Skip to main content
Global

15.6: 脊椎动物

  • Page ID
    199115
  • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    脊椎动物是动物界最知名的生物之一(图\(\PageIndex{1}\))。 已经确定了超过62,000种脊椎动物。 现在活着的脊椎动物物种只占已存在的脊椎动物的一小部分。 最著名的灭绝脊椎动物是恐龙,这是一组独特的爬行动物,其体型以前或之后在陆生动物身上都没有见过。 它们在1.5亿年中一直是主要的陆生动物,直到白垩纪末期在大规模灭绝中灭绝。 鉴于恐龙的骨骼元素保存在化石记录中,人们对恐龙的解剖结构知之甚少。

    照片 a 显示雪地里有一只老虎和幼崽。 照片 b 显示了一只黄色的青蛙,树叶上有黑点。 照片 c 显示了一只老鹰,胸部为白色,翅膀为棕色,脸色为灰色。
    \(\PageIndex{1}\)极度濒危脊椎动物物种的例子包括(a)西伯利亚虎(Panthera tigris altaica)、(b)巴拿马金蛙(Atelopus zeteki)和(c)菲律宾鹰(Pithecophaga jefferyi)。 (来源 a:Dave Pape 对作品的修改;来源 b:Brian Gratwicke 对作品的修改;来源 c:“cuatrok77” /Flickr 对作品的修改)

    鱼类

    据估计,现代鱼类包括31,000个物种。 鱼是最早的脊椎动物,而无颚鱼是其中最早的。 无颚鱼 —— 现在的 hagfish 和 lampreys —— 具有独特的颅骨和复杂的感官器官,包括眼睛,这使它们与无脊椎动物和弦动物区分开来。 下巴鱼进化得较晚,如今已异常多样化。 鱼是活性喂食器,而不是无柄的悬浮喂食器。

    Jawless Fishes

    无颚鱼是颅骨(包括除被囊动物和柳叶刀之外的所有脊椎动物群体),它们代表了五亿多年前出现的古老脊椎动物谱系。 一些最早的无颚鱼类是 ostracoderms(意思是 “贝壳皮”)。 Ostracoderms 现已灭绝,是用骨盔甲包裹的脊椎动物鱼,这与当今的无颚鱼不同,后者的鳞片中缺少骨头。

    Myxini 进化枝包括 67 种 hagfish。 Hagfish 是鳗鱼般的食腐动物,生活在海底,以死去的无脊椎动物、其他鱼类和海洋哺乳动物为食(图\(\PageIndex{2}\) a)。 Hagfish 完全是海洋的,存在于除极地以外的世界各地的海洋中。 这些动物的一个独特特征是皮肤下的粘液腺能够通过表面毛孔释放出大量的粘液。 这种粘液可以让 hagfish 逃离捕食者的控制。 众所周知,Hagfish 会进入死亡或垂死生物的尸体,从内部吞噬它们。

    照片 a 显示蠕虫状的 hagfish 聚集在泥洞里。 照片 b 显示了像水蛭一样的海灯笼被锁在一条大鱼身上。
    \(\PageIndex{2}\)(a)太平洋哈格鱼是生活在海底的食腐动物。 (b) 这些寄生的海灯通过吸力附着在湖鳟宿主身上,然后用粗糙的舌头刮掉肉体,以鳟鱼的血液为食。 (来源 a:NOAA/CBNMS Linda Snook 对作品的修改;来源 b:美国地质调查局对作品的修改)

    hagfish 的骨架由软骨组成,软骨包括贯穿身体长度的软骨 notochord 和头骨。 这个 notochord 为鱼的身体提供支撑。 尽管它们是颅骨动物,但它们不是脊椎动物,因为它们在发育过程中不会像脊椎动物那样用椎柱代替 notochord。

    Petromyzontidae 进化枝包括大约 40 种 lampreys。 Lampreys 在大小和形状上与 hagfish 相似;但是,lampreys 有脑壳和椎骨不完整。 Lampreys 缺少成对的附属物和骨头,hagfish 也是如此。 作为成年人,lampreys 的特点是有齿的、漏斗状的吸嘴。 有些物种在成年后是寄生的,它们附着在鱼的体液上并以鱼的体液为食(图\(\PageIndex{2}\) b)。 大多数物种都是自由生活的。

    Lampreys 主要生活在沿海和淡水中,分布在全球温带地区。 所有物种都在淡水中产卵。 卵在外部受精,幼虫与成虫形态明显不同,作为悬浮喂食器需要3到15年。 成年人一旦达到性成熟,几天之内就会繁殖和死亡。 Lampreys 成年后有 notochord。

    Jawed Fishes

    Gnathostomes 或 “jaw-mouths” 是有下巴的脊椎动物,包括软骨鱼和骨鱼。 脊椎动物早期进化中最重要的发展之一是下巴的起源,下巴是一种附着在颅骨上的铰链结构,允许动物抓住和撕裂食物。 下巴的进化使早期的 gnathostomes 能够开采无颚鱼类无法获得的食物资源。

    软骨鱼 Chondrichthyes 进化枝种类繁多,包括鲨鱼(图\(\PageIndex{3}\) a)、射线和溜冰鞋,还有锯鱼和几十种叫做 chimaer as 或幽灵鲨的鱼类。 Chondrichthyes 有成对的鳍和由软骨制成的骨架。 这个进化枝大约在3.7亿年前出现在泥盆纪中期。 人们认为它们来自一个已灭绝的群体,该群体的骨骼由骨头制成;因此,Chondrichthyes 的软骨骨骼是后来的发展。 鲨鱼骨架的某些部分通过碳酸钙颗粒得到加强,但这与骨头不同。

    大多数软骨鱼类生活在海洋栖息地中,少数物种一生中部分或全部生活在淡水中。 大多数鲨鱼都是以活猎物为食的食肉动物,要么将其全部吞下,要么用下巴和牙齿将其撕成小块。 鲨鱼的牙齿很可能是从覆盖其皮肤的锯齿状鳞片演变而来的。 有些种类的鲨鱼和鱼是以浮游生物为食的悬浮喂食物。

    照片 a 显示了一条鼻子宽的鲨鱼。 照片 b 显示了一条黄貂鱼,身体又长又薄,头部呈圆形,停在沙质底部
    \(\PageIndex{3}\)(a)这种锤头鲨是掠食性软骨鱼的一个例子。 (b) 这只黄貂鱼在喂食或等待猎物时会融入海底的沙底。 (来源 a:修改 Masashi Sugawara 的作品;来源 b:“Sailn1” /Flickr 对作品的修改)

    鲨鱼拥有发达的感官器官,可以帮助它们找到猎物,包括敏锐的嗅觉和电接收,后者可能是所有动物中最敏感的。 被称为 ampullae of Lorenzini 的器官允许鲨鱼探测包括猎物在内的所有生物产生的电磁场。 仅在水生或两栖动物中观察到电接收。 鲨鱼与大多数鱼类一样,还有一种称为侧线的感官器官,用于检测周围水域的运动和振动,这种感觉通常被认为与陆生脊椎动物的 “听觉” 相同。 侧线可见为一条较暗的条纹,沿着鱼的身体长度延伸。

    鲨鱼通过性繁殖,卵子在内部受精。 大多数物种都是 ovoviviparous,也就是说,受精卵保留在母亲体内的输卵管中,胚胎由卵黄滋养。 卵子在子宫中孵化,幼卵活着出生,功能齐全。 有些种类的鲨鱼是卵巢的:它们产卵在母亲体外孵化。 胚胎由鲨鱼蛋盒或 “美人鱼钱包” 保护,后者具有皮革的稠度。 鲨鱼蛋盒的触角会卡住海藻,为刚出生的鲨鱼提供掩护。 有几种鲨鱼是胎生的,也就是说,幼鲨在母亲体内发育,她活产。

    射线和溜冰鞋包括 500 多种物种,与鲨鱼密切相关。 它们与鲨鱼的区别在于它们的身体扁平、胸鳍增大并融合到头部,以及腹侧表面有刺缝(图\(\PageIndex{3}\) b)。 像鲨鱼一样,射线和溜冰鞋也有软骨骨架。 大多数物种是海洋物种,生活在海底,几乎分布在世界各地。

    Bony Fishes

    Osteichthyes 或骨鱼进化枝的成员以骨骨骼为特征。 当今绝大多数鱼类都属于这个群体,该群体由大约30,000个物种组成,使其成为当今最大的脊椎动物类别。

    几乎所有的骨鱼都有骨化的骨架,其中含有专门的骨细胞(骨细胞),这些骨细胞(骨细胞)会产生和维持磷酸钙基质。 这种特征仅在少数几组 Osteichthyes 中恢复,例如鲟鱼和桨鱼,它们主要是软骨骨骼。 骨鱼的皮肤经常被重叠的鳞片覆盖,皮肤中的腺体会分泌粘液,从而减少游泳时的阻力,并帮助鱼进行渗透调节。 像鲨鱼一样,骨鱼也有横向线系统,可以检测水中的振动。 与鲨鱼不同,有些骨鱼依靠视力来寻找猎物。 骨鱼在人体的头部和躯干区域拥有味觉细胞,使它们能够检测到水中极少浓度的分子,这也是不寻常的。

    所有骨鱼,比如软骨鱼,都使用鳃呼吸。 水从鳃上吸入,鳃位于被称为 perculum 的保护性肌肉皮瓣覆盖和通风的腔室中。 与鲨鱼不同,骨鱼有游泳膀胱,这是一种充满气体的器官,有助于控制鱼的浮力。 骨鱼进一步分为两个具有活体成员的进化枝:Actinopterygii(射线鳍鱼)和 Sarcopterygii(叶鳍鱼)。

    雷鳍鱼包括许多熟悉的鱼类——金枪鱼、鲈鱼、鳟鱼和鲑鱼(图\(\PageIndex{4}\) a)等。 射线鳍鱼以其鳍的形式命名,即由称为射线的骨刺支撑的皮肤网。 相比之下,叶鳍鱼的鳍是肉质的,由骨头支撑(图\(\PageIndex{4}\) b)。 叶鳍鱼的活体成员包括不太熟悉的肺鱼和腔棘鱼。

    插图比较了鲜红色的鲑鱼(a)和蓝色的腔棘鱼(b),两者的形状相似,有鳍。
    \(\PageIndex{4}\)(a)红鲑鱼和(b)腔棘鱼都是 Osteichthyes 进化枝的骨鱼。 腔棘鱼,有时被称为叶鳍鱼,被认为在 1 亿年前的白垩纪晚期灭绝,直到 1938 年在非洲和马达加斯加之间发现了一条腔棘鱼。 (来源 a:USFWS Timothy Knepp 对作品的修改;来源 b:Robbie Cada 对作品的修改)

    两栖动物

    两栖动物是脊椎动物四足动物。 两栖动物包括青蛙、火蜥蜴和 caecilians。 两栖动物一词的意思是 “双重生命”,指许多青蛙在生命周期中从蝌蚪、成虫经历的变态,以及水生和陆地环境的混合体。 两栖动物在泥盆纪时期进化,是最早的陆地四足动物。

    作为四足动物,大多数两栖动物的特点是四肢发育良好,尽管某些种类的火蜥蜴和所有 caecilians 只有残留的四肢。 现存两栖动物的一个重要特征是皮肤湿润、可渗透,由粘液腺形成。 潮湿的皮肤允许氧气和二氧化碳与环境交换,这种过程称为皮肤呼吸。 所有活着的成年两栖动物都是肉食性的,有些陆地两栖动物的舌头很粘,可以用来捕捉猎物。

    两栖动物多样性

    据估计,两栖动物包括居住在世界各地的热带和温带地区的6,500种现存物种。 两栖动物可以分为三个进化枝:Urodela(“tailede-ones”)、火蜥蜴和 newts;阿努拉(“无尾的”)、青蛙和蟾蜍;以及阿波达(“无腿的”),caecilians。

    活火蜥蜴(图\(\PageIndex{5}\) a)包括大约 500 种物种,其中一些是水生物种,另一些是陆地物种,还有一些仅在成年后生活在陆地上。 成年火蜥蜴通常有四肢和一条尾巴的全身四足动物身体计划。 有些火蜥蜴没有肺部,呼吸是通过皮肤或外部鳃进行的。 一些陆生火蜥蜴有原始的肺部;少数物种既有鳃又有肺部。

    照片 a 显示了一只带有亮黄色斑点的黑火蜥蜴。 照片 b 显示了一只坐在树枝上的亮绿色大青蛙。
    \(\PageIndex{5}\)(a)大多数火蜥蜴都有腿和尾巴,但呼吸因物种而异。 (b) 澳大利亚绿树蛙是一种夜间捕食者,生活在水源附近的树冠中。 (来源 a:瓦伦蒂娜·斯托蒂对作品的修改;来源 b:埃文·皮克特对作品的修改)

    概念在行动

    观看这段关于异常大的火蜥蜴物种的视频

    青蛙(图\(\PageIndex{5}\) b)是最多样化的两栖动物群体,大约有 5,000 个物种生活在除南极洲以外的所有大陆。 青蛙的身体计划比火蜥蜴在陆地上运动的身体计划更专业。 成年青蛙在陆地上使用后肢跳跃的次数倍于其体长。 青蛙有许多修改可以避开掠食者,包括充当伪装的皮肤和对皮肤腺体分泌的捕食者有毒的防御性化学物质。

    青蛙卵在外部受精,因为它们是在潮湿的环境中产下的。 青蛙表现出一系列父母行为,有些物种对后腿或背部携带卵和蝌蚪,几乎不关心。 生命周期由两个阶段组成:幼虫阶段,然后是变态到成虫阶段。 青蛙的幼虫阶段,蝌蚪,通常是以过滤器为食的食草动物。 蝌蚪,通常有、侧线系统、长鳍尾巴,但没有四肢。 在蝌蚪 (tadpole) 阶段结束时,青蛙会逐渐变为成虫形态。 在这个阶段,鳃和侧线系统消失,四肢发育。 下巴变大,适合食肉喂食,消化系统会变成捕食者典型的短肠。 还会形成鼓膜和呼吸空气的肺部。 变态过程中的这些变化允许幼虫在成虫阶段移动到陆地上(图\(\PageIndex{6}\))。

    一系列的三张照片显示了从(a)蝌蚪(b)有四条腿和一条尾巴的幼蛙到(c)成年青蛙的变态。
    \(\PageIndex{6}\)青蛙起初是(a)蝌蚪,经过变态变成(b)幼蛙,最后(c)成年。 (来源:布莱恩·格拉特威克对作品的修改)

    据估计,Caecilians 包括 185 个物种。 它们没有外肢,像巨型蚯蚓。 它们栖息在土壤中,主要存在于南美、非洲和南亚的热带地区,在那里它们适应了土壤挖掘的生活方式,几乎失明。 与大多数其他在水中或水附近繁殖的两栖动物不同,在较干燥的土壤栖息地繁殖意味着 caecilians 必须利用内部施肥,而且大多数物种生下活得很年轻(图\(\PageIndex{7}\))。

    照片显示了水族馆里的一只大型蠕虫状动物。 身体是分段的,嘴巴很小,眼睛很小。
    \(\PageIndex{7}\)Caecilians 缺乏外肢,非常适合挖掘土壤的生活方式。 (来源:“cliff1066” /Flickr 对作品的修改)

    爬行动物和鸟类

    羊膜动物——爬行动物、鸟类和哺乳动物——与两栖动物的区别在于它们的地面适应(去壳)卵和受羊膜保护的胚胎。 羊膜的进化意味着羊膜的胚胎可以在卵内的水生环境中发育。 这减少了对水环境进行开发的依赖,并允许羊膜生物侵入较干燥的地区。 这是一次重大的进化变化,使它们与两栖动物区分开来,两栖动物因其无壳卵而仅限于潮湿的环境。 尽管各种羊膜物种的贝壳差异很大,但它们都允许保留水分。 羊膜还允许气体交换和在蛋壳外壳内封存废物。 鸟蛋的壳由碳酸钙组成,坚硬而脆弱,但有气体和水交换的孔隙。 爬行动物蛋的外壳更具皮革质和柔韧性。 大多数哺乳动物不会产卵;但是,即使在内部妊娠期间,羊膜仍然存在。

    过去,羊膜动物最常见的分为哺乳动物、爬行动物和鸟类。 但是,鸟类是恐龙的后代,因此这种经典方案导致的群体不是真正的进化枝。 我们将把鸟类作为一个不同于爬行动物的群体来讨论,但有一项谅解,即这并不反映进化史。

    爬行动物

    爬行动物是四足动物。 无肢爬行动物(蛇)可能有残留的四肢,并且像 caecilians 一样,被归类为四足动物,因为它们是四肢祖先的后代。 爬行动物在陆地上产下去壳的卵。 即使是水生爬行动物,比如海龟,也会返回陆地产卵。 它们通常通过内部受精进行性繁殖。 有些物种表现出 ovoviviparity,卵在准备孵化之前会留在母亲的体内。 其他物种是胎生的,后代是活着出生的。

    允许爬行动物在陆地上生活的关键适应措施之一是发育出鳞片状的皮肤,其中含有蛋白质角蛋白和蜡质脂质,可防止皮肤水分流失。 这种闭塞性皮肤意味着爬行动物不能像两栖动物一样使用皮肤进行呼吸,因此所有爬行动物都必须用肺呼吸。 此外,爬行动物通过以尿酸糊的形式排出氮气来节省宝贵的体内水分。 这些特征以及带壳的羊膜卵是爬行动物在远离水域的各种陆地栖息地中如此成功地殖民的主要原因。

    爬行动物是外热,也就是说,其主要体热源来自环境的动物。 行为动作,例如晒太阳给自己加热,或者寻找阴影或洞穴来降温,可以帮助他们调节体温,

    Class Reptilia 包括分为四个活进化枝的不同物种。 它们是 Crocodilia、Sphenodontia、Squamata 和 Testudines。

    鳄鱼(“小蜥蜴”)大约在8400万年前出现,活物种包括短吻鳄、鳄鱼和凯门鳄。 鳄鱼(图\(\PageIndex{8}\) a)生活在非洲、南美、美国东南部、亚洲和澳大利亚的热带地区。 它们存在于河流和湖泊等淡水栖息地中,大部分时间都在水中度过。 有些物种由于其半直立姿势而能够在陆地上移动。

    照片 a 显示一条鳄鱼坐在泥里。 照片 b 显示了一只绿色蜥蜴,它的尾巴像蜗牛壳一样卷曲。 蜥蜴有两个角,与它所在植物的叶子相匹配。 照片 c 显示了一条带有橙色和黑色条纹以及白色条纹的蛇。 照片 d 显示了一只非常大的乌龟。
    \(\PageIndex{8}\)(a)鳄鱼,比如这条暹罗鳄鱼,为他们的后代提供父母照顾。 (b) 这只杰克逊的变色龙与周围环境融为一体。 (c) 吊袜带蛇属于 Thamnoph is 属,这是北美分布最广泛的爬行动物属。 (d) 非洲刺激的乌龟生活在撒哈拉沙漠的南部边缘。 它是世界第三大乌龟。 (来源 a:Keshav Mukund Kandhadai 对作品的修改;来源 c:Steve Jurvetson 对作品的修改;来源 d:吉姆·鲍恩对作品的修改)

    Sphenodontia(“楔齿”)起源于中生代,仅包括一个活属图阿塔拉,在新西兰发现了两个物种。 有许多化石物种可以追溯到三叠纪时期(2.5—2亿年前)。 尽管 tuataras 类似于蜥蜴,但它们在解剖学上是截然不同的,具有鸟类和海龟身上的共同特征。

    Squamata(“scaly”)出现在二叠纪晚期;活物种包括蜥蜴和蛇,它们是现存最大的爬行动物进化枝(图\(\PageIndex{8}\) b)。 蜥蜴与蛇的不同之处在于它有四肢、眼皮和外耳,而它们缺少蛇。 蜥蜴种类的大小不一,从长度为几厘米的变色龙和壁虎到长约3米的科莫多巨龙。

    人们认为蛇是1亿多年前挖洞蜥蜴或水生蜥蜴的后代(图\(\PageIndex{8}\) c)。 蛇由大约3,000种物种组成,存在于除南极洲以外的所有大陆。 它们的大小从 10 厘米长的线蛇到 7.5 米长的蟒蛇和蟒蛇不等。 所有蛇都是肉食性的,吃的是小动物、鸟、蛋、鱼和昆虫。

    海龟是 Testudines 进化枝(“有贝壳”)的成员(图\(\PageIndex{8}\) d)。 海龟的特点是骨壳或软骨壳,由背部的甲壳和腹侧表面的胸罩组成,后者由肋骨发育而成。 海龟出现于大约 2 亿年前,早于鳄鱼、蜥蜴和蛇。 海龟在陆地上产卵,尽管许多物种生活在水中或水附近。 海龟的大小不一,从 8 厘米(3.1 英寸)有斑点的 padloper 乌龟到 200 厘米(超过 6 英尺)的棱皮海龟不等。 “海龟” 一词有时仅用于描述生活在海中的那些 Testudines 物种,而 “乌龟” 和 “Terrapin” 这两个术语分别用于指生活在陆地和淡水中的物种。

    现在的数据表明,鸟类属于爬行动物进化枝,但它们表现出许多独特的适应性,使它们与众不同。 与爬行动物不同,鸟类具有吸热作用,这意味着它们通过新陈代谢过程产生自己的体热。 鸟类最鲜明的特征是它们的羽毛,它们是经过改良的爬行动物鳞片。 鸟有几种不同类型的羽毛,专门用于特定功能,例如流线型鸟类外表的轮廓羽毛和结构松散的隔热羽毛(图\(\PageIndex{9}\) a)。

    羽毛不仅允许最早的鸟类滑行,最终进行拍打飞行,而且即使在较低的温度下,它们也能隔热鸟的身体,有助于维持吸热。 为飞行动物提供动力需要节省所携带的重量。 随着体重的增加,飞行所需的肌肉输出和能量消耗也会增加。 为了减轻体重,鸟类做了几处修改,包括空心或气动骨(图\(\PageIndex{9}\) b),其空气空间可以与气囊相连,骨内有交联支柱以提供结构加固。 椎骨骨架和脑袋的一部分融合在一起,以增加其强度,同时减轻其重量。 大多数鸟类只有一个子房而不是两个子房,没有活鸟的下巴里有牙齿,这进一步减少了体重。

    插图 a 显示了一只鸟的翅膀,它有两段飞行羽毛,长的主羽毛朝向翅膀的尖端,次要羽毛离身体更近。 图 b 显示了一根带有结构支撑的空心骨头,可提供加固。
    \(\PageIndex{9}\)(a) 主要羽毛位于机翼尖端并提供推力;次要羽毛位于身体附近,可提供提力。 (b) 许多鸟都有空心的气动骨头,这使得飞行更容易。

    鸟类拥有从主气道分支的气囊系统,这些气囊会转移空气路径,使其在吸气和过期期间单向穿过肺部。 与哺乳动物肺部不同,哺乳动物肺部在吸入和呼出时空气会向两个方向流动,而空气会持续流过鸟的肺部,以提供更有效的气体交换系统。

    哺乳类

    哺乳动物是脊椎动物,其毛发和乳腺用于为幼虫提供营养。 下巴、骨骼、皮肤和内部解剖结构的某些特征也是哺乳动物所独有的。 毛发的存在是哺乳动物的关键特征之一。 尽管头发在某些群体(例如鲸鱼)中不是很广泛,但头发对哺乳动物具有许多重要功能。 哺乳动物具有吸热作用,头发通过在身体附近捕获一层空气以保持新陈代谢热量来提供隔热效果。 头发还可以通过称为 vibrissae(俗称胡须)的特殊头发作为一种感官机制。 它们附着在传递触摸信息的神经上,这对于夜间活动或挖洞的哺乳动物特别有用。 头发还可以提供保护性着色。

    哺乳动物皮肤包括具有各种功能的分泌腺。 皮脂腺产生一种称为皮脂的脂质混合物,分泌到头发和皮肤上,起到防水和润滑作用。 皮脂腺位于身体的大部分部位。 Sudoriferous 腺体会产生汗水和气味,分别在体温调节和交流中起作用。 乳腺产生用于喂养新生儿的牛奶。 虽然雄性 monotremes 和 eutherians 拥有乳腺,但雄性有袋动物没有。

    哺乳动物的骨骼系统具有与其他脊椎动物区分开来的独特特征。 大多数哺乳动物都有异牙牙,这意味着它们有不同类型和形状的牙齿,可以以不同种类的食物为食。 这些不同类型的牙齿包括门牙、犬齿、前磨牙和磨牙。 前两种类型用于切割和撕裂,而后两种类型用于破碎和研磨。 不同群体的每种类型的比例不同,具体取决于他们的饮食习惯。 大多数哺乳动物也是 diphyodonts,这意味着它们一生中有两组牙齿:乳牙或 “婴儿” 牙齿和恒牙。 在其他脊椎动物中,牙齿可以在整个生命中被替换。

    现代哺乳动物分为三大类:单极动物、有袋动物和欧瑟里动物(或胎盘哺乳动物)。 eutherians 或胎盘哺乳动物和有袋动物统称为 therian 哺乳动物,而 monotremes 被称为 metatherians。

    monotremes 有三种活物种:鸭嘴兽和两种针鼹或多刺食蚁兽(图\(\PageIndex{10}\))。 鸭嘴兽和一种针鼹在澳大利亚发现,而其他种类的针鼹则在新几内亚发现。 Monotremes 在哺乳动物中是独一无二的,因为它们会产下皮革卵,类似于爬行动物的卵,而不是生下活着的孩子。 但是,卵子一直保留在母亲的生殖道中,直到它们几乎准备好孵化为止。 一旦幼虫孵化,雌性就会开始从身体腹侧乳腺组织脊中的毛孔中分泌出牛奶。 像其他哺乳动物一样,monotremes 具有吸热作用,但调节体温(90 °F,32 °C)略低于胎盘哺乳动物(98 °F,37 °C)。 像爬行动物一样,monotremes 有一个用于尿液、粪便和生殖产品的后开口,而不是像胎盘哺乳动物那样有三个单独的开口。 成年 monotremes 缺牙。

    左边的插图显示了两只短毛鸭嘴兽,有着鳍状的脚、扁平的尾巴和扁平的鼻子。 右边的照片显示了一只针鼹有着长长的肉质鼻子,身体被粗糙的头发和刺覆着。
    \(\PageIndex{10}\)鸭嘴兽(左)是 monotreme,拥有皮革般的嘴,可以产卵,而不是生下活着的孩子。 右图显示的是针鼹是另一种单极动物。 (来源 “echidna”:巴里·托马斯对作品的修改)

    有袋动物主要存在于澳大利亚和附近的岛屿,尽管在美洲发现了大约100种负鼠和另外两个家族的几种。 澳大利亚有袋动物的种类超过230种,包括袋鼠、考拉、土匪和塔斯马尼亚恶魔(图\(\PageIndex{11}\))。 大多数种类的有袋动物都有一个袋子,幼虫出生后可以在里面居住,接受牛奶并继续发育。 出生前,有袋动物的胎盘连接不那么复杂,幼虫出生时的发育程度远低于胎盘哺乳动物。

    插图显示了一只类似于小熊的动物躺在草地上。
    \(\PageIndex{11}\)塔斯马尼亚魔鬼是原产于澳大利亚的几种有袋动物之一。 (来源:Wayne McLean)

    Eutherians 是分布最广泛的哺乳动物,分布在世界各地。 Eutherians 有几组,包括食虫者 Insectivora;无牙食蚁兽 Edentata;啮齿动物 Rodentia;Chiroptera,蝙蝠;鲸目动物,包括鲸鱼在内的水生哺乳动物;食肉动物,包括狗、猫和熊;以及灵长类动物,包括人类。 Eutherian 哺乳动物有时被称为胎盘哺乳动物,因为所有物种都有复杂的胎盘,可以将胎儿与母亲连接起来,从而允许气体、液体、废物和营养物交换。 虽然其他哺乳动物的胎盘可能不太复杂或短暂地有胎盘,但所有欧瑟里动物在妊娠期间都有复杂的胎盘。

    灵长类动物

    Order Mammalia 类灵长类动物包括狐猴、眼镜猴、猴子和猿类,包括人类。 非人类灵长类主要生活在南美、非洲和亚洲的热带或亚热带地区。 它们的大小从30克(1盎司)的老鼠狐猴到200千克(441磅)的山地大猩猩不等。 灵长类动物的特征和进化对我们特别感兴趣,因为它们使我们能够了解自己物种的进化。

    所有灵长类动物都有爬树的适应能力,因为它们都是树木居住者的后代,尽管并非所有物种都是树栖动物。 灵长类动物的这种树栖遗产使手脚适应了短臂运动,或者在树上攀爬和摆动。 这些改编包括但不限于 1) 旋转的肩关节;2) 与其他脚趾和拇指分开较远的大脚趾;拇指与手指(人类除外)分开很远,允许抓住树枝;3)立体视觉,两个重叠的视野,允许用于测量距离所需的深度感知。 灵长类动物的其他特征包括大脑比许多其他哺乳动物的大脑大,爪子被改造成扁平的指甲,通常每次怀孕只有一个后代,以及保持身体直立的趋势。

    Order Primates 分为两组:prosimians 和类人猿。 Prosimians 包括非洲的丛林宝宝、马达加斯加的狐猴以及东南亚的卡车、马铃和眼镜猴。 类人猿包括猴子、小猿和大猿(图\(\PageIndex{12}\))。 总的来说,与类人猿相比,prosimians 往往是夜间活动的,体积比类人猿小,大脑也相对较小。

    七张灵长类动物的照片包括(a)树枝上的两只狐猴;(b)一只咆哮的猴子;(c)两只长臂长臂抱在头顶的绳子上;(d)黑猩猩;(e)bo 黑猩猩;(f)大猩猩和(g)猩猩。
    \(\PageIndex{12}\)灵长类动物可以分为 prosimians(例如(a)狐猴)和类人猿。 类人猿包括猴子,例如(b)咆哮猴;小猿类,例如(c)长臂猿;以及大猿,例如(d)黑猩猩、(e)bo 黑猩猩、(f)大猩猩和(g)猩猩。 (来源 a:修改弗兰克·瓦森的作品;来源 b:哈维·塔勒达对作品的修改;来源 d:亚伦·洛根对作品的修改;来源 e:Trisha Shears 对作品的修改;来源 f:修改戴夫·普罗弗的作品;来源 g:朱莉·兰福德对作品的修改)

    章节摘要

    最早与无脊椎动物和弦动物分歧的脊椎动物是无颚鱼。 Hagfish 是鳗鱼般的食腐动物,以死去的无脊椎动物和其他鱼类为食。 Lampreys 的特点是有齿的、漏斗状的吸嘴,有些物种寄生在其他鱼类身上。 Gnathostomes 包括下巴鱼(软骨和骨鱼)以及所有其他四足动物。 软骨鱼类包括鲨鱼、、溜冰鞋和幽灵鲨。 骨鱼可以进一步分为雷鳍鱼和叶鳍鱼。

    作为四足动物,大多数两栖动物的特点是四肢发育良好,尽管有些种类的火蜥蜴和所有 caecilians 都是无肢的。 两栖动物具有湿润、可渗透的皮肤,用于皮肤呼吸。 Amphibia 可以分为三个进化枝:火蜥蜴(Urodela)、青蛙(Anura)和 caecilians(Apoda)。 两栖动物的生命周期由两个不同的阶段组成:幼虫阶段和变态到成虫阶段。

    羊膜动物与两栖动物的区别在于存在受羊膜保护的适应地面适应的卵。 羊膜动物包括爬行动物、鸟类和哺乳动物。 允许爬行动物在陆地上生活的一个关键适应方法是长出鳞状皮肤。 爬行动物包括四个活进化枝:鳄鱼(鳄鱼和短吻鳄)、Sphenodontia(tuataras)、Squamata(蜥蜴和蛇)和 Testudines(海龟)。

    鸟类是吸热羊膜动物。 羽毛起到隔热作用,可以飞行。 鸟类的气动骨头是空心的,而不是组织填充的。 穿过鸟肺的气流沿一个方向流动。 鸟是从恐龙进化而来的。

    哺乳动物有毛发和乳腺。 哺乳动物的皮肤包括各种分泌腺。 哺乳动物是吸热的,就像鸟一样。 今天生活着三类哺乳动物:monotremes、有袋动物和欧瑟里动物。 Monotremes 在哺乳动物中是独一无二的,因为它们会产卵,而不是生下活着的孩子。 Eutherian 哺乳动物的胎盘很复杂。

    有16种现存的(活的)欧瑟里哺乳动物。 人类与灵长类动物的关系最为密切,尽管并非所有物种都是树栖动物,但灵长类动物都有爬树的适应能力。 灵长类动物的其他特征包括大脑比其他哺乳动物大,爪子被改造成扁平指甲,通常每次怀孕时只有一只幼崽,立体视觉以及保持身体直立的趋势。 灵长类动物分为两组:prosimians 和类人猿。

    词汇表

    Actinopterygii
    雷鳍鱼
    羊膜生物
    拥有羊膜卵的动物进化枝;包括爬行动物(包括鸟类)和哺乳动物
    两栖动物
    青蛙、火蜥蜴和 caecilians
    洛伦齐尼的 ampulla
    一种允许鲨鱼探测生物产生的电磁场的感官器官
    类人猿
    由猴子、猿类和人类组成的进化枝
    阿努拉
    青蛙
    Apoda
    caecilians
    心跳
    在树上摇摆
    caecilian
    属于阿波达进化枝的无腿两栖动物
    Chondrichthyes
    下巴鱼,有成对的鳍和由软骨制成的骨架
    颅骨
    一个拟议的和弦进化枝,包括除被囊动物和柳叶刀以外的所有群体
    Crocodilia
    鳄鱼和短吻鳄
    皮肤呼吸
    通过皮肤进行气体交换
    diphyodont
    指一生中拥有两套牙齿
    羽绒羽毛
    专门用于隔热的羽毛
    eutherian 哺乳动物
    一种具有复杂胎盘的哺乳动物,将胎儿与母亲联系起来;有时称为胎盘哺乳动物
    青蛙
    属于阿努拉进化枝的无尾两栖动物
    gnathostome
    一条下巴的鱼
    hagfish
    一种生活在海底的鳗鱼般的无颚鱼,是一种清道夫
    异端牙齿
    不同类型的牙齿通过不同的目的修饰
    七鳃鳗鱼
    一种没有下巴的鱼,其特征是有齿的、漏斗状的、吸嘴的
    横向线
    延伸到鱼体长度的感官器官,用于检测水中的振动
    哺乳动物
    拥有头发和乳腺的吸热脊椎动物之一
    乳腺
    在雌性哺乳动物中,是为新生儿生产牛奶的腺体
    有袋动物
    包括袋鼠、考拉、土匪、塔斯马尼亚恶魔和其他几种物种在内的哺乳动物群体之一;幼虫在袋子里发育
    monotreme
    产卵哺乳动物
    Myxini
    hagfish
    Osteichthyes
    骨鱼
    ostracoderm
    最早被骨头覆盖的无颚鱼之一
    Petromyzontidae
    lampreys 的进化枝
    气动骨头
    充满空气的骨头
    灵长类动物
    包括狐猴、眼镜猴、猴子、猿类和人类
    prosimians
    一组灵长类动物,包括非洲的丛林宝宝、马达加斯加的狐猴以及东南亚的马车、马铃和眼镜猴
    火蜥蜴
    一种属于 Urodela 进化枝的尾巴两栖动物
    Sarcopterygii
    叶鳍鱼
    皮脂腺
    在哺乳动物中,一种产生称为皮脂的脂质混合物的皮肤腺
    Sphenodontia
    包括 tuataras 在内的爬行动物进化枝
    Squamata
    蜥蜴和蛇的爬行动物进化枝
    立体视觉
    来自眼睛的两个重叠视野产生深度感知
    有气味的腺体
    哺乳动物中产生汗液和气味分子的腺体
    游泳膀胱
    在鱼类中,一种充满气体的器官,有助于控制鱼的浮力
    蝌蚪
    青蛙的幼虫阶段
    Testudines
    海龟
    Urodela
    火蜥蜴