问答题 在进化过程中,动物是怎样解决由水生过渡到陆生的主要矛盾的?
【正确答案】在动物由水生过渡到陆生的主要矛盾是呼吸介质改变的问题、重力和运动问题、体内水分蒸发的问题、繁殖条件的问题、陆地环境条件复杂和传导声、光的介质改变等。
   软体动物是目前已知最早能够在陆地上生活的动物,如蜗牛。体外有薄而坚固的壳,头和足可自壳口伸出,内脏团则留在壳内。可借足的伸缩能慢慢爬行。呼吸器官为“肺”,是外套膜在螺旋形的贝壳内形成的布满血管的囊状结构,有利于在空气中呼吸。
   环节动物寡毛类如蚯蚓,身体细长而分节,无明显头部,每节两侧有刚毛。其皮肤中有许多腺细胞能经常保持湿润。雌雄同体,精巢和卵巢位于身体前端少数体节内,当性成熟时,有环带出现,其分泌物可形成卵袋(茧管),为容纳受精卵及胚胎发育之用。直接发育,无幼虫期。
   节肢动物很多种类有非常适合陆地生活的结构和生物学特性:①身体异律分节并形成功能不同的体区,每个体节有一对分节的附肢,甚至出现可以飞翔的翅。②体外有一层坚硬的外骨骼,其上表皮由蛋白质及脂类物质组成,陆生种类还含有蜡质,可有效的防止体内水分散失。③多样的呼吸器官和排泄器官:陆生种类用书肺或气管进行呼吸,排泄器官是马氏管。④消化系统分为前肠、中肠和后肠,前肠的主要功能是取食、食物的机械研磨、储存和初步消化。口部都有由若干对附肢形成的口器。中肠分泌消化酶,对食物进行消化和吸收。一些动物的中肠常形成盲囊、腺体等,可以进一步加强对食物的消化和吸收。后肠可以对一些离子及水分重新吸收。⑤神经系统和感官:头部的3对神经节愈合成发达的脑,脑可分成前脑、中脑及后脑。有视觉、触觉、化学感受器3种感觉器官。视觉感受器除具有单眼外,还有复眼。其他各种感觉器官相当多样,有平衡、触觉、味觉、嗅觉、听器等器官。⑥陆生种类是体内受精,一些附肢特化形成外生殖器。
   两栖类动物对陆地环境的初步适应如下:①两栖类继承和发展了总鳍鱼的肺呼吸,但由于肺的发展很不完善,因此以皮肤呼吸作为辅助。②随着呼吸系统的改变,循环系统发生相应改变,由单循环改变为不完全的双循环;心脏由静脉窦、一心房、一心室改变为静脉窦、二心房、一心室和动脉圆锥的结构。③脊柱增加了坚固程度,进一步分化为颈椎、躯椎、荐椎和尾椎。颈椎解决了头部灵活活动的问题;荐椎的分化,使四肢可承受体重。④头骨脱离了肩带的束缚,数块骨片丢失或愈合,使头骨重量减轻。⑤两栖类发展了强有力的五指(趾)型附肢。与鱼类的鳍有很大区别,附肢可以载重又适于沿地面爬行。⑥适于干燥的陆地环境,两栖类表皮开始发生角质化,但角质化程度不深,因此两栖类还要依赖于周围环境的湿度条件。⑦大脑半球开始分开,大脑顶部出现神经物质,原脑皮出现,以适于陆地的复杂环境。⑧随着陆地的传导声、光介质的改变,感觉器官也相应改变。鱼类只有埋在头骨内的内耳,没有与外界相通的耳道,两栖类出现了中耳—鼓膜及听小骨,是扩大声波的传导结构。视觉器官适应陆地生活,角膜突出,晶体稍扁平,晶体距角膜较远,适于远视。具有泪腺,下眼睑可活动湿润眼球。嗅觉器官出现内鼻孔、犁鼻器,能感知进入口腔的空气或物体的化学性质。⑨口腔内出现口腔腺,可分泌黏液湿润食物以适应陆地干燥环境。⑩典型的中肾结构,具有泄殖腔膀胱可有一定的重吸收水分的作用。
   爬行类更具有适应陆地生活的特征:①体表被以角质鳞,皮肤缺少皮肤腺。②头骨有颞窝,出现完整或不完整的次生腭;荐椎和颈椎的数目增多,出现胸廓。③出现肋间肌和皮肤肌,躯干肌复杂化。④消化道进一步复杂化,口腔和咽明显分化,食道延长,出现了盲肠。⑤完全以肺呼吸,血液不完全双循环,但心室已出现不完全分隔。⑥具有羊膜动物式的排泄器官—肾脏,排泄物以尿酸为主。⑦大脑开始出现新脑皮,脑神经为12对;鼓膜下陷形成外耳道。⑧体内受精,产具有钙质或革质包裹的羊膜卵。
【答案解析】