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高中生物竞赛辅导：第七章生物系统学[考点解读]生物系统学是研究生物的形态结构、分类、生命活动与环境的关系以及发生发展规律的学科。本章包括无脊椎动物、脊索动物和植物的形态、结构功能等一系列的知识。根据IB0考纲细目和近年来试题的要求，以下从知识条目和能力要求两方面定出了具体目标。第一节无脊椎动物一、原生动物(约3万种)1、主要特征(1)体形微小，原生动物大小一般几微米到几十微米，一般必须用显微镜才能看见，也有少数比较大，如玉带虫和蓝喇叭虫，体长可达1—3cm。(2)身体一般由单细胞构成，有些种类是群体性的，单细胞的原生动物整个身体就是一个细胞，不但具有细胞的基本结构，如细胞核、细胞质、细胞膜，而且也具有一般动物所表现的各种生活机能，如消化、呼吸、排泄、感应、运动等，它和高等动物内的一个细胞不同，而是和整个高等动物相当，是一个能营独立生活的有机体。当然，单细胞的原生动物只能出现细胞内分化，由细胞质分化出各种细胞器来完成相应的各项生命活动，如伪足、纤毛、鞭毛为运动的细胞器；胞口、胞咽为消化的细胞器等。群体性的原生动物，一般组成群体的细胞并不分化，而是各个个体保持自己的独立性。原生动物是最低等、最原始的动物。(3)具有3种营养方式，一是植物性营养，又称光合营养，如绿眼虫；二是动物性营养，又称吞噬营养，如变形虫，草履虫等；三是渗透营养，又称腐生营养，如疟原虫，孢子虫等。(4)分布很广，可生存在各种自然条件下，如淡水、海水以及潮湿的土壤中，也有不少种类是寄生在植物的浆液，动物和人类的血液、淋巴液和体液中。当遇到不良条件时，它们形成包囊，把自己同不良的外界环境隔开，等到合适的环境条件，恢复正常的生活。2．原生动物门代表——大草履虫(图1-7-1)(1)草履虫的形状很像倒放的草鞋，体表长满了纵行排列的纤毛，全身的纤毛有节奏地摆动，使虫体螺旋形地旋转前进。(2)体表被一层表膜，这层表膜结构复杂，由典型的细胞膜、表膜泡和纤维层构成，其内的细胞质分化为内质和外质，外质紧贴表膜，为一透明薄层，里面布满了垂直于表膜排列的刺丝泡，内质是颗粒性的，能够流动并不断地在虫体内作循环运动。(3)虫体前半部的一侧向内凹陷，形成一条斜向的口沟，胞口在口沟的后端，内连着一个漏斗形的胞咽。在胞咽内有特殊的纤毛组不断摆动，可以使水流进人胞口，水流中带来的食物(如细菌或其他小的生物及腐烂的有机物)于胞咽下端形成小泡，小泡逐渐胀大落人细胞质内部即为食物泡，食物泡进入细胞质后，与溶酶体融合，在食物泡内进行消化，不能消化的残渣由身体后部的胞肛排出。(4)草履虫的前部和后部的内质里各有一个伸缩泡，与围绕着它呈放射状排列的收集管连在一起，它们有节奏地交替收缩和舒张，既能排出体内多余的水分，维持一定的渗透压作用，也有排泄代谢废物作用。(5)草履虫内质中有一个略呈肾形的大核，主要负责营养代谢，为多倍体的细胞核，小核位于大核的凹处，主要负责遗传，为二倍体的细胞核。3．原生动物的分类(1)鞭毛纲(代表动物：眼虫，图l—7—2)①一般身体具鞭毛(9+2型结构，即周围9对联合微管，称双联管，中央有2个微管，如图1-7—3所示)，以鞭毛为运动器。②营养方式：有些种类体内以色素体进行光合作用制造食物，称为光合营养(植物性营养)；有些种类通过体表渗透吸收周围呈溶解状态的物质，称为渗透营养(腐生营养)；有些种类吞食固体的食物颗粒或微小生物，称为吞噬营养(动物性营养)。③繁殖：无性繁殖一般为纵二分裂；有性繁殖为配子结合或整个个体结合。(2)肉足纲(代表动物：大变形虫，图1-7—4)①以伪足为运动器，伪足有运动和摄食的机能。②体表无坚韧的表膜，仅具极薄的细胞质膜。虫体有的是裸露的，有的种类具石灰质或几丁质的外壳或有矽质的骨骼。③繁殖方式：二分裂；有的种类具有性生殖。普遍能形成包囊。(3)孢子纲(代表动物：间日疟原虫)①孢子纲动物全是营寄生生活，无运动器，或只在生活史的一定阶段以鞭毛或伪足为运动器。②生活史复杂，有有性世代和无性世代的两个世代交替，2个世代多数在2个寄主体内进行，有性世代在无脊椎动物体内进行，无性世代在脊椎动物(或人)的体内进行。③繁殖方式：无性生殖是裂体生殖；有性生殖是配子生殖，其后为无性的孢子生殖。(4)纤毛纲(代表动物：大草履虫)①以纤毛(纤毛结构与鞭毛相同，不同点是纤毛较短，数目较多，运动节律性强)运动。②结构一般比较复杂，是原生动物中分化最多的，如细胞核分化出大核与小核，大部分有摄食的胞器。③生殖方式：无性生殖是横二分裂；有性生殖是接合生殖。二、多孔动物(海绵动物门，约1万种)1．主要特征(1)海绵的体形各种各样，有不规则的块状、球状、树枝状、管状等；主要生活在海水中，极少数(只一科)生活在淡水中，成体全部营固着生活，海绵的体型多是不对称的，少数辐射对称。(2)海绵有细胞的分化，但没有器官、系统和明确的组织，体壁由皮层、胃层和二者之间的中胶层组成。皮层由扁细胞(有保护作用)和扁细胞之间穿插的孔细胞构成；中胶层是胶状物质，其中有钙质或矽质的骨针和(或)类蛋白质的海绵质纤维，起骨骼支持作用，还有移人的变形细胞和生殖细胞；胃层由一层特殊的领鞭毛细胞构成，通过鞭毛摆动，水中的食物颗粒和氧，落人细胞质中形成食物泡，在领细胞内进行消化，可以完成取食、呼吸和排泄等多种功能。(3)水沟系指多孔动物特有的水流进出体内的通道，对适应固着生活很有意义。根据复杂程度的不同，可分为：单沟型(白枝海绵)，双沟型(毛壶)，复沟型(浴海绵、淡水海绵)三种类型。(4)海绵动物的生殖有无性生殖和有性生殖。无性生殖可分为出芽和形成芽球两种。有性生殖：海绵有些为雌雄同体，有些为雌雄异体，精子和卵细胞由原细胞和领细胞发育而来。胚胎发育有胚层逆转现象。受精卵进行分裂，形成囊胚后，动物极的小细胞向囊胚腔内生出鞭毛，另一端的大细胞中间形成一个开口，后来囊胚的小细胞由开口倒翻出来，里面小细胞具鞭毛的一侧翻到囊胚的表面，此时，动物极的一端为具鞭毛的小细胞，植物极的一端为不具鞭毛的大细胞，形成两囊幼虫。随后两囊幼虫离开母体，水中游动一段时间后，具鞭毛的小细胞内陷形成内层，而另一端大细胞留在外边形成外层细胞，这与其他多细胞动物原肠腔形成正相反，称为胚层逆转。2．多孔动物的分类(1)钙质海绵纲(代表动物：白枝海绵，图1-7—5)骨针为钙质，水沟系简单，体型较小，多生活于浅海。(2)六放海绵纲(代表动物：偕老同穴、拂子介)骨针为矽质，六放形，复沟型，体型较大，生活于深海。(3)寻常海绵纲(代表动物：浴海绵、淡水海绵)矽质骨针或海绵质纤维，复沟系，鞭毛室小，体型不规则，生活在海水或淡水。三、腔肠动物(约1万种)1．主要特征(1)体型呈辐射对称。从腔肠动物门开始，体型有了固定的对称形式，大多数腔肠动物，通过其体表内的中央轴(从口到反面)有许多个切面可以把身体分为2个相等的部分，是一种原始的低级的对称形式，只适应在水中营固着的或漂浮的生活。有些种类已由辐射对称发展为两辐射对称，即通过身体的中央轴，只有两个切面可以把身体分为相等的两部分，是介于辐射对称和两侧对称的一种中间形式。(2)具两胚层，原始消化腔。腔肠动物是真正具有二胚层(内外胚层)的动物。在二胚层之间有由内、外胚层细胞分泌的中胶层。由二胚层围成的腔(胚胎发育中的原肠腔)，既有消化的的功能，又兼有循环的作用，能将消化后的物质输送到身体各部分，所以又称消化循环腔。(3)出现组织分化。腔肠动物不仅有细胞的分化，而且开始分化出简单的组织。腔肠动物上皮组织占优势，形成体内、外表面，并分化为感觉细胞、消化细胞、皮肌细胞、腺细胞等。其中，皮肌细胞内含可以收缩的肌原纤维，具有上皮和肌肉的功能，这表明上皮与肌肉未分开，是一种原始的体现。(4)出现扩散神经系统。这是动物界最简单最原始的神经系统。由二极和多极的神经细胞以及感觉细胞基部的纤维相互连接而成。无神经中枢，神经的传导一般是无定向的，也称为扩散神经系统，而且神经的传导速度也比较慢，比人的神经传导速度慢1000倍以上，这些说明该神经系统的原始性。2。腔肠动物门代表——水螅(1)水螅生活在淡水中，在水流较缓，水草丰富的清水中常可采到。常附着在水生植物上，以水蚤或小蠕虫等为食。(2)水螅体为圆柱状，能伸缩，遇到刺激可将身体缩成一团。一端附于水草或其他动物上，称为基盘；另一团有口，口长在圆锥形的垂唇上，在口的周围，一般有6-10条触手，辐射状排列在垂唇。(3)水螅身体内部是一空腔，由口与外界相通，也与触手的中空部分相通，称为消化循环腔。体壁由外胚层、中胶层和内胚层构成。外胚层包括皮肌细胞、间细胞、刺细胞和感觉细胞等，主要有保护和感觉的功能。中胶层起支持作用。内胚层包括皮肌细胞、腺细胞、间细胞和感觉细胞等，主要有营养的功能。水螅以各种小型甲壳动物(剑水蚤、水蚤等)、昆虫的幼虫等为食。食物在消化循环腔内，由腺细胞分泌酶(主要为胰蛋白酶)进行细胞外消化。消化后形成食物颗粒，由内皮细胞吞人进行细胞内消化，不能消化的残渣仍由口排出体外。(4)水螅无专门的呼吸和排泄器官呼吸是体壁上的细胞直接吸收水中的溶解氧，排除二氧化碳。代谢的废物通过体表渗透排入水中。(5)水螅神经细胞分散于外胚层中，能感觉来自身体内部和外部的刺激，并通过网状神经作出相应的反应，主要的反应方式是全身性收缩和移动位置。(6)水螅的生殖有无性生殖和有性生殖两种生殖方式。无性生殖表现为出芽生殖。由体壁向外突出，逐渐长大，形成芽体，待生长成熟到一定时期，便从母体上脱落下来，营独立生活。有性生殖是精卵结合。大多数种类为雌雄异体，少数为雌雄同体。卵巢常长在基盘的附近，精巢常长在触手下不远处。受精卵进行完全卵裂，形成实心原肠腔，经过一个较长休眠期，到春季或环境较好时，发育成小水螅。水螅的再生能力很强，如把水螅切成几个数段，每段都能长成一个完整的小水螅。3．腔肠动物的分类(1)水螅纲(代表动物：水螅，图1-7-6A)①大多数生活在海水中，少数生活在淡水中。生活史中大部分有水螅型和水母型两个阶段，即有世代交替现象。②水螅型结构简单，有简单的消化循环腔；水母型有缘膜(伞下面边缘的一圈薄膜)，触手基部有平衡’囊。(2)钵水母型(代表动物：桃花水母，图1-7—6B；海蛰，图1-7-6C)①全部生活在海水中，大多为大型的水母类。水母型发达，而水螅型退化，且水母型的结构比水螅水母复杂，如钵水母的胃囊有胃丝，而水螅水母则无。②钵水母的感觉器官为触手囊，而水螅水母为平衡囊。③钵水母的生殖腺来源于内胚层，而水螅水母的生殖腺来源于外胚层。(3)珊瑚纲(代表动物：海葵、珊瑚虫，图1-7-7)①全部生活在海水中。只有水螅型，没有水母型。②水螅体的结构较水螅纲的水螅体复杂，如有口道、口道沟、隔膜和隔膜丝。③海葵是单体的，无骨骼；珊瑚虫为群体，大多具有外骨骼。④珊瑚纲水螅型体的生殖腺来源于内胚层。四、扁形动物(约2万种)1．主要特征(1)两侧对称从扁形动物门开始出现了两侧对称的体型，即通过动物体的中央轴，只有一个对称面(切面)将动物体分为左右相等的两部分。从动物演化上看：凡是两侧对称的动物，其身体可明显分出前后、左右、背腹。背面发展具保护的功能，腹面发展具运动和摄食的功能，前端首先接触外界条件，促进了神经系统和感觉器官越来越向前集中，逐渐出现了头部，使动物从不定向运动变为定向运动，使动物的感应更迅速、准确，适应的范围更广泛。这种体制不仅适合于游泳，而且适于爬行，这是从水中爬行进化到陆地上爬行的重要条件。(2)中胚层的形成在内、外胚之间出现了中胚层，这对动物体结构和功能的进一步发展很有大意义。从动物演化上看：一方面减轻了内、外胚层的负担，引起了一系列组织、器官、系统的分化，为生物体结构的发展和器官生理的复杂化提供了必要的条件，使扁形动物达到了器官系统水平。另一方面，促进了新陈代谢的加强。如中胚层形成了复杂的肌肉，增强了运动机能，使动物在更大范围内摄取更多食物。同时，消化管壁有了肌肉，使消化管壁的蠕动能力加强，产生的代谢废物增多，促进了排泄系统的形成。此外，中胚层形成的实质是组织有储存养料和水分的功能，使动物可耐饿和抗干旱，保护内脏器官