问答题 比较脊椎动物各纲的皮肤及其衍生物,并总结脊椎动物从水生到陆生演变过程中皮肤系统的进化趋势。
【正确答案】圆口类:表皮由多层上皮细胞组成,内有很多发达的单细胞腺,皮肤裸露,除在口漏斗和舌端有角质齿外,无任何其他的表皮衍生物。真皮层甚至比表皮层还薄,为有规则排列的结缔组织,其中含有胶原纤维和弹性纤维。
   鱼类:皮肤薄,结构和圆口类相同。表皮和真皮均为多层细胞,腺体以单细胞腺为主,也包含少数多细胞腺,这些腺体大多是黏液腺,分泌黏液使体表黏滑,减少水中游泳的阻力。有些鱼类的多细胞腺变成毒腺,某些深海鱼类,其多细胞腺更有变为照明器者。皮下疏松结缔组织少,因而皮肤与肌肉相接得很紧密,适于在水中游泳。体表被鳞片。板鳃鱼类为盾鳞,由外胚层的釉质和中胚层的齿质共同形成,与牙齿同源。硬骨鱼类为硬鳞、圆鳞和栉鳞,均为中胚层骨质鳞。
   两栖类:古代坚头类的真皮鳞成为骨板,在进化过程中,真皮的鳞甲逐渐失去,只在无足目中的蚓螈还保留着退化的真皮鳞埋在真皮之内,被认为是坚头类骨甲的残余。现存的两栖类,骨质鳞消失而角质鳞尚未形成,皮肤呈裸露状态,仅表层的1~2层细胞开始发生角质化,但细胞核还存在,仍为活细胞。这种轻微的角质化只能在一定程度上防止体内水分的蒸发。蜕皮现象从两栖类开始出现。真皮较厚而致密,表现出陆生动物真皮的特征。表皮衍生大量多细胞黏液腺体和色素细胞。黏液腺分泌黏液使皮肤保持经常湿润,这对保护皮肤并使皮肤参与呼吸有重要意义。两栖类皮肤与皮下肌肉组织连接疏松,其间分布大量淋巴间隙和丰富的毛细血管网。入皮肤的动脉和入肺的动脉同出一支,这和两栖类的皮肤呼吸功能密切相关。
   爬行类:和陆地生活相联系,爬行动物的皮肤角质化加深,表皮明显地分为角质层和生长层,角质层细胞完全角质化,而且特化成角质鳞,用以防止体内水分蒸发。由于有角质化,爬行类的蜕皮现象特别明显,如蛇类定期蜕皮,旧的角质层完整皮膜蜕去,而龟、鳄等动物常不定期地以新换旧方式进行蜕皮。爬行类皮肤干燥,缺少腺体,减少体内水分蒸发。真皮较薄,某些种类除表皮角质鳞外,在真皮内还有真皮骨板。爬行类指、趾端具爪,是表皮的衍生物。
   鸟类:皮肤薄而柔软,有羽覆盖的地方,角质层很薄;在无羽的腿、脚部,则被以角质鳞。皮肤衍生物主要是羽,羽毛是表皮角质化的产物,与角质鳞同源。鸟类缺乏腺体,除尾脂腺外,无其他皮肤腺。真皮较薄,没有真皮衍生物。
   哺乳类:厚而坚韧,真皮非常发达,具极强的韧性。皮下疏松结缔组织发达,能积蓄脂肪,成为很厚的皮下脂肪层,具有维持体温和积蓄养料的作用。毛为哺乳类所特有,是由表皮角质化形成,与角质鳞片及羽毛为同源结构。另有其他角质构造,包括爪、指甲、蹄和角,这些都是表皮衍生物,其基本构造皆相同,但担任的功能互异,是适应陆地多种多样生活方式的产物。次生性下水的鲸则完全失去这些构造。皮肤腺极发达来源于表皮的生长层,为多细胞腺,种类和功能多种多样,可归纳为皮脂腺、汗腺、乳腺和气味腺(或称臭腺)四种类型,其中以皮脂腺和汗腺为基本类型,其他腺体皆由它们变化而来。有蹄类具角,分为洞角和实角。洞角由真皮的骨质心和表皮角质鞘组成,如牛羊角。实角为真皮衍生物,如鹿角。犀牛角由表皮角蛋白纤维形成,为表皮角。
   动物从水生到陆生演变过程中皮肤系统的进化趋势是:①表皮的变化是由不角质化(圆口类、鱼类)经过轻微角质化(两栖类)再过渡到高度角质化(陆生羊膜类)。②真皮的变化是由薄(无羊膜类)到厚(羊膜类,但鸟类例外)。③外骨骼的变化是由水栖鱼类的骨质鳞到陆栖羊膜类的角质鳞。两栖类骨质鳞消失而角质鳞尚未形成,皮肤呈裸露状态。从羊膜类开始,表皮衍生物发展,形成角质鳞和由角质鳞发展出来的鸟羽和兽毛,而真皮衍生物则趋于退化。④腺体的变化是由单细胞腺(水栖动物以单细胞腺为主或仅有单细胞腺)发展为多细胞腺,腺体由位于表皮层而下陷到真皮层内。爬行类、鸟类的腺体一度失去其重要性而减少,到哺乳类又得到极大发展,分化为各式各样功能各异的分泌腺。
【答案解析】