動物呼吸系統(tǒng)的演化

1、我們知道，幾乎所有的動物都要從水環(huán)境或直接從空氣中獲取o2，同時釋放生物氧化代謝產生的co2，整個過程就是呼吸。那么這一節(jié)，我們要講的是動物呼吸系統(tǒng)的演化，也就是從單細胞的原生動物到高等的哺乳動物，它們的整個呼吸系統(tǒng)是如何演變的：首先，我們來看原生動物，它是單細胞生物，所以只能靠細胞膜的表膜通過擴散作用得到o2，排除co2。然后到多細胞海綿動物，2胚層腔腸動物，最原始的3胚層扁形動物，再到線蟲動物，環(huán)節(jié)動物，由于這些動物個體小、擴散距離短，通過擴散就能滿足氣體交換的需要，因此，它們都是在體表進行呼吸，即皮膚呼吸。從軟體動物開始出現(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、個肺是外套膜內一定區(qū)域微血管密集形成的網(wǎng)。節(jié)肢動物的呼吸器官就形式多樣了，小型節(jié)肢動物是靠體表進行氣體交換，如水生劍水蚤（zao）、陸生蚜蟲；水生種類用鰓（蝦、蟹）或書鰓（鱟hou）；陸生種類用書肺（蜘蛛）或氣管（昆蟲），昆蟲的氣管是體壁的內陷物，它的外端有氣門和外界相通，內端在動物體內不斷延伸，一再分支，直接與細胞接觸，從而把氧氣直接供應給組織。棘皮動物的呼吸系統(tǒng)不是很發(fā)達，主要通過皮鰓和管足完成。那么軟體動物的鰓結構、肺結構也好，昆蟲的氣管結構也好，它們都沒有呼吸的動力，氣體交換都是靠擴散作用進行。接下來，我們再來看脊椎動物呼吸系統(tǒng)的情況：首先是水生動物，先來看圓口綱的七鰓鰻，顧名思義，即

3、體表有七個外鰓孔；到軟骨魚一般有五對鰓裂直接裸露在外面；然后到硬骨魚，出現(xiàn)了覆在鰓裂外面的鰓蓋，它只有一個外鰓孔，即水從口進來，然后從外鰓孔出去，而軟骨魚呢，水從口進來，再從每一個鰓裂出去，這是他們的區(qū)別之一；那么另外一個區(qū)別呢？就是軟骨魚的鰓間隔很發(fā)達，尤其是板鰓亞綱，可以直接達到體表，那么到了硬骨魚，鰓間隔退化，鰓絲直接著生在鰓弓上面。為了更直觀地認識鰓的演化，我們畫個簡單的模式圖：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鰓了，然后再打通一個，類似地，它就有七個鰓囊形，這是它的內鰓孔、鰓囊、外鰓孔，鰓絲著生在這上面，那中間這個部

4、分叫什么呢？對，是鰓間隔；然后到了硬骨魚呢，鰓間隔退化，鰓絲直接著生在鰓弓上。為了看得更清楚一些，我們畫另一個側面的圖，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，還殘余一點鰓間隔，鰓絲是這樣著生的，然后到硬骨魚，鰓間隔完全退化，鰓絲直接著生在鰓弓上面。這就是水生動物鰓的演變情況。到了陸生脊椎動物，都是用肺進行氣體交換，我們從四個方面來看一下肺的演變：第一， 肺的吸氧面積逐漸擴大兩棲動物的肺是囊狀的肺，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，皮膚呼吸的氧占了很大一部分；爬行動物的肺呈海綿狀，呼吸面積進一步擴大；鳥類的肺是通透的氣管系統(tǒng)，有復雜

5、的支氣管和微支氣管，因此，鳥類的肺的吸氧面積是非常大的；到了哺乳動物，氣管系統(tǒng)不再是通透的，它的盲端是肺泡，肺泡有上億個，所以哺乳動物肺的吸氧面積充分擴大，吸氧面積的逐漸擴大和動物新陳代謝的逐漸提高有關系。第二，呼吸結構、功能日趨完善兩棲動物是靠口咽腔底部升降來決定空氣進出，這種呼吸方式為咽式呼吸；到爬行動物出現(xiàn)了胸廓，通過肋間肌的收縮改變胸腔體積，從而產生呼吸運動，稱為胸式呼吸；鳥類出現(xiàn)了雙重呼吸，這是鳥類適應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)，使鳥類飛行過程中，吸氣和呼氣的時候都能進行氣體交換；然后到了哺乳動物，胸廓出現(xiàn)了橫膈膜、膈肌，膈肌收縮產生的呼吸運動為腹式呼吸，靜止時，主要進行的是腹式呼吸，運動時，肋間肌也會收縮，從而呼吸加強，所以哺乳動物是胸腹式呼吸。第三，呼吸道和消化道逐漸分開我們知道，魚類，它的呼吸道和消化道是沒有分開的，它只有外鼻孔；到了兩棲類，呼吸道和消化道在口腔處交叉，并且有了內鼻孔；接著爬行類、鳥類、哺乳類形成次生腭，內鼻孔后移，呼吸道和消化道完全分開。第四，呼吸道分化