动物学 节肢动物

动物学 节肢动物

节肢动物的主要特征 节肢动物也叫节足动物， 是一类身体由很多结构各不相同、 机能也不一样的环节组成的动物。

通常可分为头、 胸、 腹等 3 部分， 但有些种类胸部和头部合在一起， 也有些种类胸部和腹部没有分化， 还有些种类全身愈合， 不分头、 胸、 腹。

节肢动物身体表面有由几丁质生成的坚厚的外骨骼。

一般每个体节上都有着一对分 节肢动物 节的附肢， 又叫节肢。

节肢的运动极其灵活， 主要用于爬行和游泳。

节肢动物在动物界中的种类最多， 占已知动物的 85%， 达 100 多万种， 而且每种的数目多得惊人。

在节肢动物里,昆虫占其总数的 80%。

甲虫又占昆虫的 87%例如一个蜂群， 总数可达 5 万多个。

节肢动物身体的分化， 以及身体变化的多样性， 使它获得了高度的适应性， 几乎在地球上任何空间都可以找到节肢动物。

常见的有蜈蚣、 虾、 蟹、 蜘蛛以及各类昆虫等。

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节肢动物大多雌雄异体， 异形， 卵生或卵胎生， 还有幼体生殖、 孤雌生殖等生殖方式，大多间接发育。

孤雌生殖：

卵细胞不经过受精而发育成为个体。

蜜蜂、 蚂蚁等社会性的昆虫， 孤雌生殖产生雄性， 而受精卵则发育成雌性， 由于幼年期营养的不同， 雌性又分别发育为蜂后和工蜂，分工不同。

节肢动物具有发达坚厚的外骨骼。

节肢动物的体表覆盖着坚硬的体壁。

它有保护身体，抵抗化学的或机械的损伤， 防止体内水分蒸发和接受刺激的功能， 并能与附着的肌肉一起产生强有力的活动， 因此称坚硬的体壁为外骨骼。

外骨骼的最外一层是很薄的蜡质， 水不能渗透， 可防止外界水分的渗入或内部水分的蒸发； 其下是较厚的几丁质层。

几丁质是复杂的含氮多糖类， 其分子式为（C32H54N4021 ） N， 是外骨骼的主要组成部分。

发展几丁质层又分为外层和内层， 外层致密， 常为蛋白质或钙质沉积而成， 因而成为坚硬的骨片； 内层富有弹性。

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再其下是分泌外骨骼的表皮细胞。

节肢动物能适应多种生活环境， 特别是对陆上生活环境的高度适应能力， 具有外骨骼是主要原因之一。

外骨骼在节肢动物的运动能力方面， 有较大的作用。

节肢动物的附肢有若干分节， 节与节之间有外骨骼以很薄的膜相连， 构成了活动关节。

肌肉附着点跨过关节附着在相邻两节的外骨骼上。

当肌肉收缩的时候， 外骨骼便起了杠杆的作用， 因而产生了相应的运动。

因此外骨骼与脊椎动物的内骨骼虽然在构造上和胚胎起源上是完全不同的， 但它的作用与内骨骼却有相似之处。

有一些节肢动物的外层几丁质中， 沉积着大量的蛋白质或磷酸钙， 使它的硬度增加， 相邻各节之间的分节现象也不存在了，这样的外骨骼只起保护作用了， 如蟹的背甲。

外骨骼一旦分泌完成后， 便不能继续扩大， 限制了体内组织器官的生长。

节肢动物为了摆脱外骨骼的限制， 在生长过程中产生了脱皮现象。

蜕皮时， 表皮细胞分泌一种酶， 将几丁质溶解， 使角质层破裂， 个体钻了出来， 并

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重新形成外骨骼。

在新外骨骼未完全硬化之前， 个体得以生长， 增大体积。

所以正在迅速成长的节肢动物， 其蜕皮次数较多。

不再继续长大时， 蜕皮现象也就停止了。

昆虫在变为成虫后， 通常不再蜕皮了。

节肢动物正在蜕皮时， 是它生活中最脆弱的时期， 易受伤害， 因此在杀灭虫害时， 也可利用这一良好的时机。

由于外骨骼不具生命力， 在动物生长过程中会限制生长和运动， 因而 （1） 外骨骼分片， 在骨片间部分由于不含外表皮或外表皮不发达， 因此比较柔软， 并不妨碍身体的运动； （2） 周期性的在内分泌腺的控制下出现蜕皮现象， 换上柔软多皱的新皮。

高等种类如昆虫， 成熟以后就不再蜕皮， 而甲壳动物等却终生都可蜕皮， 有的种类一生竟蜕皮30次以上。

蜕皮前动物停止摄食， 上皮脱离旧外骨骼， 并开始产生新外骨骼， 同时分泌蜕皮液于新、 旧外骨骼之间， 蜕皮液内含有几丁质酶和蛋白酶， 能将旧外骨骼逐渐溶化，其分解产物即被上皮细胞吸收， 但新外骨骼却不受这些酶的影响。

旧外骨骼由于分解作用而渐次变薄， 并在一定部位破裂， 最后动物就丛这个裂缝中

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钻出， 前肠和后肠内面的旧外骨骼也连在一起脱下。

脱下的旧外骨骼往往完整地留在动物的栖息处。

新外骨骼比旧外骨骼宽大，一旦旧外骨骼脱去， 动物由于吸水、 吸气或肌肉伸张而身体膨胀， 柔软、 褶皱而又具有弹性的新外骨骼便随之扩张， 这样身体也就生长。

再经一段时间， 新外骨骼渐渐增厚变硬， 生长便停止， 此间生长几乎增加20%， 因而成长的个体， 蜕皮次数比较频繁。

节肢动物具有高效的呼吸器官――气管（主要存在于昆虫纲和多足纲）。

简单的开管式循环系统与气管的高度发达有关， 节肢动物的循环系统十分简单， 由具备多对心孔的管状心脏和由心脏前端发出的一条短动脉构成。

这条短动脉伸入头部， 末端开口； 无微血管相连。

血液通过这条动脉离开心脏， 就流泛在身体各部分的组织间隙中， 因此节肢动物的循环系统是开管式的。

后来这些血液由身体各部分的组织间隙逐渐汇集到体壁与内脏之间的混合体腔中， 再通过心孔， 回归心脏。

混合体腔和环节动物的真体腔不同， 后者由体腔囊逐渐生长扩大演变而成， 腔外包围由中胚层发育而来的体腔膜。

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至于节肢动物在个体发育过程中虽然也像环节动物那样， 由中胚层按节形成成对的体腔囊， 但这些体腔囊并不扩大， 其囊壁的中胚层细胞也不形成体腔膜， 而分别发育成有关的组织和器官， 囊内的真体腔因此和囊外的原始体腔合并成一个完整的混合体腔。

混合体腔内充满血液， 因此又称血体腔。

直接浸润在血液中的肠道所吸收的养料可透过肠壁进入血液内， 然后再随血流分送到身体各部分。

昆虫等大多数节肢动物的血液就只输送养料， 而氧气和碳酸气等的输导则全藉气管。

列举节肢动物， 如昆虫， 采用开管式循环的好处。

答案：

外骨骼易脆易断， 容易造成节肢动物身体的某一部位， 特别是附肢的折断， 因此即使附肢被被折断， 节肢动物也不会出现大量失血的现象， 有的动物甚至采用这种残体自卫的形式保护自己。

节肢动物的血液除少数低等甲壳动物和昆虫含有血红蛋白外， 大多数含有血清蛋白。

循环系统的复杂程度和呼吸系统有密切关系：

呼吸系统如局限在身体的某一部位（如虾的鳃）， 则循环系统复杂； 呼吸系统如分散在身体的各部（如昆虫的气管）， 则循环系统简单。

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小型的节肢动物， 依靠全身的体表进行呼吸， 循环系统就消失了 昆虫等大多数节肢动物的血液只输送养料， 而氧气和碳酸气等的输送全借气管。

血液循环途径：

心脏背血管头部血腔心孔心脏 节肢动物具有灵敏的感觉器和发达的神经系统， 在增强运动器官的同时。

节肢动物还必须发展感觉器官和神经系统， 方能及时感知陆上多样和多变的环境因子， 迅速作出反应。

节肢动物有触觉器、 化感器和视觉器等 3 种主要感觉器官， 这些器官都十分发达。

就视觉器而言， 除单眼外， 还具备结构复杂的复眼； 复眼不仅能感知光线的强弱， 还可形成物像， 下面将详细阐述。

随着感觉器官的发达， 神经系统也就不断增强。

虽然节肢动物的中枢神经系统像环节动物一样， 基本上仍然保持梯型， 但神经节有十分明显的愈合趋势， 这自然和体节的组合有关。

神经节的愈合提高了神经系统传导刺激、 整合信息和指令运动等的机能， 更有利于陆栖生活。

节肢动物头部内位于消化道上方的前 3 对神经节愈合为脑， 分别形成前脑、 中脑

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与后脑 3 部分， 这比环节动物只由一对神经节演变成的脑自然要发达得多了。

节肢动物处在消化道下方的头部后 3 对神经节也同样愈合， 形成一个食道下神经节（咽下神经节）。

异律分节和身体一般有头、 胸、 腹组成或有合并是节肢动物的另一个特征。

在演化的历史过程中， 节肢动物登陆以后， 顺应陆上多变的环境， 增强了运动， 发展了有关的结构， 趋利避害， 使它们立于不败之地。

节肢动物身体自前而后分为许多体节， 这对运动的增强至关重要。

虽然环节动物的身体也分节， 但为同律分节， 而节肢动物却是异律分节， 体节发生分化， 其机能和结构互不相同。

身体最前一节称为顶节， 最末一节称为尾节， 肛门位于其腹面或末端， 因此又称肛节（顶节和尾节也出现于环节动物， 顶节就是环节动物的口前叶）。

这2 节都小， 非胚带分节形成， 不是真正的体节； 2 节之间才是真正的体节。

节数因种类而不同， 最多可超过 200 节。

机能和结构相同的体节常组合在一起， 形成体部。

通过体节的组合，有的类群如昆虫， 身体分为头、 胸和腹三体部， 头部是感觉中心， 胸部为运动中心， 腹部成为营养和生殖的中心。

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有的如蜘蛛、 虾、 蟹等， 身体却分为头胸部和腹部。

还有的如蜈蚣，身体又分为头部和躯干部。

总之， 体节既分化， 又组合， 从而增强运动， 提高了动物对环境条件的趋避能力。

具有成对的、 按体节排列的、 分节的附肢。

节肢动物每一体节几乎都有一对附肢， 这对于运动的增强起了十分重要的作用。

一部分环节动物虽已具备疣足， 但疣足小， 运动力不强，它是体壁的中空突起， 本身及其与躯干部相连处均无活动关节。

节肢动物的附肢是实心的，内有发达的肌肉， 不但与身体相连处有活动关节， 并且本身也分节， 十分灵活， 这种附肢称为节肢， 其各节称为肢节。

节肢的灵活性和运动力都远远超过疣足。

就结构而言， 节肢基本上可分两种类型， 即双枝型和单枝型； 前者可能较为原始， 例如虾类腹部的游泳足等。

这类附肢由原肢及其顶端发出的内肢和外肢三部分构成。

原肢是附肢的基干， 连接身体， 原分 3节， 基部一节名为前基节， 也称亚基节， 中间一节是基节， 顶端一节叫做底节， 其中前基节，有时还包括基节， 常与身体愈合而

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不明显。

原肢内外两侧常有突起， 内侧的称为内叶， 外侧的称为外叶。

靠近口的几对节肢的内叶具有十分坚厚的角质膜， 且常带齿或刺， 用来捣碎食物， 特称颚基、 小颚突起或咀嚼板。

由前基节或基节发出的外叶有时十分发达， 往往分枝，具备宽广的表面面积， 用来呼吸。

这种外叶特称上肢或鞭鳃（肢鳃）。

内肢由原肢顶端的内侧发出， 一般有 4～5 肢节。

外肢则由原肢外侧发出， 肢节数较多。

（1） 以原肢（两节） 与体壁相连， 内肢和外肢分别与原肢以关节相连。

某些种类还保留着比较原始的双肢型的附肢， 如虾的游 单枝型- 由双枝型演变而来， 外肢完全退化， 原肢保留， 内肢相对发达， 如虾的步足 甲壳纲：

底节、 基节、 座节、 长节、 腕节、 掌节、 指节 7 节； 附肢的分节很多 昆虫纲：

基、 转、 腿、 胫、 跗、 前跗、 爪节； 蜘蛛：

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基、 转、 腿、 膝、 胫、 后跗、 跗。

（2） 附肢的功能 运动功能：

游泳（虾的游泳足）、 跳跃（蚂蚱的胸部的附肢）、 挖掘（蝼蛄）、 抱握（虱子的抱握足抱住发丝）、 携粉（蜜蜂的携粉足）、 蚊（停息足） 感觉功能：

附肢特化成的有感觉功能的触角。

如蝶、 蛾类的附肢能感受化学刺激（性激素）、 苍蝇的腿有味觉功能； 蟋蟀的触角触碰， 以感觉对方的性别， 产生挑衅行为。

呼吸功能：

虾、 蟹的一些附肢（胸部特化成足鳃， 行呼吸功能） 助生殖功能：

雄虾将精荚用触角送入雌性的纳精囊内进行受精， 一些雌性具有抱卵触，抱卵孵化。

雄性蜘蛛将精液射于网上， 再将精液吸入脚须上的交配囊中， 然后开始追逐雌蛛求爱交配。

取食功能：

一些昆虫具有发达的口器， 进行咀嚼、 虹吸等， 这些发达的口器由附肢演化而来。

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节肢动物具有独特的消化系统和新出现的马氏管。

动物加强运动， 能量消耗增大， 必然要提高养料的需求量， 这样也就促进了消化系统的发达。

节肢动物捕食、 摄食以及碎食的结构都明显强于环节动物。

一部分种类还有十分发达的中肠突出物， 便于体内储存养料， 这对于陆栖生活至关重要。

昆虫虽无中肠突出物， 却在肠道周围和体壁内面有许多脂肪细胞， 代行养分储存的功能。

对陆生动物来说， 保存体内水分是十分重要的， 绝大多数节肢动物都有6 个直肠垫， 能从将要排出的食物残渣中回收水分， 并将其输送到血体腔内， 以维持体内水分的平衡。

随着代谢作用的兴旺， 节肢动物产生了新的排泄器官， 即马氏管。

虽然环节动物的后管肾仍然保留于一小部分节肢动物中， 但大部分种类已丧失这种器官， 代之而营排泄的乃是马氏管。

这是从中肠与后肠之间发出的多数细管， 直接浸浴在血体腔内的血液中， 能吸收大量尿酸等蛋白质的分解产物， 使之通过后肠， 与食物残渣一起由肛门排出。

节肢动物的肌肉为束状横纹肌， 附着在外骨骼的内面或骨骼的内突上。

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节肢动物最早出现横纹肌， 为许多肌纤维连接而成， 肌原纤维很多， 伸缩力强， 同时肌纤维集合成束， 脱离表皮， 形成独立的肌肉束， 两端着生在外骨骼的内面上， 肌肉收缩时就会牵引外骨骼产生运动。

肌肉的发达是动物增强运动的关键， 扁形动物、 线形动物和环节动物虽都具备由中胚层发育而来的肌纤维， 但均为平滑肌， 且分散布列于皮肌囊内。

节肢动物的肌纤维却是横纹肌，肌原纤维多， 伸缩力强， 同时肌纤维集合成肌肉束， 其两端着生在坚厚的外骨骼上。

通过外骨骼的杠杆作用， 还调整和放大了肌肉运动， 以增强效能。

节肢动物的肌肉束往往按节成对排列， 相互拮抗。

每个体节有躯干肌和附肢肌两种， 躯干肌包括一对背纵肌和一对腹纵肌，前者收缩时， 促使身体伸直或向上弯曲， 而后者收缩时， 却使身体下弯。

每只附肢一般有 3对附肢肌， 可使附肢朝前后、 上下、 内外各种不同方位活动。

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