第一章 低等动物

低等动物简介

根据有没有脊椎，可以将动物分为脊椎动物和无脊椎动物。无脊椎动物是低等动物，是非常庞大的类群。地球上现存的无脊椎动物约有124万种，而高等动物（脊椎动物）只有7万多种。各类无脊椎动物的代表动物和主要特征如表1-1所示。

表1-1 无脊椎动物代表动物及其主要特征

无脊椎动物与人类的生产和生活息息相关。它们当中有的可以作为人类的食物（如牡蛎），有的可以作为药物（如蝎子），有的有重要的经济价值（如珍珠蚌）。所以，了解一些有关低等动物的知识是非常有用的。

一、是植物还是动物？——眼虫

你知道吗？你是不是幻想着有一天能够像植物一样不用吃饭，每天只需晒晒太阳就有充足的能量进行学习、运动、思考等各种各样的活动呢？其实，一类不起眼的微小的动物就有这样的特殊本领呢。

图1-1 眼虫

春夏季节，在富含有机质的水沟、池塘以及流动缓慢的河流里，常可以发现眼虫（图1-1）。眼虫在温暖的季节会大量繁殖，使水体变绿。眼虫的体长大约有60微米，为了观察清楚，可以先在载玻片上放一小块毛头纸，再滴上池塘水，盖上盖玻片制成临时装片，然后用显微镜观察。我们可以看到眼虫被圈在毛头纸纤维形成的框架里，运动被限制，这样可以仔细观察它们的身体结构和形态特征。

在单细胞生物当中，眼虫是一类极为特殊的生物。它们有一个类似于动物眼睛的构造，被人们称为眼点。眼点上有一个光感受器，能感受到光线强弱的变化，所以眼虫有趋光的特点。在眼虫的身体前端，还有一根细长的鞭毛，可以让它们朝着一定方向运动。此外，它们还有类似于动物嘴的构造，被称为胞口，眼虫可以通过胞口摄取现成的食物颗粒。这些特征让人们相信，眼虫应该是一类动物。

可事情并不是这样简单，眼虫还有植物的特征。它们体内有叶绿体，能进行光合作用。通过光合作用，它们可以将二氧化碳和水合成为储存能量的有机物。

那么，眼虫为什么兼有动物和植物的特征呢？从生物进化的角度分析，眼虫应该是一种中间类型。这就是说，动物和植物是有共同祖先的。这个祖先的后代有的向动物的方向演化，有的向植物的方向演化，还有的则演化成介于动物和植物之间的类型——比如眼虫。

在营养丰富、条件适宜的时候，眼虫会以纵二分裂的形式繁殖。在水体干涸等不良条件下，眼虫的身体会变圆，分泌一种胶质形成包囊，将自己的身体包裹起来。这样的眼虫代谢降低，可以生活很久。它们随风飘散到适宜的环境中后，虫体就会破囊而出，接着生长繁殖。

眼虫易于饲养，繁殖迅速，是进行科学研究的好材料。科学家发现，如果将小眼虫（眼虫的一种）培养在黑暗条件下，产生的后代都没有叶绿体，身体是无色透明的。但是，即使这样培养了15年，这些小眼虫的后代一旦接触到阳光，就会很快变绿。这就说明，环境条件引起的变异是不能遗传的。但也有例外，一种豆形眼虫如果经过35℃或紫外线处理变成无色眼虫之后，即使放回阳光下也不能变绿，如果没有有机物来源，就会饥饿而死。对于这个实验结果目前还没有很好的解释。这些研究对于探索遗传和变异的本质，了解各种眼虫的亲缘关系有重要的意义。

二、能随意变形的单细胞动物——变形虫

你知道吗？我们在生活中会遇到这样的情况：走着走着前面出现了障碍，有一个很小的缝隙，可我们过不去。这时我们会幻想，如果自己的身体能够随意伸缩变形就好了。变形虫就有这样的本领，它们通过身体的变形来运动和摄食，也能通过比身体窄小很多的缝隙。

在比较清澈的池塘里、水流缓慢的浅水中生活着一类可以随意变形的单细胞动物，这就是变形虫（图1-2）。在那些浸没在水里的植物体上比较容易发现它们。一般的变形虫直径在0.1毫米左右，大的种类直径可达0.6毫米，但因为它们的身体几乎透明，所以肉眼看不到。

图1-2 变形虫

变形虫结构简单，容易饲养，是进行科学研究的好材料。科学家用它们做实验材料研究了细胞核与细胞质的关系问题、物质代谢的问题等。

如果想要看清楚变形虫的结构，必须借助显微镜。可以在载玻片上滴一滴清水，上面放一小块展平的毛头纸，然后将富含变形虫的池塘水滴一滴在毛头纸上，盖上盖玻片，制成临时装片。将装片放在显微镜下观察，就可以看到变形虫的形态、结构了。由于变形虫是无色透明的，观察时需要将视野调得暗一些才能看清。如果借助比较高级的相差显微镜，就能观察得更清楚。

变形虫的体表是一层极薄的质膜。质膜下面的细胞质可以分为透明的外质和具颗粒的内质两部分。最里面就是它们遗传、代谢的控制中心——细胞核。

变形虫通过体表的临时性突起——伪足进行运动和摄食。在遇到单细胞藻类、小的原生动物的时候，变形虫就会伸出伪足将其包围，最后形成食物泡。细胞质中装有消化酶的小泡与食物泡结合，将里面的食物消化分解，剩余的食物残渣会被排出体外。这种消化方式就是原始的细胞内消化。变形虫还会吞噬一些**营养，被称为胞饮。

在营养丰富、温度适宜的时候，变形虫会通过二分裂的方式繁殖。在遇到不良环境时，有些种类也能形成包囊。

绝大多数的变形虫对人无害。但有一种痢疾内变形虫可以寄生在人的肠道里，它能溶解肠壁组织引起痢疾。人感染痢疾内变形虫后一般发病较慢，不发烧，也不太严重。但它能使肠壁溃烂造成腹膜炎，甚至迁延至肝、肺、脑、心等处形成脓肿，造成比较严重的症状。平时生活中讲究卫生，消灭苍蝇，对粪便进行合理处理，就可以预防痢疾内变形虫。

三、简单的多细胞动物——水螅

你知道吗？很多小朋友都会翻跟头，他们这样做不是为了走路，而是为了锻炼身体。水螅可以通过触手一拱一拱地在水中移动，也能通过翻跟头这种奇妙的方式移动。

土豆可以通过块茎繁殖，葡萄可以通过扦插枝条繁殖，它们都是利用植物体的一部分繁殖后代，这种繁殖方式被称作营养生殖。水螅（图1-3）的身上可以长出芽体（小水螅），过一段时间芽体和母体分离，变成一只新的水螅，这种繁殖方式被称为出芽生殖。

图1-3 水螅

在水流缓慢、水草丰富的小溪、池塘里我们可以采集到水螅。

水螅是一类比较原始的多细胞动物。其特征具体体现在以下几个方面。

它们的体壁分化出了内、外胚层两层细胞，两层细胞之间是一层胶状物质。

水螅有口没有肛门，口既是摄入食物的通道，也是排出食物残渣的出口。水螅没有专门进行食物消化、吸收的肠道，而是将体腔当作肠道，所以被称为腔肠动物。从消化方式上看，它们既有细胞内消化，又有细胞外消化，而高等动物的身体都是只进行细胞外消化的，所以水螅属于消化方式进化上的中间过渡类型。

水螅的身体是辐射对称的，这是一种比较原始的特征，高等动物的身体都是两侧对称的。

在运动的时候，水螅以翻跟头的方式（图1-4）或像尺蠖一样一拱一拱地前进。

图1-4 水螅的翻跟头运动方式

水螅以各种小甲壳类动物为食，如溞类、剑水蚤等。它们的触手可以伸缩，触手上还有刺细胞。有的刺细胞可以将毒素射入捕获的小动物体内，将其麻醉或杀死。有的刺细胞能伸出黏性刺丝将猎物牢牢缚住。接着，它们翻动触手，将猎物送进口中吞下。水螅的口可大可小，它们既能捕食比自己小很多的猎物，也能捕获比自己身体还大的猎物。

水螅的再生能力很强。如果将它们切成几段，每段都能长出一只小水螅。在营养丰富、条件适宜的时候，水螅能通过出芽生殖从身体上长出一只或几只小水螅来（图1-5）。在条件较差的时候，水螅又可以进行有性生殖。它们的受精卵发育到一定程度就可以沉入水底，度过严冬或干旱等不良阶段，等春季或环境好转时，胚胎会继续发育形成水螅。依靠强大的繁殖、再生能力，水螅能迅速占据适宜的空间，使生命得以延续。

图1-5 水螅的出芽生殖

四、有口无肛门的动物——涡虫

你知道吗？如果我们假想眼虫和水螅的身体中间有一条轴线，那么它们从各个角度看都是一样的，这种体形属于辐射对称。可是，我们的身体前后不一样，左右一样，我们常见的大多数动物也是这样的，这属于两侧对称。那么，最早出现两侧对称的动物会是什么样的呢？

如果你有在小溪里捉鱼的经历，那你一定经历过这样的情形：眼瞅着一条鱼钻到石块下面去了，悄悄地走过去用手扣住石块，结果却摸出来一个黑乎乎滑溜溜的小东西，它不是鱼，而是涡虫（图1-6）。涡虫的前端呈三角形，身体扁平细长，头部背面有两个黑色的眼点，头两侧各有一个突起——耳突。

图1-6 涡虫

涡虫的身体结构虽然比水螅复杂，但依然保持着有口无肛门的原始特征。它们的口在身体腹面后三分之一处，稍后是生殖孔。那么，涡虫吃了食物之后产生的食物残渣（粪便）是怎么排出去的呢？还是通过口！也就是说它们的口和肛门是共用的！这体现了涡虫比较原始落后的属性。

涡虫有一些奇特的本领。它们既能进行无性生殖又能进行有性生殖。涡虫进行无性生殖时，先将身体后端粘在一个物体上，虫体前端向前移动，这样虫体被慢慢拉长，最后断裂为两部分，每一部分都能发育成一条新的涡虫。涡虫的有性生殖也很特殊。它们是雌雄同体的动物，体内既有精巢也有卵巢，却需通过**进行异体受精。涡虫的再生能力也很强。如果将它们横切成几段，每一段都能形成一个新个体。涡虫的身体也能进行切割后的移植，将两条涡虫的头部接到一条涡虫的尾部上，可以形成双头涡虫。同样，也可以将两条涡虫的尾部接到一条涡虫的头部后面得到双尾涡虫。在食物匮乏时，涡虫可以将身体的部分内部器官（如生殖系统等）消化吸收。获得食物后，这些器官可以重新长出来。涡虫的这些奇特的本领是科学研究的好素材。科学家期望尽快搞清楚其中的机理。如果它们的再生能力能用到人的身体上，意外创伤造成的肢体残缺将会得到治愈。

此外，涡虫这样的扁形动物在生物进化史中也有重要的地位。从它们开始出现了两侧对称，即动物体可以通过中央轴分成左右相同的两部分。从扁形动物开始，还出现了中胚层。中胚层的出现引起了一系列组织器官的分化，加快了动物进化的速度。

要想捕捉涡虫，可以将猪肝或鱼鳃等诱饵压在石块下面。过一会儿翻开石块，就会发现诱饵上依附着好多涡虫。用柔软的枝条或毛笔将其轻轻刷下，放到盛有清澈河水的玻璃瓶里，就可以拿回家饲养了。涡虫喜欢清洁，要经常换水，否则它们会生病死亡。另外，涡虫有避光的习性，饲养缸内要放一些小石块方便它们藏身。缸口盖上一层纱布，既可以遮光，也可以防止蚊虫产卵。饲养水最好是干净的河水，如果是自来水要提前晾晒。

给涡虫投放的食物，可以是从田园里挖来的蚯蚓，也可以是新鲜的动物肝脏或煮熟的鸡蛋黄。喂食时把这些食物分成指甲大的小块，投入饲养缸。涡虫会很快地吸附在上面，伸出咽部取食。一般每周饲喂一次，饲喂最好在换水前进行，这样可以保持饲养缸的清洁。涡虫的体色可以随食物种类而发生变化。投喂肝脏时体色会变深，投喂蛋黄时体色会变黄。

五、制造肥料的环节动物——蚯蚓

你知道吗？蚯蚓是我们常见的动物。它们的身体上有一个像戒指一样的突起的结构，那是因为它们生病了还是要蜕皮了呢？

在潮湿、疏松且有机质丰富的土壤里，特别是肥沃的耕地土里，我们经常可以挖到蚯蚓（图1-7）。蚯蚓属于环节动物门，其代表动物是我们常见的环毛蚓。全世界约有1800种蚯蚓，我国已记录的有229种。

图1-7 蚯蚓

蚯蚓雌雄同体但异体受精。它们身上那个像戒指一样突起的部位就是产生卵茧的雌性**。此外，蚯蚓还有很强的再生能力。如果我们在挖土时不小心将它们截成两段，你不用担心它们会死亡。因为它们的每一段都可以通过再生长成一个完好的新个体。所以，农业耕作频繁的农田里蚯蚓比较多，除了饵料丰富以外，人为耕作促进蚯蚓的再生也是一个原因。

蚯蚓的活动可以让土壤疏松，蚯蚓的粪便可以作为农作物的肥料，所以农田里的蚯蚓会让农作物增产。一条蚯蚓一个月可以吃掉干重为0.61克的有机物，其中大约一半以粪便的形式排出。你可能会觉得它的食量微不足道，但看了下面的计算你会改变自己的看法。如果每平方米有30条蚯蚓，一公顷土地上的蚯蚓一个月就可以制造出90千克粪便。如果条件适宜，每平方米土地的蚯蚓可超过100条，产生的肥料会更多。

在生态系统中，蚯蚓属于分解者，对分解植物的残枝落叶和动物的粪便等起着非常重要的作用，是生物圈物质循环中非常重要的一环。

如果你想尝试养殖蚯蚓，就看看下面的内容吧。

蚯蚓是杂食动物，喜欢甜食和酸味，讨厌苦味。蚯蚓吃腐殖质、动物粪便、植物的残枝落叶等，也吃土壤中的微生物。它们尤其喜欢动物性食物，每月的食物量相当于自身体重。蚯蚓喜欢安静的环境，如果居住地周围建起了工厂或公路，会很快逃离。它们还喜欢独居。如果母子两代蚯蚓在一起，种群密度太大时，大蚯蚓就会离开另觅生活场所。

蚯蚓的生活习性为昼伏夜出。它们不喜欢光线，在阳光照射下会体表干燥，无法呼吸而很快死亡。蚯蚓虽然喜欢潮湿的环境，但如果土壤遭水淹，缺乏氧气，蚯蚓也会很快离开。一般的有机磷农药对蚯蚓不起作用，但敌敌畏等农药会导致蚯蚓死亡。有些化肥，如硫酸铵、氨水、碳酸氢铵、硝酸钾对蚯蚓也有杀灭作用。

养殖蚯蚓有什么用呢？蚯蚓体内含有脂肪和大量的粗蛋白（占干重的61.73%），除了可以作为钓鱼的饵料以外，还可以作为高级饲料饲养甲鱼、鱼等，也可以饲喂鸭子，提高鸭蛋的营养价值。蚯蚓作为中药被称为“地龙”，在《神农本草经》和《本草纲目》中都有记载。养殖蚯蚓获得的蚓粪也可以作为专用肥料。

六、美丽的珍稀动物——鹦鹉螺

你知道吗？鹦鹉螺有一个圆盘状的光滑外壳，像鹦鹉的嘴部，壳上有美丽的图案，壳的里面有复杂的分隔。鹦鹉螺不需要游动就能在水中自由地沉浮，原因是什么呢？

图1-8 鹦鹉螺

鹦鹉螺（图1-8）属于软体动物门头足纲。在古生代时，鹦鹉螺就已广布地球，是一类有几亿年历史的古老动物。在奥陶纪的海洋里，生活着一种长达11米的直壳鹦鹉螺，以三叶虫、海蝎子为食。它们体形庞大，嗅觉灵敏，用尖锐的嘴喙啄食猎物，是称霸海洋的顶级猎食者。在6500万年前恐龙灭绝的时候，绝大多数种类的鹦鹉螺也在那时灭绝了。现在地球上只剩6种鹦鹉螺，分布在印度洋和太平洋部分地区，是与大熊猫一样珍贵稀有的野生动物。

在几亿年的漫长时间里，鹦鹉螺的外形和生活习性都变化很小，是海洋中的活化石，在古生物学研究和生物进化研究方面有重要的意义。

鹦鹉螺是在海底栖息的动物，多在100米深的海底依靠腕部缓慢爬行。它们白天一般在海底休憩，晚上出来捕食。

鹦鹉螺是具有螺旋状外壳的软体动物，是章鱼和乌贼的近亲。石灰质外壳大而美丽，呈左右对称的螺旋状。壳由两层物质组成，外层是灰白色的磁质层，内层是富有光泽的珍珠层。将鹦鹉螺的外壳切开，可以看到它的内部结构就像旋转的楼梯，又像一条百褶裙。螺壳内的一个个隔间决定了鹦鹉螺能在海洋中自由地沉浮。世界上第一艘核潜艇就被命名为“鹦鹉螺号”。

数学家们对鹦鹉螺外壳优美的螺线着迷。经过长时间研究，大家发现，螺线暗含斐波那契数列，无限接近黄金分割数（图1-9），怪不得看起来那么美丽。

图1-9 鹦鹉螺外壳内部螺线

七、叫鱼其实不是鱼的动物——文昌鱼

你知道吗？摸一摸自己的后背，位于正中心的是脊椎。有了脊椎，动物的身体才显得比较“硬朗”，才能更加适应复杂多变的自然环境。脊椎动物是高等动物，鱼类是最低等的脊椎动物。那么，动物是怎么进化出脊椎的呢？

文昌鱼（图1-10）为小型海洋动物，俗名鳄鱼虫。它不属于鱼类，而属于脊索动物，体内有一条纵贯全身的脊索，构成身体中央的支柱（图1-11）。它既像鱼又像蠕虫，是无脊椎动物和脊椎动物之间的过渡类型，也是脊椎动物祖先的模型，有重要的科研价值。我国科学家童第周曾对文昌鱼的身体结构、生活习性、繁殖规律进行过深入的研究，确立了它在动物演化史中的重要地位。

图1-10 文昌鱼

图1-11 文昌鱼纵剖图

世界上共有12种文昌鱼，广泛分布于热带、亚热带地区沿岸海域，我国厦门、青岛和烟台都有出产。文昌鱼体色肉红，晶莹剔透。文昌鱼一般体长仅5厘米左右，美国产的加州文昌鱼体长可达10厘米。文昌鱼的外形像小鱼，体侧扁，半透明，头尾尖，体内有一条脊索，有背鳍、臀鳍和尾鳍。文昌鱼生活在沿海泥沙中，白天仅将头部露出沙面，靠海水流动摄入单细胞藻类作为食物。晚上它们比较活跃，有时以螺旋方式游泳，有时弹射到水面。一旦受到惊扰，它们就迅速游回沙窝里躲藏起来。它们的摄食活动有助于净化水体，所以文昌鱼多的地方海水都比较清洁。

文昌鱼肉质鲜嫩，味道清新甜美，蛋白质含量高达70%，而且碘的含量很高，是高级营养美食。我国福建沿海曾是文昌鱼理想的栖息场所。20世纪30年代左右，这里曾有过年产57吨的纪录。后来由于营造海堤、围海造田、乱捕滥捞等原因，文昌鱼的产量急剧下降。现在，这些地区的文昌鱼已经完全失去了捕捞价值。