第一节哺乳动物的基本概念和发展变化
1.哺乳动物的基本概念
我们大家在中央电视台的《动物世界》上看到的最多的动物可能就是哺乳动物了,哺乳动物是脊椎动物亚门下的一个纲,中文名为哺乳纲,统称兽类。除六种最原始的哺乳动物外,所有的哺乳动物都是直接生仔的。哺乳动物全身被毛,或长或短,包括头发与汗毛。
绝大多数不是以卵的方式生育后代,而是通过母体生出幼儿的胎生方式,并且以乳汁喂养幼儿。哺乳动物都有特别的颚骨关节。它们的身体温度恒定,但又会随外界环境温度的变化而变化。哺乳动物具有很发达的器官与神经,能对外界的变化快速作出相应的调节、改变,高度适应外界环境。其消化系统分化程度高,出现了口腔消化,从而进一步提高了消化能力,同时感觉器官十分发达,尤其表现突出的是嗅觉和听觉的高度灵敏。
哺乳动物心脏左、右两室完全分开,左心室将鲜血通过左动脉传输至身体各部;脑颅扩大,脑容量增加;中耳具有3块听骨;下颌由1块齿骨构成,与头骨为齿-鳞骨关节式;牙齿分化为门齿、犬齿和颊齿;7个颈椎,第1、2颈椎分化为环椎和枢椎。哺乳动物是动物界进化地位最高的自然类群,除南、北极中心和个别岛屿外,几乎遍布全球,现存约19目、123科、1042属、4237种。中国有11目,都是胎盘类。
全世界现存的4000多种哺乳动物,包括食肉动物(如虎)、食草动物(如兔)、既食肉又食草的杂食动物(如熊)。牛、羊、马等家畜和猫、狗、天竺鼠等宠物也是哺乳动物。哺乳动物分布广泛,遍及全球,与人类关系极为密切。
我们人类也是哺乳动物,是动物界最高级的生物。
2.哺乳动物的发展变化
据研究,最早的哺乳动物化石是在中国发现的吴氏巨颅兽化石,吴氏巨颅兽生活在2亿年前的侏罗纪。哺乳动物(尤其是早期的哺乳动物)与爬行动物非常重要的区别在于其牙齿。爬行动物的牙齿都是一样的,同一个动物的牙齿没有区别,而哺乳动物的牙齿在它们颌中的部位不同。此外,爬行动物的牙齿不断更新,哺乳动物的牙齿除乳牙外不再更新。在动物界中只有哺乳动物耳中有3块骨头,它们是由爬行动物的2块颌骨进化而来的。到第三纪为止,所有的哺乳动物都很小。在恐龙灭绝后哺乳动物占据了许多生存环境。到第四纪,哺乳动物已经成为陆地上占支配地位的动物了。
在哺乳动物的进化发展过程中,在环境条件趋于极端化时,它们的适应能力调整十分明显。例如,在荒漠环境中,骆驼和跳鼠都有许多保持水分的适应:减少尿液中的水分含量,不把水分用于调节体温,充分利用分解食物产生的水进行穴居或夜行等。极地环境的北极狐等都具有十分保暖的毛皮。
在运动方面,原始哺乳动物的五趾型四肢适于在地面行走,适应不同的生活方式而衍生出许多特殊类型。如在水中生活的鲸类和海牛类的后肢退化,前肢演变为鳍状;适应飞翔生活的翼手类的指骨延长,指和四肢间发展了翼膜;在地下生活的鼹鼠类的前肢呈铲形;在开阔草原奔跑的有蹄类的四肢趾端具有蹄,为了减轻四肢的重量,巨大的肌肉位于臀部;树栖的兽类或是具有锐爪便于在树干上攀爬,或是具有长指(趾)便于抓握树枝,还有极为特殊的适应树栖运动的兽类,如南美热带森林中的树懒,其趾端具有巨大的钩状爪,用以在树上攀爬和悬挂。
在食性方面,原始哺乳动物主要是以昆虫为食的杂食动物,后来,为适应不同的生活方式而逐渐演变。杂食者,以动物和植物为食;
草食者以植物为食;肉食者以动物为食。每一类又可细分为许多类型。
草食动物牙齿和咬肌发生了许多变化;啮齿类和爬行类发展了可终生生长的凿形门齿,以适应啮咬粗硬的树皮、坚果等;牛科和鹿科动物的上门齿消失,代之以厚的皮肤垫,以适应扯断草茎。犬齿在草食兽类中常常消失,而颊齿则扩大成为有效的研磨结构。肉食兽类与草食兽类相反,有着十分发达的犬齿,便于刺穿捕获物。肉食兽类的臼齿数倾向减退,由第4上前臼齿和第1下臼齿构成的裂齿是适于撕咬的工具。最特别的是各种食蚁兽类,如穿山甲、食蚁兽、土豚、针鼹、袋食蚁兽等,它们由于生活方式上的趋同,牙齿都极端退化,而发展了适于舔食蚁类的长而富有黏液的舌。
第二节哺乳动物的基本特征
一般来说,哺乳动物是动物发展史上最高级的阶段,也是与人类关系最密切的一个类群。哺乳动物具备了许多独特特征,因而在进化过程中获得了极大的成功。下面逐一介绍他们的特征:
1.皮肤
哺乳动物的皮肤致密,结构完善,有着重要的保护作用。皮肤能控制体温,还有良好的抗透水性和敏锐的感觉功能。为适应于多变的外界条件,哺乳动物皮肤的质地、颜色、气味、温度等能与环境条件相协调。哺乳动物皮肤的主要特点为:(1)皮肤的结构完善。哺乳动物的皮肤由表皮和真皮组成,表皮的表层为角质层,表皮的深层为活细胞组成的生发层。表皮有许多衍生物,如各种腺体、毛、角、爪、甲、蹄。真皮发达,由胶原纤维及弹性纤维的结缔组织构成,两种纤维交错排列,其间分布有各种结缔组织细胞、感受器官、运动神经末梢及血管、淋巴等。在真皮下有发达的蜂窝组织,绝大多数哺乳动物在此储藏有丰富的脂肪,故又称为皮下脂肪细胞层。(2)皮肤的衍生物多样。哺乳动物的皮肤衍生物,包括皮肤腺、毛、角、爪、甲、蹄等。
乳腺为哺乳类所特有的腺体,它能分泌含有丰富营养物质的乳汁,以哺育幼仔。乳腺是一种由管状腺和泡状腺组成的复合腺体,通常开口于突出的乳头上。乳头分真乳头和假乳头两种类型,真乳头有1个或几个导管直接向外开口。假乳头的乳腺管开口于乳头基部腔内,再由总的管道通过乳头向外开口。乳头的数目随种类而异,从2~19个不等,常与产仔数有关。低等哺乳动物单孔类不具有乳头,乳腺分泌的乳汁沿毛孔流出,幼仔直接舐吸。没有嘴唇的哺乳动物如鲸,其乳腺区有肌肉,能自动将乳汁压入幼鲸口腔。
另一种皮肤腺为汗腺,是一种管状腺,它的主要机能是蒸发散热及排除部分代谢废物。体表的水分蒸发散热即出汗,是哺乳动物调节体温的一种重要方式,而一些汗腺不发达的种类主要靠口腔、舌和鼻表面蒸发来散热。
皮脂腺为泡状腺,开口于毛囊基部,为全浆分泌腺。其分泌物含油,有润滑毛和皮肤的作用,也是一种重要的外激素源。气味腺为汗腺或皮脂腺的衍生物,主要功能是标记领域、传递信息,有的还具有自卫保护的作用。气味腺有数十种,如麝香腺、肛腺、腹腺、侧腺、背腺、包皮腺等。气味腺的出现及发达程度,通常是与哺乳类以嗅觉作为主要猎食方式相联系的,而以视觉作为主要定位器的类群其嗅觉及气味腺均明显退化。
2.毛
毛是哺乳动物所特有的结构,为表皮角化的产物。毛由毛干及毛根组成。毛干是由皮质部和髓质部构成。毛根着生于毛囊里,外被毛鞘,末端膨大呈球状称毛球,其基部为真皮构成的毛乳头,内有丰富的血管,可输送毛生长所必须的营养物质。在毛囊内有皮脂腺的开口,可分泌油脂,润滑毛、皮。毛囊基部还有竖毛肌附着,收缩时可使毛直立,有助于体温调节。按毛的形态结构,可将毛划分为长而坚韧并有一定毛向的针毛(刺毛)。
哺乳类体外的被毛常形成毛被,主要机能是绝热、保温。水生哺乳动物基本上无毛的种类如鲸,有发达的皮下脂肪以保持体温的恒定。毛常受磨损和退色,通常每年有一两次周期性换毛,一般夏毛短而稀,绝热力差,冬毛长而密,保温性能好。陆栖哺乳动物的毛色与其生活环境的颜色常保持一致,通常森林或浓密植被下层的哺乳动物毛呈暗色,开阔地区的呈灰色,沙漠地区多呈沙黄色。
3.角
角是哺乳动物头部表皮及真皮特化的产物。表皮产生角质角,如牛、羊的角质鞘及犀的表皮角,真皮形成骨质角,如鹿角。哺乳类的角可分为洞角、实角、叉角羚角、长颈鹿角、表皮角五种类型。
洞角由骨心和角质鞘组成,角质鞘习惯称为角,成双着生在额骨上,终生不更换,有不断增长的趋势。洞角为牛科动物所特有。
实角为分叉的骨质角,无角鞘。新生角在骨心上有嫩皮,通称为茸角,如鹿茸。角长成后,茸皮逐渐老化、脱落,最后仅保留分叉的骨质角,如鹿角。鹿角每年周期性脱落和重新生长,这是鹿科动物的特征。除少数两性具有角(如驯鹿)或不具有角(如麝、獐)之外,一般仅雄性具有角。
叉角羚角是介于洞角与鹿角之间的一种角型。骨心不分叉而角鞘具有小叉,分叉的角鞘上有融合的毛,毛状角鞘在每年生殖期后脱换,骨心不脱落。这种角型为雄性叉角羚所特有,而雌性叉角羚仅有短小的角心而无角鞘。
长颈鹿角由皮肤和骨所构成,骨心上的皮肤与身体其他部分的皮肤几乎没有差别。
表皮角完全由表皮角质层的毛状角质纤维所组成,无骨质成分,为犀科所特有。角的着生位置特殊,在鼻骨正中。而双角种类的两角呈前后排列,前角生在鼻部,后角生长在颔部。
4.骨骼
哺乳动物的骨骼系统发达,其支持、保护和运动的功能完善,主要由中轴骨骼和附肢骨骼两大部分组成。其结构和功能主要的特点是:头骨有较大的特化,具有两个枕骨踝,下颌由单一齿骨构成,牙齿异型;脊柱分区明显,结构坚实而灵活,颈椎7枚;四肢下移至腹面,出现肘和膝,将躯体撑起,以适应陆上快速运动。