节肢动物门

第七节：分节的有附肢的原口动物——节肢动物门（Arthropoda）节肢动物门是动物界最大的一门，约占动物界总种数的85％；其个体数目亦十分惊人，例如一个蜂群个体总数可达3万多个。节肢动物对环境具有高度的适应能力，分布极为广泛，凡适合动物生存的环境，几乎都有不同种类的节肢动物。节肢动物起源于环节动物或类似环节动物的祖先，故环节动物的一些基本结构多见于节肢动物，如两侧对称，身体分节等，但节肢动物还有许多比环节动物复杂的结构，生理机能也发生了相应的变化。一、节肢动物门的主要特征1、异律分节：最前一节为顶节，最末一节为尾节（肛节），中间的才是真正的体节。异律分节从形态上完善和保证了动物体各种生理机能的协调整合，更有利于动物对环境的适应。——机能和结构较相同的体节常愈合，形成体区。如：昆虫——身体分为头、胸和腹3个体区。甲壳类、蛛形类、肢口类——身体分为头胸部和腹部2个体区；多足类——身体分为头部和躯干部2个体区。蜱螨类——头、胸、腹三部分体节完全愈合。——形态的分化伴随着机能的进一步分工：头部——感觉和摄食。胸部——运动和支持。腹部——营养和生殖。2、分节的附肢：节肢动物的附肢和环节动物一样，也按体节排列，但节肢动物附肢的最大特征是与身体相连处有活动的关节，附肢之间也有关节，并以关节膜相连，节肢动物名由此而来。其运动力和灵活性都远远超过环节动物。——附肢的分类：双肢型——由与体壁相连的原肢及其顶端发出的内肢和外肢三部分组成。例如虾类腹部的游泳足。单肢型——由双肢型演变而来，其外肢已完全退化，只保留了原肢和内肢。如昆虫的3对步足。节肢动物的附肢，在进化过程中，随着体区的形成，附肢也相应的发生了形态与机能的分化。如头部的附肢用以感觉，或形成口器以取食；胸部的附肢用以运动与呼吸；腹部的附肢除游泳、爬行外，还有的转化成生殖器，或部分消失。3、外骨骼及蜕皮现象：节肢动物的体壁由三部分组成，最外层为（角质膜）表皮，接着是上皮层，最里面为很薄的基底膜。角质膜十分发达，坚硬厚实，故称外骨骼，是上皮向外分泌形成的，自内而外可分3层：内表皮——最厚，无色而柔软，具延展曲折性，主要成分是几丁质（甲壳质）和节肢蛋白。外表皮——因有钙盐沉淀或富于骨蛋白，是外骨骼中最硬的部分。节间膜和附肢关节之间的外表皮较薄、软，活动形成能动关节，使身体和附肢能自由运动。上表皮——薄，常含有色素，由蛋白质及脂类物组成，似蜂蜡，有不透水性，可防止体外界水份的进入及体内水份的蒸发。外骨骼的作用：保护、支持及运动。但也限制了动物的生长，因而发生蜕皮现象，周期性地在内分泌激素的控制下，换上柔软而多皱的新皮，以适应身体的间歇性生长。4、强劲有力的横纹肌：环节动物的肌肉为平滑肌，分布于表皮细胞之下，构成皮肤肌肉囊。而节肢动物的肌肉已脱离表皮，形成肌肉束，并附着在外骨骼的内表面，靠肌肉舒缩牵引骨板弯曲或伸直，以产生运动。它们均为横纹肌，收缩快而有力。节肢动物的肌肉束一般是按体节成对排列，以便有效快速地完成各种复杂行动，并适应生活环境的需要。5、混合体腔与开管式循环：真体腔趋于退化，仅残存于生殖腺腔及某些种类的排泄器官中。体壁与消化道之间的空腔由部分真体腔及囊胚腔形成，故称混合体腔，又因其中充满血液，也称为血腔。循环系统由心脏及其向前端发出的1条短动脉构成。心脏位于消化道背面，是具备多对心孔的管状或囊状结构。心脏壁由肌肉组成，有搏动能力。血液从心脏发出经一段动脉流入血腔，直接浸润着各种组织和器官，血腔中的血液又经心孔返回心脏。由于血液不是始终在血管中流动，要到组织间隙中，所以为开管式循环。6、高效的呼吸器官：各类节肢动物出现了专门的呼吸器官。水生种类——鳃或书鳃。陆生种类——气管或（和）书肺。这些呼吸器官都是体壁皮肤的衍生物，鳃和书鳃为体壁外突形成，书肺和气管为体壁内陷形成。气管在外骨骼内陷的起始端形成气门，内陷的气管越分越细，分支一再扩大成遍布体内的网络，最细小的分枝一直伸入组织内，直接与细胞接触。节肢动物的气管可直接输送氧给组织，同时也能把组织排放的二氧化碳运出体外，而其他动物的气体运输都要血液循环系统的参与，由此可见陆栖节肢动物呼吸器官在动物界中的高效和独特。这种结构能有效防止体内水分的蒸发和散失，是节肢动物对陆生生活的一种适应性改变。7、独特的消化系统：消化系统由前肠，中肠和后肠组成。头部的附肢变成口器，适应于不同类型不同的取食方式。前肠——一部分形成磨胃或砂胃，内有几丁质的齿和骨板等，都用来弄碎食物。中肠——分泌消化酶，行食物的消化吸收，部分种类还有十分发达的中肠突出物如盲囊和盲管等，以增大消化吸收面积。后肠——是离子及水分重吸收及粪便的暂存场所。8、多样的排泄器官：节肢动物的排泄器官有2种主要类型：（1）与后肾管同源的腺体结构——如甲壳类的绿腺、颚腺，蛛形纲的基节腺等。（2）马氏管——马氏管是从中肠与后肠之间发出的多数细盲管，直接浸浴在血体腔内的血液中，吸收大量尿酸等蛋白质分解产物，排泄物经后肠与食物残渣一起由肛门排出。9、神经系统和感觉器官：（1）感官——3类触觉感受器：最常见的是触毛，分布在身体的表面，感受接触、气流、水流等变化的刺激。平衡囊和鼓膜听器等都由触角器演变而成。视觉感受器：可分单眼和复眼。化学感受器。用来辨别不同的化学物质，陆栖种类的化感器分为嗅觉器（主要着生在触角上）和味觉器（位于口腔内和口器上）。（2）神经系统——与环节动物的链状神经相似，但由于身体异律分节，有些体节发生愈合，因此神经系统也相对集中。脑发达，且分为三部分：前脑——视觉和行为中心；中脑——触觉中心；后脑——发出神经到下唇和消化道。10、生殖和发育：大多雌雄异体。生殖系统包括成对的生殖腺、生殖导管，一些高级种类有附肢改变成的外生殖器。水生种类多体外受精，陆生种类体内受精。生殖形式多样，多为卵生，也有卵胎生、孤雌生殖、幼体生殖和多胚生殖等形式。间接发育较普遍。间接发育者具有不同阶段的发育期和不同形式的幼体和蛹期。综上所述，节肢动物由于适应不同的生活环境，除基本结构相同外，反映在它们的生活习性、形态机能、生活方式和发育类型等方面各自争奇斗艳、五彩缤纷，从而构成了整个节肢动物的多样性以及在自然界的广泛的生态分布，并且种类和数量上都居于优势地位。二、节肢动物门的分类：对节肢动物门的分类目前尚有不同的看法。（一）原气管纲（有爪纲）：蠕虫状，体不分节，仅表面有环纹。具1对触角。附肢也不分节，短而扁但末端具爪。以气管呼吸，具血腔。约70种左右，如栉蚕。（二）肢口纲：海生大型节肢动物，以书鳃呼吸，附肢在口周围。头胸部有附肢6对，即1对螯肢和5对步足；无触角，腹肢7对。现存的仅有3属5种，统称鲎类。产于我国福建、广东沿海的一种称中国鲎。（三）蛛形纲：节肢动物门中仅次于昆虫纲，约8万多种，包括常见的蜘蛛、蝎子、蜱、螨等。早期的蛛形纲动物是水生的，陆生种类出现得晚，现存的蛛形类除了少数为次生性水生生活外，几乎全部陆栖，以书肺和气管呼吸。体分头胸部和腹部，不少种类甚至这2个体部也相互愈合。大多数体节不显，无触角。头胸部6对附肢，即1对螯肢，1对脚须和4对步足。腹肢几乎全部退化。由于进入陆地生活，外骨骼的上表皮中出现了蜡质层以防体内水分的蒸发。排泄器官既有基节腺，又有马氏管。出现了陆上的防卫及攻击器官毒腺及丝腺。生殖系统中也出现了适应陆地生活的交配器官及精子传递结构。本纲还有寄生种类。（四）甲壳纲：生活在海洋或淡水中，用鳃呼吸，有2对触角，身体分头胸部和腹部2部分，背侧有头胸甲。体节和附肢较多，附肢基本上都是双肢型，但在不同的体区有不同的形态与功能分化。如：日本沼虾。——日本沼虾的身体结构：身体各节都有1对附肢，共有19对。附肢多为双肢型，包括头肢5对，胸肢8对，腹肢6对。头肢：第一、二对为触角，第一触角又名小触角。第二触角又名大触角。第三、四、五对附肢组成口器，依次称为大颚、第一小颚、第二小颚。胸肢：前3对为颚足，是摄食的辅助器官。后5对为步足，用来爬行。腹肢：前5对称为游泳足，用来游泳。最后一对腹肢称尾肢，与尾节共同组成尾扇。虾靠腹部屈伸和尾扇击水协同作用，使身体迅速后退，以避敌。（五）多足纲：身体分头部和躯干部。头部有3～4对附肢，即1对触角、1对大颚和1～2对小颚。躯干部有多对步足，每一体节1-2对。用气管呼吸、马氏管排泄。多足类已知10500种，几乎全部陆栖，生活在潮湿的生活环境。如：马陆、蜈蚣等。（六）昆虫纲：昆虫是节肢动物在陆地发展最完善、进化最成功、动物界最繁茂的一纲。其种类之多、数量之大，是其他任何动物所无法相比的。已记录的昆虫种类有100万种以上，占动物界总数的2／3。昆虫分布极广，从热带到寒带，从干旱的沙漠到阴湿的雨林，从高山之巅到盆地荒野，从地表土壤到湖泊水域都有它们生活的踪迹。唯独海洋是它们没有涉足的领域。此外很多动植物体表及体内也是多种昆虫的栖息之地。昆虫食性复杂，植食、肉食、杂食、腐食或寄生都有。很多为农、林、牧、副、渔及人类保健上的害虫，也有些为益虫或资源昆虫。代表动物——东亚飞蝗1、昆虫的形态：分为头、胸、腹3部分。头部6节：包括1对触角、3对口肢及单、复眼，是感觉和取食的中心。胸部3节：每节有1对胸足，第2、3胸节背侧各有翅1对，是运动中心。腹部11节：是内脏器官所在地，成虫附肢已消失，仅留1对尾须和雌雄外生殖器，为代谢及生殖中心。雌雄异体、异形，体内受精。一般为卵生，发育大多经过变态后为成虫。2、昆虫的口器：是摄食器官，飞蝗为咀嚼式口器，适于取食固体食物。由5部分组成。①上唇——为头部凸出部，悬挂在上唇基下非附肢的一个垂片，内壁为内唇。可以前后活动，形成口器的上盖。②上颚（大颚）——1对位于上唇之后呈三角形，具坚硬的齿，适于切碎和咀嚼。③下颚（小颚）——1对，位于上颚后方，由轴节、基节、内颚叶、外颚叶及下颚须组成。用于助食和感觉作用。④舌——在下颚间为一个袋形构造，非附肢结构，上有唾液腺导管开口，有味觉与搅拌食物的作用。⑤下唇——一对位于下颚后方，左右愈合形成口器的底盖，可防止食物外逸。除了蝗虫以外其他直翅目昆虫、鞘翅目幼虫、成虫、脉翅目成虫、鳞翅目幼虫及膜翅目多数成虫也都是咀嚼式口器——由于各种昆虫食性和取食方式不同，口器也特化形成5类。各类口器都是由咀嚼式这一基本形式演变而来的。舐吸式：出现于一些蝇类的成虫。口器的上、下颚退化，上唇和舌形成食物管，下唇延长成喙，其末端特化为1对唇瓣，瓣上有一系列环沟。取食时，两唇瓣展开平贴到食物，使环沟的空隙与食物接触，液体食物即顺环沟流往前口而进入食物道。刺吸式：以取食植物汁液或动物体液的昆虫所具有，如叶蝉、蚊、猎蝽等。大体都是由一系列口针（上颚、下颚甚至还有舌和上唇）构成。口针收藏于由下唇形成的喙鞘内，上颚口针端部有倒齿，是刺入组织的工具。两侧下颚口针合并时形成两根管道，粗的为食物道，细的为唾液道。这类昆虫的口内形成了适于抽吸的构造——食窦卿筒。口针刺入组织后，经食窦卿筒的抽吸作用，汁液由食物道吸入进消化道，并将唾液注入组织内。具刺吸式口器的昆虫在取食时常伴随着传播疾病。虹吸式：是吮吸深藏于花底的花蜜或水及果汁的蝶、蛾类口器。口器外形象一个盘着的发条，可以自由曲伸。这种高度特化的喙是由左右下颚外颚叶极度延长合在一起形成的，喙中间是食物道。整个外颚叶由无数的骨化环紧紧排列而成，环间为膜质，故能卷曲，其抽吸机构由食窦和咽喉前部联合而成。嚼吸式：是既能咀嚼固体食物，又能吮吸液体食物的蜜蜂和熊蜂成虫的口器。它的上颚与咀嚼式口器相仿，但不直接用于取食，而是用以筑巢、防卫或切断长长的花瓣，以便接近蜜腺。由下颚和下唇组成吮吸用的喙。中唇舌延长并愈合成可以折曲的长舌，用于在花中收集花蜜和在巢中处理花蜜。昆虫通过各种各样的口器变化来适应不同的环境，扩展自己的取食范围，拓宽了自己的生存之路。口器也是昆虫分类的重要依据之一。掌握口器的类型对害虫防治有重要意义，可依据口器的不同采用不同的杀虫剂。如咀嚼式口器应用胃毒剂，刺吸式口器应用内吸剂或触杀剂等。3、昆虫的足：由于适应于不同的生活环境，昆虫的足在形态及功能上发生了变化，常见类型有：步行足：足细长，