肢和后肢:从两栖类开始出现了五趾型附肢。典型的五趾型附肢均由三部分组成:即前肢由上臂,前臂和手组成;后肢由股(大腿)、胫(小腿)、足组成。
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四、肌肉系统 两栖类由水生向陆生发展的结果,肌肉的原始分节现象已经消失,仅在腹直肌(musculus rectus abdominis)上,尚可见到横行腱划(inscriptio tendineae),为分节现象的遗迹。 四肢肌环绕带骨及肢骨四周分布,形成发达的长形肌群,特别是后肢尤为发达。两栖类的四肢肌,除肢外肌,还发展了肢内肌,使运动功能大为加强。 鳃肌退化,部分转化为咽喉部的肌肉,节制舌和喉的运动。
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蛙肌肉系统背面
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蛙肌肉系统腹面
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五、消化系统 1、消化道包括: (1)口、口咽腔、食道、胃、小肠(十二指肠、回肠)、大肠(直肠)、泄殖腔。 (2)口咽腔结构复杂。 齿细小呈圆锥状,只有防止食物滑脱的作用,并无咀嚼功能。肌肉质的舌尖,大多分叉,舌根着生在口腔底壁前端。(舌尖:蛙分叉;蟾蜍不分叉。)。 舌能分泌粘液,可迅速翻出捕食。口咽腔顶壁有颌间腺(intermaxillary gland),可分泌粘液,能湿润食物,帮助吞咽,眼球可压入口腔,迫使食物推向食道。 口咽腔内还具有内鼻孔、耳咽管孔、咽门和食道开口(共七个)。蛙类在口咽腔两侧或底部有一对或单个声囊,是发声的共呜器。
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(3)食道,道短。 (4)胃,囊状,贲门(cardia)、幽门(pylorus)。无足类的胃不明显。 (5)肠可分为小肠和大肠(intestine crassum)。成体两栖类大多为肉食性,所以大、小肠均很短。无尾类的幼体以植物性食物为食,肠管相应盘曲而长。 (6)食物残渣最后从泄殖腔孔(肛门)排出体外。 2、消化腺:两栖类的消化腺有胃腺、肠腺、肝脏、胰脏。肝脏大而分成三叶,胆囊介于左右两肝叶中间,胆汁通过胆管通入十二指肠(duodenum)。胰腺呈狭长形,位于十二指肠和胃之间,胰管末端汇入胆管。
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六、呼吸系统 两栖类幼体以鳃呼吸; 成体主要用肺呼吸,为一对简单的薄壁囊。皮肤和口咽腔在气体交换中也起着重要作用。 肺囊内壁呈峰窝状,上有丰富的毛细血管。呼吸道仅为一短的喉气管室。由于肺呼吸还不完善,还必须有皮肤的辅助。冬眠时,呼吸作用几乎全由皮肤完成。
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七、循环系统 两栖类幼体水生,用鳃呼吸,心脏结构、血液循环与鱼类相似; 成体肺代替了鳃,心脏由一心房一心室演变为二心房一心室,血液循环由单循环变为不完全双循环,体动脉弓中含有混合血,这是两栖类循环中最显著的特点。
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(一)心脏 成蛙心脏由静脉窦、心房、心室、动脉圆锥四部分组成。静脉窦呈三角形,位于心脏背面,汇集全身回归的缺氧血。心房出现了分隔,左心房接受肺静脉(pulmonary vein)的多氧血,右心房接受静脉窦的缺氧血。心房以房室孔通心室。心室壁厚,有肌肉柱(分隔),能减少心室内动、静脉血的混合程度。动脉圆锥接心室,在连接处有三块半月瓣防止血液逆流。动脉圆锥延伸出左右二动脉干,每支动脉干各以两个隔膜分隔为三支:由内向外为颈总动脉、体动脉和肺皮动脉。
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蛙心脏背面观 蛙心脏腹面观
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(二)动脉 肺循环的出现使原来的六对鳃动脉弓发生了很大变化。第1、2、5、对动脉弓消失,仅保留第3、4、6对。第3对演变为颈总动脉,第4对演变为体动脉,第6对演变为肺皮动脉。 1、颈总动脉再分出颈内动脉(internal carotid artery)、颈外动脉( external carotid artery),颈外动脉供应口腔壁和舌等处的血液。颈内动脉供应脑部的血液。 2、左右体动脉弓(systemic arch)在心脏后汇合成背大动脉再分支到内脏、躯干、后肢等处。 3、左右肺皮动脉,每支又分为肺动脉(pulmonary artery)和皮动脉(cutaneous artery),分别通入肺和皮肤。
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(三)静脉 成蛙有: 1、前(大)腔静脉一对,代替鱼类的前主静脉,接受颈外(外颈)静脉(extermal jugular vein)、内颈静脉(internal jugular vein)、锁骨下静脉的血,和后腔(大)静脉血。 2、后腔静脉一条,代替了鱼类的后主静脉,它接受肾静脉(renal vein),生殖静脉(genital vein),肝静脉的血,A、肝门静脉收集消化道、胰、脾与腹静脉的血,在肝内通过毛细血管再汇成肝静脉。B、肾门静脉(renal portal vein)接收股静脉、臀静脉的血,在肾内分散为毛细血管网再汇成肾静脉。 3、腹(肾)静脉代替了鱼类的侧腹静脉,它是由左右后肢静脉分出来的一对(骨盆静脉)在腹中线汇合而成,沿腹壁中线前行,汇入肝门静脉。 4、肺静脉一对,左右肺静脉合成一条通入左心房。
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蛙的动脉系统 蛙的静脉系统
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(四)淋巴 两栖类的淋巴系统在皮下扩展成淋巴间隙,无淋巴结。蛙类有两对淋巴心,前淋巴心位于肩胛骨下,第3脊椎横突后方,开口于颈内静脉。后淋巴心位于尾杆骨前端的两侧,开口于髂静脉。 淋巴心能博动,有推动淋巴液流回心脏的功能。
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八、神经系统和感觉器官 (一)神经系统 1、中枢神经 两栖类的脑基本上和鱼类相似,也为五部脑。 大脑较鱼类发达,大脑半球已完全分开,其两侧和顶部均有神经细胞出现,称为原脑皮(archipallium),但仍主司嗅觉。 小脑不如鱼类发达,这与其活动范围狭窄和运动方式简单有关。 脊髓在肩部和腰部出现两个膨大,分别称肩膨大和腰膨大。
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2、外周神经 脑神经10对,其名称和分布与鱼类相似。 脊神经聚集形成臂神经丛和腰神经丛(由于四肢的出现),支配四肢肌肉。蛙的脊髓两侧的交感神经干已相当发达,呈链状,其上的神经节有交通支与脊髓相连接,并有分支分布到血管、腺体和内脏等处。副交感神经不发达,位于头部、荐部。
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(二)感觉器官 两栖类的幼体及部分水栖成体和鱼一样,都是通过侧线系统接受外界的压力刺激。 1、眼:适应于陆地生活,较鱼类更适于看远处物体。虹膜有环肌及辐射肌,可调节瞳孔的大小,以控制进光量。 蛙类有活动的下眼睑和半透明瞬膜,能自由闭眼,有保护眼球的功能。还有防止眼球干燥的瞬膜腺,能分泌一种油状物质滑润眼球和瞬膜。
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2、耳:陆上生活的成体两栖类,适应接受空气中的声波,听觉器官发生了较大变化,首先出现了中耳(middle ear)。中耳腔叫鼓室(tympanic cavity),有鼓膜接外耳,鼓室有耳咽管(eustachin tube)和口咽腔相通。它有平衡鼓膜内外压力的作用,鼓室内有耳柱骨,连接鼓膜和内耳的卵圆窗。内耳的结构基本和鱼类相似,但已有瓶状囊,具感受声波的功能。 3、鼻:有鼻囊一对,有外鼻孔,还出现内鼻孔,因此,两栖类的鼻腔不仅是嗅觉器官,也是呼吸的通道。鼻腔腹侧内壁嗅粘膜(olfactory mucous membrane)伸长变形,而成为一对盲囊状的犁鼻器,有感受味觉的功能。
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九、泌尿生殖系统 泌尿: 有暗红色中肾一对,位于体腔后部脊柱两侧,以中肾导管为输尿管,在雄性兼有输精功能。输尿管通泄殖腔,腔的腹面有膀胱。两栖类肾脏的肾小球发达,滤过功能较高,每日滤出水量可达体重的1/3,但肾小管吸水力很弱,在陆地上体内水分的保持,主要靠膀胱的重吸收作用来完成。 生殖: 1、雄性:有精巢一对,精细胞经输精小管进入中肾管,经泄殖腔排出体外。 2、雌性:有卵巢一对,成熟的卵子入腹腔经输卵管的喇叭口到输卵管,通入泄殖腔排出体外。
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第三节 两栖纲的分类 现存两栖类约有4200种,我国约有280种,分属三个目。 一、无足目 Apoda (蚓螈目 Caeciliformes)(有160种,我国有2种) 我国广西的双带鱼螈(Ichthyophis glulinosus)和云南的版纳螈(I. bannanica)是我国的代表种。
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二、有尾目 Caudata or Urodela(蝾螈目 Salamandriformes)(有9科,60属,约358种,我国有37种)
分布于湘、鄂、黔、桂、晋、陕等省区的大鲵(娃娃鱼)(Megalobatrachus),是国家二类保护动物。此外,极北小鲵(Hynobius keyserlingii)、中国小鲵(H.chinensis)、东方蝾螈(Cynops orientalis)、肥螈(Pachytriton brevips)等是习见种。
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极北小鲵 泥螈 洞螈 肥螈
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三、无尾目 Anura(蛙形目 Raniformes)(有3500种,我国有240种)
黑斑蛙(Rana nigromaculata)和蟾蜍(Bufo bufo gargarizans)是动物学教学、科研及医学研究的重要实验动物,许多教材中还用其作为两栖纲的代表。 黑斑蛙(青蛙)(Rana nigromaculata):属于蛙科(Ranidae),体长达7~8厘米。皮肤光滑多腺体,背部褐色或绿色,有两条纵行的皮肤褶,中央有一纵行白色条纹;腹面白色;后肢上有许多黑色横斑。常栖息于河流、池塘、稻田的水中及岸边草丛中,分布很广。 牛蛙(R. catesbeiana): 发牛声, 1950年从美国引进。食用蛙。体重达1Kg。
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金线蛙(R.plancyi):属于蛙科,体长约5厘米左右。皮肤光滑。背面绿色,腹面黄色,背侧褶很宽,呈金黄色。栖居于池塘中。分布很广,不过数量不如黑斑蛙。
中国林蛙(R.temporaria chinensis):属于蛙科,俗称哈士蟆。体长约5-8厘米。背面、体侧及四肢上部为棕褐色。或黑褐色,腹面乳白色,鼓膜区有三角形黑色斑,后肢背面有显著的黑色横纹。生活于阴湿的山坡树丛中或山溪附近,冬季群集河水深处的石块下冬眠。分布于东北、华北及青海、四川等省。 虎纹蛙(R.rugulosus):大型、蛙科,最大体长超过100mm。头吻尖长,鼓膜大而显著,下颌前侧方有2个骨质齿状突,与上颌的相应凹陷吻合。
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大蟾蜍(Bufo bufo gargarizans):属于蟾蜍科,俗名癞蛤蟆。雌性体长达10-11厘米。皮肤甚粗糙,背面密布大小不等的圆形瘰粒。背面暗红色,腹面乳黄色。陆栖性较强,白天藏匿在石块下、草丛或洞穴中,夜间外出觅食。分布几乎遍及全国各地。 东方铃蟾(Bombina orientalis): 属于盘舌科。体形小,体长约45cm。鼓膜不明显,无耳旁腺。皮肤粗糙,背面灰棕色或绿色,有不规则黑色斑点及许多刺疣,并能分泌毒液。受惊时,身体反弓。
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中国林蛙 东方铃蟾 日本雨蛙 黑眶蟾蜍、大蟾蜍 虎纹蛙 北方狭口蛙
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一、名词解释: (吞)咽式呼吸: 两栖动物的呼吸动作,主要依靠口腔底部的颤动、升降而产生空气吸入和呼出肺的动力,来完成呼吸的,这种方式称为咽式呼吸。 原脑皮: 低等脊椎动物大脑表层仅有零星的神经细胞分布,并不形成细胞层。称为原脑皮。如两栖动物。
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+ 二、判断与改错 两栖动物的肩带附着于头骨,腰带借荐椎与脊柱联结,这是四足动物与鱼类的重要区别之一。( ) 一
两栖动物的肩带附着于头骨,腰带借荐椎与脊柱联结,这是四足动物与鱼类的重要区别之一。( ) 一 两栖动物的肩带不附着于头骨,腰带借荐椎与脊柱联结,这是四足动物与鱼类的重要区别之一。 青蛙的粘液腺由表皮衍生,位于表皮层内。( ) 一 青蛙的粘液腺由表皮衍生,位于真皮层内。 两栖类动物外鼻孔一对,内具瓣膜,而且外鼻孔经鼻腔以内鼻孔开口于口腔。( ) +
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三、填空 两栖类动物的身体分为( )、( )、尾和( )四部分。 头 躯干 四肢
两栖类动物的身体分为( )、( )、尾和( )四部分。 头 躯干 四肢 蟾蜍的( )为名贵的中药材,叫( );我国东北产的( )蛙,干制雌性整体叫( ),其干制的输卵管为( ),为著名的滋补强壮剂。 毒液 蟾酥 林 蛤士蟆 蛤士蟆油 现存两栖动物的体型大致可分为( )、( )和( )。其中鱼螈是( )的代表,各种蝾螈和鲵是( )的代表动物,而各种蛙类和蟾蜍是( )有代表。 蚓螈型 鲵螈型 蛙蟾型 蚓螈型 鲵螈型 蛙蟾型
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四、选择填空 C C 两栖类是( )。 A、典型的水生动物 B、真正的陆生动物 C、由水生到陆生的过渡类群 D、最低等的脊椎动物
两栖类是( )。 A、典型的水生动物 B、真正的陆生动物 C、由水生到陆生的过渡类群 D、最低等的脊椎动物 C 两栖类背大动脉由什么形成?( )。 A、左体动脉弓 B、右体动脉弓 C、左、右体动脉弓汇合 D、颈总动脉 腰带由什么构成?( )。 A、髂骨、坐骨、耻骨 B、肩胛骨、乌喙骨、锁骨 C、髂骨、坐骨、尾骨 D、坐骨、耻骨、荐椎、尾骨 A
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五、问答题 1、简述两栖动物适应陆生生活的特征。 2、简述两栖纲的主要特征。 3、简述说明为什么两栖类还不能摆脱水环境的束缚。
4、蝌蚪与成体的比较(图表)。
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