尾索动物亚门
尾索动物亚门是脊索动物门的一个亚门。身体表面披有一层棕褐色植物性纤维质的囊包,也称被囊动物(Tunicata)。单体或群体,营*或固着生活的海生动物,体形常随生态而异。身体表面披以一层棕褐色植物性纤维质的囊包,故名。其脊索仅在尾部,或终生保存,或仅见于幼体者。典型的代表是Ascidia(海鞘),成体呈坛状,固着于海底岩石或其他物件上。其顶端有一入水孔,旁侧有一汇殖水管孔(出水孔)。借流水吸入有机物作为食物;具管孔一侧为背方,反面为腹方。剖开被囊,可见一空腔,即围鳃腔(Pertibranchialcavity)。内有巨大的咽部,咽壁上有无数的鳃裂。无神经管,仅在两水孔之间有一神经节(脑节),由此再分出若干分支到身体各部。脊索仅在蝌蚪状的幼体时保存于尾部,故名。随着个体发育成长,脊索逐渐缩短以至消失。早在2千多年前,尾索动物就已经被记载和描述,曾先后隶属于无脊椎动物中的蠕虫类、拟软体动物、苔藓动物或软体动物,直到1866年俄国学者柯瓦列夫斯基仔细地研究了海鞘的胚胎发育及其变态后,才正式判定其正确的分类地位,置于脊索动物门。
1、演化
尾索动物是最低等的脊索动物,与高等脊索动物存在着演化上的亲缘关系,两者可能都是从类似海鞘幼虫型营*生活的共同祖先--原始无头类动物演化而来。这类原始无头类动物不但将幼体时期的尾和*游泳的生活方式保留到成体,甚至还消失了生活史中营固着生活的阶段,并通过幼态滞留及幼体性成熟途径发展为头索动物和脊椎动物。尾索动物是在进化过程中适应特殊生活方式的一个退化分支,除保留滤食的咽及营呼吸作用的咽鳃裂外,大多数种类已在变态中失去所有的进步特征,并向固着生活的方向发展。
2、形态特征
身体有2孔,一为入水孔(口孔),用于摄食和进水,一为出水孔(排泄孔)代表种&,用于排除水和废物。口在入水孔下面,口下面为宽大的咽,具很多鳃裂,鳃裂周围密生纤毛,借纤毛摆动,使水由咽不断经过鳃裂流到围鳃腔,而进行呼吸作用,围鳃腔是体壁内围绕咽的部分,鳃裂开口于此腔内,肛门和生殖孔亦开口于此。围鳃腔由出水孔与外界相通。咽的腹面直到食道有一特殊构造,称为内柱,内柱上皮细胞生有许多纤毛,并有分泌粘液的腺细胞把流进咽中的微小浮游生物粘住,靠纤毛的摆动,把食物送进食道,消化不了的食物,随水流由出水孔排出体外。
心脏位于胃附近的1个肌肉囊内,无收缩机能,借围心腔壁的肌肉而缩张。囊的两端分出血管通到身体各部,血流方向不定,每条血管都轮流作为动脉或静脉。血液无色。
成体的颌都很退化,在咽的背侧有1个神经节,分出神经通到身体各部,在神经节的腹面有1神经下腺。感觉器官仅在外套膜、入水孔和出水孔有分散的感觉细胞。无成形的排泄器官,在肠的弯曲部有一囊状块,无特殊的输出管,在里面常发现有尿酸。
绝大多数雌雄同体,精巢和卵巢位于胃的附近,依靠水流将另1个体的精子通过入水孔带进围鳃腔,卵和精子在此处受精。受精卵通过出水孔流出体外,在海水中发育。除外,还有出芽或分裂的。有世代交替现象。
3、主要类群
海鞘是尾索动物亚门中最主要的类群,约占全部种数的90%以上。柄海鞘是海鞘类中的优势种,经常与盘管虫(Hydroides)、藤壶(Balanus)及苔藓虫(Bugula)等附着在一起,固着在码头、船坞、船体,以及海水养殖的海带筏和扇贝笼上,被作为沿海污损生物的重要指标种。柄海鞘的身体构造及变态过程在本月动物中具有一定的代表性,现以此为例简述其主要特征。
外形和生活方式
柄海鞘的成体呈长椭圆形,基部以柄附生在海底或被海水淹没的物体上,另一端有2个相距不远的孔:顶端的一个是入水孔,孔内通消化管而中间有一片筛状的缘膜,其作用是滤去粗大的物体,只容许水流和微小食物进入消化道;位置略低的一个是出水孔。从胚胎发生和幼体变态的过程来看,两孔之间是柄海鞘的背部,对应的一侧为腹部。一般情况下,水流从入水孔进入而由出水孔排出,当受惊扰或刺激时,则可引起体壁骤然收缩,体内积贮的水分别从2个孔中似乳汁般同时喷射而出,故在山东省沿海一带俗称海奶子;刺激缓解后,身体又逐渐恢复原状。它们除了可以成簇密集生活外,还能附着在同种的其它个体上,同时本身又可以被别的个体所附着,呈现垒叠的聚生现象。
4、内部构造
体壁
柄海鞘的体壁即是包藏内部器官的外套膜(mantle),外套膜除了表面一层外胚层的上皮细胞外,还参杂着来源于中胚层的肌肉纤维,以支配身体及出、入水孔的伸缩和开关。体壁能分泌一种化学成分类似植物纤维素的被囊素(tunicin),并由此形成包围在动物体外的被囊,这就是被囊动物名称的由来。在整个动物界中,体壁能分泌被囊素的动物,至今仅发现于尾索动物和少数原生动物。外套膜在入水孔和出水孔的边缘处与被囊汇合,汇合处有环形括约肌控制管孔的启闭。内部器官中只有咽的上缘及腹面的一部分与外套膜愈合。柄海鞘的被囊表面通常不易被其它动物所附着,但是同种个体却能重叠附生,这对种群的繁衍显然是有积极意义的。
消化和呼吸系统
入水孔的底部有口,通过四周长有触手的缘膜就是宽大的咽,咽几乎占据了身体的大半部(3/4),咽壁被许多细小的鳃裂所贯穿。从口进入咽内的水流经过鳃裂,到达围着咽外的围鳃腔中,然后经出水孔排出。围鳃腔是由身体表面陷入内部所形成的空腔,因其不断扩大,从而将身体前部原有的体腔逐渐挤小,最终在咽部完全消失。由于鳃裂的间隔里分布着丰富的毛细血管,因此当水流携带着食物微粒通过鳃裂时就能进行气体交换,完成呼吸作用。咽腔的内壁生有纤毛,其背、腹侧的*各有一沟状结构,分别称为背板(dorsallamina或咽上沟epipharyngealgroove)和内柱(endostyle),沟内有腺细胞和纤毛细胞;背板和内柱上下相对,在咽的前端以围咽沟(peripharyngealgroove)相连,腺细胞能分泌粘液,使沉入内柱的食物粘聚成团,由沟内的纤毛摆动,将食物团从内柱推向前行,经围咽沟沿背板往后导入食道、胃及肠进行消化。肠开口于围鳃腔,不能消化的残渣通过围鳃腔,随水流经出水孔排出体外。
循环方式和排泄器官
心脏位于身体腹面靠近胃部的围心腔(pericardialcavity)内,藉围心膜的伸缩而搏动。心脏两端各发出一条血管,前端一条为鳃血管,沿咽腹发出分支到鳃裂间的咽壁上;后端一条称肠血管,分支到各内脏器官并注血进入器官组织的血窦之间,所以是开管式的血液循环。柄海鞘具有特殊的可逆式血液循环流向,即心脏收缩有周期性间歇,当它的前端连续搏动时,血液不断地由鳃血管压出至鳃部,接着心脏有短暂的停歇,容纳鳃部的血液流回心脏,然后于其后端开始搏动,将血液注入肠血管而分布到内脏器官的组织间。因此,柄海鞘的血管既无动脉和静脉之分,血液也无固定的单向流动方向,这种独特的血液循环方式在动物界中是绝无仅有的。
柄海鞘无专门的排泄器官,仅在肠附近有一堆具排泄机能的细胞,称为小肾囊(renalvesicles),其中常含尿酸结晶。
神经
柄海鞘的成体营固着生活,神经系统和感觉器官均甚退化,中枢神经只是一个没有内腔的神经节(nervusganglion),圆而坚硬,状如小瘤,位于入水孔和出水孔之间的外套膜壁内,由此分出若干神经分支到身体各部,神经节旁有一无色透明而略为膨大的神经腺(neuralgland,相当高等动物的脑下腺hypophy-sis)。无专门的感觉器官,仅于入水管孔、出水管孔的缘膜和外套膜上有少量散在的感觉细胞。
生殖系统
雌雄同体,生殖腺位于肠环间和外套膜内壁上。精巢大,呈分支状,为乳白色颗粒状小块;卵巢长管状,呈淡黄色,内含许多圆形的卵细胞;两者紧贴重叠,分别以单根生殖导管(gonoduct)将成熟的性细胞输入围鳃腔,然后经出水管孔排至体外,或在围鳃腔内与另一海鞘的生殖细胞相遇受精。
幼体及变态
柄海鞘成体的形态结构与典型的脊索动物有很大差异。然而,它的幼体外形酷似蝌蚪并具有脊索动物3个主要特征。幼体长约0.5mm,尾内有发达的脊索,脊索背方有中空的背神经管,神经管的前端甚至还膨大成脑泡(cerebralvesicle),内含眼点和平衡器官等;消化道前段分化成咽,有少量成对的鳃裂;身体腹侧有心脏。
幼体经过几小时的*生活后,就用身体前端的附着突起(adhesivepapillae)粘着在其它物体上,开始其变态。在变态过程中,海鞘幼体的尾连同内部的脊索和尾肌逐渐萎缩,并被吸收而消失,神经管及感觉器官也退化而残存为一个神经节。与此相反,咽部却大为扩张,鳃裂数急剧增多,同时形成围绕咽部的围鳃腔;附着突起也为海鞘的柄所替代。附着突起背面因生长迅速,把口孔的位置推移到另一端(背部),于是造成内部器官的位置也随之转动了90°~180°的角度。最后,由体壁分泌被囊素构成保护身体的被囊,使它从*生活的幼体变为营固着生活的柄海鞘。柄海鞘经过变态,失去了一些重要的构造,形体变得更为简单,这种变态称为逆行变态(retrogressivemetamorphosis)。
5、下属分类
本亚门是脊索动物中最低等的类群,遍布世界各个海洋,约1370多种,分属于3纲,我国已知有14种左右。
尾海鞘纲
(Appendiculariae)
本纲是尾索动物中的原始类型,共1目3科60余种。体长数毫米至20mm,代表动物为住囊虫(Oikopleura)和巨尾虫(Megalocercushuxleyi)等。尾海鞘纲与本亚门中其他2纲的主要区别是:体外无被囊,只有两个直接开口体外的鳃裂而缺乏国鳃腔,终生保持着带有长尾的幼体状态(neotonous),大多在沿岸浅海中营*游泳生活。生长发育过程中无逆行变态,故又名幼形纲(Larva-cea)。住囊虫包藏在由皮肤分泌的胶质住囊(gelatinous'house')内,住囊有入水孔和出水孔,住囊虫在囊中借助内有脊索和神经索的尾巴摆动进水,并使囊中的水由出水孔排出,推动动物体前进,同时通过虫体口外特有的网筛(filter),从流水中滤取微小的浮游生物作为食物。每隔数小时,住囊的出、入水孔就将被堵塞。此时住囊虫即激烈挥动长尾,从特殊的应急出口(或称小室孔道escapehatch)破囊冲出至海中,并在很短的时间里再形成新的住囊。
我国至今尚未发现本纲动物。
海鞘纲
(Ascidiacea)
海鞘种类繁多,约有1250种,包括单体和群体2种类型,附着于水下物体或营水底固定生活。单体型种类的最大体长可达200余mm,群体的全长可超过0.5m以上。群体型种类的许多个体都以柄相连,并被包围在一个共同的被囊内,但分别以各自的入水孔进水,有共同的排水口,如群体海鞘(Diplosoma)。
广布于我国的海鞘纲动物有米氏小叶鞘(Leptoclinummitsukurii)、星座美洲海鞘(Amarou-ciumconstellatum)、长纹海鞘(Ascidialongistriata)、玻璃海鞘(Cionaintestinalis)、3种菊海鞘(Botryllusssp.)、瘤海鞘(Styelacanops)、乳突皮海鞘(Molgulamanhattensis)、龟甲海鞘(Chely-osoma)、西门登拟菊海鞘(Botrylloidessimodensis)等。乳突皮海鞘和柄海鞘是连云港以北黄、渤海沿岸污损生物中的优势种,瘤海鞘大量出现在香港、西沙永兴岛和琛航岛等南海海域内。
樽海鞘纲
(Thaliacea)
本纲动物大多是营*游泳生活的漂浮型海鞘,体呈桶形或樽形,咽壁有2个或更多的鳃裂。成体无尾,入水孔和出水孔分别位于身体的前后端。被囊薄而透明,囊外有环状排列的肌肉带,肌肉带自前往后依次收缩时,流进入水孔的水流即可从体内通过出水孔排出,以此推动樽海鞘前进,并在此过程中完成摄食和呼吸作用。生活史较复杂,繁殖方式是有性与无性的世代交替。樽海鞘纲约有65种,代表动物有樽海鞘(Doliolumdeuticula-tum),我国厦门沿海曾发现过小海樽(Doliolettanatilnalis)。磷海鞘(Pyrosomaatlanticum)为群体型种类,身体总长度可达200mm~600mm,因其口孔内缘有磷光器,漂浮游泳时能发出闪烁的磷光而得名,别名火体虫。
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