动物多样性

除了名称之外，马和海马还有什么共同点？尽管它们的外形差异很大，但二者都属于动物。通常，我们将动物定义为多细胞生物，具有运动能力（即能够独立移动），以有机物为食获取能量，并能够进行有性繁殖。物种在进化过程中发展出具有特定功能的不同特征，以最大限度地适应其生存环境，例如肺和鳃就是这样的适应性特征。一个普遍的原则是结构决定功能，也就是说，可以通过某一特征的结构和外观来预测其功能。例如，加拉帕戈斯群岛上的不同雀类物种进化出了适合特定饮食的喙：细长的喙用于吸食花蜜，粗厚的喙则用于咬开大型种子。因此，我们可以通过观察与摄食相关的结构来推断一个物种的食性。

某些特征标志着进化树上的分支节点，这一规律贯穿整个动物生命之树的所有层级。如果我们观察动物进化树的基本结构，可以看出它被划分为许多不同的门，每个门都由主要的共有特征所定义。下面我们简要地逐一介绍这些特征。

第一个主要的门是多孔动物门（Porifera），其名称意为“具孔的”。多孔动物成体固着生活，包括海绵等滤食性生物。它们缺乏对称性及明确的组织层，这使其与其他动物类群相区别，并赋予其极强的再生能力，即整个生物体可从一小群细胞重新生长而成。

下一个门是刺胞动物门（Cnidaria），包括海葵和水母。这类动物的特征是具有带刺细胞的触手，刺细胞位于触手顶端，用于刺伤并制服猎物。刺胞动物具有辐射对称性，即沿中央轴可将其分为相等的几部分，并具有两层组织：内层为内胚层，外层为外胚层。这种结构使刺胞动物能够形成具有单一开口的简单消化腔。

扁形动物门（Platyhelminthes），字面意为扁虫，是我们的下一个研究类群。扁形动物具有两侧对称性，即沿单一轴线两侧呈镜像对称。两侧对称性促进了头部化（cephalization）的出现，表现为感觉器官集中在身体前端或头部，使这些动物能够持续与周围环境相互作用。头部化进一步实现了定向运动，例如朝向食物源移动。扁形动物还发育出了第三层组织——中胚层（mesoderm），该层位于外胚层与内胚层之间。

随着动物结构变得更为复杂，环节动物门（如蚯蚓）进化出了由中胚层衬里的体腔，称为真体腔。这一新特征促进了组织的进一步特化，并为器官的发育奠定了基础。

软体动物的这一特化结构更为复杂，该类群包括了身体结构差异极大的生物，如章鱼、蜗牛和蛤类。这类动物具有许多特化的器官，这些器官由外套膜覆盖并固定在相应位置。

节肢动物门可以说是多样性最高的一个门，包括昆虫、甲壳类和蛛形纲动物。它们是最早进化出有关节附肢的动物类群，因此得名。它们还具有感觉用的触角，身体分为三个特化的体段：头部、胸部和腹部，全部被外骨骼所覆盖。

最后，脊索动物门包括我们熟悉的食物种子的鸟类以及其他所有鸟类，还包括被囊动物（如海鞘）、鱼类、两栖类、爬行类和哺乳类。脊索动物这一名称源于它们演化出的一种新颖的形态特征——脊索，这一点在此典型的脊索动物胚胎中清晰可见。该结构在大多数成体中发育为脑和脊髓。它们还具有一种软骨结构，即脊索，之后会发育成为脊柱或脊椎。

在此，我们以极为简化的形式描述了主要的动物门。但如您所见，即使在同一门内，形态和功能上也存在大量差异。这意味着我们可以通过观察同一门内不同成员的多种结构和生理特征，来预测它们的功能和生活史。

在本实验中，您将观察小龙虾和蟋蟀的结构，并预测其功能。