動(dòng)物呼吸系統(tǒng)的演化[淺析內(nèi)容]

1、我們知道，幾乎所有的動(dòng)物都要從水環(huán)境或直接從空氣中獲取O2，同時(shí)釋放生物氧化代謝產(chǎn)生的CO2，整個(gè)過(guò)程就是呼吸。那么這一節(jié)，我們要講的是動(dòng)物呼吸系統(tǒng)的演化，也就是從單細(xì)胞的原生動(dòng)物到高等的哺乳動(dòng)物，它們的整個(gè)呼吸系統(tǒng)是如何演變的：首先，我們來(lái)看原生動(dòng)物，它是單細(xì)胞生物，所以只能靠細(xì)胞膜的表膜通過(guò)擴(kuò)散作用得到O2，排除CO2。然后到多細(xì)胞海綿動(dòng)物，2胚層腔腸動(dòng)物，最原始的3胚層扁形動(dòng)物，再到線蟲(chóng)動(dòng)物，環(huán)節(jié)動(dòng)物，由于這些動(dòng)物個(gè)體小、擴(kuò)散距離短，通過(guò)擴(kuò)散就能滿足氣體交換的需要，因此，它們都是在體表進(jìn)行呼吸，即皮膚呼吸。從軟體動(dòng)物開(kāi)始出現(xiàn)了真正的鰓，水生種類用鰓呼吸，陸生種類用肺直接攝取空氣中的氧，這

2、個(gè)肺是外套膜內(nèi)一定區(qū)域微血管密集形成的網(wǎng)。節(jié)肢動(dòng)物的呼吸器官就形式多樣了，小型節(jié)肢動(dòng)物是靠體表進(jìn)行氣體交換，如水生劍水蚤（zao）、陸生蚜蟲(chóng)；水生種類用鰓（蝦、蟹）或書(shū)鰓（鱟hou）；陸生種類用書(shū)肺（蜘蛛）或氣管（昆蟲(chóng)），昆蟲(chóng)的氣管是體壁的內(nèi)陷物，它的外端有氣門和外界相通，內(nèi)端在動(dòng)物體內(nèi)不斷延伸，一再分支，直接與細(xì)胞接觸，從而把氧氣直接供應(yīng)給組織。棘皮動(dòng)物的呼吸系統(tǒng)不是很發(fā)達(dá)，主要通過(guò)皮鰓和管足完成。那么軟體動(dòng)物的鰓結(jié)構(gòu)、肺結(jié)構(gòu)也好，昆蟲(chóng)的氣管結(jié)構(gòu)也好，它們都沒(méi)有呼吸的動(dòng)力，氣體交換都是靠擴(kuò)散作用進(jìn)行。接下來(lái)，我們?cè)賮?lái)看脊椎動(dòng)物呼吸系統(tǒng)的情況：首先是水生動(dòng)物，先來(lái)看圓口綱的七鰓鰻，顧名思義，即

3、體表有七個(gè)外鰓孔；到軟骨魚(yú)一般有五對(duì)鰓裂直接裸露在外面；然后到硬骨魚(yú)，出現(xiàn)了覆在鰓裂外面的鰓蓋，它只有一個(gè)外鰓孔，即水從口進(jìn)來(lái)，然后從外鰓孔出去，而軟骨魚(yú)呢，水從口進(jìn)來(lái)，再?gòu)拿恳粋€(gè)鰓裂出去，這是他們的區(qū)別之一；那么另外一個(gè)區(qū)別呢？就是軟骨魚(yú)的鰓間隔很發(fā)達(dá)，尤其是板鰓亞綱，可以直接達(dá)到體表，那么到了硬骨魚(yú)，鰓間隔退化，鰓絲直接著生在鰓弓上面。為了更直觀地認(rèn)識(shí)鰓的演化，我們畫(huà)個(gè)簡(jiǎn)單的模式圖：這里是消化道，外面是皮膚，中間是肌肉層，中胚層。消化道向外突起，一直到皮膚這里打通，這就是七鰓鰻的一個(gè)鰓了，然后再打通一個(gè)，類似地，它就有七個(gè)鰓囊形，這是它的內(nèi)鰓孔、鰓囊、外鰓孔，鰓絲著生在這上面，那中間這個(gè)部

4、分叫什么呢？對(duì)，是鰓間隔；然后到了硬骨魚(yú)呢，鰓間隔退化，鰓絲直接著生在鰓弓上。為了看得更清楚一些，我們畫(huà)另一個(gè)側(cè)面的圖，這是鰓弓，這是鰓間隔，上面著生鰓絲。中華鱘呢，鰓間隔退化不完全，還殘余一點(diǎn)鰓間隔，鰓絲是這樣著生的，然后到硬骨魚(yú)，鰓間隔完全退化，鰓絲直接著生在鰓弓上面。這就是水生動(dòng)物鰓的演變情況。到了陸生脊椎動(dòng)物，都是用肺進(jìn)行氣體交換，我們從四個(gè)方面來(lái)看一下肺的演變：第一， 肺的吸氧面積逐漸擴(kuò)大兩棲動(dòng)物的肺是囊狀的肺，里面分隔很少，它皮膚的表面積比肺的表面積要大，比例約為3：2，也就是說(shuō)，皮膚呼吸的氧占了很大一部分；爬行動(dòng)物的肺呈海綿狀，呼吸面積進(jìn)一步擴(kuò)大；鳥(niǎo)類的肺是通透的氣管系統(tǒng)，有復(fù)雜

5、的支氣管和微支氣管，因此，鳥(niǎo)類的肺的吸氧面積是非常大的；到了哺乳動(dòng)物，氣管系統(tǒng)不再是通透的，它的盲端是肺泡，肺泡有上億個(gè)，所以哺乳動(dòng)物肺的吸氧面積充分?jǐn)U大，吸氧面積的逐漸擴(kuò)大和動(dòng)物新陳代謝的逐漸提高有關(guān)系。第二，呼吸結(jié)構(gòu)、功能日趨完善兩棲動(dòng)物是靠口咽腔底部升降來(lái)決定空氣進(jìn)出，這種呼吸方式為咽式呼吸；到爬行動(dòng)物出現(xiàn)了胸廓，通過(guò)肋間肌的收縮改變胸腔體積，從而產(chǎn)生呼吸運(yùn)動(dòng)，稱為胸式呼吸；鳥(niǎo)類出現(xiàn)了雙重呼吸，這是鳥(niǎo)類適應(yīng)飛翔生活的一種特有呼吸方式，它是由于?。╞ao）膜氣囊的出現(xiàn)，使鳥(niǎo)類飛行過(guò)程中，吸氣和呼氣的時(shí)候都能進(jìn)行氣體交換；然后到了哺乳動(dòng)物，胸廓出現(xiàn)了橫膈膜、膈肌，膈肌收縮產(chǎn)生的呼吸運(yùn)動(dòng)為腹式呼吸，靜止時(shí)，主要進(jìn)行的是腹式呼吸，運(yùn)動(dòng)時(shí)，肋間肌也會(huì)收縮，從而呼吸加強(qiáng)，所以哺乳動(dòng)物是胸腹式呼吸。第三，呼吸道和消化道逐漸分開(kāi)我們知道，魚(yú)類，它的呼吸道和消化道是沒(méi)有分開(kāi)的，它只有外鼻孔；到了兩棲類，呼吸道和消化道在口腔處交叉，并且有了內(nèi)鼻孔；接著爬行類、鳥(niǎo)類、哺乳類形成次生腭，內(nèi)鼻孔后移，呼吸道和消化道完全分開(kāi)。第四，呼吸道分化日趨完善爬