海绵动物是什么?

海绵动物是动物界中最低等的原生动物,约5000种,体形从微小至2米长不等,其中最大的物种分布于南极洲和加勒比海。绝大多数生活在海水中,少数在淡水,营固着生活。单体或联成群体。体形多样,呈瓶形、块状、管状、树枝状。没有组织器官分化,没有口和消化腔。体壁由两层细胞构成,外层是多角形扁平细胞,少数细胞特化成“进水孔”;内层细胞为扁平细胞,其中一部分细胞特化成海绵动物所特有的具有鞭毛的领细胞,鞭毛摆动可促使水流从进水孔流入中央腔,再从出水口排出,水流中的食物颗粒被领细胞捕获,进行细胞内消化。体壁,层细胞之间为中胶层,其中含游走细胞、生殖细胞和造骨细胞。水流在身体内要经过复杂的水沟系统,对于不同种的海绵动物,水沟系统的复杂程度也不同,反映着进化的水平。

海绵动物的生殖方式有哪些?

海绵动物也叫多孔动物,是最原始、最简单的多细胞动物,因身体比较柔软而得名。它们的外观并不像动物,不会游动,营固着生活,附着于水中的岩石、贝壳、水生植物和其他物体上。身体的形状千姿百态,有片状、块状、圆球状、扇状、管状、瓶状、壶状、树枝状等。由于它们的体壁上有许多小孔,是水流入体内的通道。体壁内长着具有支持作用的针状骨骼,由内、外两层细胞构成。大多数种类生活于海水中,少数生活在淡水里。共有大约5,000种,可分为钙质海绵类(例如白枝海绵、毛壶)、六放海绵类(例如偕老同穴)和寻常海绵类(例如浴海绵、针海绵)等类群。

多孔动物体壁上的孔细胞与中央腔顶端的出水孔组成水沟系,通过领细胞鞭毛的打动,不断将外界的水连同食物和氧气带入水沟系中,又不断将废物从出水孔中排出来完成生命活动。由于它们身体结构和胚胎发育十分特殊,通常认为它们是动物演化发展中的一个侧枝。

除约150多种淡水海绵外,其余海绵动物都生活在海洋中,主要分布在热带与亚热带海域。从潮间带到7000米深海都有它们的踪迹。但水深120米以内生长的海绵约占总数的90%。它们通常色彩鲜艳,形状受环境影响而定。大小从几毫米到1米多。海绵动物的中央腔中常常有其他动物与它共栖,往往形成复杂的动物群落。在珊瑚礁的形成中某些海绵起着重要的作用,而有些海绵是养殖贝类的敌害。

海绵动物的生殖有无性生殖和有性生殖。无性生殖又分出芽和形成芽球两种。出芽是由海绵体壁的一部分向外突出形成芽体,与母体脱离后长成新个体,或者不脱离母体形成群体。芽球的形成是在中胶层中,由一些储存了丰富营养的原细胞聚集成堆,外包以几丁质膜和一层双盘头或短柱状的小骨针,形成球形芽球。当成体死亡后,无数的芽球可以生存下来,渡过严冬或干旱,当条件适合时,芽球内的细胞从芽球上的一个开口出来,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。

海绵动物能够进行有性生殖。海绵有些为雌雄同体,有些为雌雄异体。精子和卵是由原细胞或领细胞发育来的。卵在中胶层里,精子不直接进入卵,而是由领细胞吞食精子后,失去鞭毛和领成为变形虫状,将精子带入卵,进行受精。这是一种特殊的受精形式。就钙质海绵来说受精卵进行卵裂,形成囊胚,动物极的小细胞向囊胚腔内生出鞭毛,另一端的大细胞中间形成一个开口,后来囊胚的小细胞由开口倒翻出来,里面小细胞具鞭毛的一侧翻到囊胚的表面,这样,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,此时称为两囊幼虫,幼虫从母体出水孔随水流逸出,然后具鞭毛的小细胞内陷,形成内层,而另一端大细胞留在外边形成外层细胞,这与其他多细胞动物原肠胚形成正相反(其他多细胞动物的植物极大细胞内陷成为内胚层,动物极小细胞形成外胚层),因此称为逆转。幼虫游动后不久即行固着,发育成成体。这种明显的逆转现象主要存在于毛壶等钙质海绵中。毛壶是生活于海岸边的岩石或其他植物体上的海绵动物。以流经身体内的小生物和有机颗粒为食。食物由领细胞或变形细胞消化。呼吸与排泄直接通过水流完成。直径1厘米高10厘米的海绵一天能滤过82公升海水,足以维持它们的新陈代谢活动。毛壶可以以出芽的方式进行无性繁殖,或者通过精卵结合进行有性繁殖。受精卵发育成两囊幼虫,经出水口游出,约经24小时,附着在水底发育形成海绵。

海绵动物的身体结构

海绵动物身体的基本结构是由两层细胞围绕中央的一个空腔所组成。游离的一端有一个大的出水口(osculum)使中央腔(central cavity)与外界相通。构成海绵动物体壁的两层细胞在不同的种类组成复杂程度不同的沟系,根据沟系可以将海绵动物的身体结构分为三种类型。 单沟型(ascon type)是最原始,也是最简单的体壁结构,种类很少,前述的白枝海绵就属于这一类。单沟型海绵呈单体或群体,长度一般不超过10cm,群体中的个体轮廓明显,每个个体均呈小管状,出水口周围有骨针包围,中央腔宽阔,体壁由两层细胞中间夹有中胶质(mesoglea)所组成,外层细胞称皮层(dermal epithelium),主要是由一层扁平细胞(pinacocytes)组成,它不同于其他动物的表皮层细胞,因为它们的来源和其他多细胞动物的表皮层不同,并且这种扁平细胞没有基膜,细胞的边缘可以收缩。

许多扁平细胞同时收缩可以使身体变小。某些扁平细胞特化形成管状,称为孔细胞(porocyte),穿插在扁平细胞之间。孔细胞的外端与外界相通,内端与中央腔相通,孔细胞外端的小孔就是单沟型海绵动物体表的进水小孔(ostia)或称流入孔(incurrent pore),所以它是细胞内孔,水由流入孔进入中央腔。孔细胞的收缩及舒张可以控制水的流入量。体壁的内层也称胃层(gastral epithelium),是由领鞭毛细胞(也简称领细胞)组成,单沟型海绵的领细胞围绕着整个中央腔。领细胞呈卵圆形,其基部疏松的坐落在中胶层中,游离端伸出一根鞭毛,围绕鞭毛的基部有一可伸缩的原生质领,是由许多分离的微绒毛(microvilli)所组成。单沟型海绵通过领细胞鞭毛的摆动使水由孔细胞(或称入水小孔)流入,经中央腔再由出水口流出。

领细胞在形态上非常相似于原生动物门的领鞭毛虫,因此有人认为海绵动物是由领鞭毛虫进化而来。体壁的皮层与胃层之间是中胶层,它是一种含有蛋白质的胶状透明基质,其中包括有游离的变形细胞(amoebocyte)及分散的骨针(spicule)。变形细胞可以分化成不同的形态,例如有的变形细胞伪足细长分枝,彼此相连形成网状,称为星芒细胞(collencyte),有人认为它是一种最原始的具有神经机能的细胞。另一种细胞较大,其细胞核也较大,有叶状伪足,称原细胞(archeocyte),这是一种未分化的细胞,除了本身具有吞噬及消化食物的机能外,它还可以转化成具生殖功能的生殖细胞(generative cell)、能分泌骨骼的造骨细胞(scleroblast)、贮藏营养物质的贮存细胞(thesocyte)、能分泌粘液的腺细胞(gland cell)等。

从上述可以看出单沟型海绵动物最大特征是体壁结构简单,其两层细胞平直的包围中央腔。由于中央腔宽阔,靠领细胞的鞭毛打动使流过身体的水流速度是缓慢的,代谢较低,所以单沟型海绵动物一般都是小型的。海绵动物在进化过程中通过体壁的褶叠增加了领细胞的数量及分布的表面积,同时减少了中央腔的体积,其结果是形成了双沟型或复沟型的体壁,这样就加速了水流过身体的速度,提高了代谢的能力,使动物也增大了体积。 双沟型(sycon type)是体壁褶叠的一种初步形式,例如樽海绵(Scypha)、毛壶(Grantia)等。双沟型海绵皮层的扁平细胞褶向中胶层,形成多个平行排列的盲管,称为流入管(incurrent canal),流入管外端的开孔名为流入孔(incurrentpore)。胃层的领细胞由中央腔向外端突出也形成多个穿插于流入管之间的盲管,称为鞭毛管(flagellated canal)或鞭毛室,也称为放射管(radial canal),其内端的开孔称为后幽门孔(apopyle),结果流入管与鞭毛管相间排列形成了双沟型的体壁。相邻的流入管与鞭毛管之间也有小孔使两管相通,这种小孔称前幽门孔(prosopyle)。

由于管道的出现,双沟型的体壁加厚了,也由于领细胞褶入到鞭毛管中,中央腔壁上不再有领细胞,而是由扁平细胞包围。双沟型海绵的水流途径是:水→流入孔→流入管→前幽门孔→鞭毛管→后幽门孔→中央腔→出水口→体外。双沟型海绵增加了领细胞层的面积,管道的增加及中央腔的缩小也加速了水流通过身体的速度。双沟型海绵中,有些种类其皮层细胞及中胶层更发达,以致遮盖了整个体表,形成了一层或薄厚不一的外皮(cortex),结果出现了更多的流入孔,这样可以增加体壁内的水压,加速水在体内的流动。 体壁进一步的褶叠复杂化就形成了复沟型(leucon type),大多数的海绵动物属于这种类型,例如淡水海绵。复沟型结构的变化表现在:

(1)鞭毛管继续向中胶层内褶入,以致形成了多个圆形的鞭毛室,例如细芽海绵(Microciona)每平方毫米的体壁,鞭毛室可多达1000个;

(2)中胶层更发达,并与表皮细胞一起构成了众多的皮层孔(dermal pore)或皮下腔(subdermal space);

(3)流入管分成许多小枝,然后再进入鞭毛室;

(4)中央腔进一步地缩小,最后被分枝的出水管(excurrent canal)所代替。

复沟型海绵的水流途径是:水→皮层孔→皮下腔→流入管→前幽门孔→鞭毛室→后幽门孔→流出管→出水口→体外。在有些复沟型海绵,其前、后幽门孔延伸形成了前、后幽门管(prosodus,aphodus),结构更复杂。因此复沟型海绵动物具有更大的领细胞表面积,体内有纵横相通的管道,中央腔也进一步缩小变成了管状,因此流经体内的水流量增多,水流速度加快。复沟型海绵的体积也都是较大型的,特别是在群体大型海绵中,我们仅能从许多出水口判断出海绵个体的形态及大小,例如矶海绵(Reniera)。淡水海绵的群体成团状,已很难判断出个体的形态了。

如何理解海绵动物是动物演化树上的一个侧支

海绵动物相当于胚胎发育的囊胚期,在进入中空的囊胚时,起一段细胞分裂很快,并生出了向着囊胚腔伸出的鞭毛,另一端是分裂慢的无鞭毛的较大的细胞.接着在相对大的一端细胞的中间出现了一个孔,囊胚就从这个孔翻出来,于是内伸的鞭毛变为外伸的鞭毛,这个过程叫逆转.翻转之后的囊胚仍是一层细胞,成为两囊幼虫.这种胚胎逆转是其他后生动物前所未有的,又加有特殊的排水系统等,于是从进化上便把海绵动物看作是一个侧支,故又称为侧生动物.

海绵动物可以分为哪些种类?

海绵动物约有5000种,其中一半种类为化石,现存种类中仅有一个科,150种左右为淡水种,其他的均为海洋生活,从潮间带到9000m的深海均有分布,靠近河口处的海域往往更丰富,常有其优势种。许多海底泥沙环境生活的种类常与水流呈一定的角度附着。海绵动物由于其骨针及恶劣的腥臭味,很少被其他动物捕食。海绵动物与许多其他动物具有共生或寄生关系,例如在其宽阔的中央腔中可以为环节动物、节肢动物、线虫等提供居住场所,海绵动物也可附着在软体动物、甲壳动物体外,为它们提供保护。例如有的寄居蟹的螺壳除了壳口之外,完全被硅质的皮海绵(Suberites)所包围,一些穿贝海绵(Cliona)甚至在瓣鳃纲软体动物的壳上钻穴,使壳的内面充满穴道。许多种海绵动物与海葵等腔肠动物有共生关系,即海绵为海葵提供保护,海葵携带海绵移动,并易于从海葵的食物碎屑中获得食物。淡水海绵体内也共生有大量的藻类,可以为海绵动物提供部分补充营养,所以海绵动物常与其他动物组成一复杂的群落。现存的海绵动物可分为三个纲,即钙质海绵纲(Calcarea),六放海绵纲(Hexactinellida)和寻常海绵纲(Demospongiae)。

还有一些复沟型硬海绵,具硅质骨针及海绵丝形成网状,外面再沉积有碳酸钙形成硬质骨骼,分布在珊瑚礁的穴洞内,种类很少,有人将它们独立成硬质海绵纲(Sclerospongiae)。

关于海绵动物的分类地位目前尚有不同的看法。海绵动物没有消化腔及口,没有神经结构,也没有组织器官的分化,而细胞具有相当的原始性及独立性,这些特征说明了它的原始性。同时海绵动物的身体结构形成沟系,具有其他多细胞动物没有的领细胞,特别在一些海绵的发育中胚层的分化有逆转现象,按传统的观点认为海绵动物是很早与其他多细胞分离出来而独立进化的一支,因此是进化中的一个侧枝,由于海绵动物也不再进化成其他多细胞动物,所以也是进化中的一个盲枝。持这种观点的动物学家认为海绵动物是由原生动物中的领鞭毛虫类(Choanoflagellate)进化而来,主要依据是领细胞与领鞭毛虫在形态结构上的相似性。

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。

海绵动物有哪些特征?

海绵动物门从距今6亿年的寒武纪以前开始出现并一直延续到现代,它的细胞虽分化为二层但无器官和组织。海绵体壁多孔为入水孔,体腔是空的,上端开口为出水口,水从入孔流进体内,海绵吸收水中有机质后再由出口排出体外。海绵多为群体生活,彼此用胶质连接,生活在海底,专家称为底栖生活,难怪从海里采出的海绵都是一块块的,用力一捏水就流了出来,放进水里又吸满水。海绵体有骨骼支撑,按其大小分别叫骨针和骨丝,只有骨针才能形成化石,有的地层中可以形成几公分厚的海绵骨针灰岩,但总的来说海绵造岩的能力很弱,这与它体内不保存无机质(如硅、钙等元素)有关。

海绵动物的生存环境是什么样的?

在全球所有的海洋中,海绵动物的数量都十分巨大;在坚硬的基质上,它们更是多得惊人;相对而言,极少海绵动物能适应不稳定的沙地或泥沼的生存环境。它们的垂直生活领域从潮汐效应时水岸的最低处,向下延伸至8600米深的海洋深渊;硅质海绵中的淡水海绵科甚至能在全球的淡水湖泊和河流中生存。有些海绵动物一旦暴露在空气中的时间略长就会死去,因此在大陆架的浅水域中,海绵动物的物种和个体数量都达到最大。