动物呼吸系统的演化

我们知道,几乎所有的动物都要从水环境或直接从空气中获取O2,同时释放生物氧化代谢产生的CO2,整个过程就就是呼吸。

那么这一节,我们要讲的就是动物呼吸系统的演化,也就就是从单细胞的原生动物到高等的哺乳动物,它们的整个呼吸系统就是如何演变的:

首先,我们来瞧原生动物,它就是单细胞生物,所以只能靠细胞膜的表膜通过扩散作用得到O2,排除CO2。然后到多细胞海绵动物,2胚层腔肠动物,最原始的3胚层扁形动物,再到线虫动物,环节动物,由于这些动物个体小、扩散距离短,通过扩散就能满足气体交换的需要,因此,它们都就是在体表进行呼吸,即皮肤呼吸。从软体动物开始出现了真正的鳃,水生种类用鳃呼吸,陆生种类用肺直接摄取空气中的氧,这个肺就是外套膜内一定区域微血管密集形成的网。节肢动物的呼吸器官就形式多样了,小型节肢动物就是靠体表进行气体交换,如水生

剑水蚤(zao)、陆生蚜虫;水生种类用鳃(虾、蟹)或书鳃(鲎hou);陆生种类用书肺(蜘蛛)或气管(昆虫),昆虫的气管就是体壁的内陷物,它的外端有气门与外界相通,内端在动物体内不断延伸,一再分支,直接与细胞接触,从而把氧气直接供应给组织。棘皮动物的呼吸系统不就是很发达,主要通过皮鳃与管足完成。

那么软体动物的鳃结构、肺结构也好,昆虫的气管结构也好,它们都没有呼吸的动力,气体交换都就是靠扩散作用进行。

接下来,我们再来瞧脊椎动物呼吸系统的情况:首先就是水生动物,先来瞧圆口纲的七鳃鳗,顾名思义,即体表有七个外鳃孔;到软骨鱼一般有五对鳃裂直接裸露在外面;然后到硬骨鱼,出现了覆在鳃裂外面的鳃盖,它只有一个外鳃孔,即水从口进来,然后从外鳃孔出去,而软骨鱼呢,水从口进来,再从每一个鳃裂出去,这就是她们的区别之一;那么另外一个区别呢？就就是软骨鱼的鳃间隔很发

达,尤其就是板鳃亚纲,可以直接达到体表,那么到了硬骨鱼,鳃间隔退化,鳃丝直接着生在鳃弓上面。

为了更直观地认识鳃的演化,我们画个简单的模式图:这里就是消化道,外面就是皮肤,中间就是肌肉层,中胚层。消化道向外突起,一直到皮肤这里打通,这就就是七鳃鳗的一个鳃了,然后再打通一个,类似地,它就有七个鳃囊形,这就是它的内鳃孔、鳃囊、外鳃孔,鳃丝着生在这上面,那中间这个部分叫什么呢？对,就是鳃间隔;然后到了硬骨鱼呢,鳃间隔退化,鳃丝直接着生在鳃弓上。

为了瞧得更清楚一些,我们画另一个侧面的图,这就是鳃弓,这就是鳃间隔,上面着生鳃丝。中华鲟呢,鳃间隔退化不完全,还残余一点鳃间隔,鳃丝就是这样着生的,然后到硬骨鱼,鳃间隔完全退化,鳃丝直接着生在鳃弓上面。这就就是水生动物鳃的演变情况。

到了陆生脊椎动物,都就是用肺进行气体交换,我们从四个方面来瞧一下

肺的演变:

第一，肺的吸氧面积逐渐扩大

两栖动物的肺就是囊状的肺,里面分隔很少,它皮肤的表面积比肺的表面积要大,比例约为3:2,也就就是说,皮肤呼吸的氧占了很大一部分;爬行动物的肺呈海绵状,呼吸面积进一步扩大;鸟类的肺就是通透的气管系统,有复杂的支气管与微支气管,因此,鸟类的肺的吸氧面积就是非常大的;到了哺乳动物,气管系统不再就是通透的,它的盲端就是肺泡,肺泡有上亿个,所以哺乳动物肺的吸氧面积充分扩大,吸氧面积的逐渐扩大与动物新陈代谢的逐渐提高有关系。

第二,呼吸结构、功能日趋完善

两栖动物就是靠口咽腔底部升降来决定空气进出,这种呼吸方式为咽式呼吸;到爬行动物出现了胸廓,通过肋间肌的收缩改变胸腔体积,从而产生呼吸运动,称为胸式呼吸;鸟类出现了双重呼吸,这就是鸟类适应飞翔生活的一种特有呼吸方式,它就是由于薄(bao)膜气囊的出

现,使鸟类飞行过程中,吸气与呼气的时候都能进行气体交换;然后到了哺乳动物,胸廓出现了横膈膜、膈肌,膈肌收缩产生的呼吸运动为腹式呼吸,静止时,主要进行的就是腹式呼吸,运动时,肋间肌也会收缩,从而呼吸加强,所以哺乳动物就是胸腹式呼吸。

第三,呼吸道与消化道逐渐分开

我们知道,鱼类,它的呼吸道与消化道就是没有分开的,它只有外鼻孔;到了两栖类,呼吸道与消化道在口腔处交叉,并且有了内鼻孔;接着爬行类、鸟类、哺乳类形成次生腭,内鼻孔后移,呼吸道与消化道完全分开。

第四,呼吸道分化日趋完善

爬行动物首次出现支气管,进一步分化成左右支气管,到鸟类直接分化成三级支气管、微支气管进行气体交换。呼吸道进一步分化,使发声器官更高级更完备。

这就就是动物呼吸系统的演化。