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第三節(jié) 皮膚的衍生物

表皮和真皮都產(chǎn)生衍生物(derivatives),分別稱為表皮衍生物和真皮衍生物。表皮因直接接觸外界,變化較大,衍生物復(fù)雜多樣,而真皮的變化較小,衍生物較簡單。表皮衍生物包括腺體(黏液腺、皮脂腺、汗腺、乳腺、氣味腺)和表皮外骨骼(角質(zhì)鱗、喙、羽、毛、爪、蹄、指甲、虛角);真皮衍生物包括骨質(zhì)鱗(硬鱗、圓鱗、櫛鱗)、鰭條、爬行類和哺乳類的骨板、鹿角等。板鰓魚類的盾鱗具有雙重來源,由表皮和真皮共同形成,與牙齒是同源結(jié)構(gòu)。

一、表皮衍生物

(一)腺體

1.單細(xì)胞黏液腺

單細(xì)胞黏液腺(unicellular mucousgland)廣泛分布于圓口類和魚類的體表,主要形狀為杯形,又稱杯狀細(xì)胞(goblet cell),是水生低等脊椎動(dòng)物體表主要腺體(圖4-2)。黏液使魚體表面黏滑,減少游動(dòng)時(shí)水的阻力,當(dāng)黏液濃度低于1%時(shí),可減少60%的摩擦力,同時(shí)可減少魚體表面邊界層的水的黏滯度;黏液還保護(hù)體表不受細(xì)菌和病毒的侵襲;有少量單細(xì)胞黏液腺可分泌有毒性的物質(zhì);在受到威脅時(shí),黏液腺大量分泌黏液,如盲鰻,在相當(dāng)容量的一桶水中放進(jìn)一尾盲鰻,其黏液可使整桶水變黏稠。非洲肺魚(Protopterus)和美洲肺魚(Lepidosiren)在干旱季節(jié)鉆進(jìn)干涸的泥中,表皮的黏液腺分泌大量黏液包住身體,形成一種繭(cocoon),然后進(jìn)入夏眠(圖4-3)。

圖4-2 七鰓鰻皮膚切面(仿Torrey,1979)

圖4-3 非洲肺魚

夏眠前(A)和夏眠后(B)的表皮

2.多細(xì)胞腺

多細(xì)胞腺(multicellular gland)除魚類中有少量多細(xì)胞腺外,四足類的腺體均為多細(xì)胞腺。

(1)魚類中也有少量多細(xì)胞腺體的存在,一部分特化為毒腺(有人認(rèn)為這只是單細(xì)胞黏液腺群),如魚尾鰭的毒腺;深海魚類的多細(xì)胞腺特化為照明器(圖4-4)。

圖4-4 孔魚(Porichthys)的皮膚照明器(仿Kent,1987)

(2)兩棲類成體的多細(xì)胞皮膚腺因分泌的液體不同而分為黏液腺和漿液腺(圖4-5)。它們源于表皮并下陷入真皮,有一細(xì)長的管道通向體表。前者數(shù)目較多,在切片上著色較淺,分泌黏液。漿液腺又稱顆粒腺(granular gland),細(xì)胞質(zhì)嗜堿性,著色較深,內(nèi)有紅紫色顆粒,細(xì)胞分泌漿液。黏液的分泌使體表保持濕潤,可進(jìn)行呼吸,以適應(yīng)陸生和半水棲生活。漿液腺產(chǎn)生輕微刺激性或劇毒的物質(zhì),又稱毒腺(poisonous gland),分布于體背面和大腿背面。蟾蜍耳后方的一對(duì)耳后腺(parotoid gland)屬于這類腺體,分泌乳白色漿液,毒性很強(qiáng),有保護(hù)和御敵的作用。

圖4-5 蛙的皮膚(仿Kent,1987)

兩棲類幼體和終生水生的有尾兩棲類的皮膚腺仍以單細(xì)胞黏液腺為主,與魚類相似。

(3)爬行類由于完全適應(yīng)陸地生活,體表被覆角質(zhì)鱗片或盾甲,皮膚腺極為缺乏,只具有少量皮膚腺,均為顆粒腺,分泌有毒的物質(zhì)或外激素,影響其他動(dòng)物的行為和生理。如某些蜥蜴泄殖腔周圍有顆粒腺,分泌物被涂抹在樹枝上,可吸引昆蟲接近而后將其吞食。一些雄性蜥蜴大腿基部內(nèi)側(cè)有股腺(femoral gland),分泌物干后形成暫時(shí)性的短刺,有助于交配時(shí)把持住雌性以免滑脫。某些香龜、蛇和鱷類在軀干后部、下頜或泄殖腔孔附近有氣味腺,其分泌物散發(fā)較濃的氣味,可能有吸引異性的作用。

(4)鳥類全身被羽,幾乎沒有皮膚腺。唯一發(fā)達(dá)的腺體是位于尾基部背面皮膚內(nèi)的尾脂腺(uropygial gland)。腺體為一對(duì),卵圓形,分泌油脂。管口突出體外,呈乳頭狀。鳥以喙擠壓尾脂腺將油脂擠出后涂抹在羽上,使羽潤澤并防水。水棲鳥類尾脂腺尤為發(fā)達(dá)。尾脂腺分泌物中含有麥角固醇,在紫外線照射下可轉(zhuǎn)變?yōu)榫S生素D為皮膚吸收,可促進(jìn)消化道吸收鈣、磷等元素,有利于骨的生長。除去尾脂腺的鳥會(huì)患軟骨癥。生活在干旱地區(qū)的平胸鳥缺少尾脂腺。此外,少數(shù)雞形目(Galliformes)鳥類外耳孔周圍有小型油脂腺分布。

(5)哺乳類的多細(xì)胞皮膚腺極為發(fā)達(dá),無論在結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、特化性、功能的多樣性以及數(shù)量上都是其他綱的動(dòng)物不能相比的。皮膚腺主要有四種:即皮脂腺、汗腺、乳腺和氣味腺。前兩種是基本類型,其他腺體均由它們演變而來(圖4-1)。

皮脂腺(sebaceous gland):是分泌油脂的分支或不分支泡狀腺,大多附于毛囊,在口唇部、外生殖器等部位也有分布。皮脂腺經(jīng)短狹的導(dǎo)管排入毛囊或皮膚表面,保持毛發(fā)和皮膚的柔潤和光澤,防止干燥和浸濕,并保護(hù)它們免受氣候、微生物和化學(xué)物質(zhì)的損害。眼瞼中的瞼板腺為皮脂腺的變形結(jié)構(gòu),其導(dǎo)管較長,直接開口于瞼緣。人類的皮脂腺如果分泌過多會(huì)引起粉刺。

汗腺(sweat gland):為細(xì)長單管腺,由表皮向結(jié)締組織陷入,僅出現(xiàn)于哺乳類。汗腺分泌部在真皮深部或皮下組織內(nèi)盤曲成團(tuán),以細(xì)長導(dǎo)管向表皮蜿蜒前行,開口在表皮表面的汗腺孔。汗液濕潤表皮的角質(zhì)層,調(diào)節(jié)體溫和水鹽平衡,并排出含氮代謝產(chǎn)物(尿素等)。靈長類和有蹄類的汗腺十分發(fā)達(dá)。有部分種類汗腺不發(fā)達(dá)或缺失,如僅在鴨嘴獸的口鼻部、蝙蝠的頭側(cè)、牛羊豬狗的吻部、家兔的唇邊和鼠鼷部、鼠和貓的趾墊處存在汗腺,而針鼴、穿山甲、鼴鼠、海牛、鯨類、大象等動(dòng)物完全沒有汗腺。

乳腺(mammary gland):具有乳腺是哺乳類的主要特征之一。乳腺是變態(tài)的汗腺,為復(fù)管泡狀腺,在雄性不起作用,在雌性能分泌乳汁。乳腺屬漿液腺,乳汁含有脂肪、蛋白質(zhì)及乳糖等營養(yǎng)物質(zhì),以哺養(yǎng)幼體使其發(fā)育良好。

乳腺的開口集中于突出的乳頭(nipple)。乳腺的發(fā)育受到卵巢、垂體前葉和腎上腺皮質(zhì)分泌的激素的控制。乳腺在兩性中的發(fā)育開始于身體腹壁上外胚層形成的一對(duì)縱向隆起,稱乳線(milk line),后來乳腺組織集中在乳線的一定位置,發(fā)育成乳腺和乳頭(圖4-6),其數(shù)目和位置依種的不同及它們各自產(chǎn)生的幼仔數(shù)目不同而不同。乳頭有1~6對(duì)或更多,位置有腋下位(axillary)、胸位(thoracic)、腹位(abdominal)和腹股溝位(inguinal)。靈長類的一對(duì)乳頭在胸位,鯨的一對(duì)乳頭靠近腹股溝。貓、狗、豬、嚙齒類等一些哺乳類在沿乳線的多個(gè)位置發(fā)育成乳頭。海貍鼠(Myocastor coypus)背部有四個(gè)乳頭,當(dāng)它在水中哺乳時(shí)幼仔騎在母獸背上吸乳,這是乳腺在發(fā)育過程中從身體腹側(cè)向背部移位而成。個(gè)別人類出現(xiàn)額外乳頭的現(xiàn)象可能是返祖現(xiàn)象。

圖4-6 乳腺和乳頭的發(fā)育(仿Kent,1987)

A.20 mm豬胚胎的乳線和乳頭;B.某女性身體上多余的乳頭

單孔類(Monotremata)不具乳頭,乳腺管開口在腹壁凹陷的乳腺區(qū),幼仔借乳區(qū)伸出的一簇毛舔食乳汁。有袋類和有胎盤類動(dòng)物的乳頭有假乳頭和真乳頭之分(圖4-7)。假乳頭是乳頭內(nèi)有一空腔稱乳管或乳池,開口在乳頭上端,各乳腺管開口在乳管基部,乳汁先到達(dá)此處,再由乳頭開口流出,如有蹄類。真乳頭是各乳腺管直接開口在乳頭表面,如靈長類。

圖4-7 哺乳類乳頭的類型(仿Kent,1987)

A.無乳頭(鴨嘴獸); B.真乳頭(人); C.假乳頭(有蹄類)

氣味腺(scent gland):主要由汗腺變異而來,少數(shù)是皮脂腺的演化。氣味腺能產(chǎn)生特殊氣味,在種間識(shí)別、繁殖期的異性吸引以及御敵等方面起著重要作用。氣味腺的位置在不同動(dòng)物中各異,如山羊等有蹄類的蹄腺、鼬類肛門處的臭腺、雄麝腹后壁的麝香腺、狗尾部的氣味腺及海貍鼠和麝鼠尾基部的香腺。

(二)角質(zhì)外骨骼

表皮的角質(zhì)化除了防止水分過度蒸發(fā)外,還特化為許多結(jié)構(gòu),執(zhí)行各種功能,如運(yùn)動(dòng)、防御、進(jìn)攻等。主要有以下幾類:

1.角質(zhì)齒

圓口類的口吸盤周緣和內(nèi)部及舌頂端具有由表皮產(chǎn)生的角質(zhì)齒(corneous tooth)(圖4-8),當(dāng)它們吸附在魚體上,這些角質(zhì)齒可刺破魚的皮膚而吸食其血肉。在表皮深部不斷產(chǎn)生新的角質(zhì)齒補(bǔ)充替換舊齒。

圖4-8 七鰓鰻的口漏斗(A)和角質(zhì)齒(B)(仿Kent,1987)

2.角質(zhì)鱗

角質(zhì)鱗(corneous scale)是表皮角質(zhì)層重復(fù)加厚并硬化而成,僅出現(xiàn)在羊膜類。爬行類角質(zhì)鱗很發(fā)達(dá),分為兩種類型。一種為蜥蜴和蛇類所有(圖4-9)。蛇類腹部鱗片有協(xié)助運(yùn)動(dòng)的功能,因皮膚肌連至肋骨,肋骨運(yùn)動(dòng)使皮膚肌收縮可牽動(dòng)腹鱗輔助爬行。鱗片的排列方式可作為分類依據(jù)。鱗片周期性脫落,為蛻皮(ecdysis)。蜥蜴的鱗片成片地脫落,而蛇類的角質(zhì)層連同眼球外覆蓋的透明的眼瞼一起完整地蛻去,蛻下的皮膚稱蛇蛻(snake slough)。某些動(dòng)物的角質(zhì)鱗變形為角或棘,響尾蛇則變形為尾部的響環(huán)。

圖4-9 爬行類的角質(zhì)鱗片

A.皮膚切面,示表皮鱗片結(jié)構(gòu);B.王蛇(Lampropeltis)頭部表皮鱗片(仿Kent,1987)

另一種類型為龜和鱷所有。它們的大型真皮骨板表面覆蓋角質(zhì)盾片或鱗片,鱗片和盾片的排列與下方的骨板往往不一致(圖4-18)。無周期性蛻皮,而是不斷地在磨損中替換。

鳥類的脛部、脛下部、足及趾間蹼表面被覆角質(zhì)鱗片,喙的基部也有角質(zhì)鱗。此外,雞形目雄性動(dòng)物的脛下部的距的表面角質(zhì)鞘、某些鳥類如水雉(Hydrophasianus chirurgus)翼角的爪等都是角質(zhì)鱗的變異。鳥喙的角質(zhì)鞘也是表皮衍生物。

哺乳類的角質(zhì)鱗主要分布在尾和腳,并常與毛相伴,如許多嚙齒類。穿山甲身體背面覆以大型覆瓦狀排列的角質(zhì)鱗片,鱗片間有稀疏的粗毛,它們不進(jìn)行周期性脫換,而只是單個(gè)脫換。

3.爪、蹄和指甲

脊椎動(dòng)物由水上陸過程中指趾端出現(xiàn)了爪(claws),用于保護(hù)和輔助運(yùn)動(dòng)及捕食。真正的爪首次出現(xiàn)在爬行類,并一直保留到鳥類和哺乳類。在哺乳類又由爪演變出有蹄類的蹄(hoofs)和靈長類的指甲(nails)。它們的基本結(jié)構(gòu)是相同的,包括角質(zhì)的爪體(nail plate)和爪下體(sole plate),哺乳類加上肉墊(ball of finger),共同承擔(dān)壓力(圖4-10)。爬行類的爪體和爪下體同等發(fā)達(dá);鳥類的爪體較爪下體發(fā)達(dá),因而使鳥爪多具鉤。哺乳類由于生活環(huán)境不同,爪、蹄和指甲的功能不同而在結(jié)構(gòu)上略有差別。食肉類爪的爪體較爪下體發(fā)達(dá),肉墊顯著突出。有蹄類的蹄,爪體彎曲,環(huán)繞包裹指趾末端,將爪下體包在爪體中央,爪體變得堅(jiān)硬厚實(shí)而耐磨,其后側(cè)的肉墊皮厚,也耐磨。指甲的爪體變?yōu)槠教梗鈮|發(fā)達(dá),爪下體縮在這二者之間。

圖4-10 哺乳類的爪、指甲和蹄(仿Kent,1987)

4.羽

鳥類全身被羽(feather)。羽和爬行類的角質(zhì)鱗為同源結(jié)構(gòu)。羽分為三種:正羽、絨羽和毛羽。

(1)羽的結(jié)構(gòu)(圖4-11)。

圖4-11 羽的結(jié)構(gòu)和類型(仿Torrey,1979)

正羽(contour feather)(4-11A、B):被覆在體表的結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大型羽片,分布在軀干、翼和尾上。正羽由中央中空的羽軸(shaft)和兩側(cè)寬而薄的羽片(vanes)構(gòu)成。羽軸下段不具羽片的部分稱羽柄(quill),羽柄深陷入羽囊(feather follicle)中,而羽囊是由真皮包圍并向內(nèi)陷入真皮的一個(gè)筒狀深凹。羽柄末端有小孔,稱下臍(inferior umbillicus),向內(nèi)與羽柄內(nèi)腔相通,是真皮乳頭供給羽毛營養(yǎng)的通路。羽柄與羽片交界處的腹面也有一孔,稱上臍(superior umbillicus),由此孔生出發(fā)育不全的副羽。鴯鹋和食火雞的副羽發(fā)達(dá)。羽片是羽軸向兩側(cè)斜生出的平行羽枝(barb),每一羽枝的兩側(cè)又生出許多帶溝或帶槽的羽小枝(barbule),它們與相鄰的羽小枝相鉤結(jié),這樣羽枝和羽小枝就連接為一個(gè)平整而有彈性的羽片,羽扇動(dòng)時(shí)可增加對(duì)空氣的阻力。羽小枝的鉤槽脫開時(shí),鳥用喙整理羽毛即可使其重新鉤結(jié)。

翼上的正羽又稱飛羽(flight feather),對(duì)飛翔起決定作用。著生在第二指上的羽稱小翼羽(alula),在飛行時(shí)鳥會(huì)調(diào)節(jié)小翼羽的角度以減少湍流的發(fā)生,從而獲得上舉力。尾上的正羽稱尾羽或舵羽,飛翔時(shí)對(duì)身體的平衡起著重要作用。飛羽和尾羽的形狀和數(shù)目是鳥類分類的重要依據(jù)。

絨羽(down feather)(4-11C):無長的羽軸,羽柄較短,其頂端伸出一叢細(xì)長的羽枝。羽小枝光滑無鉤,不能連接成片,而使羽枝成絨毛狀。絨羽密生于正羽下面,是良好的保溫層。

毛羽(fair feather)(4-11D):由一根細(xì)長的羽軸和著生在頂端的幾根短羽枝組成,外形似毛發(fā)。分布于全身,但需拔除正羽和絨羽后才能看到。可能有觸覺功能。

(2)羽的發(fā)生:首先真皮在表皮下形成真皮乳頭(dermal papilla)并血管化,并誘導(dǎo)其表面的表皮生發(fā)層增殖,在皮膚表面形成羽原基隆起(feather primordium)。羽原基基部有一條活躍的細(xì)胞增生帶,即生發(fā)層,形成縱向表皮細(xì)胞柱,最終角質(zhì)化形成羽軸和羽枝。羽軸和羽根中的真皮乳頭后撤至下臍,繼續(xù)供給羽的營養(yǎng)。

(3)羽的顏色和光澤:鳥的五彩繽紛的顏色的產(chǎn)生有兩個(gè)原因。一是化學(xué)性的,即色素細(xì)胞由真皮向表皮移動(dòng),將色素顆粒注入表皮細(xì)胞產(chǎn)生色素沉積引起,如黑色素產(chǎn)生黑、灰、褐色,胡蘿卜素和卟啉產(chǎn)生紅、紫、黃、橙、綠等色;第二個(gè)原因是物理性的,即色素細(xì)胞上方具有無色而有凹凸溝紋的蠟質(zhì)層,或夾在色素間的多角形無色的折光細(xì)胞,由于它們的折光作用而產(chǎn)生不同的色彩,主要是藍(lán)色和金屬光澤。

(4)換羽(molt):相當(dāng)于爬行類的蛻皮。通常一年有兩次換羽,即春季換羽和秋季換羽。春換夏羽,秋換冬羽。多數(shù)鳥類的夏羽和冬羽的顏色不完全相同。換羽受到溫度與光照的影響。在換羽期間會(huì)暫時(shí)失去飛翔能力。

5.毛

毛(hair)為哺乳類所特有。與角質(zhì)鱗和羽為同源結(jié)構(gòu)。毛可能形成致密的毛被覆蓋整個(gè)身體,或如鯨中僅上唇有幾簇毛。

(1)毛的構(gòu)造:毛分為針毛、絨毛和觸毛3種類型。毛由毛干和毛根構(gòu)成(圖4-12),毛干露在皮膚外面。毛根位于皮膚深處,外圍以毛囊。毛囊由皮膚下陷形成,由表皮和真皮組成。毛囊內(nèi)有皮脂腺的開口,并附有平滑肌的豎毛肌,其受交感神經(jīng)支配,在寒冷、憤怒和恐懼時(shí)收縮使毛豎起,即起雞皮疙瘩。毛根末端膨大成毛球(hair bulb),其底部有真皮形成的毛乳頭伸入,內(nèi)有豐富的毛細(xì)血管,以供給毛生長所需的營養(yǎng)。毛干由內(nèi)向外又分為髓質(zhì)、皮質(zhì)和鱗片層(圖4-13)。髓質(zhì)(medulla)貫穿于毛的中央,由疏松多孔細(xì)胞構(gòu)成,不甚堅(jiān)固。細(xì)胞間充滿氣體,與毛的保溫作用有很大關(guān)系。皮質(zhì)(coxtex)包在髓質(zhì)外面,所含細(xì)胞高度角質(zhì)化,且排列致密,使毛堅(jiān)固而有彈性。此層的厚度決定毛的堅(jiān)韌性。皮質(zhì)細(xì)胞內(nèi)含色素顆粒決定毛的顏色。最外層為一薄層鱗片層(cuticle),由一層透明的角質(zhì)死細(xì)胞組成,功能是保護(hù)里面各層免受機(jī)械和化學(xué)的影響。這一層細(xì)胞的排列呈鱗片狀。排列方式?jīng)Q定了毛的光澤程度。鱗片彼此重疊愈少,毛的表面愈光滑,也愈有光澤。毛的顯微結(jié)構(gòu)可作為毛皮種類及品質(zhì)鑒定的依據(jù)。

圖4-12 哺乳動(dòng)物毛的結(jié)構(gòu)(仿Torrey,1979)

圖4-13 哺乳動(dòng)物毛的顯微結(jié)構(gòu)(仿Mc Fanland,1985)

A.毛干的結(jié)構(gòu);B.髓質(zhì)的類型;C.鱗片層的類型

(2)毛的發(fā)生:表皮生發(fā)層細(xì)胞增殖,聚集形成錐狀的毛原基,毛原基下陷入真皮。在毛原基基部,真皮形成真皮乳頭伸入毛原基內(nèi)供給毛發(fā)育所需營養(yǎng)。以后毛原基細(xì)胞繼續(xù)向表皮生長形成毛,其周圍的皮膚形成毛囊。

(3)換毛:哺乳類的毛在一定季節(jié)要脫落更換,稱為換毛。換毛是哺乳類對(duì)季節(jié)變化的一種適應(yīng)。多為一年換兩次,即春季換毛和秋季換毛。哺乳類毛的顏色一般較為暗淡。

6.表皮角

哺乳類的表皮角(horn)可分為洞角、叉角羚角和毛角三種(圖4-14)。

圖4-14 哺乳動(dòng)物角的類型(仿Kent,1987)

A.洞角;A'.洞角內(nèi)部結(jié)構(gòu);B.叉角羚角內(nèi)部結(jié)構(gòu);C.毛角;

D.實(shí)角(鹿角); D'.實(shí)角內(nèi)部結(jié)構(gòu);E.長頸鹿角

(1)洞角(boving horn):又稱虛角,為牛科(Bovidae)動(dòng)物,如牛、羊、羚羊所具有。這種角有一個(gè)真皮形成的骨質(zhì)心,外面是表皮形成的內(nèi)有一空腔的角質(zhì)鞘。洞角質(zhì)地堅(jiān)硬,終生不脫換,也從不分叉。雄性和多數(shù)雌性具有。

(2)叉角羚角(prong horn):僅見于北美洲的叉角羚科(Antilocapridae)動(dòng)物。構(gòu)造與洞角相似,但角質(zhì)鞘每年進(jìn)行周期性脫換,由表皮形成新角,而且新角一定分叉。雌雄均具角。

(3)毛角(hair horn):又稱角質(zhì)纖維角,僅犀牛具有。是由表皮產(chǎn)生的角質(zhì)毛狀纖維黏合而形成的實(shí)心角,位于鼻骨上方的一個(gè)粗糙區(qū)域,終生不脫換。印度犀(Rhinoceros unicornis)具單角,而非洲犀(R.bicornis)具雙角,前后排列。印度犀和非洲犀雌雄性均具角。

二、真皮衍生物

(一)魚類的骨質(zhì)鱗

古代魚類如甲胄魚類和盾皮魚類的骨質(zhì)盾甲,或是以寬闊的骨質(zhì)板或以小型骨質(zhì)鱗(dermal bony scale)覆蓋全身。其組織學(xué)結(jié)構(gòu)一般有四層:最底層是骨質(zhì)板(lamellar bone),似板狀密質(zhì)骨;其上方為一層海綿層(sponge bone),內(nèi)有空隙,可能含有血管和神經(jīng);再上層是齒質(zhì)層(dentine);表層是薄而堅(jiān)硬的類釉質(zhì)或類琺瑯質(zhì)(enameloid)。這些大型骨質(zhì)板逐漸演變?yōu)楦 ⒏〉镊[片(圖4-15)。

圖4-15 骨質(zhì)鱗片的進(jìn)化(仿Kent,1987)

A.古代盾甲;B.古鱈型硬鱗;C.雀鱔型硬鱗;D.現(xiàn)代魚鱗

a.骨板層;b.海綿層;c.齒質(zhì)層;d.類釉質(zhì);e.結(jié)締組織

1.整列鱗

整列鱗(cosmoid scale)見于古總鰭魚類和古肺魚類,是硬骨魚類最原始的鱗片,結(jié)構(gòu)與上述的古老的骨質(zhì)盾甲相似,但齒質(zhì)層中含有特殊的質(zhì)體,即齒鱗質(zhì)或整列質(zhì)(cosmine),呈輻射狀齒細(xì)管及一些腔隙,并有孔通到表面。

2.硬鱗

硬鱗(ganoid scale)最早出現(xiàn)的硬鱗又稱為古鱈型硬鱗(palaeoniscoid ganoid scale),見于古代輻鰭魚類及現(xiàn)代的多鰭魚(Polypterus sp.)和拉蒂邁魚(Latimeria chalumnae)。與整列鱗相比,海綿層已經(jīng)失去,表層的類釉質(zhì)是隨著鱗片生長而增加的多層結(jié)構(gòu),名閃光質(zhì)(ganoine)。另一類為現(xiàn)代型硬鱗,又稱雀鱔型硬鱗(lepidosteoid ganoid scale),見于雀鱔(Lepidosteus sp.)與前一類硬鱗相比,齒鱗質(zhì)失去,僅留骨板層和閃光質(zhì)。鱗片多呈菱形,成對(duì)角線排列。由于閃光質(zhì)的存在,硬鱗十分堅(jiān)硬,代表古代類型。

3.圓鱗和櫛鱗

圓鱗(cycloid scale)和櫛鱗(ctenoid scale)比硬鱗更進(jìn)一步簡化,閃光質(zhì)消失,僅留極薄的骨板層,其下為一層致密的膠原纖維。圓鱗見于硬鱗魚中的魚(Amia calva)、現(xiàn)生肺魚和部分真骨魚類(如鯉形目魚類Cypriniformes)。鱗片圓而薄,上有同心圓的環(huán)紋,稱年輪。鱗片前端插入真皮小囊內(nèi),后端游離,彼此呈覆瓦狀排列于極薄的表皮之下,游離端圓滑。櫛鱗見于較高等的真骨魚類(如鱸形目Perciformes),位置和排列與圓鱗相似,但其游離端具有數(shù)排鋸齒狀突起。櫛鱗可能是從圓鱗發(fā)展而來,其過渡狀態(tài)可在某些種類中見到,如比目魚的身體上面覆蓋櫛鱗,而下面則為圓鱗(圖4-16)。

圖4-16 現(xiàn)代魚類的真骨鱗片

硬鱗(A),圓鱗(B)和櫛鱗(C)(仿Torrey,1979),真骨魚的皮膚切面示真皮鱗內(nèi)部結(jié)構(gòu)(D)(仿Hildebrand,1982)

許多魚類鱗片上有突起,可形成湍流;鱗片上還有溝狀結(jié)構(gòu),可控制魚體表面邊界層中的水流。湍流在游泳時(shí)可大大減少邊界層水的分離和在身體尾流中的回填,可增加泳速。

由上所述,魚類骨質(zhì)鱗的系統(tǒng)發(fā)生的順序?yàn)椋汗琴|(zhì)盾甲→整列鱗→古鱈型硬鱗→現(xiàn)代型硬鱗→圓鱗→櫛鱗。硬鱗堅(jiān)硬而且笨重,妨礙了身體的運(yùn)動(dòng),繼之而起的是近代類型的薄而柔軟的圓鱗和櫛鱗。魚類骨質(zhì)鱗由結(jié)構(gòu)復(fù)雜趨向于簡單,由沉重向薄、輕便和柔韌進(jìn)化,便于魚類的自由快速游動(dòng)。

(二)魚類的鰭條

魚類的鰭條(fin rays)是魚類鰭骨遠(yuǎn)端的支持結(jié)構(gòu),由真皮產(chǎn)生或由骨質(zhì)鱗演變而來,為真皮衍生物。古代魚類鰭的表面覆以鱗片,并向遠(yuǎn)端逐漸變小、變薄。現(xiàn)代硬骨魚類中,這些骨質(zhì)鱗片變?yōu)榧?xì)棒狀,彼此首尾相接,形成鱗質(zhì)鰭條(lepidotrichia)。軟骨魚類的鰭條則由真皮形成長而柔韌的棒狀結(jié)構(gòu),即纖維狀結(jié)締組織,稱為角質(zhì)鰭條(ceratotrichia)(圖4-17)。

圖4-17 鯊魚(A)和硬骨魚(B)的鰭條(仿Kent,1987)

(三)骨板(bony plate)

爬行類的龜鱉類和鱷類和極少的哺乳類中在角質(zhì)盾片或鱗片下有真皮骨板存在。其中鱉的腹甲骨板退化縮小,不互相愈合。

龜?shù)恼嫫?nèi)有堅(jiān)硬的骨質(zhì)板,分為背甲(carapace)和腹甲(plastron)。背、腹甲直接相接,或在有的種類如大頭平胸龜(Platytenon megacephalum)具有下緣甲或橋甲(inframarginals)以連接背腹甲。真皮骨板表面有角質(zhì)盾甲覆蓋,盾甲之間有盾溝分界,骨板之間有骨縫相連。骨質(zhì)背板與脊椎骨和肋骨愈合,腹甲中有肩帶骨參與。背腹骨板按一定順序排列。背板中間的一縱行稱椎板(neural plate),兩側(cè)各有一縱行稱肋板(costal plate),最外緣為緣板(marginal plate)。腹板由四對(duì)骨板和嵌在第一對(duì)骨板下方的單塊骨板組成。前面第一對(duì)骨板稱上腹板(epiplastra),與鎖骨同源,第二、三、四對(duì)骨板分別稱為中腹板(hyoplastra)、下腹板(hypoplastra)和臀腹板(xiphiplastra),與腹肋同源;單塊骨板稱間鎖板(entoplastra),與間鎖骨同源。背腹甲的角質(zhì)盾甲也按一定順序排列,數(shù)目略少于骨質(zhì)板(圖4-18)。鱉的骨質(zhì)板表面覆有厚的軟皮。

圖4-18 龜?shù)墓前澹▽?shí)線為盾甲,虛線為骨板)(仿Kent,1987)

A.背甲;B.腹甲

鱷類在身體背部的角質(zhì)鱗片下方有真皮骨板,體積較小,卵圓形,彼此不相接。某些蜥蜴的幼體在頭部表皮鱗下方有骨質(zhì)板存在,以后與頭骨的膜原骨愈合。一些爬行類如楔齒蜥(Sphenodon punctatum)、蜥蜴類和鱷類,腹面的真皮骨質(zhì)鱗退化為V形腹壁肋。

在哺乳類中,骨質(zhì)板僅見于貧齒目(Edentata)的犰狳(犰狳科Dasypodidar),它們覆蓋頭、背部,并幾乎向下延伸到腹中線,形成數(shù)目不等的、能活動(dòng)的環(huán)狀帶,表面覆以角質(zhì)鱗,其間散生稀疏的毛。

(四)實(shí)角

實(shí)角(antler)(圖4-14)是鹿科(Cervidae)動(dòng)物所具有的角。實(shí)角是由真皮形成的實(shí)心的分叉的骨質(zhì)角,附著于額骨部位,每年脫換一次。一般僅雄性有角,但有例外,如馴鹿(Rangifer tarandus)的雌雄性均有角,而麝(Moschus moschiferus)和獐(Hydropotes inermis)雌雄性均無角。新生的鹿角因表面覆蓋柔軟的有豐富血管的皮膚,皮膚表面有茸毛,而被稱為鹿茸,其后外皮干枯脫落,僅留下骨質(zhì)實(shí)角。

長頸鹿的角與實(shí)角相似,是由額骨突出形成,但較短,不引人注意,終生覆以茸狀皮膚且不脫換。

三、表皮和真皮共同形成的衍生物——盾鱗

盾鱗(placoid scale)在古鯊魚(裂口鯊)中就已出現(xiàn),現(xiàn)在僅見于板鰓類。盾鱗由基板(basal plate)和棘突(spine)組成。棘突向后突出于表皮之上,用手在鯊魚皮膚上由后向前撫摩時(shí)會(huì)有摸砂紙的感覺。基板埋在真皮內(nèi)。基板內(nèi)有髓腔(pulp cavity)并一直伸進(jìn)棘突,腔內(nèi)有血管和神經(jīng)伸入(圖4-19)。盾鱗在組織學(xué)結(jié)構(gòu)上分為兩層,外層為釉質(zhì)(enamel),又稱琺瑯質(zhì),薄而堅(jiān)硬;內(nèi)層為齒質(zhì)(dentine)。在發(fā)生上,釉質(zhì)由外胚層形成,齒質(zhì)由中胚層形成,整個(gè)結(jié)構(gòu)有著表皮與真皮的雙重來源。盾鱗與牙齒同源(圖4-19)。盾鱗在魚的體表可產(chǎn)生細(xì)小的湍流減少阻力,科學(xué)家由此發(fā)明出仿生鯊魚皮游泳衣。

圖4-19 盾鱗

A.盾鱗及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)(仿Young,1981);

B.鯊魚下頜斷面示口邊盾鱗轉(zhuǎn)化為牙齒的過程(仿Torrey,1979)

對(duì)盾鱗的起源有不同觀點(diǎn),一種認(rèn)為盾鱗較整列鱗更為原始,另一種認(rèn)為它相似于古鱈型硬鱗,是由整列鱗或盾皮魚類的骨甲演化而來。

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