爬行动物/探究式学习丛书

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爬行动物为什么能适应陆地生活？ 跟水说再见——爬行动物适应陆地生活的特征 爬行动物是最早出现的真正陆生动物，它们完全适应了陆地生活的类型 。 爬行动物要真正脱离水环境，适应陆地生活需要解决以下几个问题：陆 地繁殖的问题；防止体内水分蒸发与丢失；在陆地上能长距离运动，适应辐 射。 生物体的机构和功能是统一的。爬行动物的一些器官的结构和功能帮它 们顺利解决了以上几个问题，是它们适应陆地生活的关键。主要包括以下几 方面： 羊膜卵 羊膜卵的出现爬行动物适应陆地生活的关键。从没有羊膜卵的两栖类到 爬行动物有羊膜卵是一个重要的飞跃。羊膜卵的结构和发育特点使胚胎在这 个近乎密闭的环境中完成呼吸、排泄、营养等过程，拜托了对水的限制。羊 膜卵的出现被认为是脊椎动物演化史上的第三块里程碑。羊膜卵产于陆地， 外包以l层保护性的卵壳，或柔韧如皮革、或坚硬如石灰质壳。坚硬的卵壳 可以防止卵内水分蒸发，避免卵干掉；还可以避免机械的或细菌的伤害。卵 壳表面有许多小孔，通气性能良好，利用空气中的氧气供应胚胎发育，保证 胚胎发育期间的气体代谢。 在胚胎发育中，胚胎周围会产生向上突起的环状褶皱，环绕胚胎生长， 最终将胚胎包在一个具有2层膜的囊中，外层为绒毛膜，内层即为羊膜。羊 膜形成的腔即羊膜腔。羊膜腔是一个充满羊水的密闭的腔，胚胎浸于其中。 这为胚胎提供了一个发育所需要的水环境。 胚胎发育中还会形成卵黄膜和尿囊。卵黄囊可以储存卵黄以保证胚胎发 育的营养需求；尿囊位于羊膜和绒毛膜之间，收集胚胎代谢产生的废物，同 时尿囊膜上有丰富的毛细血管，充当胚胎的“肺”，氧气和二氧化碳通过多 孔的卵壳在尿囊膜上进行气体交换。 爬行动物胚胎在自备的羊水中发育，幼动物与成体相似，能直接在陆地 上生活。所以爬行动物才彻底摆脱对水环境的依赖，成为真正的陆生脊椎动 物。 由于羊膜卵的出现，使脊椎动物完全摆脱了在个体发育中对水的依赖， 从而真正适应了陆地生活。爬行动物是五大类脊推动物中最先具有羊膜的。 有人认为，探索爬行动物的起源问题，实际上就是探索羊膜卵的出现问题。 皮肤 爬行动物皮肤的特点是干燥和缺乏皮肤腺，皮肤表面角质化，形成鳞片 、角盾等衍生物，能防止体内水分过度蒸发，如蛇的皮肤外覆盖着角质鳞片 ，龟鳖类覆盖着壳等；粗糙的皮肤还可以使其在粗糙的地面爬行时不受损伤 ，也可以防止外来伤害。 爬行动物的皮肤角质层被磨损后，可由下面的表皮细胞不断补充。角质 层可以呈现不同的形态：有的呈粒状或覆瓦状，如蜥蜴和蛇的鳞片；有的形 成大型盾片，如鳄鱼躯干部的盾板；有的和皮下真皮骨板相结合，形成大型 甲板，如龟、鳖的甲。 鳄鱼等爬行动物的鳞片保留终身，逐渐地生长以替换磨损；蛇和蜥蜴等 爬行动物在旧的鳞片下长出新的鳞片，并间隔地蜕掉旧鳞片：蛇蜕皮时旧的 皮由内向外翻转而落，蜥蜴则由旧皮裂开而蜕落。 爬行动物的皮肤中有发达的色素。这些色素可以在光照和温度的影响下 ，通过神经和内分泌系统改变体色，起到警戒、保护、吸收太阳辐射热能、 调节体温等功能。 扬子鳄、巨蜥和蟒蛇的皮可以被制成各种饰品，应用广泛。但是，对于 野生稀有资源，国家严厉禁止捕猎。人工养殖可以有效解决皮革工业发展中 原材料不足等问题。 以肺呼吸 两栖类除了肺呼吸之外，还要借助皮肤辅助呼吸。爬行类已经完全放弃 了皮肤呼吸，几乎依靠唯一的肺交换气体(某些水栖龟类则以咽头膜补充呼 吸)。爬行类肺的呼吸面积比两栖类大的多；像高等脊椎动物一样吸气人肺 ，而不是像两栖类依靠口腔肌肉吞气人肺。 爬行类的呼吸方式已经和人类非常相似，采用胸腹式呼吸，即胸腔有节 奏地扩张和缩小，完成气体的吸人和呼出。爬行类依靠外肋问肌肉收缩，提 起肋骨，扩展胸腔，吸入空气进入肺部；当内肋间肌肉收缩时，可牵引肋骨 后降，胸腔缩小，肺部呼出气体。 爬行动物还出现了胸廓，胸廓是羊膜动物特有的结构。胸廓由胸部的肋 骨和胸骨组成，可加强呼吸作用，也可以保护内脏器官。 其他 爬行动物的心脏形成四室(两心房和两心室)，比两栖类具更有效的循环 系统和较高的血压；排泄系统更完善，具有自己的输尿管通至体外，肾功能 加强，可保存宝贵的水和排出的含氮的代谢废物；神经系统逐步复杂化，爬 行类比两栖类具有更发达的神经系统，出现两栖类所没有的各种复杂行为。 鳄类还出现了真正的大脑皮层。 但是，爬行动物还不是高等的脊椎动物。主要表现在以下几个方面：坚 实和数量较多的内骨骼，增加了身体的重量，不利于快速运动；腺体种类少 ，简单；神经系统虽然比两栖类进步，但仍很小，没有超过体重的1％；听 觉不健全，感官贫乏，锄鼻器是唯一的感觉器官，蛇要靠把外界气味粘附在 闪动的舌头上，携带到口腔和锄鼻器来感知物体的方位。P4-9