A. Đại cương về Giới Động vật
2. Ngành phụ Sống đầu (Cephalochordata)
Là nhóm nguyên thủy nhất, chủ yếu sống ở biển. Hiện nay đã mô tả được khoảng 30 loài và được biết nhiều nhất là cá lưỡng tiêm (Amphioxus) còn gọi là cá giuột. Cá lưỡng tiêm có dạng cá, hai dãy cơ phân đoạn ở hai bên thân đến tận đuôi.
Con trưởng thành vẫn còn giữ được đầy đủ ba đặc điểm chung như mang, có dây sống và ống thần kinh. Chúng sống vùi trong cát ở đáy biển (hình 19.13). Có phễu miệng tròn, có nhiều xúc tu quanh mép miệng nằm ở đáy phễu thông với hầu ở bên trong, hầu phình rộng ra và thủng thành nhiều khe mang xếp chéo hai bên. Sự cử động của các xúc tu tạo nên một dòng nước cuốn thức ăn và oxy vào bên trong và sau đó nước thoát ra ngoài theo ngã các khe mang. Mặt bụng của hầu có các rãnh nội tiêm tiết ra chất nhầy thu lấy các mảnh thức ăn rồi đưa vào ruột. Phần trước của ruột về phía mặt bụng có mấu ruột tịt - gan có chúc năng như gan. Hệ bài tiết của Amphioxus theo kiểu nguyên đơn thận có các tế bào tiết gọi là solenocyte hay quản bào có cấu tạo tương tự như tế bào thận của các dây sống bậc cao. Ðây là một bằng chứng chứng tỏ mối quan hệ gần gũi giữa động vật Sống đầu với động vật Có xương sống
3. Ngành phụ có xương sống: Bao gồm các dây sống có mức tiến hóa cao nhất, mặc dù chúng chỉ chiếm 5% tổng số các loài động vật hiện sống. Cấu tạo cơ thể đồng nhất và có các đặc điểm sau:
+ Cơ thể được nâng đỡ bởi cột sống bằng chất sụn hoặc bằng chất xương.
+ Bộ xương nâng đỡ cơ thể được các cơ gắn chặt vào nên sự co duỗi của các bó cơ giúp cho hoạt động của cơ thể linh hoạt nhờ đó mà con vật có thể săn mồi hoặc trốn chạy kẻ thù.
+ Dây sống lưng có mô xương bao quanh, khi trưởng thành mô xương được biến
Với những lợi thế trên mà tổ tiên của dây sống xuất hiện rất sớm và rất đa dạng.
Nhiều bằng chứng chứng tỏ chúng đã xuất hiện vào thời Ordovicien cách nay khoảng 500 triệu năm trong môi trường nước ngọt, tổ tiên chúng thuộc nhóm không hàm (Agnatha) và từ nhóm này phát sinh hai nhánh, nhánh cá sụn và nhánh cá xương. Từ nhánh cá xương tiến hóa hình thành các động vật có xương sống bậc cao hơn.
Ngành phụ có xương sống được chia thành tám lớp: Không hàm (Agnatha), Cá Giáp (Placodermi), Cá Sụn (Chondrichthyes), Cá Xương (Osteichthyes), Lưỡng cư (Amphibia), Bò sát (Reptilia), Chim (Aves) và Thú (Mammalia). Trong đó lớp Cá giáp (sống ở kỷ Devonien) đã bị tuyệt chủng rất sớm trong quá trình tiến hóa của các động vật có xương sống.
c. Ðặc điểm chính của năm lớp động vật có xương sống
1 Lớp Cá sụn (Chondrichthyes): Có khoảng 850 loài chỉ hiện diện trong môi trường biển, bao gồm các loài như cá mập, cá nhám, cá đuối ó, cá đuối...
Mặc dù bộ xương bằng sụn nhưng cũng rất cứng chắc nhờ có tẩm cưm chất vôi. Mức độ tổ chức cơ thể của cá mập cũng như các loài cá khác cũng thể hiện sự tiến hóa cao hơn cá không hàm và cá giáp ở chỗ nó có hàm và hàm được gắn vào xương sọ.
Ngoài ra cá sụn cũng có đặc điểm tiến bộ hơn cá xương ở chỗ do có đời sống hoạt động phức tạp nên bán cầu não phát triển rất mạnh. Một điểm đáng chú ý trong quá trình tiến hóa, ở phôi của cá không hàm thì hầu có bảy đôi túi nhỏ và xen giữa các túi này có các cung mang có sụn chống đỡ, ở cá giáp có sáu cung mang, còn ở cá mập và các cá sụn khác chỉ có năm cung mang và mang mở ra ngoài bằng một lỗ nhỏ gọi là lỗ thở. Ở cá mập, đôi cung mang thứ hai ở cá không hàm biến đổi thành xương chống đỡ hàm. Vì cá sụn còn giữ nguyên tính chất nguyên thủy của bộ xương cấu tạo bằng sụn, nên trong quá trình tiến hóa nó tách thành một nhánh riêng biệt và phát triển đến ngày nay
2. Lớp Cá xương (Osteichthyes): Có khoảng 20.000 loài sống cả môi trường biển và nước ngọt. Như vậy phần lớn các loài cá hiện nay thì cá xương có một vị trí ưu thế hơn. Cơ thể được nâng đỡ bởi bộ xương có cấu tạo bằng chất xương, mang luôn luôn có nắp mang che đậy và hô hấp chủ yếu nhờ vào mang. Hình dạng cơ thể có khác nhau để đáp ứng với áp lực của nước và thích nghi với đời sống bơi lội.
Những loài có đời sống bơi lội thì vây đuôi hoạt động rất mạnh và đều có một đôi vây ngực, một đôi vây bụng, một vây lưng và một vây hậu môn.
Do thích nghi với môi trường sống nên hình dạng cơ thể có những biến đổi phụ thuộc vào điều kiện cụ thể của môi trường và cách sống. Chẳng hạn như cá Bơn sống ở đáy nước nên cơ thể dẹp theo chiều lưng bụng và hai mắt nằm về phía lưng của cơ thể, cá Chình có cơ thể thuôn dạng rắn, cá Ngựa có cơ thể trông giống như con ngựa, cá Chuồn có đôi vây ngực phát triển rộng ra hình thành một cơ quan đặc biệt lướt trong không khí khi nó phóng khỏi mặt nước. Một nhóm cá xương đặc biệt khác là Dipnoi, hiện nay có ba giống tìm thấy ở Úc châu, một giống ở Nam Phi châu và một giống ở Nam Mỹ, chúng là cá nước ngọt hô hấp bằng mang và lại có thêm phổi.
Khi chúng trầm mình trong nước thì hô hấp bằng mang, nhưng khi chúng trồi lên khỏi mặt nước thì phổi hoạt động để lấy oxy trong không khí. Năm 1938, người ta phát hiện được một giống cá đặc biệt là Latimeria ở bờ biển tây Ấn độ dương, chúng là dòng dỏi của cá vây tay.
Các nhà khoa học giải thích rằng tổ tiên xa xưa của chúng sống ở kỷ Devon cách nay hơn 500 triệu năm, nay đã bị tiệt chủng, chúng sống trong nước ngọt và có khả năng bò, trườn lên cạn và hô hấp bằng phổi, đây là tổ tiên của ếch nhái đầu cứng trong quá trình tiến hóa. Sang đại Trung sinh, ở kỷ Trias, cách nay
khoảng 70 triệu năm, một số tổ tiên này trở lại đời sống ở nước và trở thành tổ tiên trực tiếp của cá vây tay Latimeria ngày nay. Ðặc điểm của chúng là hô hấp bằng mang, ngoài ra còn có bong bóng hơi thông với hậu môn có thể hấp thu trực tiếp oxy của không khí, một số loài có hầu thông với lỗ mũi. Chúng cũng có vây chẳn gồm đôi vây ngực và đôi vây bụng cứng có khả năng đẩy cơ thể tới khi di chuyển trên môi trường cạn.
3. Lớp Lưỡng cư (Amphibia): Có khoảng 2.000 loài phần lớn sống ở vùng nhiệt đới ẩm ướt, chúng chỉ sống ở những vùng có nước ngọt không có ở biển. Lớp này chia thành ba bộ:
+ Bộ Không đuôi (Anura) bao gồm ếch, nhái, cóc.
+ Bộ Có đuôi (Urodela hay Caudata) gồm phần lớn các loài sống suốt đời ở nước như cá cóc Tam đảo (Paramesotriton deloustali), một số ít ở cạn không cần nước hoàn toàn như Triturus hoặc chỉ có giai đoạn ấu trùng ở nước như Ambystoma.
+ Bộ Không chân (Apoda = Gymnophiona) có hình giun có nhiều biến đổi thích nghi với đời sống chui rúc, đào bới như ếch giun (Ichthyophis glutinosus). Lưỡng cư tiêu biểu cho giai đoạn tiến hóa của các động vật có xương sống chuyển từ đời sống ở nước lên sống ở cạn.
Chúng đẻ trứng trong nước, ấu trùng nở từ trứng có dạng cá và thở bằng mang được gọi là nòng nọc, có đuôi và thích nghi được đời sống trong nước. Nòng nọc trải qua một thời kỳ biến thái, hình thành bốn chân và lên cạn, rụng đuôi và phát triển thành dạng trưởng thành. Da của lưỡng cư phải luôn ẩm ướt, không chịu được sự khô ráo, vì thế khi sống ở trên cạn nó thường tìm những hang, hốc, nơi đó có được độ ẩm thích hợp. Trứng không có vỏ vì thế khi đẻ trứng chúng thường tập trung ở nơi có nước hoặc ở nơi ẩm ướt, do vậy mà lưỡng cư không phong phú về loài.
Trong quá trình tiến hóa của động vật có xương sống ở cạn, một nhóm lưỡng cư cổ được gọi là ếch nhái đầu cứng thích nghi được với đời sống ở cạn do da có khả năng chống lại sự mất nước làm khô da và đẻ trứng có vỏ cứng bảo vệ. Từ nhóm này đã tiến hóa hình thành bò sát, từ đó hình thành chim và thú
4. Lớp Bò sát: Bò sát là nhóm động vật có xương sống đầu tiên thích nghi hoàn toàn với đời sống ở cạn trong quá trình tiến hóa, nó đánh dấu một bước tiến hóa quan trọng trong giới động vật. Hiệu quả mà bò sát đã đạt được thể hiện ở các đặc điểm:
+ Trứng có vỏ bảo vệ, quá trình phát triển phôi có hình thành các màng phôi như màng ối, màng đệm và màng niệu bảo vệ cho sự phát triển của phôi và túi noãn hoàng cung cấp chất bổ dưỡng cho phôi phát triển
+ Da được che chở bở lớp vảy sừng nên ngăn được sự mất nước của cơ thể. Hệ tuần hoàn, hệ hô hấp, hệ sinh dục và hệ bài tiết được cải tiến thích nghi với đời sống ở cạn.
Tổ tiên của bò sát xuất hiện đầu tiên ở cuối đại Cổ sinh, chúng không có đối thủ cạnh tranh, hơn nữa trên đất liền dồi dào thực vật nên chúng càng có điều kiện phát triển nhanh và trở nên đa dạng phong phú. Cho đến đại Trung sinh, chúng ngự trị cả môi trường trên cạn, trên không và dưới biển như các loài thằn lằn sấm (Brontosaurus), thằn lằn bay (Pterosaurus), thằn lằn đầu rắn (Plesiosaurus), thằn lằn cá
cũng như các hoạt động sống để phát triển khả năng bay. Mặc dù hình dạng cơ thể của chúng có những sai khác nhưng đều thống nhất ở các đặc điểm chính như sau:
1) Có thân nhiệt cao và không đổi.
2) Phát triển các giác quan nhất là mắt và tai cùng với sự phát triển mạnh của các phần não để điều hòa những hoạt động sống phức tạp.
3) Có chi trước biến thành cánh. Ở những loài chim bay thì đôi cánh rất phát triển thích ứng cho việc bay lượn săn mồi. Ði bằng hai chân sau. Phát triển bộ lông vũ và phân hóa phức tạp làm cho cơ thể chim nhẹ, linh hoạt chuyển vận trong không khí.
Bộ xương có nhiều biến đổi bảo đảm nhẹ và chắc, cùng với hệ thống túi khí đảm bảo cho chim hô hấp trong lúc bay. Tiêu giảm và thay răng bằng mỏ sừng thuận lợi cho việc bắt và giữ mồi.
Cấu tạo lông chim
1. Gốc lông; 2. Thân lông; 3. Sợi lông; 4. Lông tơ
Lớp Chim hiện nay được chia làm ba lớp phụ: lớp phụ Chim chạy (Ratitae), lớp phụ Chim bay (Carinatae) và lớp phụ Chim bơi (Impennes).
+ Lớp phụ Chim chạy: Bao gồm các loài chim có kích không biết bay, cánh kém phát triển, xương mỏ ác không có lưỡi hái; chân to, khỏe chỉ có ba hay hai ngón thích nghi với lối chạy. Hộp sọ nhỏ, có kích thước lớn nhất hiện nay.
Hiện nay chỉ còn một số ít loài thường xuyên bị đe dọa và trên con đường tiệt chủng, bao gồm các họ Ðà điểu ở vùng bán sa mạc Châu Phi, ở các đồng cỏ và cao nguyên Nam mỹ, và ở vùng bán sa mạc Châu Úc
+ Lớp phụ Chim bay: Bao gồm các loài chim hiện nay. Chúng có một số đặc điểm chính như: cánh rất phát triển dùng để bay, xương lưỡi hái và cơ ngực lớn, chân có từ 3 - 4 ngón. Thức ăn của chúng rất đa dạng như côn trùng, giun, ốc, ngũ cốc, trái cây và các động vật nhỏ... Do chế độ ăn uống khác nhau nên có sự biến đổi hình dạng của mỏ sừng để thích nghi với từng loại thức ăn ở mỗi loài (hình 19.33). Trong lớp phụ Chim bay thì bộ Sẻ có số lượng loài lớn nhất
+ Lớp phụ Chim bơi: Chỉ có một bộ chim Cụt gồm khoảng 10 loài, tập trung sống thành đàn ở Nam cực, nhưng có thể xuôi theo dòng nước về phía Bắc tới vùng xích đạo. Ðặc điểm cấu tạo của cơ thể có liên quan mật thiết đến cuộc sống bơi lội giỏi, không bay: xương rổng, nặng; lông có thân lông đặc biệt và phủ kín thân, lông cánh thì nhỏ ngắn; xương lưỡi hái và cơ ngực rất phát triển; chân lùi về phía sau mình nên có dạng thẳng đứng thẳng, chân có ba ngón nối liền nhau nhờ màng bơi. Thức ăn của chúng chủ yếu là cá và thân mềm
6. Lớp Thú (Mammalia): Thú là lớp có tổ chức cơ thể cao nhất trong các lớp thuộc ngành động vật có xương sống, bởi ba đặc điểm nổi bật như: Cơ thể có lông mao bao phủ, có tuyến vú, tim có bốn ngăn và chỉ còn giữ lại cung động mạch chủ trái trong hệ thống tuần hoàn. Tất cả các thú đều đẻ con trừ một lớp phụ đẻ trứng.
Lông mao bao phủ cơ thể làm giảm sự mất nhiệt của cơ thể nên thân nhiệt luôn luôn được ổn định. Các tổ chức của cơ thể và trật tự sắp xếp của các nội quan theo một kiểu giống nhau. Hầu hết có hai loại răng: răng sửa và răng vĩnh viễn, răng gắn vào xương hàm nơi các lỗ răng.
Tổ tiên của thú có nguồn gốc từ nhóm bò sát dạng thú xuất hiện rất sớm ở giữa Ðại Trung sinh cách nay 190 triệu năm, đây là thời gian phồn thịnh của bò sát. Ðến cuối Ðại Trung sinh, nhóm bò sát bị suy tàn, nhờ có các đặc điểm thích nghi được với sự thay đổi môi trường sống nên nhóm bò sát dạng thú có điều kiện tồn tại và phát triển đó là tổ tiên trực tiếp của lớp thú, sống cách nay 100 triệu năm.
Lớp thú được chia làm ba lớp phụ: lớp phụ Ðơn huyệt (Prolotheria hoặc Monotremata), lớp phụ thú Có túi (Metatheria hoặc Marsupialia) và lớp phụ thú Có nhau (Eutheria). Sự phân loại này dựa vào đặc điểm của sinh sản: thú đơn huyệt đẻ trứng, thú có túi đẻ con nhưng con chưa phát triển đầy đủ nên con non tiếp tục phát triển trong túi ấp của mẹ và thú có nhau có nhau thai, con non lọt lòng đã phát triển đầy đủ và được nuôi bằng sửa mẹ
+ Lớp phụ thú Đơn huyệt: Chỉ có một số ít loài như thú mỏ vịt, nhím mỏ chim...
gặp ở Châu Úc và New Guineé, còn mang nhiều đặc tính nguyên thủy như: đẻ trứng có nhiều noãn hoàng; ruột và xoang niệu sinh dục thông vào một huyệt chung; không có núm vú và tuyến sửa hình ống phân tán trên vùng tuyến, con liếm sữa ở đó. Thân nhiệt thấp thay đổi từ 26 - 340C. Thú mỏ vịt Ornithorhynchus sống trong hang dọc bờ sông Châu Úc, mỏ to khỏe, chân có năm ngón có màng nối liền, đuôi rộng dẹp. Thích nghi với đời sống bơi lội bắt sâu bọ và giáp xác. Nhím mỏ chim Tachyglossus sống trên đất gặp ở Châu Úc và Tân Guineé. Thân phủ lông xen gai nhọn ngắn,gặp nguy hiểm cuộn tròn thân chỉa gai tua tủa như chim
+ Lớp phụ thú Có túi: Gặp ở Châu Úc và các đảo lân cận ở Bắc và Nam Mỹ. Có nhiều đặc điểm tiến bộ hơn thú đơn huyệt nhưng kém tiến bộ hơn thú có nhau: không có nhau thai, con non đẻ ra chưa phát triển đầy đủ và thường rất nhỏ (Kangaroo đẻ con chỉ bằng hạt dẻ), con không bú được mà chỉ áp miệng vào vú mẹ và sửa chảy vào miệng nhờ sự co bóp của các cơ đặc biệt ở vùng tuyến sửa, có đôi xương túi đi từ khớp xương háng nâng đỡ thành bụng. Con cái có hai âm đạo, còn con đực có dương vật chẻ đôi, bộ răng chỉ có 44 chiếc, trừ có một răng hàm trước là có thể thay thế còn các răng khác chỉ mọc một lần: thân nhiệt cao hơn thú đơn huyệt nhưng thấp hơn thú có nhau và không ổn định. Chó sói túi Thylacinus lớn bằng chó nhà, ăn thịt. Chuột chũi túi Notoructes ở dưới đất, thiếu mắt, chi trước ngắn, khỏe, có vuốt lớn. Gấu túi (Kaola) Phascoatarcus ở trên cây ăn thực vật. Kangaroo (Macropus) sống trên đất lớn 2 mét, chi trước ngắn, chi sau và đuôi rất phát triển, nhảy xa 5 - 10 mét
+ Lớp phụ thú Có nhau: Bao gồm các loài thú có mức độ tiến hóa cao nhất. Sự phát triển của phôi thai xảy ra trong tử cung của mẹ và phôi thai được nuôi bằng chất
chuyên hóa sâu sắc nhất là về bộ răng và hai đôi chi. Lớp phụ này có 12 bộ, các bộ tiêu biểu như Bộ ăn côn trùng, Dơi, Thú ăn thịt, Gậm nhấm, Thỏ, Guốc chắn, Guốc lẻ, Thiếu răng, Cá voi, Bò biển, Linh trưởng và Có vòi
Ở nhóm có guốc bao gồm trâu, bò, dê, lạc đà, ngựa, lừa... thích nghi với việc chạy nên các đốt xương chi dài và khớp với nhau rất linh hoạt, đồng thời có thể chạy nhanh thì số ngón chân bị tiêu giảm, chẳng hạn ở ngựa chỉ còn lại một ngón chân giữa, và khi chạy chỉ có đầu ngón chân chạm đất. Còn ở voi, tê giác thì ngược lại, chi có năm ngón ngắn và chụm lại và được guốc bao phủ làm tăng kích thước của guốc để chống đỡ cơ thể nặng nề. Chân của chuột chũi thích nghi với việc đào xới thì phát triển vuốt có bản rộng. Nhiều loài khác nhau thì vuốt có dạng hình liềm đẻ thích nghi với việc bắt mồi như mèo, cọp, sư tử... Ðối với các loài thú sống trong biển như sư tử biển, cá nược, hải cẩu, cá heo... chân sau bị tiêu giảm chỉ còn lại vết tích của xương chậu, còn chân trước biến đổi thành chân chèo. Sau cùng, ở nhóm linh trưởng để thích nghi với việc leo trèo trên cây nên ngón tay cái của chi trước biến đổi đối diện với các ngón khác, do đó có thể cầm nắm thức ăn hoặc treo mình trên cành cây
Từ một loài vượn dạng người xuất hiện cách nay 12 triệu năm và trong quá trình tiến hóa đã phát sinh ra loài người vào giữa kỷ thứ tư (cách đây khoảng 5 - 7 triệu năm).