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哺乳动物

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简介

哺乳动物哺乳动物

哺乳动物是脊椎动物亚门下的一个纲,其学名是哺乳纲(Mammalia,来自拉丁文“mamma”,意思是乳房)。除五种单孔目的哺乳动物外,所有哺乳动物都是直接生产后代的。全世界一共有估计4000种左右哺乳动物,人类也是其中之一。

哺乳类是指用母乳哺育幼儿的动物,是动物世界中形态结构最高等、生理机能最完美的类群。最初的哺乳动物距今已有二亿二千年,现存的有四千余种,总的来讲哺乳动物的智力水平要比其他种类的动物高。

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。哺乳动物最重要的特征是:1)智力和感觉能力的进一步发展;2)保持恒温;3)繁殖效率的提高;4)获得食物及处理食物的能力的增强。

起源

哺乳动物是由拟哺乳动物演化而来的哺乳动物是由拟哺乳动物演化而来的

哺乳动物是由拟哺乳动物演化而来的。由于其特有的恒温优势以及中生代湿暖潮湿的气候条件,哺乳动物得以复苏和大发展。该展厅馆分别详细介绍了长鼻类、奇蹄类、偶蹄类、食肉类、灵长类和被子植物的演化历程以及著名的山旺生物群。

哺乳动物来自兽齿类爬行动物,但是要进一步确定是哪一类兽齿类则不是一件容易的事。因为在兽齿类动物里,进步性质和原始性质交错存在,十分复杂。如早期兽头类的很多特点都很原始,但颞孔却增大,而且已出现了2—3—3—3—3的哺乳动物式的趾式。三列齿兽已有很多进步性质,几乎可以把它放到哺乳动物中去,然而它却仍然保留着爬行动物的上下颌连接方式,即关节骨一方骨的连接。因此对哺乳动物的祖先曾作过种种推测,如犬齿兽类、包氏兽类、鼬龙类、三列齿兽类。目前比较一致的看法是哺乳动物是多源的,即认为绝大多数的哺乳动物(其中有胎盘类占主要地位)起源于犬齿类,但在种类繁多的中生代哺乳动物里也有起源于其他兽齿类的。

自三叠纪晚期起,哺乳动物便开始登上大自然的历史舞台。

进化史

吴氏巨颅兽吴氏巨颅兽

最早的哺乳动物化石是在中国发现的吴氏巨颅兽(Hadrocodium wui),它生活在2亿年前的侏罗纪。从化石上看,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。爬行动物的每颗牙齿都是同样的,彼此没有区别,而哺乳动物的牙齿按它们在颌上的不同位置分化成不同的形态,动物学家可以透过各种牙齿类型的排列(齿列)来辨识不同品种的动物。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三块骨头。它们是由爬行动物的两块颌骨进化而来的。

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态位。到第四纪哺乳动物已经成为陆地上占支配地位的动物了。 [3]

重要特征

哺乳动物哺乳动物有长眠者与短眠者

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。

最重要的特征是:智力和感觉能力的进一步发展;保持恒温;繁殖效率的提高;获得食物及处理食物的能力的增强;胎生,一般分头、颈、躯干、四肢和尾五个部分;用肺呼吸;体温恒定,是恒温动物;脑较大而发达。哺乳和胎生是哺乳动物最显著的特征。胚胎在母体里发育,母兽直接产出胎儿。母兽都有乳腺,能分泌乳汁哺育仔兽。这一切涉及身体各部分结构的改变,包括脑容量的增大和新脑皮的出现,视觉和嗅觉的高度发展,听觉比其他脊椎动物有更大的特化;牙齿和消化系统的特化有利于食物的有效利用;四肢的特化增强了活动能力。有助于获得食物和逃避敌害;呼吸、循环系统的完善和独特的毛被覆盖体表有助于维持其恒定的体温,从而保证它们在广阔的环境条件下生存。 胎生、哺乳等特有特征,保证其后代有更高的成活率及一些种类的复杂社群行为的发展。

分类

哺乳动物隶属于动物界,脊索动物门脊椎动物亚门哺乳纲

哺乳动物种类繁多,分布广泛,主要按外型、头骨、牙齿、附肢和生育方式等来划分,习惯上分三个亚纲:原兽亚纲(包括下面的1~3)、后兽亚纲(包括下面的4~10)、真兽亚纲(包括下面的11~28),现存约28个目4000多种。

 原兽亚纲 Prototheria 单孔目 Monotremata      
 兽亚纲 Theria

 后兽下纲 Metatheria(有袋类)

真兽下纲 Eutheria(有胎盘类) 

美洲有袋总目 Ameridelphia 

澳大利亚有袋总目 Australidelphia 

灵长总目Euarchontoglires 

劳亚兽总目 Laurasiatheria 


 

非洲兽总目 Afrotheria

贫齿总目 Xenarthra

负鼠目 Didelphimorphia
鼩负鼠目 Paucituberculata

袋鼬目 Dasyuromorphia
双门齿目 Diprotodontia(袋鼠目)
智鲁负鼠目 Microbiotheria
袋鼹目 Notoryctemorphia
袋狸目 Peramelemorphia


兔形目 Lagomorpha
啮齿目 Rodentia
树鼩目 Scandentia
皮翼目 Dermoptera
灵长目 Primates

偶蹄目 Artiodactyla
食肉目 Carnivora
鲸目Cetacea
翼手目 Chiroptera
猬形目 Erinaceidae
奇蹄目 Perissodactyla
鳞甲目 Pholidota

非洲猬目 Afrosoricida
蹄兔目 Hyracoidea
象鼩目 Macroscelidea
长鼻目 Proboscidea
海牛目 Sirenia
管齿目 Tubulidentata

有甲目 Cingulata
披毛目 Pilosa

地理分布

根据哺乳动物的区系特征,全世界被划分为七个动物地理界:古北界、新北界、新热带界、埃塞俄比亚界、东洋界、大洋洲界、南极界。

各地理界均有自己独特的哺乳动物区系,包括特有的目、科、属、种和亚种。世界各动物地理界之间的兽类区系从北向南差异愈来愈大。在古北界和新北界的北部,有许多共同的种,只有亚种的差异;南部开始有不同的种、属;再向南,各地理界之间则有不同的科、目。中国地跨古北、东洋两界。北方属古北界,哺乳纲的代表科有鼠兔科、河狸科、蹶鼠科、跳鼠科、睡鼠科,南方属东洋界,代表科有长臂猿科、懒猴科、大熊猫科、灵猫科、鼷鹿科、穿山甲科、狐蝠科、象科、猪尾鼠科、竹鼠科等。[4]

适应情况

对环境的适应
哺乳动物演化哺乳动物演化

在环境条件趋于极端化时,哺乳动物的适应十分明显。例如在荒漠环境中,骆驼和跳鼠都有许多保持水分的适应:减少尿中水分,不把水分用于调节体温(出汗),充分利用分解食物产生的水,穴居,夜行等。极地环境的北极狐等都具有十分保暖的毛皮。

对生活方式的适应

运动,原始哺乳动物的适于在地面行走的五趾型四肢随着适应不同的生活方式而衍生出许多特化类型,如营水生生活的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;营地下生活的鼹鼠类的前肢呈铲形,在开旷草原奔跑的有蹄类的四肢趾端具蹄,为了减轻四肢的重量,巨大的肌肉位于臀部;树栖的哺乳动物或是具锐爪便于在树干上攀爬,如松鼠类,或是具长指(趾)便于抓握树枝,如灵长类,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,其趾端具巨大的钩状爪,用以在树上攀爬和悬挂。

食性,原始哺乳动物主要是以昆虫为食的杂食动物。后来,因适应不同的生活方式而演变为: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,啮齿类和兔形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。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。最特化的是各种食蚁兽类,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于粘液的舌。[4]

组成系统

哺乳动物涉及身体各部分结构的改变,哺乳动物的主要特征包括如下几项。

哺乳动物大象
皮肤系统

哺乳动物的皮肤致密,结构完善,有着重要的保护作用,有良好的抗透水性,控制体温及敏锐的感觉功能。为适应于多变的外界条件,其皮肤的质地、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贮藏有丰富的脂肪,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。

骨骼系统
哺乳动物1.65亿年前哺乳动物

哺乳动物的骨骼系统发达,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。其结构和功能上主要的特点是:头骨有较大的特化,具两个枕骨踝,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,出现时和膝,将躯体撑起,适应陆上快速运动。

肌肉系统

哺乳类的肌肉系统与爬行类基本相似,但其结构与功能均进一步完善。主妥特征:四肢及躯干的肌肉具有高度可塑性。为适应其不同运动方式出现了不同的肌肉模式,如适应于快速奔跑的有蹄类及食肉类四肢肌肉强大。

皮肌十分发达。哺乳类的皮肌可分为两组:一组为脂膜肌,可使周身或局部皮肤颤动,以驱逐蚊蝇和抖掉附着的异物。脂膜肌还可把身体蜷缩成球或把棘刺坚立,以防御敌害,如鲮鲤、豪猪、刺猬。哺乳类中高等的种类脂膜肌退化,仅在胸部、肩部和腹股沟偶有保留。另一组皮肌为颈括约肌,其表层的颈阔肌沿颈部腹面向下颔及面部延伸,形成颜面肌及表情肌。哺乳类中的低等种类无表情肌,食肉动物出现表情肌,灵长类的表情肌发育好,而人类的表情肌最为发达,约有30块。

围绕口周围有复杂的唇肌,在吮吸中发挥了十分重要的作用。此外,分布于颅侧和颧弓,止于下颌骨(齿骨)的颞肌和嚼肌强大,这与捕食、防御以及口腔的咀嚼密切相关。

隔肌为哺乳类所特有的肌肉,为一横位的随意肌,把内脏腔分隔成胸腔和腹腔,隔肌的活动有助于呼吸。

消化系统
哺乳动物

哺乳动物的消化系统包括消化管和消化腺。在结构和功能上表现出的主要特点是,消化管分化程度高,出现了口腔消化,消化能力得到显著提高。与之相关联的是消化腺十分发达。

(1)消化管
包括口腔、咽、食道、胃、小肠、大肠等。

(2)消化腺
哺乳动物的消化腺除3对唾液腺外,在横隔后面,小肠附近还有肝脏和胰脏,分别分泌胆汁和胰液,注入十二指肠。肝脏除分泌胆汁外,还有贮存糖原、调节血糖,使多余的氨基酸脱氧形成尿及其他化合物,将某些有毒物质转变为无毒物质,合成血浆蛋白质等功能

呼吸系统
哺乳动物哺乳动物亚马孙海豚

哺乳动物的呼吸系统十分发达,特别在呼吸效率方面有了显著提高。空气经外鼻孔、鼻腔、喉、气管而入肺。

循环系统

哺乳动物的循环系统包括血液、心脏、血管及淋巴系统。其显著特征是在维持快速循环方面十分突出,以保证有足够的氧气和养料来维持体温的恒定。具左体动脉弓。红细胞无核。

(1)血液
血液哺乳动物的血液与其他脊椎动物不同的是:红细胞无核,呈两凹扁圆盘状,仅骆驼科和长颈鹿科的红细胞呈椭圆形;红细胞体积较其他各纲脊椎动物小。 这些特征大大增加其表面积,并提高了与氧气结合的能力。

(2)心脏
哺乳动物的心脏位于胸腔中部偏左处的心包腔内,腔内有少量液体,可减少心脏搏动时的摩擦。心脏的内部结构与鸟类基本一样,也为四腔,完全的双循环,动静脉血不在心脏内混合。右心房、右心室与肺动静脉构成肺循环。右侧心房与心室壁均较薄,内贮静脉血,房室间有三尖瓣。左心房、左心室与体动静脉构成体循环。左侧心房与心室壁较厚,内贮动脉血,房室间具二尖瓣。所有这些瓣膜的功能,是保证血液沿一个方向流动,防止血液逆流。心脏肌肉的血液供应是由冠状循环完成的。  

(3)血管
包括动脉、静脉和毛细血管。哺乳动物动脉系统的突出特征是:仅具有左体动脉弓。左体动脉弓弯向背方为背大动脉直达尾部,沿途发出各个分支到达全身。哺乳动物的静脉系统趋于简化,以单一的前大静脉(上腔静脉)和后大静脉(下腔静脉)代替了低等四足动物的成对的前主静脉和后主静脉。

(4)淋巴
哺乳动物的淋巴系统十分发达,这可能与动、静脉内血管压力较大,组织液难于直接经静脉回心有关。淋巴结节是生成淋巴细胞的主要器官,并具有阻截异物、保护机体的功能。哺乳类淋巴节极为发达,遍布全身淋巴系统的通路上,尤其在颈部、腋下、鼠溪部、肠系膜等部位较集中。此外,扁桃体、脾脏和胸腺也是一种淋巴器官。

排泄系统
哺乳动物哺乳动物的循环系统

哺乳动物的排泄系统构造完善,包括肾脏、输尿管、膀胱和尿道。此外,皮肤也是哺乳类特有的排泄器官。排泄系统主要的功能是,将细胞代谢的废物排出体外,以及保持细胞生存所依赖的内环境相对稳定。肾脏是主要的排泄器官,哺乳动物的肾通常由一对组成,位于腹腔背面,脊柱的两侧。 尿的形成包括肾小球的滤过作用、肾小管至集合管的重吸收作用及分泌作用。血液流经肾小球时,由于出球小动脉的管径较入球小动脉小,故使毛细血管内血压增加,因此血浆中的水分和除蛋白质以外的大部分物质可透过毛细血管壁及肾小囊壁而进入肾小囊。故尿之产生,系由血压高低滤过所致。哺乳动物的尿是由尿素构成,而其他羊膜动物则为尿酸构成。尿素由肾小管的分泌作用所产生,可使尿变浓。

神经系统
哺乳动物胎盘

哺乳动物的神经系统高度发达,主要表现在大脑和小脑体积增大,发展了新脑皮,脑表面形成了复杂皱褶(沟和回),大大增加了新脑皮的表面积。

(1) 新脑皮
是由侧脑室外壁的神经物质生长而成,并包围着初生脑皮层(原脑皮),原脑皮的残余称为海马,在侧脑室内,仍为嗅觉中枢。大脑皮层由发达的新脑皮层构成,它接受来自全身的各种感觉器传来的冲动,通过分析综合,并根据已建立的神经联系而产生相应反映。左右大脑半球通过许多神经纤维互相联络。神经纤维所构成的通路称胼胝体,是哺乳动物(有贻盘类)特有的结构。

(2)间脑
被大脑半球所覆盖,其上有松果体,为内分泌体,哺乳类之松果体趋于缩小。在间脑腹面发出的视神经,形成交叉称视神经交叉,其后以一柄与脑下垂体相联。间脑腔又称为第三脑室,十分发达。间脑壁内的神经结构主要有背方的丘脑又称为视丘与腹面的丘脑下部。丘脑是低级中枢与大脑皮层分析器之间的中间站,来自全身的感觉冲动均集中于此处,经间脑灰质换一神经原再入大脑皮层。腹面的丘脑下部是植物神经活动中枢,与内脏活动的协调有密切关系,并为体温调节中枢。

(3)中脑
哺乳动物的中脑不发达,体积甚小,中脑腔狭窄呈一管,称中脑导水管,与第三、第四脑室交通。中脑背方具有四叠体,前面一对为视觉反射中枢,后面一对为听觉反射中枢。中脑底部由下行的运动神经纤维束构成较显著的脑足。

(4)小脑
哺乳动物后脑的背部为极为发达的小脑,其主要机能是协调躯体肌肉运动和维持躯体正常姿势的平衡中枢。哺乳类的小脑在结构上所具有的特有的特征是具有小脑皮质,其灰质覆盖在表面,形成小脑皮层,白质呈树枝状深入灰质。此外,在两小脑半球之间以横行的神经纤维束构成哺乳类特有的脑桥,脑桥是小脑与大脑之间联络通路的中间站。

(5)延脑
与脊髓相连接,两者结构相似。延脑除了构成脊髓与高级中枢联络的通路外,在白质内有上行的和下行的传导径路。灰质分散为一些神经核,神经核的神经纤维与相应的感觉和运动器官相联系。延脑还是重要的内脏活动中枢,可调节呼吸、消化、循环、汗腺分泌以及各种防御反射。延脑的背面有第四脑室。

感官系统
哺乳动物老鼠

哺乳动物靠高度发达的感官来发现食物,躲避敌害,以及寻找合适的栖息环境,同时也是种类间通讯联系和一系列行为反应不可分的器官。当然,并非所有的类群感官都达到高度发展的水平,有些种类在许多方面处于退化状态,而在某一方面却高度特化。如哺乳类中视力退化的某些种类,快速运动时,还发展了特殊的高、低频声波脉冲系统,借听觉和声波回音来定位,蝙蝠即以高频声波回声定位,海豚以高频及低频两种水内声波回声定位。这在仿生学研究中有重要意义。

哺乳动物的感官高度发达,主要体现在它们的视觉、听觉和嗅觉构造的完善。

内分泌系统

哺乳动物的内分泌系统极为发达。由散在身体各处的内分泌腺体组成,包括脑垂体、甲状腺、副甲状腺、肾上腺、胰岛腺、胸腺和性腺等。它们所分泌的不同激素,有着不同的作用,彼此间也有一定的关联,共同组成一个内分泌系统。有关内分泌腺的形态。

生殖系统
哺乳动物哺乳动物双杂交系统

哺乳动物生殖系统的主要特征是:雌性动物的两个卵巢都有机能,卵在输卵管内受精,胚胎在子宫内充满液体的羊膜囊中发育,胚胎发育所需营养来自母体胎盘血液。

(1)雄性生殖腺
哺乳类的雄性生殖腺为一对睾丸,其位置常因种类的不同而异。多数种类的睾丸在繁殖期有移位或下降现象。除单孔目动物象、犀牛等的睾丸终生留在腹腔内以外,绝大多数哺乳动物的睾丸,在胚胎时便从腹腔经腹股沟下降到腹腔外的阴囊内。

(2)雌性生殖腺
为一对卵巢,其表层为生殖上皮,内有由生殖上皮产生的处于不同发育时期的滤泡,每个滤泡内含有一个卵细胞,其外有滤泡液,含有雌性激素,卵成熟滤泡破裂,卵及卵泡液即排出。其他残余的滤泡即萎缩,由一种黄色细胞所充满,成为黄体,可分泌激素,促进子宫和乳腺发育,为妊娠做好准备。成熟的卵排出后进入输卵管前端的开口,在输卵管上段完成受精后,沿输卵管下行达于子宫,受精卵即种植于子宫壁上进行发育。

代表

 人类(最高等的哺乳动物)虎 狼 鼠 鹿 貂 猴 貘 树懒 斑马 狗 狐 熊 象 豹子 麝牛 狮子 小熊猫 疣猪 羚羊 驯鹿 考拉 犀牛 猞猁 穿山甲 长颈鹿 熊猫 食蚁兽 猩猩 海牛 水獭 灵猫 海豚 海象 鸭嘴兽 刺猬 北极狐 无尾熊 北极熊 袋鼠 犰狳 河马 海豹 鲸鱼 鼬

其中鸭嘴兽、针鼹(或称短吻针鼹)、原鼹(或称长吻针鼹)是特别的哺乳动物,它们不是胎生,而是卵生,但仍划为哺乳动物。它们都生活在澳大利亚。

动物之最

最大的哺乳动物:蓝鲸
最大的陆生哺乳动物:非洲象
最高的哺乳动物:长颈鹿
跑得最快的哺乳动物:猎豹
最臭的哺乳动物:美洲臭鼬

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