书城自然科学探究式科普丛书-活动的生命之躯:动物
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第1章 纷繁而复杂——地球上的动物

第一节生物界最大的消费者——动物

动物是生物界中的一大类,也是生物界的消费者。在地球多样的生态环境里,动物扮演着重要的角色。

动物,一般不能将无机物合成为有机物,动物与植物有不同的形态结构和生理特性。因此,动物只能以自然界中现存的有机物为食料,来维持其摄食、呼吸、鸣叫、奔跑、繁殖等生命活动。

动物界的历史,就是动物起源、分化和进化的漫长过程,是一个从单细胞到多细胞、从无脊椎到有脊椎、从低等到高等、从简单到复杂的进化历程。

动物,由最早的单细胞原生动物进化为多细胞的无脊椎动物。而后,逐渐分化成了海绵动物、腔肠动物、扁形动物、纽形动物、线形动物、环节动物、软体动物、节肢动物和棘皮动物。

动物,由无脊椎的棘皮动物往前进化成有脊椎动物。

最早的脊椎动物是圆口鱼类,圆口鱼类在进化的过程中出现了上下颌、并从水生环境逐步向陆生环境过渡。

两栖动物是最早登上陆地的脊椎动物。

虽然两栖动物已经能够登上陆地,但它们仍然没有完全摆脱水域环境的束缚,还必须在水中产卵繁殖并且度过童年时代。

从原始的两栖动物继续进化,出现了爬行类动物。爬行动物可以在陆地上产卵、孵化,完全脱离了对水的依赖性,成为真正的陆生动物。

爬行类及其以前的各类动物都属于变温动物。它们的身体在一定条件下会变得冰冷僵硬,这个时候它们不得不停止活动进入休眠状态。

在接下来的时间里,爬行类动物进化为鸟类,成为了恒温动物,不必进入休眠状态,最后进化成胎生的哺乳类动物,而人是哺乳类动物中最高级的动物。

第二节物种丰富,千奇百怪——动物界的家族

自然界中生存着各种千奇百怪、物种奇特的动物。根据它们的外貌特征、生活习性、生存原理等因素,可以将其划分成丰富多彩的种类。

动物的分类方法有很多:根据水生还是陆生,可将它们分为水生动物和陆生动物;根据有没有羽毛,可将它们分为有羽毛的动物和没有羽毛的动物。除了以上两种特征外,我们还可以根据其他的特征对它们进行分类。

通过对不同动物的解剖,可以发现有的动物体内有脊椎骨,有的动物体内没有脊椎骨,根据体内有无脊椎骨,可以将所有的动物分为脊椎动物和无脊椎动物两大类。

1.无脊椎动物

无脊椎动物是动物中比较低等的类群,如蛔虫、蚯蚓、河蚌、虾、蟹及昆虫等。它是与脊椎动物相对应的一类。

无脊椎动物,不论种类、数量还是在分布上都是非常庞大的。

现存100多万种,已绝灭的则更多。无脊椎动物的种类总数占整个动物界种类总数的90%以上。

生活环境:海洋、江河、湖泊、池沼、盐滩以及陆地上都有它们的踪迹。

生活方式:有自由生活的种类,寄生生活的种类,半寄生生活的种类等等。

繁殖方式:无性繁殖类,有性繁殖类,两性均可繁殖类,个别还可以进行幼体生殖、孤雌生殖类等等。

随着对动物各个方面研究得更加详尽,人们对动物彼此间亲缘关系的认识也更加深入。因此,无脊椎动物的种类也随着动物学的发展而不断地变化。

根据形态、生活习惯、生理原理、存活环境、外貌类型可将无脊椎动物进行如下分类:

有的身体是由一个细胞构成,构造简单,称为原生动物,又称单细胞动物。有的身体由多细胞构成,体形多不规则,由二层细胞构成,无口,无消化腔,称为多孔动物。有的动物体具有二胚层,呈辐射对称,消化腔有口、无肛门,这是腔肠动物。三胚层,两侧对称,无体腔的是扁形动物。动物发展到身体分节,具有真体腔的为环节动物。身体分节并有分节的附肢,已分化出头、胸、腹或头胸和腹的为节肢动物。体柔软不分节,真体腔退化,常备外壳的为软体动物。

体呈辐射对称,表有棘或刺,具有体腔,有内骨骼的是棘皮动物等等。

无脊椎动物形形色色,非常繁多复杂。有的酷似植物,固着生活,终生不移动;有的寄生在其他动物或植物体内、外生活;有些动物为雌雄同体,单个个体既可产生精子,又可产生卵子;也有的动物没有性的分化;更有的单独雌性个体就能繁殖后代,不需雄性参加;有的动物生有翅,可以飞翔;有些穴居木材或在岩石中生活。

总之,无脊椎动物形态万千,它是与人类关系密切的重要的动物资源。

尽管无脊椎动物形态万千,但却具有很多共同的特征:

(1)无脊椎动物多数体小,但软体动物中乌贼属的动物体长可达18米,腕长11米,体重约30吨。

(2)无脊椎动物多数水生,大部分海产,如有孔虫、放射虫、钵水母、珊瑚虫、乌贼及棘皮动物等,全部为海产。部分种类生活在淡水里,如水螅、一些螺类、蚌类及淡水虾蟹等。蜗牛、鼠妇等则生活在潮湿的陆地,而蜘蛛、多足类则绝大多数是陆生动物。

(3)无脊椎动物大多自由生活。在水生的种类中,体小的进行浮游生活;身体具有外壳的或在水底爬行(如虾、蟹),或埋栖在水底泥沙中(如沙蚕、蛤类),或固着在水中外物上(如藤壶、牡蛎等)。

无脊椎动物也有不少寄生的种类,寄生在其他动物、植物体表或体内(如寄生原虫、吸虫、绦虫、棘头虫等)。

有些种类如蚓蛔虫和猪蛔虫等可给人类带来危害。

2.脊椎动物

脊椎动物是我们最常见的动物,也是结构最复杂、进化程度最高的动物。

脊椎动物是由种类繁多复杂的软体动物进化而来,它们的形态结构悬殊,生活方式差别很大,但是组成躯体的器官系统及其功能基本一致。

脊椎动物身体左右对称,一般分为头、躯干和尾三部分。

它们体内有由许多脊椎骨连接而成的脊柱,并有发达的头骨,中枢神经系统在身体背侧,心脏在腹侧。

脊椎动物包括鱼类、爬行类、鸟类、两栖类、哺乳类等五大类,在地球上的总数有5万余种。

距今5亿到6亿年前,是无脊椎动物繁盛的时代。后来,随着动物的不断进化,海洋中出现了原始的鱼类,这是低等的脊椎动物。

在以后的若干万年中,由于海面缩小和陆上水域分割,某些古代的鱼类逐渐演变为两栖类。为适应改变的环境,一些古代的两栖类又逐渐变为爬行类。爬行动物登上陆地,曾经有过1亿年左右的繁盛时期,那时是爬行类中的恐龙类雄霸着地球。

后来,随着恐龙类爬行动物的大量消亡,由一些古代爬行类动物进化而成的鸟类与哺乳类,像被子植物一样兴起并繁盛起来,最终成为地球上最占优势的动物群落。

脊椎动物具有以下特征:

(1)有由脊椎骨组成的脊柱(脊索只见于胚胎期),脊柱保护脊髓,脊柱与其他骨骼组成脊椎动物特有的内骨骼系统。

(2)有明显的头部,背神经管的前端分化成脑及神经传导系统和其他感觉器官,例如眼、耳等。

脑及感觉器官集中在头部,可加强动物对外界的感应,从而更好地适应生活环境。

(3)身体由表皮及真皮覆盖,皮肤有腺体。大部分脊椎动物的皮肤都有保护性性能的外构造所覆盖,例如鳞片、羽毛、体毛等,对动物体起到全方位保护作用。

(4)体内有完整的生理系统。消化系统包括口腔、舌头、食道、胃腺、肝脏、胰脏及小肠等;循环系统包括心脏、动脉、静脉及血管;排泄系统包括两个肾脏和一个膀胱;此外还有内分泌腺,能分泌激素(荷尔蒙),用来调节身体的机能、生长发育及生殖。

3.动物分类的历史

人类对动物的认识历史悠久,记载众多,积累了动物学的基本内容。

我国最古老的甲骨文中就记述了家畜及家禽的内容。公元前11世纪,我国的《尔雅》一书中就有了虫、鱼、鸟、兽、畜等分类知识的描述。在公元前8世纪到公元前2世纪时,我国的农牧业已有相当的发展,在植物栽培技术、动物饲养技术方面已培育及筛选了许多优良品种,对人类做过很大贡献。到公元6世纪时,我国的《齐民要术》一书对当时的栽培技术及饲养技术做了系统的总结。明朝的李时珍着《本草纲目》一书(公元1590年),书中记述了2000多种动植物。全书共分52卷,有1100多幅插图,其中记述的动物有400多种。这本驰名中外的巨着是我国分类学上的一部伟大着作,是当时生物学水平的体现和总结。

我国古代的医学、生物学、文学等方面成就辉煌,但由于长时期的封建制度压制和近代半殖民地半封建的统治,严重阻碍了我国科技的发展,束缚了自然科学的传播,生物学研究处于落后状态。

西方的生物科学奠基于希腊的亚里士多德(公元前384年~公元前322年),他被誉为动物学之父。

早在公元前3世纪时,他就对动物进行了分类,描写了约454个种。

在15世纪之后,西方进入了文艺复兴时期,西方的生物科学也随着工业、农业及科学技术的发展而发展起来,并逐渐在世界上处于领先地位。

英国约翰·雷确立了“物种”的概念,划分了“种”“属”及其他分类等级的范畴。荷兰的列文虎克(1632~1723)发明了显微镜,被誉为原生动物之父。

瑞典的林奈(1707~1829)建立了物种的双名命名法,奠定了现代分类学的基础。

法国拉马克(1744~1829)提出了物种进化思想,对无脊椎动物分类学做了巨大贡献。

德国施莱登(1804~1881)和施旺(1810~1882)发现细胞是动、植物的基本结构单位,奠定了细胞学说,是生物细胞学说之父。

英国达尔文(1809~1882)从自然选择观点确立了进化论,发表了《物种起源》一书。德国赫克尔(1834~1919)澄清了许多无脊椎动物的亲缘关系。

美国海曼(1888~1969)对无脊椎动物及其亲缘关系做了系统的叙述及总结。

尽管生物学是较年轻的自然科学,但已是硕果累累,研究生物学对人类的生存有着至关重要的作用。

第三节五花八门——动物的逸闻趣事

1.动物界的沟通与信息传递

人类是自然界唯一拥有语言的高级动物,我们可以利用语言进行沟通。但其他动物间是如何联系与沟通的呢?事实上,它们也有属于自己的“语言”。

鱼类中鲂的叫声,有时像猪叫,有时像呻吟,有时像鼾声,它能用鳔与相连的肌肉发声,以此来警戒和求偶。

长尾鼠在发现地面上的强敌狐狸和狼时,会发出一连串的声音。

如果威胁来自空中,它的声音便单调而冗长,一旦空中飞贼降临地面,它就每隔8秒钟发一次警报。

母鸡可以用七种不同的声音来报警,它的同伴们一听便知,来犯者是谁,它们来自何方,离这儿有多远。

2.动物的自我保护

海洋里的电鳐,一遇到强敌就会放电。电压可达200伏,如此“高压”的电流,确实让对手害怕。

黄鼠狼(黄鼬)的肛门有一个臊包,在临危的时候,会放出一股臊气,让对手避之不及。

大海里的章鱼,随身携带装满“墨汁”的黑囊,遇到险情时,便将墨汁射出,施放“烟幕弹”,乘机逃之夭夭。

壁虎、螃蟹等动物,在生死攸关时还能够断肢残体,以保全性命。

龟鳖类及绝大多数软体动物在体表有一层护身的坚甲或贝壳,一旦发现敌情,它们就把头脚缩进去。

刺猬在敌人来临时,便把身体蜷缩成团,头埋在中间,使贪食的对手无从下口。

南美大陆的负鼠,当面临危险时,便躺在地上,闭上双眼,呼吸缓慢,仿佛死了。狐狸也有类似的“装死术”。

叩头虫受到惊动时,六足蜷缩,仰面朝天躺在地上装死。等到没有动静时,它再把身体猛地一缩,“嘭”的一声,来个“前滚翻”,匆匆而逃。

3.动物的“恋爱”

求偶是动物繁衍的前奏,也是动物种群自我选育、优育的基础。

鱼的求偶有很多种,其中最为精妙绝伦的求偶炫耀行为,要算是座头鲸的歌声了。每只座头鲸都唱着它们自己的特殊歌曲,这种歌是由一系列长音符组成的,而且能不停地重复演唱下去。

罗河雄鳄在发情期喜欢守护着一段河堤,并大声吼叫,严防其他鳄鱼闯入。雌鳄听到叫声后就会前来相会。雄鳄就会兴奋地摇头摆尾,并将水从鼻孔射向天空。

军舰鸟有着色彩鲜艳的喉囊。当它找到自己喜欢的雌军舰鸟后,就会把喉囊膨胀成色彩鲜红的大口袋,以此来展示自己的英俊形象,并不断围着雌鸟跳着欢快的圆圈舞。

孔雀的羽毛很漂亮,雄孔雀在求偶时会展开羽毛,变成一把金光闪闪的扇子。在高潮的时候还会发出嘎嘎的响声,以示自己对异性的爱慕之情。

温顺的雄性大熊猫,常会为一只发情的雌熊猫而展开激烈争斗。

最后,最厉害的大熊猫将得到雌熊猫,并与之携手而归。

骆驼是沙漠之舟,它们为了争夺妻子,常常失去了平时的温和,变得异常凶猛。打斗时,往往把对方摔倒在地,并凶狠地咬住对方的脖子。

大象体积庞大,处于发情期的大象,总是通过激烈的搏斗来赢得雌大象。大象搏斗的时候用象牙作武器,庞大的身躯互相抵触,扇动着大耳朵,并发出大声的吼叫,直到一方落败。