结构推理 比较脊椎动物各纲对适应陆生生活进步性的主要表现。
【正确答案】两栖类对陆地环境的初步适应表现在:①裸露但有轻微角质化的皮肤,这在一定程度上防止了水分蒸发问题。表皮衍生大量多细胞腺体和色素细胞。②呼吸的多样化。肺是两栖类成体的呼吸器官,与肺呼吸相适应的是内鼻孔的出现。由于肺呼吸的不完善,皮肤呼吸起着重要作用。皮肤湿润,皮下血管丰富。尤其是在冬季蛰眠期中,皮肤呼吸对生命继续起着重要作用。③出现不完全的双循环。由于肺呼吸的出现,循环系统发生相应的显著变化,由一心房、一心室演变为二心房、一心室,静脉窦和动脉圆锥仍存在;循环路线由单循环演变为不完全双循环(即体循环和肺循环)。心房内出现完全或不完全房间隔,左心房接受从肺静脉返回的多氧血,右心房接受从体静脉返回的缺氧血以及皮静脉返回的多氧血,它们最后均进入心室。④支持和运动系统已具备陆生动物的模式。脊柱分化,首次出现一块荐椎,通过与腰带的关节把体重传给后肢;首次出现一块颈椎,向头部灵活转动的方向演化,头骨有枕骨髁两个,与颈椎相关连,使头部有了上下运动的可能性。整个脊柱分为颈椎、躯干椎、荐椎、尾椎4部分,尾椎愈合形成棒状的尾杆骨。首次出现了胸骨,但成体无肋骨。头骨已脱离了肩带的束缚,有了灵活转动的可能性:数块骨片丢失或愈合,使头骨重量减轻,而骨化程度较低,这在无尾类尤为明显。典型的五指(趾)型四肢出现:可承受体重,并使身体在地面运动。但适应减轻重量、适于跳跃等运动,四肢骨骼多有愈合现象,如桡骨和尺骨愈合为桡尺骨等。肩带不再与头骨愈合,使头部可灵活运动,且使前肢的多样性活动有了可能。肩带加固,由乌喙骨、肩胛骨、上乌喙骨、锁骨组成;腰带由髂骨、坐骨、耻骨组成:并形成髋臼,与股骨形成髋关节,并与脊柱的荐椎相关节以支撑体重。⑤肌肉开始分化:由于上陆动物运动的复杂化,与之有关的肌肉得到分化发展:由于出现五指(趾)型四肢,附肢肌强大而复杂,即各节段可做相对的局部运动,如屈腕、伸指、前臂转动等。⑥消化系统的分化较鱼类复杂,两栖类的消化道包括口、口咽腔、食道、胃、小肠(十二指肠、回肠)、大肠(即直肠)、泄殖腔、泄殖腔孔,以及消化腺。两栖类的牙齿与鱼类相似,为同型、多出齿,可出现在上、下颌骨及犁骨等处,无咀嚼功能。出现了能动的肌肉质舌,舌根位于口咽腔前端底部,舌向后折叠,舌尖可向外迅速翻出捕获食物。口腔内还出现了口腔腺,可分泌黏液湿润食物以适应陆地干燥环境,但不含消化酶。⑦神经物质开始向脑顶部转移,此种脑皮原脑皮;感觉器官:听觉,除内耳外,出于传导声波。中耳由中耳腔(即鼓室)鼓膜和耳柱骨组成。视觉已具有一系列与陆生生活相适应的特征,角膜凸出,晶体稍扁平,晶体距角膜较远,适于远视。具有泪腺,下眼睑可活动,以湿润眼球。嗅觉,出现内鼻孔,使鼻腔具嗅觉功能的同时也是空气进出的通道;出现犁鼻器,是鼻腔腹内侧的一对盲囊,能感知进入口腔的空气或物体的化学性质。⑧泄殖腔膀胱有一定的重吸收水分的功能。
   爬行类的适应性表现为:①皮肤由多层的表皮和真皮组成。皮肤缺少皮肤腺,表皮高度角质化,在表皮产生角质鳞片,防止水分蒸发。②具典型五指(趾)型四肢,指、趾端具爪。头骨有颞窝形成,出现完整或不完整的次生腭。荐椎和颈椎的数目增多,颈部增长,颈椎数目增加,使头部的灵活性增强,第一、二颈椎分化为环椎和枢椎,这种结构可使头部自由转动,从而使头部感官接受来自四周的信息。荐椎为两块,横突发达,通过腰带关节使后肢承受体重的机能加强,并使机体在陆地运动的能力加强。胸廓出现由胸椎、肋骨、胸骨围成,除保护内脏外,增强了肺呼吸的机械装备,这与陆生脊椎动物肺的发达相呼应。耻骨和坐骨之间出现大的耻坐孔,减轻了腰带重量而承重的能力未受影响,并能增强在陆地上的运动能速度。肋间肌和皮肤肌出现,躯干肌复杂化。③完全以肺呼吸,口腔和呼吸道由于次生腭出现而明显分开,气管和支气管明显分化。由于胸廓的出现,借助于胸廓的扩张和缩小,使肺内和呼吸道中的气压与外界大气压产生差别,而将气体吸入或排出。④血液仍为不完全双循环,心脏包括完全分隔的二心房和一个心室,但心室已出现不完全分隔,因此血液彼此混合的程度较少。肾门静脉开始退化,血液回心脏的流动速度和血压增大。⑤具有羊膜动物的肾脏,完全失去体腔联系,而以血管联系收集废物,提高了排泄效率。由于缺少亨氏袢,其排泄的最终产物为溶解度很小的尿酸以保存体内的水分。具有尿囊基部扩大形成的膀胱,在干旱地区的种类膀胱具有吸收水分的功能。⑥大脑开始出现新脑皮,脑神经为12对。⑦保持眼球湿润的结构较完善,出现泪腺,并有能活动的上下眼睑和瞬膜。耳由中耳和内耳组成,鼓膜下陷形成外耳道,中耳仅有一块听小骨,即耳柱骨。真正感受听觉的瓶状囊更为发达。⑧体内受精,产具有钙质或革质包裹的羊膜卵(发育中出现3种胚膜,即羊膜、绒毛膜、尿囊),是适应陆地干燥环境的一个必要条件。
   鸟类具有高而恒定的体温,减少了对环境的依赖性;具有迅速飞翔的能力,能借主动迁徙来适应多变的环境;具有发达的神经系统和感官以及与此相联系的各种复杂行为,能更好地协调体内外环境的统一;具有较完善的繁殖方式和行为(造巢、孵卵和育雏),保证了后代有较高的成活率。具体表现为:①皮肤薄、松而且缺乏腺体。体表被羽,羽毛极轻且具有极好的韧性和抗拉强度,在维持体温和飞行运动中起着重要作用。羽毛着生在体表的一定区域为羽区,还有裸区,有利于剧烈的飞翔运动。②具有轻、细、然而坚固的骨骼,多为气质骨。中轴骨多处愈合形成坚固支架,头骨骨片愈合并形成完整的、大的颅腔和大的眼窝,轻而坚固。脊柱中最后一个胸椎、全部腰椎、荐椎和部分尾椎愈合成综荐骨,并与腰带的髂骨紧密连接,形成腰部坚固的支架。部分尾椎愈合形成尾综骨,并着生尾羽更好完成尾作为舵的功能。肋骨均为硬骨。椎肋后缘各具一个钩状突,搭在后一肋骨上,增加了胸廓的坚固性。胸骨极为发达并在腹中线处隆起形成龙骨突,这是鸟类主要飞行肌即大、小胸肌的附着面。前肢变为翼。主要变化在腕、掌、指部,骨片多愈合或消失,仅留2、3、4指,指端无爪。具V形锁骨。肩带中左右锁骨在腹中线愈合成V字形,又称又骨,具弹性,当鸟类扇翅时避免左右乌喙骨的碰撞以保护内脏。后肢骨片愈合、简化、加长、腓骨退化,胫骨与近排跗骨愈合形成胫跗骨,后排跗骨与跖骨愈合为单一的跗跖骨。跗跖骨显著加长,有利于鸟类的起飞弹跳,同时在着陆时缓冲地面对足的反作用力。③胸肌和后肢肌肉发达,支配前后肢的肌肉集中于身体的中心部位,在飞翔时可保持身体重心的稳定。④肺是一个由各级支气管形成的彼此吻合的密网状管道系统,体积不大,但接触气体面积大。气囊是呼吸的辅助系统,由单层上皮细胞膜围成,无气体交换功能,形成的呼吸方式称为双重呼吸。气囊还可减少身体比重、减少脏器间摩擦、调节体温等。⑤消化系统与高的代谢水平和飞翔中消耗大量能量相适应,需求大量的食物,同时消化能力很强,消化速度快。角质喙代替了爬行类沉重的牙齿和颌骨。直肠很短,不能大量储存粪便,随有随排,在飞行时可减轻体重。⑥循环系统的完善,鸟类的体温一般维持在40~42℃,高于其周围温度,为恒温动物。鸟类的心脏完全地分为4室,即左、右心房和左、右心室,多氧血和缺氧血在心脏得以完全分开,并以完全双循环的路线流经全身各器官组织。心脏比例大约为自身体重的0.95/%~2.37/%。右体动脉弓保留而左体动脉弓退化。肾门静明显退化使血压和血流速度提高,循环加速,心跳加快,这些特点使鸟体供氧充分,保证了高的代谢率和体温的恒定。⑦肾脏很大,与高代谢率有关。排泄物以尿酸为主,无膀胱。排泄器官重吸收水分的功能较强,尿中水分很少,排泄物随粪便随时排出。⑧神经系统较爬行类发达,小脑很发达且体积大。感觉器官适应飞翔生活,视觉尤为发达,位听器官发达,嗅觉和味觉均不发达。眼大,具有一般脊椎动物眼的结构,有复杂的适应性特征。眼球的前巩膜角膜肌能改变角膜的屈度,后巩膜角膜肌能改变晶体的屈度,因而它不仅能改变晶体的形状(以及晶体与角膜间的距离),而且还能改变角膜的屈度,称之为双重调节。⑨生殖腺存在明显季节性变化。雄性具一对精巢,多数种类无交配器。雌性仅左侧卵巢和输卵管发育,右侧退化。
   哺乳动物具有高度发达的神经系统和感官,大脑发达且机能皮质化,发展了新小脑,能协调复杂的机能活动和适应多变的环境条件;头骨合颞窝型,双枕髁,具有完整的次生硬腭和肌肉质软腭;下颌为单一齿骨,着生槽生异型齿,为再生齿,出现口腔咀嚼和消化,大大提高了对能量的摄取;全身被毛,具有高而恒定的体温(约为25~37℃),减少了对环境的依赖性;具有汗腺;血液完全双循环,红血球无核,保留左体动脉弓;肺泡是气体交换的最终场所;具有肌肉质横膈;四肢经扭转位于身体腹面,具有在陆上快速运动的能力;胎生、哺乳,保证了后代有较高的成活率。
【答案解析】