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高中生物学奥赛辅导课件动物学1-爬行纲课件


真正陆生的变温、羊膜动物 --爬行纲 Reptilia

? 两栖类解决了由水生到陆生转变的基本问 题,如登陆、皮肤角质化、肺呼吸、双循 环等,但由于不能保持体内水分,必需回 到水中进行繁殖、幼体必须在水中生活, 因此,能否摆脱水的束缚、在陆地上进行 繁殖就成为真正陆生动物必须解决的关键 问题。 ? 古两栖类演化出一支产羊膜卵、获得陆地 繁殖能力的动物,发展

为真正陆生动物 ――爬行动物。

仍为变温动物;成体结 构进一步适应陆地生活;出 现羊膜卵,繁殖脱离了水环

境,与鸟类、哺乳类共称为
羊膜动物。 爬行类分为 五大类, 即喙头蜥目、龟鳖目、蜥蜴 目、蛇目、鳄目。

内容提要:
一、 爬行纲的主要特征 (一)羊膜卵的结构及其进化意义 (二)躯体结构特征 二、爬行纲的分类 三、爬行纲的起源 与进化 四、小结与思考

一、 爬行纲的主要特征 (一)羊膜卵 1. 结构

amniotic egg

外包有卵膜(内、外壳膜和卵壳):卵壳坚硬,

能防止卵变形、减少卵内水分的蒸发、避免机械
损伤和防止病原菌的侵袭;卵壳上有气孔,可保 证胚胎发育时气体代谢正常进行。 内有卵黄囊,囊内贮藏有大量营养物质,以保 证胚胎不经过变态而直接发育的可能性。

2. 羊膜卵的早期胚胎发育 胚胎发生一系列保证能在陆地上完成发育的适应: 产生三种重要的胚膜:羊膜amnion、绒毛膜 chorion和尿 囊膜allan-tios

羊膜围成的腔称

为羊膜腔,内充满
液态的羊水;绒毛 膜围成的腔称为胚 外体腔;尿囊膜围 成的腔称为尿囊腔。

3. 羊膜卵的进化意义 羊膜卵的出现是脊椎动物演化史上的 一个飞跃。羊膜卵的出现解除了脊椎动物 个体发育中对水的依赖,使脊椎动物完全 陆生成为可能,也使陆生脊椎动物能向陆 地的各种不同栖息环境纵深发展。

(二)爬行类躯体结构特征 1. 体型多样化

1.1 体区划分
爬行动物除蛇型类外,躯体都明显地分成五

部分:头、颈、躯干、四肢和尾。

1.2 体形多样 为适应不同的生活环境,爬行动物的体形向

多样化发展,可分成三种类型:
①龟鳖型:五部分化明显,躯体扁平,尾长短于 体长,适应水栖。 ②蜥蜴型:五部分化明显,尾长长于体长,适应 于地栖、树栖。

③蛇

型:五部分化不明显,四肢退化,尾长短

于体长,适应穴居。

外形

2. 高度角质化、外被角质鳞片或骨板、缺乏腺体 2.1 皮肤结构:
角质化→蜕皮;色素细胞→体色(保护、温度调节)

蜥蜴蜕皮

变色龙(避役)

2.2 皮肤衍生物--角质鳞片、骨板和腺体

①角质鳞片:为表皮衍生物。
②骨板、腹膜肋:为真皮衍生物。P471

鳄鱼的腹膜肋

③腺体: 二者的 鼠蹊窝和股窝:位于蜥蜴类大腿内侧 分泌物 形成刺 肛前窝:位于泄殖孔前; 状突起, 臭腺:位于雄性鳄类泄殖腔内、蛇尾 有助于 的基部以及龟类的颌下和胯间, 交配 成对存在,其分泌物具有特殊气 味,具吸引雌性的作用。

④ 爪:爬行类指(趾)末端皆具爪,来源于表 皮的角质层;

⑤ 刚毛:壁虎脚底具有的精细结构

3. 骨骼系统
① 骨化程度高,硬骨比重大。 ② 高颅型tropibasic type:颅骨较高而且隆起, 颅腔扩展、脑容量增大;构成颅骨骨块的数

目为陆生脊椎动物中最多的。
③ 具眶间隔和单枕髁:两眼间有一薄骨片即眶 间隔。具一枚枕髁与第一枚颈椎(寰椎)相 关节。

④ 出现完整或不完整的次生腭secondary palata 次生腭由前颌骨和上颌骨的腭突、腭骨等突

起共同合成,将原始的口腔分为口腔和鼻腔,内
鼻孔位臵后移,呼吸和摄食互不影响,促进了口 腔消化的发展。鳄类有完整的次生腭。

⑤ 颅骨上形成颞孔 Temporal fossa 除了鼻孔、眼眶外,颅骨中的后眶骨和鳞骨 上的穿孔即颞孔(颞窝)。颞孔的出现为咬肌的 附着和收缩提供空间。

颞孔的有无、数目和位臵决定了该动物的噬
咬方式,间接地影响到动物的许多行为和生理特

征。所以,颞孔的发育与变化情况是爬行类内部
分类的重要依据,可将爬行类分为4类:

A无颞孔类:为古爬行动物的原始颅骨类型,现存 海龟类也无颞孔。

B双颞孔类:上下出现两个穿孔,除龟鳖类外,现
存的爬行动物都属于该类,但在进化

过程中发生了不同程度的特化。
C合颞孔类:仅下方有一颞孔,如哺乳类的祖先兽 齿类。 D上颞孔类:仅上方有一颞孔,如已经灭绝的鱼龙 类。

鳄类和楔齿蜥保留典型的双颞孔类的颅骨;蜥蜴类 方轭骨的萎缩退化,只具单个颞孔;蛇类进一步失

去眶后骨和颧骨,
眼和上下颞孔 合为一大孔, 使方骨露出而 具有更大的活

动空间,有利
于张大口吞食 较大的猎物。

⑥ 脊椎骨分化为陆生脊椎动物典型的五个区域: 颈椎、胸椎、腰椎、荐椎、尾椎。

颈椎数目增多且不定,第 1 、 2 节颈椎特化为
寰椎和枢椎,与头骨的枕骨髁形成可动联接。

荐椎增至2枚,横突发达,通过腰带关节使后
肢承受体轴的机能加强。

自残断尾现象 Autotomy
有些蜥蜴目爬行动物的尾椎在形 成过程中有前、后两半部分未曾愈合

成一体,因而留下可断尾自残的断裂 带,当受到机械刺激时,前、后两部 分肌肉不协调地强烈收缩,致使在自 残部位尾椎骨、肌肉及皮肤一起断裂。 自残部位细胞保持分化增殖能力,可 长出与原尾不完全一样的尾部。

⑦ 出现胸廓 胸廓是羊膜动物所特有的。胸椎借其肋骨和

胸骨连接形成胸廓。胸廓具有保护内脏、参与呼
吸作用、为前肢提供强有力的附着以及缓冲快速 运动时对心和肺等重要器官的振动。

⑧ 具锁间骨(上胸骨):肩带的两锁骨间有一呈
十字形的锁间骨,龟鳖类的锁间骨转化为腹甲内 的内板 。

⑨ 具典型五趾(指)型四肢,趾(指)端具爪, 适于爬行;四肢骨与中轴骨呈横向直角关系,不 能将身体抬离地面,运动时以爬行为主要方式。 蛇蜥类四肢退化或消失。

4. 肌肉系统
4.1 出现皮肌 skin muscle 陆地动物特有 起于躯干肌、附肢肌或咽部肌肉、止于皮肤 上的鳞片。皮肌的收缩可牵引鳞片、调节鳞片与 地表的接触面积,从而完成其特殊的运动方式。 蛇类的皮肌发达,两对肋皮肌的收缩使腹鳞运动 并籍其反作用力,完成蛇形运动。 4.2 出现肋间肌 intercostal muscle 陆地动物特有 包括肋间外肌和肋间内肌,用于牵引肋骨、 调节其升降,协同腹壁肌肉来改变胸廓容积以完 成呼吸动作。

4.3 颌肌分化 单一的颌肌分化成为颞肌( temporalis)、咬 肌( masseter)和翼肌( pterygoideus)。颞肌和咬 肌为闭口肌;二腹肌为开口肌。翼肌可使下颌向 前后左右运动。颌机制功能的进化是爬行类的显 著特征,使爬行类更为适合在陆地捕食昆虫等动 物。 4.4 躯干肌趋于萎缩 背最长肌、髂肋肌均起于颅骨后缘,与头部 转动等活动有关;腹肌变化不大。

4.5 附肢肌发达

5. 消化系统
次生腭的出现使消化道和呼吸道分开。口腔

和咽分界明显,食道延长。爬行类的消化道较两
栖类稍复杂,更适应陆地生活。 5.1 口腔腺发达 口腔腺发达,起着湿润食物、有助于吞咽的 作用。口腔腺包括腭腺、唇腺、舌腺和舌下腺。 毒蛇和毒蜥等的毒腺( poison gland)就是上唇腺 的变形。

5.2 舌发达 肌肉质的舌发达也是陆栖动物的特征。很多 种类的舌除了完成吞咽的基本功能外,还特化为 警器、捕食器(避役)及感觉器(蛇)。

避役

5.3

具牙齿(龟鳖类具角质鞘)

牙齿主要着生在上、下颌,楔齿蜥幼体的两 颌、梨骨、翼骨都有牙齿,和两栖类相似。 牙齿的着生有多种型式:端生齿( acrodont)、 侧生齿(pleurodont)、槽生齿(thecodont)。 多为 同 型齿 , 鳄 类 和少 数 蜥蜴 类 有 了 初步 分 化为 异 型齿的趋势。 大多数蜥蜴与蛇类 低等种类 鳄类

毒牙(fangs)是特化的牙齿,分为沟牙和管牙, 通过排毒导管与毒腺相连。 毒腺一般位于眼后部、口角上方或上颌外侧,外 包有坚硬的结缔组织,借压毒腺肌的收缩压迫毒腺, 可将毒液注入捕获物体内。

5.4 出现了盲肠(caecum或blind diverticulum) 从爬行类开始出

现了盲肠。
盲肠位于大、小

肠交界处,具有吸收
水分、消化植物纤维 (内含分解纤维的细 菌)、合成并吸收一 些维生素等功能。

6. 呼吸系统
口腔和呼吸道由于次生

腭出现而明显分开;肺内壁 具有较两栖类复杂的分隔; 具有以软骨环支持的长气管 和支气管;声带简单,一般 不发声。
腹蛇和避役类的肺后端 膨大为气囊,可贮存气体, 这种结构到鸟类获得显著发 展。

蛤蚧(大壁虎)

爬行类可象两栖类那样靠口底运动进行咽 式呼吸,还发展了羊膜动物共有的胸腹式呼吸。

胸腹式呼吸靠外、内肋间肌的协调运动,
使得胸廓扩张、缩小,从而使肺内和呼吸道中

的气压与外界大气压产生差别,进而将气体吸
入或排出。这种方式到哺乳类得到完善。 水生爬行类,比如龟鳖类的咽壁和泄殖腔 两侧的副膀胱(肛囊)壁富有毛细血管,可辅 助呼吸。

7. 循环系统
7.1 心脏
2 心房 1 心室。心室 出现不完全分隔,鳄类 为完全分隔,左右体动 脉基部有一潘氏孔相通; 静脉窦趋于退化或并入 右心房;动脉圆锥完全 退化。 多氧血和缺氧血仍 不能完全分开,属于不 完全双循环。

7.2 动脉和静脉
由心室直接分出 三条动脉:右侧发出 肺动脉弓;中央发出 左体动脉弓;左侧发 出右体动脉弓,再由 右体动脉弓分出颈动 脉弓、锁骨下动脉弓。
静脉的基本模式和两栖类相似,但肺静脉和后大静 脉有较大的发展,肾门静脉趋于退化。

8. 排泄系统-后肾型,羊膜动物共有
① ② ③ 后肾完全失去体腔联系,以血管收集废物, 肾单位的数目已比中肾大为增加; 通过单独的输尿管将尿输到泄殖腔排出; 除了鳄类和蛇类外,膀胱由胚胎时期的尿囊 基 部 扩 大 形 成 , 称 为 尿 囊 膀 胱 allantioc

bladder。



大多数爬行动物排泄产物为尿酸或尿酸盐, 水分的重吸收对干旱地区爬行动物减少体液丧

失、保持肾内不形成高于血浆的渗透压都具有
十分重要的适应意义。



不能沉淀的离子经血液通过特殊的肾外排盐
器官 ―― 盐腺( salt gland)排出。许多海产种 类的鼻部或眼部附近具有盐腺,能排出高浓度

的钠、钾和氯等盐溶液,并可利用空气中的饱
和水气,对于体内盐水平衡和酸碱平衡有着重

要意义。

9. 神经系统
①纹状体加厚使大脑体积增大,脑表面形成新脑皮 (neopallium)。 ②少数高等种类的神经纤维经丘脑达于大脑,表明 神经活动开始向大脑集中。

③小脑比两栖类发达,小脑两侧分化出一对小脑耳,
是鸟、兽中蚓体和小脑鬈的前身。 ④延脑发达,在脑和脊髓之间形成弧度弯曲,称为颈 弯曲,是高等脊椎动物的特征性标志。 ⑤脑神经12对:在前面十对脑神经的基础上增加了 Ⅺ

副神经和Ⅻ舌下神经。

10. 感觉器官 10.1 嗅觉 首次出现了鼻甲骨,其表面覆有嗅上 皮,是真正的嗅觉区。蜥蜴和蛇的犁鼻器 发达,以独立的鼻腭管开口于口腔顶部, 接合舌的运动,具有探知化学气味的感觉 功能。鳄类和龟鳖类的梨鼻器退化。

10.2 视觉

① 顶眼parietal eye:楔
齿蜥和少数蜥蜴两眼后 方头部正中有单个顶眼, 埋于皮下,仅具感光作 用,对于变温动物的体

温调节、某些周期性的
生命活动以及识别归途

有重要意义。

②眼
穴居种类没有瞬膜,眼睑演化为透明膜盖住眼,

可随蜕皮一同蜕去;
锥状突,营养眼球;

巩膜骨保护眼球;
多数具泪腺,湿润 眼球; 出现睫状肌。

10.3 听觉--内耳、中耳
内耳瓶状囊显著加长,在鳄类卷曲形成耳蜗。
由于鼓膜内陷,开始出现雏形的外耳道,加强 了声波的收集和传导,使听觉更灵敏; 出现正圆窗; 蛇类适应穴居生活,其鼓膜、中耳和耳咽管均 退化,声波沿地面通过头骨的方骨而传导到耳柱骨, 从而使内耳感觉到地面物体的靠近,避免与有害动

物的相遇。

10.4 红外线感受器 infrared receptor
是蝰科蝮亚科和蟒科蛇类头部特有的专门 接收红线外辐射,可对环境温度微小变化发生反 应的热能感受器。 依靠这种感受器,腹蛇、蟒蛇能在夜间准确 地捕食、避敌。 按着生部位可分为颊窝(facial pit)、唇窝 (labial pit)。

颊窝
是位于眼与鼻孔之间左右成对的三角形凹窝,被颊 窝膜分为内、外两室。内室有细管与外界相通,以保 证内外室压力一致;外室的开口指向探测方向。 颊窝膜由神经末梢、毛细血管及两层上皮构成, 内壁上布满了三叉神经眼支和上颌支的神经末梢,终 端略膨大,其内充满线粒体,此即红外感受器。

唇窝
蟒科所具有,位臵在唇鳞片处,故名。作用和颊 窝相同。

11. 生殖
11.1 受精在母体内进行 爬行类雌性生殖系统和两栖类没有本质区别, 受精在母体内进行。

11.2 卵生(羊膜卵)或卵胎生
11.3 除楔齿蜥外,雄性均具可伸出的交配器 半阴茎(hemipenis):蛇与蜥蜴的雄性交配器为 一对半阴茎,平时缩于阴茎囊内,交配时两个半阴 茎同时外翻,其一插入雌体泄殖腔内,精液由半阴

茎的精沟射入雌体内;半阴茎的形态可作为分类的
重要依据。 单个阴茎(penis) :龟鳖类和鳄类的雄性交配器 是一个阴茎,内有阴茎海绵体,可充血勃起伸出体 外交配,属真正的交配器,和哺乳类交配器同源。

二、现生爬行动物的分类
现存爬行类约6,500多种,分为喙头蜥目、 龟鳖目、蜥蜴目、蛇目和鳄目。

1. 喙头蜥目
现存爬行类中最古老的类群,仅留1属1种,即喙 头蜥(楔齿蜥)。
双颞窝类,仍保留一系列最原始的特性,如具 有位于头骨中部的顶眼;无雄性交配器等。 寿命达300年之久,是动物学研究中的活化石。

楔齿蜥

2. 龟鳖目

包括乌龟、鳖等约330多种。异常特化:背
甲和腹甲与脊椎骨和肋骨相愈合;甲板外被有角 质鳞片(龟类)或厚皮(鳖类);胸廓不能活动; 头、四肢和尾可自由伸缩;单个雄性器;泄殖孔 纵裂;无齿;不具颞窝。

龟类寿命很长,也可达300多年。大型海龟种
类有象龟,体长1.5米,重200千克,以可以载人

爬行而著名。绿毛龟是人们喜爱的展览动物,它
实际上是背甲上长有绿藻的金龟或水龟。

象龟

3. 蜥蜴目 分布广泛,适应干旱贫瘠的生活环境;体被角

质鳞片;具发达四肢,少数种类四肢退化,趾指端
具爪;有长尾;具有能活动的眼睑和外耳;双颞窝 类,上颞窝保留,下颞窝缺失。约3000种。 4. 蛇亚目 身体细长;四肢、胸骨、肩带均退化,以腹部 贴地爬行;围颞窝的骨片全部失去,颞窝与眼窝合 并;脊椎骨数目多,可达500多块;犁鼻器发达。

约3000种。

科摩多巨蜥

丽斑麻蜥

北草蜥

无蹼壁虎

赤练蛇

红点锦蛇

腹蛇

竹叶青

5. 鳄目
双颞窝类;体被角质鳞片;具完整的次生腭;

心室已有几近完全的分隔;有横隔将胸腔和腹腔
完全分开;腹壁内有游离的腹膜肋;两颌有槽生 齿,齿已有大、小的分化。全世界有22种。

爬行纲各目特征比较
喙头目 Rhynchcephalia 龟鳖目 Chelonia 生存环境 体被 次生腭 骨骼 齿 神经系统 排泄系统 生殖系统 颞窝 端生齿 顶眼发达 泄殖腔孔横裂 雄性不具交配器 双颞窝类 原始陆栖 细鳞 方骨不可动 陆栖、水栖或海洋生活 甲板、角质鳞或厚皮 方骨不可动 无齿,而代之以角质鞘 不具眼睑 泄殖腔孔纵裂 雄性具单个交配器 不具颞窝 泄殖腔孔横裂 雄性具成对交配器 双颞窝类 泄殖腔孔纵裂 雄性具单个交配器 双颞窝类 有鳞目 Squamata 角质鳞 方骨可动 端生齿或侧生齿 鳄目 Crocodilia 大型坚甲 方骨不可动 耻骨退化 槽生齿 陆栖、穴居、水栖、或树栖 水栖

脊柱、肋骨、胸骨和甲板愈合 椎体双凹型或前凹型

三、 爬行类的起源和古代爬行类
1. 羊膜动物是起源于古生代末一个单系 类群。

2.

石炭纪和二叠纪四足类中的荚椎类

和炭螈类头骨结构更接近羊膜动物。其

中炭螈类最可能是羊膜动物的姐妹群。

3. 石炭纪末期羊膜动物有 三支 无颞窝类:眼眶后部无颞窝。一般认为这一类 群的现生代表为龟鳖类,具有原始和特化的特征, 自三叠纪发现它们的化石以来很少变化。

1999年 “Science” 发表对龟鳖类起源的分子
系统学研究文章认为:对爬行类的线粒体 DNA 及 基因的分析,龟鳖类可能属于双颞窝类的羊膜类。 将龟鳖类从传统爬行动物分类中的低等地位,提 升为最高等的位臵。

合颞窝类:颊部有一对颞窝。经盘龙类、兽孔 类,最后演化出哺乳类。 双颞窝类:头骨有两对颞窝,进化出所有的爬 行动物类群和鸟类。

4. 石炭纪末期的造山运动,气候干、寒,植物发
生演替,出现更适应陆地生活的爬行类。中生

代(距今2.25 亿年至6500万年)爬行类繁盛,
大约历经了500万代。爬行类繁盛结束于白垩纪

末期。

总 结
?具羊膜卵,真正适应陆生的脊椎动物,使胚胎
发育脱离了水环境; ?具角质鳞片保护的皮肤,有效防止水分蒸发; ?脊柱进一步分化,具有颞窝,次生腭; ?肺呼吸进一步完善,胸廓出现; ?心脏分为2心房和1心室,心室出现不完全分隔, 仍为不完全的双循环;

?出现新脑皮,大脑体积增加,脑神经为12对

思考题
1 阐述爬行动物对陆地生活的适应。 2 何为颞窝?类型及意义? 3 羊膜卵的结构和进化意义?羊膜动物和无 羊膜动物在泄殖系统上有何重要不同? 4 列举首次出现在爬行动物中的结构,说明 进化和适应上的意义? 5 试述现代爬行动物的分类特征及代表动物


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