哺乳動物(The Mammals)的特徵:
哺乳動物具有下列共同的特徵:
1.具有乳腺(mammary glands):
乳腺(mammary
glands)為哺乳動物特有的構造,也是哺乳動物得名的由來,成熟的雌性哺乳動物皆可能分泌乳汁以哺育其後代。
雌性哺乳動物所特有的乳腺,是由皮膚特化形成的,它們分布在腹部兩側的兩條「乳線」上。
貓、狗、豬腹部兩側就有好幾對乳頭;有蹄類動物如牛羊馬等的乳腺則靠近後肢;而靈長類如猿猴、人等的乳腺卻長在胸部,可能是因為樹棲性的靈長類必須用前肢把幼兒抱在胸前哺乳的緣故。
雌性哺乳動物在懷孕期間,受到體內雌性激素─動情素(estrogens)和黃體素(progesterone)的影響,乳腺會發育漲大形成乳汁。
至於乳汁的分泌,則是受到催乳激素(prolactin)及催產激素(oxytocin)的調節。於生產後,腦下垂體後葉分泌的催產激素(oxytocin)會促使乳腺平滑肌收縮而分泌乳液(milk ejection)、至於腦下垂體前葉合成分泌的催乳激素(prolactin)則促使乳腺產生更多的乳汁(milk production)。
圖1. 泌乳(Lactation)的調控:催乳激素(prolactin)─乳汁的製造(milk production);催產(泌乳)激素─乳汁的分泌(milk
ejection)。
奶汁是幼齡哺乳動物的完全食物,含有幼齡哺乳動物必需的養份、礦物質和水分在內。
卵生哺乳動物(鴨嘴獸、真鼴)以及育兒袋哺乳動物(袋鼠、負子鼠、無尾熊等)乳汁中的鐵離子含量高達2~3mg per 100 grams;人乳或牛乳中的鐵離子含量僅僅0.05mg per 100 grams。就其原因是卵生或育兒袋哺乳動物幼兒的肝臟還沒發育完全,所以無法儲存足夠的鐵離子,而必須由乳汁中補充。
圖2. 泌乳反射(Milk Election Reflex),雌性哺乳動物特有的反射。
Hypothalamus─下視丘;Mechanoreceptors in nipple─乳頭的機械接受器;Pituitary─腦下腺。
2.具有毛髮(fur):
所有的哺乳動物全身或身體的一部份披被著毛髮(furs)。
毛髮具有隔離作用,可以防止體溫散失。
有些哺乳動物毛髮的顏色可配合其生長的環境變化,而達到保護及掩蔽的效果,以躲避掠食者的捕食;另有些哺乳類動物的毛髮呈現對比鮮明的色彩,則具有警戒或求偶作用。
例如:北極狐因具有厚的毛髮(甚至腳底都長有厚毛),所以在零下-30℃的環境下不畏寒冷,依舊能活動自如。
毛髮是由表皮衍生而來,其基部具有油脂腺可分泌油脂隔離水分,防止水滴將毛弄濕而黏著,失去保溫作用。
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3.具有胎盤(Placenta):
除了鴨嘴獸、針鼴等單孔(一穴)目(monotreme)哺乳動物為卵生,以及袋鼠、負子鼠、無尾熊等具有育兒袋以外,其餘的哺乳動物均有胎盤,為胎生哺乳動物。發育中的胎兒受到子宮的保護,並藉由胎盤從母體獲取養份,得以成長發育至較健全的胎兒才生出,存活率大幅提高。
圖3. 第八週的胚,受到羊膜(Amniotic sac)的保護,浸潤在羊水中,羊水即可防震,胎盤(Placenta)可供給胚胎養份,同時幫助胚胎排除尿素等廢物。
Amniotic sac=羊膜;Brain=腦;Liver=肝;Eye=眼睛;Placenta=胎盤
Umbilical cord=臍帶
胚發育至第八週時,手足開始出現手指、足趾,眼睛清晰可見,胚開始伸直並在羊水中活動,整個外觀與嬰兒相似,尾芽已消失。至第八週末,胚已近2.3~2.8公分(cm)長,所有的器官已初具雛形。以後的幾個月就只是進一步分化增生而已。
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4.能維持體溫恆定:
哺乳動物具有維持體溫恆定的能力,能夠維持體溫在一定的範圍,不因為外界環境溫度的改變而改變,一般維持於35℃~38℃之間。既使在低溫環境下,哺乳類動物仍能維持正常的新陳代謝與活動能力,因而增加哺乳類動物對環境的適應性,有助於將棲所(habitats)擴散到寒冷的地區。哺乳類動物及鳥類皆為恆溫(內溫)性動物,但部分哺乳類動物如蝙蝠以及鳥類,可經由調控自身體溫的變化,降低與環境的溫差,以達到節省能量支出的目地。
1. 卵生、卵裂為盤裂(meroblastic cleavage)、雄鴨嘴獸後肢靠近
腳踝中空的距(hollow spur)具有毒腺→此為爬行動物之特徵。
2. 無牙齒具有嘴喙(duck-billed)、具有泄殖腔(cloaca)→此為鳥類
之特徵。
3. 具有毛髮(fur)、乳腺(mammary glands)、能調節體溫→此為哺乳
動物之特徵。
鴨嘴獸的棲所,從水溫接近0℃的水域到亞熱帶的水域都有,但是鴨嘴獸都 能調節代謝率以維持32℃的恆溫。
鴨嘴獸是爬行類、鳥類、哺乳類之間的過渡型動物(transient animal)。
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5. 良好的親代照顧:
一般哺乳動物幼年期都受到母親良好的照顧,如大象更受到整個家族的照顧。
6. 其他的特徵:
(1)具有橫隔膜→將體腔分隔成胸腔與腹腔。
(2)具有分化的牙齒,也就是具有門齒、犬齒、前臼齒及臼齒的異型齒式,以適應多樣化的食物。(爬行動物為同型齒)
(3)內耳的耳蝸為螺旋狀,中耳具三塊聽小骨(鎚骨、砧骨、鐙骨)。
圖4. 爬行動物中耳只有一塊聽小骨─鐙骨(Stapes);哺乳動物中耳有三塊聽小骨─錘骨(Malleus)、砧骨(Incus)、鐙骨(Stapes)。三塊聽小骨的聲波槓桿放大作用,優於一塊聽小骨。
(4)心臟演化成二心房二心室,與維持體溫恆定密切相關。
(5)紅血球為雙凹形圓盤狀(Dicoid shape),無核,紅血球中血紅素(Hemoglobins)含量增加以增加攜氧量。
(6)
肛門與泌尿生殖孔分開(單孔(一穴)目仍具泄殖腔,仍為單一開口是例外)。
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7. 哺乳動物一般具有七塊頸椎:
(1) 除了海牛(儒艮)以及兩趾樹懶具有六塊頸椎;三趾樹懶具有九塊頸椎,其餘
研究過的哺乳動物均具有七塊頸椎。
(2) 代表的含意是演化上來自相同的祖先。
8. 哺乳動物一般具有發達的大腦:
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圖5. 全世界現存的哺乳類動物約有4,800多種。
(跟據2004年 明天國際圖書出版的《動物百科圖鑑》上的數據)。
哺乳類動物分屬於26個目,主要包括:
1. 卵生哺乳動物(egg-laying mammals):單孔(一穴)目(一種鴨嘴獸、三種針鼴)。
2. 有袋哺乳動物(marsupials):(7個目,如:袋鼠、無尾熊)
3. 胎盤哺乳動物(plancental mammals),
前二類僅占所有哺乳動物總數的5﹪,胎盤哺乳動物則占了95﹪。
哺乳動物最大的目為囓齒目約2,000種。
哺乳動物第二大的目為翼手目約1,000種。
在中生代時期白堊紀結束時,大型爬行動物在地球上滅絕,此時許多生態地位(ecological niche)無動物填補,原始的哺乳動物,在這樣的情況下,逐漸的演化再經由適應輻射(adaptive radiation)演變成今天多樣的哺乳類動物。
演化學家稱新生代為哺乳類的時代。
有演化學者言:如果六千五百萬年前的那顆隕石沒有撞擊到地球,而只是和地球擦肩而過的,那現在坐在電腦前面打WORD的恐怕是恐龍(Dinosaurs)的後代,而非智人(Homo sapiens)了!
附錄:
科博館 館訊130期 87年9月《哺乳動物的特徵與起源》 圖∕文 張鈞翔
科博館張均翔博士對哺乳類動物特徵的描述:
1. 哺乳動物是一群高度多樣化的動物,包括了從體型微小的小鼩鼱,到體型龐大的非洲象;也有從行動敏捷的長臂猿到懶散遲鈍的樹獺。除了遍布世界各大陸之外,在空中(蝙蝠)、在海洋(鯨豚)也可見其蹤跡。
2. 許多哺乳動物也具有高度的社會化行為,亦即在其族群內,顯現了高低階級與勢力圈之劃分。
3. 具有乳腺與哺乳的功能;具有較高的新陳代謝速率以維持體溫的恆定;身上披有毛髮,做為保護與絕緣之用;此外,大多數的哺乳動物都具有胎盤,胚胎發育的階段在母體子宮內受到安穩的保護。
4. 哺乳動物乃屬於異型齒,即牙齒可區分為門齒、犬齒、前臼齒與臼齒,形態與功能皆有所不同,而有別於爬行動物的同型齒——即所有牙齒的形態與功能皆相似。
5. 在所有的爬行動物中,頭骨與下頜的方骨和關節骨連接,在中耳僅有一塊鐙骨,而哺乳動物連接頭骨和下頜則是由鱗骨和齒骨形成關節,中耳有3塊小聽骨,分別為鐙骨、砧骨與槌骨 。事實上,哺乳動物的砧骨與槌骨是由爬行動物下顎的方骨與關節骨退入中耳,轉型衍生而成,同時也改變了功能。
6. 腦容量大,中樞神經發達。
圖6. 似哺乳類爬行動物─頭骨與下頜的方骨和關節骨連接,在中耳僅有一塊鐙骨。
哺乳動物─連接頭骨和下頜則是由鱗骨和齒骨形成關節,中耳有3塊小聽骨。
圖片來源:哺乳動物的特徵與起源
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