脊椎动物亚门脊椎的比较1.doc

脊椎动物亚门脊椎的比较1.doc 脊椎动物亚门脊椎的比较 10生物科学 周楠 100811024 摘要:脊椎动物在进化过程中，脊柱的演变一方面是增加其坚固性，另一方面是 增加其灵活性。低等脊椎动物的脊柱分化少，如鱼类的脊柱只包括躯椎和尾椎两 部。陆生脊椎动物的脊柱，由于生活环境变化很大，运动和支持身体的情况显然 与水生动物不同。执行不同功能的脊柱，就出现了适应陆地生活在形态上的显著 分化，脊柱逐渐分化为 5区:颈椎、胸椎、腰椎、荐椎和尾椎。 Abstract:The vertebral column of evolution can not only enhance the ruggedness but also improve the flexibility in evolution. The vertebral of lower vertebrate differentiate less,such as the vertebral of Pisces just consist of truck vertebra and caudal vertebra.the vertebral of terrestrial vertebrates is clearly different from hydrocoles because of the change of living environment.For performing different function ,the spinal column differentiate observably to adapt to living on land.And the spinal column differentiate 5 parts gradually :cervical vertebra,thoracic vertebra,lumbar vertebra,Sacral vertebra and sacral vertebra. Key words:spinal column; Pisces; Amphibia; Reptile; Aves; Mammalia 关键词:脊柱;鱼纲;两栖纲;爬行纲;鸟纲;哺乳纲; 为了研究脊椎动物亚门中从鱼纲到哺乳纲脊柱变化的特征与其对环境相适 应的功能，我们通过对各个纲中特取的一种代动物进行骨骼标本的制作，分别 了解每个纲的脊柱特征，包括脊柱的分化、形状、数量、大小、长度等，总结出 脊椎动物各纲脊柱的特点并进行比较。 1.材料与方法 1.1 材料 试验动物取自井冈山大学实验室，有鲫鱼(鱼纲)、牛蛙(两栖纲)、鹌鹑 (鸟纲)、小白鼠(哺乳纲)各一只，由于实验条件限制，没能完成蜥蜴(爬行 纲)骨骼标本的制作。 试验器材包括标本缸、解剖盘、解剖器、天平、酒精灯、 大烧杯、量筒、玻璃棒、台板、恒温水浴锅、牙刷、胶水、纱布。实验所需药品 配制，有0.2%的氢氧化钠、过氧化氢、二甲苯。 1.2 方法 各个动物骨骼标本的制作 ?处死:鲫鱼采用离水自然死亡;青蛙采用麻醉法处死;鹌鹑采用水淹法处死;小白鼠采用水淹法处死。?剔除筋肉:先去表皮肤及其附属物，再去掉内脏，清洗干净后用解剖刀粗剔大块肌肉。在尽量剔除大块肌肉后将动物放入水浴锅进行热处理。加热适当时间后取出，用解剖针精剔筋肉，注意骨骼连接处。?腐蚀与脱脂:将动物骨骼用纱布包好做上标记后放入已有配制好的0.2%NaOH溶液的塑料槽中浸泡。时间依不同动物骨骼制作的而定。腐蚀结束后取出骨骼，用清水漂洗干净，用小镊子或解剖针仔细轻剔残留的肌肉屑，用牙刷刷洗。有些被肌肉覆盖的部分，脱脂效果肯定不佳，可用棉布将骨骼水分吸干，然后浸入二甲苯中脱脂，时间一般不超过5，取出洗净，晾干。?漂白:将骨骼浸入1(0% , 2.0%过氧化氢中6 , 24 h，待骨骼变成洁白时取出，用清水冲洗干净。漂白的具体时间要依据过氧化氢的浓度、温度和标本的大小等因素而定。一些漂白好的骨骼，往往透明有光泽。漂白时间过长，骨骼表面常形成小洞; 漂白时间过短，骨骼常常发黄或变黑。?成型:待处理好的骨骼晾干后，用胶水粘贴散落的骨骼并整理成型。 2.实验结果 2.1鱼 脊柱共有31枚，由16~17枚躯椎和14~15枚尾椎构成。 躯椎:椎体、椎弓、椎棘、椎体横突、关节突、椎孔。 尾椎:尾椎有椎体、椎弓、椎体横突、关节突外，椎体横突向腹面突出左右合成脉弓，脉弓中间的孔内有尾动、静脉穿过，脉弓的腹中央有1条延伸向后的斜的脉棘。最后1枚尾椎骨向后上方伸出为尾杆骨。 双凹型椎体: 椎体前后端有凹陷，椎体间保存着退化的脊索，并呈细线状穿过椎体。鲫鱼(鱼纲)的椎体属于这一类型。椎体间的关节活动范围较小，所以缺乏局部的运动 (如图一)。 2.2牛蛙 脊柱由1枚颈椎、7枚躯干椎、1枚荐椎和1个尾杆骨组成。 椎骨的构造:椎体、椎孔、椎弓、棘突、横突、关节突。 颈椎:为第1枚椎骨，也称寰椎。寰椎无横突和前关节面，其前面有两个卵圆形凹面，与头骨枕髁相关节。 荐椎:具长而扁平的横突，向后伸展与髂骨的前端相关节。椎体后端有2个圆形小突起，与尾杆骨前端相关节。 尾杆骨:是由若干尾椎骨愈合成的一细长棒状骨。其前端有2个凹面，与荐椎后方的两个突起相关节。 前凹型椎体: 椎体前端凹入，后端凸出，两椎体间的关节比较灵活，脊索虽然仍残留一部，但不成为连续的索状(蛙的最后一枚躯干椎椎体为双凹形)。 2.3鹌鹑 脊柱区分为颈椎、胸椎、腰椎、荐椎、尾椎。鸟类的大部分躯干及尾椎骨已发生愈合，使其背部更为坚强而便于飞翔。 颈椎:13枚，彼此分离。第1、2颈椎特化为寰椎与枢椎。取单个颈椎观察，其骨质中空，形如马鞍。 胸椎:6枚，前2枚胸椎分离，后4枚胸椎互相愈合，每一胸椎与1对肋骨相关节。 腰椎:5枚腰椎，互相愈合。 荐椎:8枚荐椎，在腰椎下方互相愈合。 尾椎:5枚尾椎，位于脊柱末端，与荐椎相连的2枚有愈合，后3枚分离。(如图三) 马鞍型椎体: 椎体两端成横放的马鞍形，椎间关节活动范围很大，脊索已不存在。鸟头可转动180?,能用喙啄尾脂腺，将尾脂腺所分泌的油脂涂在羽毛上，就是因为有这种马鞍型椎体的关系。 2.4小白鼠 脊柱区分明显，颈椎7枚，胸椎13枚，腰椎6枚，荐椎3枚，尾椎28枚。 颈椎:椎弓短而扁平，棘突低矮，全无肋骨相连，横突上有横突孔，椎动脉由此通过。 胸椎:棘突发达,强有力的举头肌群就附着在棘突的垂直面上，各胸椎全与肋骨相连，横突短小，前后关节突也小而扁，彼此很靠近。 腰椎:椎体粗，棘突宽而大，横突长，伸向外侧前方，无肋骨附着。 荐椎:棘突较低矮，椎体及突出等部全愈合为一整块，叫荐骨。荐骨是后肢腰带与躯干 2块荐椎两侧突出成翼，荐骨翼与髂骨翼形成荐髂关节。通过荐部，连接的部分，前面1, 后肢可推动躯干并承受体重。 尾椎:靠前面的部分还保持着一般脊椎骨的突起，后面的尾椎已失去完整的椎骨外形，仅具圆柱状的椎体。(如图四) 双平型椎体: 脊椎骨借宽大的椎体相联结，呈双平型，这种椎体类型提高了脊柱的负重能力。相邻椎体间具软骨构成的椎间盘。椎间盘内有髓核，是脊索退化的痕迹。坚韧而富有弹性的椎间盘，能减少活动时的摩擦，缓冲运动时对大脑及内脏的震动，扩大了活动范围。 图一: 图二 图四 图三 3.整理与小结 通过实验，我们在对各个动物骨骼进行整理、观察后得出如下: 动物 鲫鱼 牛蛙 沙蜥 鹌鹑 小白鼠 特征 29 10 27 27 57 总数量 构造 躯干椎和尾颈椎、躯干颈椎、躯干颈椎、胸椎、颈椎、胸椎、 椎 椎、荐椎、椎、荐椎、腰椎、荐椎、腰椎、荐椎、 尾椎 尾椎 尾椎 尾椎 锥型 双凹型 后凹型 前凹型 马鞍型 双平型 弯曲程度 微拱形 基本直线 基本直线 微拱形(除双S型 颈椎外 (注:由于受验条件限制，没有进行爬行纲动物的骨骼标本制作，因此根据文献将沙晰骨骼作为参考) 通过测量鲫鱼、牛蛙、鹌鹑、小白鼠的体长、脊椎长度得到以下数据: 鲫鱼 牛蛙 鹌鹑 小白鼠 动物 长度 292.6 70.7 195.6 185.5 全长(mm) 155.3 47.3 152.3 155.0 脊椎长(mm) 0.529 0.669 0.779 0.836 脊椎长占全长 比例 4.结果分析 根据表格的数据，我们可以看到椎长占全长的比例该项从鱼纲到哺乳纲一直在增长，推断脊柱随着进化也在起着越来越大的作用。从鱼纲至哺乳纲，椎体椎型的变化充分体现了脊柱骨骼坚固性和灵活性的增强与各特征对应的功能的完善。 鲫鱼(鱼纲)适应水中生活，脊柱分化少，仅分为躯椎及尾椎,两者的差别在于尾椎有脉弓,躯椎有肋骨相连。在不同鱼类中，可以看到脊柱逐渐代替脊索的过程，反映出在系统发生中脊柱的不同发展阶段。硬骨鱼的脊柱已完全骨化，形成强有力的支柱，在椎体及椎弓上开始有关节突和横突等突起。 牛蛙(两栖纲)脊柱分化为颈椎、躯椎、荐椎和尾椎。比鱼类多了颈椎和荐椎的分化，鱼类无颈椎，头部不能转动，两栖动物颈椎的分化使头部稍能转动，但还只有一块颈椎，是过渡阶段。上陆的两栖动物四肢需承受体重，与此相关，脊柱上有荐椎的分化，但还只有一块。鱼类偶鳍不承受体重，腰带不与脊柱相接，脊柱也没有荐椎的分化。在早期的两栖动物化石中，腰带也有不连于脊柱者,因此没有荐椎的分化。由此可见，荐椎的分化,是由于腰带与脊柱直接相连，后肢对身体载重的直接后果。 沙晰(爬行纲)具相当完全适应陆地生活的结构。脊柱分化为颈、胸、腰、荐及尾5个区域。颈椎数目比两栖动物较多(蜥蜴8块),最前两块颈椎又分化为寰椎和枢椎，寰椎失去自身的椎体，与枢椎相合成为齿突，寰椎能与头骨一起在枢椎的齿突上转动，从而使头部能仰俯及左右转动，使头部的感觉器官得到更充分的利用。胸椎极其明显，与肋骨、胸骨相连成为胸廓，胸廓除有保护内脏的功能外，还和肺呼吸有关。荐椎的数目也加多，最少是两块，有宽阔的横突与腰带相连，后肢承受体重的能力比两栖动物有所增强。 鹌鹑(鸟纲)脊柱的分区与爬行动物相同，但由于适应飞翔生活变异较大。颈长，颈椎数目大大增多，椎体呈马鞍形，使颈部转动极为灵活。综荐骨是鸟类特有的结构，它是由最后一个胸椎，全部腰椎和荐椎连同前面几个尾椎愈合形成的。综荐骨再与腰带骨相愈合,形成很坚固的腰荐部。现代鸟类的尾椎数目减少,最后几块尾椎愈合成一块尾综骨，扇形的尾羽即着生在此骨上。小白鼠(哺乳纲)脊柱分区与鸟纲相同。椎体为双平型，颈椎共7块,这是哺乳动物特征之一，，第1、2枚颈椎特化为寰椎和枢椎，扩大头部运动范围，能充分利用感官、寻捕食物和防卫。胸椎和肋骨、胸骨构成胸廓，是保护内脏、完成呼吸动作和间接的支持前置运动的重要支架。 荐椎有愈合现象，构成对后肢腰带的稳定支持。颈、胸、腰出现弯曲，提高了弹性和韧性，使四肢可以较大的速度和步幅运动。 5.参考文献 【1】郑光美、刘凌云主编 《 普通动物学(第四版)》 (370) 【2】顾勇 脊椎动物骨骼标本的制作 安徽农业科学 Sci( 2011，39( 14) 【3】周明镇 脊椎动物的进化 生物学通报 2000年06期; 【4】刘凌云 郑光美主编 《普通动物学实验指导(第三版)》 【5】张峰、刘郑生，强直性脊柱炎进行研究，(引自军医进修学院学报)。 【6】 张立岭、斯琴毕力格;脊柱进化与蒙古羊脊椎变异间的关系;(内蒙古农牧学员学报) 【7】顾勇; 吴清理; 鲫鱼骨骼标本的制作 ;生物学通报;2011年7期 【8】 武迎红 ; 动物骨骼标本的制作 ;内蒙古民族大学学报(自然科学 ;2009年6期 版) 【9】 段艳红; 鸟类骨骼标本的制作 生物学通报 1997-01-20 【10】 陈连进;怎样做蜥蜴的骨骼标本 生物学通报 1987-01-31 【11】 王继芳; 周凡; 曹荣峰 整体显示小鼠骨骼标本的制作试验 中 国农学通报 2009-07-05 JINGGANGSHAN UNIVERSITY 题目 脊椎动物亚门脊椎的比较 学 院 生命科学学院 专 业 生 物 科 学 班 级 10生物科学班 学 号100811016 100811020 100811014 100811024 100811038 100811046 姓 名 刘庭庭 魏凤珍 徐燕琴 周 楠 邵长晴 邱根发 指导教师 龙婉婉老师