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第4章-多孔动物门(海绵动物门)



第四章 海绵动物门(Spongia) 多孔动物门(Porifera)

内容提示
1.海绵动物特征概述
2.海绵动物的形态结构与机能

3.海绵动物的生殖和发育
4.海绵动物门的分类及演化地位

5.海绵动物的经济价值

目的要求
1.掌握海绵动物门的主要特

征;
2.了解海绵动物的分类地位;

3.了解海绵动物的生殖和发育特点。

1 海绵动物特征概述
在水中营固着生活,单体或群体,是最原始的一类 后生动物,分类地位重要。形态结构有很多原始性 特征,也有特殊结构。身体由多细胞组成,但细胞 间保持着相对的独立性,还没有形成组织或器官。 体壁由两层细胞构成,体壁围绕一中央腔,中央腔 以出水口与外界相通。体壁上也有许多小孔或管道, 与外界或中央腔相通。海绵动物通过体壁及中央腔 的水流中摄取食物、完成呼吸、排泄等生理机能, 其生理代谢机能都是处于细胞水平的,即细胞各自 从水流中摄取食物及氧气,向水流中排出代谢废物 及CO2。

1 海绵动物特征概述
一些海绵动物胚胎发育过程中动物极和植物极细胞的后期分 化不同于所有的其他后生动物,另外领鞭毛细胞(choanocyte) 除与原生动物的领鞭毛虫类相似外,在绝大多数其他后生动 物中不曾发现,因此一般认为在动物进化中海绵动物很早就 分离出来,并进化成区别于其他后生动物的一个侧枝,因此 也称为侧生动物(Parazoa)。 海绵动物特有水沟系结构,适应 固着生活,有单沟系、双沟系和复沟系3类。生殖有无性(分 为出芽和形成芽球两种)和有性(具两囊幼虫,有逆转现象), 再生能力很强。目前已知约10000种,主要生活于海水中,有 1科生活于淡水。根据骨骼特点分为3个纲:钙质海绵纲 (Calcarea)、六放海绵纲(Hexactinellida)和寻常海绵纲 (Demospongiae)。

2. 多孔动物的形态结构与机能
? 原始、低等的多细胞动物; ? 在演化上是一个侧支,因此又称侧生动物; ? 具胚层逆转现象。 ? 处在细胞水平的多细胞动物。细胞排列一般较疏松。 ? 体内、外表层细胞接近于组织,但不是真正的组织。 ? 海水或淡水(极少数)生活,成体全部营固着生活。 体表有无数小孔,体型多样。多数为群体生活。 (1)体型多数不对称; (2)没有明确的组织,没有器官和系统; (3)特有水沟系结构。

体型多数不对称
体形多样,不规则的块状、球状、树枝状、管状、瓶状等;部分有一定 的形状和辐射对称,但多数不对称,甚至有些连个体都分不清。海绵体 表有无数小孔(故名多孔动物),是水流进人体内的孔道,与体内管道相 通,然后从出水孔排出,群体海绵有很多出水孔。通过水流带进食物、 氧气并排出废物。

没有器官系统和明确的组织
? 体壁由两层细胞组成,中间中胶层。 ? 外层(皮层):由扁细胞构成(胞内有肌丝,有调节功能),有 些扁细胞变为肌细胞,围绕入水小孔或出水口形成能收缩的 小环控制水流。在扁细胞之间穿插有孔细胞,形成单沟系海 绵的入水小孔。 ? 内层(胃层):由领细胞构成,(形成食物胞),行细胞内消化。 ? 中胶层:胶状物质,钙质或硅质的骨 针和类蛋白质的海绵质纤维。骨针和 海绵质纤维起骨骼支持作用。变形细 胞(成骨针细胞、成海绵质细胞、全 能性的原细胞(消化,生殖,造骨), 芒状细胞(神经传导)。

皮层
体壁 中胶层 胃层

扁细胞:保护、调节水流 孔细胞:形成入水小孔 变形细胞:形成骨针、纤维、卵和精子 芒状细胞:神经传导 领细胞:摄食、细胞内消化

水沟系
多孔动物特有结构,摄食、呼吸、排泄等生命活动都通过水 沟系完成,适应固着生活。 ① 单沟系:水流自进水孔流入,直接到中央腔,经出水口 流出。中央腔的壁是领细胞。 ② 双沟系:具有流入管和辐射管,领细胞在辐射管壁上。 ③ 复沟系:管道分支多,中胶层中有很多具领细胞的鞭毛 室,中央腔壁由扁细胞构成。

? 消化 ? 变形细胞在组织间隙吞食碎屑; ? 领细胞借鞭毛的运动引起水流,把食物颗粒引 向细胞,通过胞吞或胞饮作用形成食物泡,进 行细胞内消化。 ? 呼吸和排泄 ? 细胞直接从水中获得氧气进行气体交换,同时 渗透排出废物。

3. 海绵动物的生殖和发育
①无性生殖:
? 出芽(budding):出芽时亲本的变形细胞,特别是一些原 细胞由中胶层迁移到母体的顶端表面聚集成团,然后发 育成小的芽体,随后脱落到底部发育成新海绵,或与母 体相连形成群体。 ? 芽球:中胶层中一些储备 了丰富营养的原细胞聚集 成堆,外包以几丁质膜和 骨针形成芽球。芽球耐严 冬或干旱,条件适合时发 育成新个体。所有的淡水 海绵和部分海产种类都能 形成芽球。

②有性生殖——雌雄同体或异体
受精:卵留在中胶层里,精子逸出,随水流进 入另一个体体内,被领细胞吞食后,领细胞失去鞭 毛和领成为变形虫状,将精子带入卵内进行受精。 然后受精卵经卵裂形成囊胚、两囊幼虫(囊胚的小 细胞由动物极的一端为具鞭毛的小细胞,植物极的 一端为不具鞭毛的大细胞。

?胚层逆转:
植物极发育为外胚层,动物极发育为内胚层, 这与普通的动物完全不同。

48细胞期

海 绵 动 物 的 胚 胎 发 育

受精卵

8细胞期

16细胞期

囊胚期切面 小细胞生出鞭毛

小细胞外翻

幼两囊 幼虫切面

两囊幼虫

小细胞内陷

固着纵切面

胚层逆转?
海绵动物的两囊幼虫从母体出水口随水流 出,在水中游泳一段时间后,具鞭毛的小 分裂球(动物性极)内陷,形成内层,而 另一端大分裂球(植物性极)则留在外边 形成外层。这与其他多细胞动物原肠胚的 形成正好相反(其他多细胞动物的植物性 极大细胞内陷成为内胚层,动物性极的小 细胞形成外胚层),故名胚层逆转。

4. 海绵动物门的分类及演化地位 骨针是海绵动物中胶层内特有的骨骼结 构,也是分类的重要依据。

4. 海绵动物门的分类及演化地位
现已知约1万种。 ① 钙质海绵纲:骨针钙质,水沟系简单,体 形小,多浅海生活 。如白枝海绵,毛壶。 ② 六放海绵纲:骨针硅质,六放形,复沟型, 鞭毛室大,体形较大,深海生活。如拂子 介,偕老同穴。 ③ 寻常海绵纲:骨针硅质或海绵丝,复沟型, 鞭毛室小,体型不规则,海产或淡水产。 如浴海绵,淡水的针海绵。

钙质海绵纲 Calcispongea

? 碳酸钙构成的骨 针为主要特征。
白枝海绵(Leucosolenia variabilis)

毛壶(Grantia compressa)

樽海绵(Scypha sponge)

六放海绵纲 Hexactinellida
骨针硅质,六放型,或呈长 的硅质丝联合成网格状骨骼。

偕老同穴(Euplectella)

拂子介(Hyalonema)

寻常海绵纲 Demospongiae
为海绵动物门最大纲,95%的海 绵动物均属于本纲。具硅质骨针 或海绵丝,或两者联合。硅质骨 针绝非六放型,为单轴骨针或四 射骨针,如两种骨针同时存在, 骨针多埋在海绵丝中形成网状。 体大、不规则,均为复构型

淡水海绵(Spongilla)

沐浴海绵(Euspongia officinalis)

寄居蟹皮海绵(Suberites domuncula)

分类地位:多细胞动物进化中的一个侧枝

1963年Tuzet提出了不同的看法,他认为海绵动物不应 被看做是进化中的侧枝,而是像其他多细胞动物一样, 也是动物进化主流中的一枝,并且由海绵动物进化到 腔肠动物。因为他观察到领细胞并不局限于海绵动物 及领鞭毛虫,而是在棘皮动物的幼虫中也存在。并且 具有单个鞭毛的细胞在腔肠动物及其他后生动物的精 子中普遍存在,扁平细胞及变形细胞也同样普遍存在, 况且海绵动物与其他后生动物结缔组织中的胶原物质 在化学与物理性质上相似。现存的硬海绵与腔肠动物 的层孔虫类(Stromatoporidea)、刺珊瑚类(Chaetetida) 也相似。另外,海绵动物幼虫的多样性意味着它的多 重起源,这些特征说明海绵动物并不是一个侧枝,其 身体的沟系结构是其固着生活方式所形成。总之,有 关海绵动物在进化中的地位,是进化中的侧枝,抑或 主支,尚待进一步的研究确定。参考《古生物学导论》

5. 海绵动物的经济价值
?海绵质纤维:较软,吸收液体的能力强,可供沐浴 及医学上吸收药液、血液或脓液等用(浴海绵)。 ?纤维:擦机器等。 ?造成牡蛎死亡,水道堵塞 ?水环境的指示生物。 ?古生物学的研究表明,海绵的特殊沉积物对分析过 去环境的变迁有意义。 ?对海绵的研究,近年来发展也较快,不仅是研究海 绵动物本身,而更重要的是用它作为研究生命科学 基本问题的材料,如细胞和发育生物学等方面的一 些基本问题,因此海绵动物对科学研究也有其特殊 的意义。

小结:
?体制不对称或辐射对称,在水中营固着生活; ?身体由2层细胞及其之间的中胶层构成; ?胚胎发育中有逆转的现象; ?具特殊的水沟系统; ?细胞没有组织分化; ?通常具有钙质、硅质的骨骼; ?中央腔无消化功能,只行细胞内消化; ?没有神经系统; ?海绵动物有领鞭毛细胞; ?是一类极为原始的多细胞动物,是多细胞动物进 化中的一个侧枝。

思考题
① 海绵动物门的主要主要特征? ② 为什么说多孔动物是动物演化史 上的一个侧支(或称侧生动物)? ③ 名词:侧生动物、逆转 、两囊 幼虫



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