生物的进化,是一个从简单到复杂、从低等到高等的过程,各个时期的动物有自己的起源与发展,不同动物之间有不同的亲缘关系和进化历程。按一定层次一步步演化后,动物最终由水及陆,进化成最高等的陆生恒温脊椎动物。在这过程中,动物的身体也随之进化出独特的特征,以便其更好地适应生存环境。
动物进化进化树原生动物体腔脊索动物
1自然选择学说的提出
起初,1809年法国学者拉马克认为,环境能引起生物的变异,他提出了用进废退的理论,即常用的器官会愈发发达,少用或不用的器官变回衰退。同时他也认为进化是具有方向的。在当时科学还不完善的条件下,他的理论使人们重新认识了自然。直到19世纪中期,达尔文在《物种起源》一书中提到了自然选择的进化学说。他指出,生物进化是遗传、变异、选择三者综合作用的结果,所有生物都有共同的祖先,“自然选择”是生物进化的动力,所谓“适者生存”,适应环境的变异得以存活,繁殖后代,不能适应环境的变异则死亡,最终被自然淘汰。由于当时科学的局限性,达尔文学说的一些观点也存在某些缺陷,如其探讨的生物进化仅仅停留在个体水平、认为生存斗争是繁殖过剩引起的。
进化过程中,环境因子包括气候、土壤、植物与动物式中存在着相互作用,随着地壳的变化,板块的移动,局部的气候发生改变,地球上的植物和动物的密度也会随之受到影响。
2动物的进化特征
为了简明扼要地展示出生物之间的亲缘关系和进化历程,分类学家和进化论者将从简单到复杂、从低等到高等的各类生物放到一棵树状***的各个枝干上,这个树状***就叫做进化树,也叫谱系树。本文中,我们将按照进化树的层次进行分析。
2.1单细胞原生动物
对于原生动物的进化起点,学者们看法各有不同。但是原生动物是最原始的单细胞动物,虽然只有单个细胞,它具有一个动物具有的一切机能。原生动物的排泄依靠一种调节水分的胞器――伸缩泡,生殖主要为二裂生殖,也有的原生动物为出芽生殖。原生动物的众多分类中,有人认为最早出现的可能是原始肉足类,因为它的结构更加简单,没有基体和鞭毛,而且原始肉足类在没有原生动物存在时可以通过吞噬细菌、蓝藻等原核生物获取营养,在无颗粒型食物时,还可以通过渗透作用获得营养物质,也有人认为最早出现的是鞭毛纲并非肉足纲。
2.2中生动物和侧生动物――海绵动物
中生动物是最简单的多细胞动物,外层是具有纤毛单层体细胞,身体只有体细胞与生殖细胞的分化,体细胞行使营养细胞的功能,轴细胞具有繁殖功能。
侧生动物具有与其他多细胞动物不同的发育结构,它的皮层和胃层之间是中胶层,胃层由领鞭毛细胞组成,中胶层中由变形细胞和骨针。具有独特的水沟系统。
2.3真后生动物――2胚层辐射对称
动物发展到这个阶段,出现了两个胚层,体壁的外层来自胚胎发育时期的外胚层,内层来自胚胎发育时期的内胚层。出现了组织分化和简单的器官和网状神经系统。
多细胞的进化过程中,海绵动物可以是一类分支,那么在真后生动物中,腔肠动物是最为原始的一类。其中最简单的类群要数具有固着的水螅型和可以自由移动的水母型的水螅纲。而高等腔肠动物的发展也是朝着水螅型和水母型这两个方向进行的。
2.4从2胚层辐射对称到3胚层两侧对称
动物油2胚层低级阶段过渡到3胚层高级阶段时,具有神经中枢的头开始分化,并有明显的两侧对称,以及中胚层的出现以保证肌肉与其他内脏的发展。3胚层两侧对称动物一支为原口动物,另一支进化为后口动物。
2.5原口动物
2.5.1从无体腔到假体腔
扁形动物作为原口无体腔动物最原始的一类,仍然具有着不具,一些器官残留着辐射对称等原始特征。但是原始的神经系统开始出现,并有了感觉器官的发育。
假体腔是指体壁中胚层与内胚层消化管之间形成的体腔,充满液体或胶状物,腔内的液体和物质可以简单的流动循环,出现有口有的消化管,假体腔的出现在进化过程中具有一定的意义。它为体内器官系统的发展提供了空间,运动能力得到了明显增强,可以有效地输送营养物质和代谢产物。
2.5.2真体腔动物的进化
真体腔的出现是动物进化史上一个十分重要的现象,其中的软体动物就几乎具备所有的器官系统。软体动物从很大程度上与环节动物很相似,因为他们同具有真体腔和相似的循环系统与排泄器官,但他们体不分节、无成对的附肢,与环节动物还有很大异同,这主要因为软体动物门很大程度上向着减少活动的发面发展,因此,软体动物有与其他动物不同的独特的特征,例如厚重的贝壳。对于软体动物和环节动物的进化地位学术界主要有三种倾向。不论哪种观点,动物进化到环节动物时发育中产生了发达的真体腔,有明显的分节现象,这在动物演化过程中都具有十分重要的意义。环节动物身体同律分节,闭管式循环系统,后肾式排泄系统。循环系统、排泄系统、神经系统都是按体节重复排列的。
节肢动物是原口动物进化的顶端,身体演化出异律分节,有头、胸、腹三个部分,并有带关节的附肢,有翅、体表的几丁质外骨骼可以更好地保护身体。节肢动物还有多样性的呼吸排泄器官,水生种类用书腮呼吸,陆生则用书肺或器官呼吸。排泄器官有2种类型,一种是与后肾同源的腺体结构,一种是马氏管。节肢动物的口部有口器,是由若干附肢形成的。
节肢动物的最高级代表是昆虫纲,它们有发达的神经系统和感觉器官,并产生了翅这种独特的运动器官。并且由于条件不同,昆虫纲有了目的分化。
2.6后口动物
2.6.1棘皮动物
棘皮动物在进化中是一种特殊的动物,它与之前的无脊椎动物都不同,与原始的脊索动物相似,与半索动物有共同祖先。身体成五辐射对称,幼虫成两侧对称。体壁上有向外凸起的皮腮,还具有突出体表之外的棘、刺等结构。具有分散的神经系统。它的胚胎发育、体腔、骨骼的产生以及口与的形成都可以看出它与脊索动物的相似性,而完全不同于之前的无脊椎动物。
2.6.2从无脊椎动物到脊索动物
脊索动物是最高等的动物门类,包括尾索动物、头索动物和脊椎动物。其中,脊椎动物是神经系统发展最充分的动物,并演化成有自我意识的人。脊索动物由无脊椎动物进化而来,与棘皮动物和半索动物有亲缘关系。
脊索动物具有BIG THREE(三大特征)――背神经管、脊索和鳃裂。脊索纵贯背部,有支持作用,中空的神经中枢位于身体背部,心脏位于消化管腹面。
较低等的脊索动物,包括尾索动物和头索动物,尾索动物的幼体具有BIG THREE,脊索只在尾部,变态后脊索消失,成体具有被囊,以海鞘为代表。头索动物BIG THREE众生存在,并且脊索贯穿全身,无明显头部,以文昌鱼为代表。
长期以来,文昌鱼一直被认为与脊椎动物更为接近,但是随着研究的深入,包括基因组在内的越来越多的证据表明是尾索动物海鞘而并非文昌鱼更接近于脊椎动物,即便如此,有学者依旧坚持文昌鱼在进化中的中心地位,因此,对于文昌鱼和海鞘的进化地位还未有一个准确的答案。
2.6.3脊椎动物的进化
动物的进化一般要同时经历两种过程,一是从低等到高等、简单到复杂的进化;一是从水生到陆生的进化。脊椎动物的进化为“一分为二”的“镶嵌形式”的进化,即两种进化类别之间存在一种过渡动物同时具有进化后新的特征和进化前旧的特征,并且是新特征克服旧特征进行进化的。一般分为三个阶段,第一阶段是无颌类、鱼类水生动物的进化;第二阶段是由水生到陆生的进化,包括两栖动物和爬行动物的出现;第三阶段是高等脊椎恒温动物的进化。最终是人类的进化。
第一阶段无颌类进化到鱼类,最重要的特征是鱼类出现了可以咬合的上下颚和成对的附肢,而无颌类是没有上下颚和成对附肢的,只有一个圆形的口吸盘,以七鳃鳗为代表动物。是现存脊椎动物中最原始的一类。虽然已经出现了雏形的脊椎骨,但身体的支持结构仍然是脊索。而鱼类具有典型的脊柱,身体有头、躯干和尾的分化,以腮为呼吸器官,具有良好的渗透压调节机制。具有低等水生脊椎动物特有的特有的感觉器官――侧线,可以帮助鱼类取食、躲避天敌和求偶
第二阶段由水生到陆生的进化是脊椎动物进化过程中一个巨大的飞跃,两栖类是最早出现的四足动物,处于水生向陆生过渡的重要类群。它们幼体以腮呼吸,成体以肺呼吸,并以皮肤呼吸做辅助,因而体表湿润,皮肤多腺体和色素细胞,为适应陆地环境皮肤和骨骼肌肉系统进行了改造、出现呼吸的多样化感觉器官出现中耳,但水生幼体仍具有侧线。它们既具有陆生的脊椎动物的典型特征,又保留着水生脊椎动物的一些结构和功能。最早的两栖原始动物之一――鱼石螈对于人类认识陆生四足动物的起源和进化具有重要意义。
真正地陆生动物爬行动物在两栖类动物的基础上进一步进化,出现了重要的由壳保护的羊膜卵,并且在路上发育成成体,使脊椎动物完全脱离了在繁殖发育过程中对水环境的依赖。
第三阶段高等的脊椎动物出现,鸟类、哺***类成为高等恒温脊椎动物,鸟类身体流线型,具表皮角质层衍生物(鳞片、羽毛),前肢化为翼,产大型羊膜卵,向空中飞翔方向发展。哺***类胎生哺***,表皮角质鞘,产生哺***动物特有的3块听小骨和膈肌,具有高度发达的神经系统,可以很好地适应环境,哺***动物中的灵长类最终进化成有思维能力,直立行走的人类。对于哺***动物的起源,生物学家们证实哺***动物的祖先早在1亿到8500万年就存在了,不过现存的哺***动物的祖先经历了相当长一段时间才分化开的原因现在还不得而知。
进化在自然界中具有十分重要的意义,动物经过漫长的时代,经过环境选择,逐渐演化到今天的地位,虽然中间仍有许多未知,但人类对于起源与进化的研究从未停止,随着自然科学的不断前进发展,生物进化理论一定会越来越明确,出现一个历史性的统一。
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