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哺乳動物
來源:互聯網

哺乳動物是脊椎動物亞門下哺乳綱(食蟲類:Mammalia)動物,因能夠通過乳腺分泌乳汁哺乳幼體而得名,是一類體表被毛、恒溫、哺乳、大部分胎生的高等脊椎動物,具有復雜的身體結構、功能和行為,是動物界中最進化和最高等的類群。主流的分類系統將哺乳動物分為29目,其中物種數最豐富的為嚙齒目翼手目鼩形目靈長目食肉目偶蹄目

哺乳類由合窩類的一支古代爬行類即獸齒類于中生代三疊紀末期進化而來哺乳動物全身被毛、有多種皮膚衍生物,具有汗腺,可以通過出汗來調節體溫。骨骼簡化而高度靈活,肌肉發達使其具備靈活快速的運動能力。消化系統功能完善。心臟分四腔,血液完全雙循環,肺部出現肺泡。大腦皮層加厚,有的還有溝回,大腦兩半球之間有胼體相聯系。有高度發達的神經系統和各種感覺器官,具備學習能力和一定智能。一些哺乳動物具有社會性,營群體生活,表現出通訊、攻擊、領域、等級、利他等多種行為。會遷徙和冬眠以適應惡劣環境。哺乳動物的生長繁殖包括發情、交配、受精卵妊娠、分娩、哺乳、個體生長等多個過程。

哺乳動物具備良好的體溫調節和適應能力,在進化過程中逐漸適應各種生態環境和氣候類型。其足跡遍布世界各大洲、所有的海洋及許多海洋島嶼。哺乳類與人類生活有著極為密切的關系,人們馴化野生動物,為人類提供肉食、乳制品、皮革、毛皮、藥材等各種生活必需品,此外還有承載重物、農耕、交通、戰爭或娛樂等多種用途。在人類的文化中,哺乳動物經常被用作象征和圖騰的形象,在文學、電影、神話、宗教信仰中經常出現。然而,由于棲息地的破壞、人類的過量捕殺已使多種野生種類,尤其是具有重大經濟價值的種類處于瀕危狀態。根據世界自然保護聯盟(IUCN)2022年的評估,世界上29%的哺乳動物都面臨著威脅,保護地球上哺乳動物的多樣性成為人類面臨的緊迫問題。

起源與演化

起源

現存的哺乳綱以及其它已滅絕近親的合弓綱最早起源于約3.23億年前至3億年前的賓夕法尼亞世,這一時期與其他爬行綱和鳥類的進化支分道揚。哺乳綱的冠群起源于侏羅紀早期的哺乳形類物種。

羊膜動物時期

最早的哺乳動物起源于古生代石炭紀,從似兩棲動物的四足動物演化而來。最早的陸生脊椎動物是羊膜動物。與其他四足動物一樣,具備肺臟和四肢。然而,羊膜動物的卵內層具有膜,可以將水分保留在其中,因此能夠在干燥的陸地上產卵并讓胚胎正常發育。在晚石炭紀,羊膜動物分化為三個亞綱:合弓綱(Synapsids)、無孔亞綱(Anapsids)和雙孔亞綱(Diapsids)。這些亞綱主要根據顳窩的數量、大小和位置來區分。其中最原始的是無孔亞綱的大鼻龍科,其中代表物種為古生代石炭紀二疊紀的溝齒蜥(Solenodonsaurus)。從溝齒蜥開始,演化出古今爬行綱、鳥類和哺乳類等不同類群。

古生代末期(大約3.2億年前),下孔亞綱首次出現于北美隨后廣泛分布于陸生環境。在陸地上存在了約7000萬年的時間,隨著恐龍的出現,其進化逐漸走向了高峰。早期的合弓綱分化出兩個主要類群:食草的盤龍目(Pelycosaurs)和食肉的獸孔目(Therapsids)。盤龍類是最原始的類群,最早在上石炭紀的晚期出現,化石見于北美和非洲南部。而獸孔類則是較高等的類群,在二疊紀早期出現,化石分布在俄羅斯、非洲南部和中國等地區。其特點是:顳窩擴大,頂骨形成顳窩的上界,前頜骨、頜骨、翼骨和腭骨發育成次生腭;下頜齒骨相對增大,而方骨和方輒骨退化;牙齒分化明顯,部分屬已經分化出門齒、犬齒和頰齒;有些種類已經具有兩個枕骨;四肢能在體下轉動,支撐身體離開地面,初步擺脫了匍匐狀態。

早期祖先

2.52億年前,地球經歷了多次滅絕事件,這些事件引發的連鎖效應導致了許多中大型獸孔目物種的滅絕。在三疊紀早期,中型和大型陸生肉食性動物生態位逐漸被主龍形類所取代。少數大型犬齒獸亞目的物種,如犬齒獸屬和橫齒獸科的物種,仍保留著大型肉食性和草食性動物的生態位。然而,到了侏羅紀時期,所有大型陸生草食動物的生態位都被恐龍所占據。

在中生代三疊紀晚期,大約距今2.25億年前,最早的哺乳動物逐漸從進化較為發達的獸齒類中分化出來。當時的哺乳類個體大小通常類似于現代的小鼠,具備初步攀爬的能力,并且幾乎都為夜行性動物。這些特征對于生存在大型肉食性恐龍稱霸全球的環境條件下,獲得生存的機會十分有利。已知最早的后獸下綱中國袋獸(Sinodelphys),化石發現于中國東北遼寧省,距今約1.25億年前,保留了毛簇和軟組織印痕。最古老的真獸下綱物種是中華侏羅獸(Juramaia sinensis),外形類似鼩鼱,生存于距今約1.6億年前的侏羅紀晚期。最早的單孔目物種是泰諾脊齒獸(Teinolophos),生存于距今約1.2億年前的澳洲,保留了早期羊膜動物的排泄排遺結構和未鈣化的卵。

特征出現

在中生代,哺乳動物經歷了一段稱為“爆發式”演化的時期,這時期哺乳動物的體型和形態發生了巨大的變化,并分化出了眾多適應不同環境和運動方式的種類,開始逐漸形成哺乳動物的特征。晚三疊紀到早侏羅紀時期,形成了小賊獸類(Haramiyidans)和摩根獸類(Morganucodontidae)等類群。在中國發現了最早的下顎僅由鱗骨與齒骨組成的物種化石,吳氏巨顱獸屬(Hadrocodium wui),生存于距今1.95億年前。到了侏羅紀中期,分化出了梁齒類(Docodonts),這時哺乳動物的演化達到了頂峰,并分化出多個已滅絕的類群。晚侏羅紀的分化主要發生在勞亞古陸,形成了三尖齒獸類(Eutriconodonts)、尖嘴獸類(Spalacotheroids)、多瘤齒類(Multituberculates)等類群。早白堊紀的分化主要發生在岡瓦納古陸,形成了南楔齒獸類(Austrolosphenidans)。晚白堊紀開始分化出后獸類(包括有袋類)、真獸下綱(包括有胎盤類),以及北方大陸的多瘤齒類和南方大陸的岡瓦納古獸類。

距今1.95億年前侏羅紀早期的吳氏巨顱獸屬(Hadrocodium wui),是最早下顎僅由鱗骨與齒骨組成的物種,早期合弓綱常見的關節骨已退化。距今1.64億年前的貍尾獸屬(Castorocauda lutrasimilis)與哺乳形巨齒獸(Megaconus)是最早的毛發存在的化石證據。獸孔目可能是最早的內溫動物進化支,現存單孔目具有較低體溫和變化率較大的代謝速率。哺乳動物四肢進化不完全,向下延展的四肢特征最早出現于始祖獸屬中國袋獸。乳汁最早可能為了保持卵的濕潤,之后才發展出哺乳的行為。

類群崛起

現存的哺乳動物主要起源于新生代早期,這是因為新生代早期發生了兩個重大的事件,推動了哺乳動物的輻射和擴張。首先是白堊紀晚期恐龍的滅絕形成的大型生物生態位的空缺,這為哺乳動物提供了適應和擴張的機會,在滅絕事件發生后,尚未滅絕的鳥類與哺乳類快速地進行輻射演化。其次是新生代早期大陸漂移,導致地球大陸泛大陸(Pangaea)解體,促進了哺乳動物的快速擴張和分化。這些事件使得哺乳動物在新生代的始新世漸新世時期十分繁盛,從那時起的近6500萬年里,哺乳動物在陸地生態系統中逐漸占據優勢。

定義和分類

定義

"哺乳動物"是一個現代生物學的概念,其食蟲類為Mammalia,由卡爾?馮?林奈(Carl Linnaeus)于1758年提出,來源于拉丁語中的“mamma”,意為“乳頭、流食”。在1988年的一篇文獻中,蒂姆·羅(Timothy Rowe)從系統發生學的角度,將哺乳類定義為包含現生單孔目針鼴鴨嘴獸)、獸亞綱有袋類和胎盤動物)的最近共同祖先及其所有后代的冠群。這個共同祖先生活在侏羅紀時期,因此該定義不包括任何三疊紀早期的動物,盡管19世紀中期的化石表明三疊紀的賊獸目(Haramiyida)也被歸類為哺乳動物。如果將哺乳動物定義為一個冠群,其起源時間可以從與現生哺乳動物更為接近的動物出現時來估計。例如,與獸亞綱相比,昂邦獸(Ambondro)與單孔目更為接近;環齒獸屬(Amphilestes)與雙獸屬(Amphitherium)則更接近獸亞綱。這三個屬的化石在1.67億年前的侏羅紀中期已被發現,因此這可以合理地估計該冠群的出現時間。湯姆·坎普(Tom S. Kemp)曾提出傳統的定義,即擁有下頜骨–鱗狀骨頜關節的合弓綱動物,其上下臼齒能夠咬合并在咬合過程中牙齒能夠橫向移動。坎普還提出了另一個定義,即現存的哺乳動物與中國尖齒獸的最近共同祖先所構成的進化支。他認為這兩個定義是等價的。根據坎普的定義,已經發現的滿足條件的動物中,最古老的是提基獸(Tikitherium),其出現在2.25億年前,因此從這個角度看,哺乳動物早在三疊紀晚期就已經存在。

分類

自從卡爾?馮?林奈(Carl Linnaeus)在其著作《自然與系統》中定義哺乳動物分類以來,哺乳動物的分類意見經歷了多次修訂,在分類系統上還存在爭議。

麥肯納/貝爾(McKenna/Bell)分類

1945年,美國古生物學家喬治·蓋洛德·辛普森(George Gaylord Simpson)在《美國自然歷史博物館通報》上發表了題為《分類原理和哺乳動物分類》(The Principle of Classification and a Classification of M-ammals)的文章。1997年,美國自然歷史博物館的古生物學家馬爾科姆·卡內基·麥肯納(Malcolm Carnegie McKenna)(1930-2008,Simpson的學術繼承人)和蘇珊貝爾(Susan K.Bell)發表了《哺乳動物分類:種上水平》(Classification of Mammals above the 物種 Level),2005年,唐·埃利斯·威爾遜(Don Ellis Wilson) 和迪安里德(DeeAnn.M. Reeder)共同主編了《世界哺乳動物物種》(Mammal Species of the World:A Taxonomic and Geographic Reference),他們在Simpson的系統和古生物學研究的基礎上修訂和發展了哺乳動物分類系統。按照該分類系統,哺乳綱有約5676個物種,分屬于1229個屬,153個科和29個目,分別為單孔目(Monotremata)、負鼠目(Didelphimorphia)、鼩負鼠科(Paucituberculata)、智魯負鼠目(Microbiotheria)、袋鼴科(Notoryctemorphia)、袋鼬目(Dasyuromorphia)、袋貍目(Dasyuromorphia)、袋鼠目(Diprotodontia)、非洲猬目(Afrosoricida)、象鼩[qú]目(Macroscelidea)、土豚科(Tubulidentata)、蹄兔目蹄兔目)、長鼻目(Proboscidea)、海牛目(Sirenia)、有甲目(Cingulata)、貧齒總目(Pilosa)、樹鼩目(Scandentia)、翼手目(Dermoptera)、靈長目(Primates)、嚙齒目(Rodentia)、兔形目(Lagomorpha)、猬形目(Erinaceomorpha)、鼩形目(Soricomorpha)、翼手目(Chiroptera)、鱗甲目(Pholidota)、食肉目(Carnivora)、奇蹄目(Perissodactyla)、偶蹄目(Artiodactyla)和鯨目(Cetacea)。2018年的一項研究顯示,哺乳動物物種數量為6495種。截至2025年9月1日,已知哺乳動物共有6836個物種,其中約1500年以來滅絕的有113種,現存物種6723種(含17種家養哺乳動物和6706種野生哺乳動物)。

分子生物學分類

在21世紀早期,經過對脫氧核糖核酸分析后,分子生物學家對哺乳動物科群關系有了全新的理解。這些新的發現在很大程度上是通過對反轉錄轉座子的出現與否數據進行獨立驗證而得出的。基于分子研究的分類系統將胎盤動物劃分為了三個主要的類別/譜系,即非洲獸總目(Afrotheria)、異關節總目(Xenarthra)和北方真獸下綱高目(Boreoeutheria),根據分子鐘推測,這些分化事件發生在白堊紀時期。三個譜系之間的關系仍存在爭議,存在三種不同的假說:以北方真獸高目為基群的大西洋獸類(Atlantogenata)、以異關節總目為基群的上獸總目(Epitheria)和以非洲獸總目為基群的外非洲胎盤類(Exafroplacentalia)。這三個胎盤類的譜系在約1.2億至1.05億年前發生了分化,實際分化的時間取決于估算時所使用的脫氧核糖核酸類型(如核DNA、線粒體DNA),以及對古地理學數據進行解釋的方式等因素。

代表類群

物種數最豐富的六目包括:

哺乳動物中數量和種類最多的一群,體型中小,上下頜各具一對門牙,這對門牙僅在前面被琺瑯質覆蓋,呈鑿狀,并且終生生長,沒有犬齒,咀嚼肌發達。常見的有松鼠(Sciuridae)和地鼠(Cricetidae)、跳鼠科(Dipodidae)等。

一類飛行的哺乳動物,其前肢經過特化,具有延長的指骨,指骨末端以及肱骨、體側、后肢和尾部之間具有薄而堅韌的皮質翼膜,而第一和第二指則具有爪。后肢相對較短,但具有長而彎曲的鉤爪,適合于懸掛式棲息。翼手目的胸骨發達,類似于鳥類的龍骨突,同時鎖骨也很發達。翼手目多數是夜行性動物,常見的有蝙蝠(Vespertilio spp.)。

鼩形目的動物通常具有小而狹長的身體,細長的鼻子和小耳朵。其前肢較短,后肢較長,有強大的前肢和銳利的爪子,適應于地穴挖掘和地下活動。常見的有普通鼩鼱(Sorex 園蛛屬)和壯鼴(Mogera robusta)等。

樹棲動物,除少數物種外,其拇指(或趾)與其它指(或趾)相對,適合攀爬和握住樹枝。靈長目具有發達的鎖骨,手掌和足掌部分通常是裸露的,并且有兩行皮墊。指(或趾)末端除少數物種具有爪子外,大多數具有指甲。靈長目的大腦半球發達,兩只眼睛向前,具有發達的視覺,嗅覺相對較弱。代表種有獼猴(Macaca mulatta)、黑猩猩pan troglodytes)等。

具有發達的犬齒,門牙相對較小,臼齒則趨于退化。上頜的最后一顆前臼齒(PR)和下頜的第一顆臼齒(M1)的齒尖交叉形成剪刀狀,這些特化的牙齒被稱為裂齒(食肉齒)。食肉目的腳有4或5個趾,都具有尖銳而彎曲的爪。食肉目動物的大腦和感官發達,毛發濃密且多具有色彩,是重要的毛皮動物。常見的有犬科(Canidae)、熊科(Ursidae)、大熊貓科(Ailuropodidae)、貓科(Felidae)等。

具有2或4個趾,其中第三和第四個趾發達,趾尖上有蹄。偶蹄目尾巴相對較短。在偶蹄目中,上門牙退化或消失,而臼齒的結構則相對復雜。常見的有豬科(豬科)、鹿科(Cervidae)、洞角科(Bovidae)等。

特征

外形

哺乳動物體表被毛,軀干和四肢均適應于陸生的快速運動。頭、頸、軀干和尾區分明顯,尾部趨近于退化。在進化過程中哺乳動物的外形形成了巨大的多樣性,不同物種的體型差異巨大,輕的體重不到一克,例如蝙蝠;重的可達近200噸,例如藍鯨。不同的類群適應于不同的生活方式,形態有所不同。例如,生活在水里的哺乳動物與魚的形狀類似,附肢退化;在天上飛的哺乳動物前肢特化,有翼膜;穴居的哺乳動物軀干短粗,前肢和蹄爪特化為鏟狀。哺乳類存在兩性異型。超過45%的研究物種中,雄性體型至少比雌性大10%。有些傾向于雌性(如兔形目)。物種體型越大,兩性體型差異越大(倫施法則),因雄性和雌性受不同選擇壓力影響。

皮膚

結構和功能

哺乳類的皮膚在結構上有一些特點,表皮和真皮比較厚,角質層也發達,具有保護、感覺、調節(體溫、水鹽平衡)、分泌(皮膚腺)和排泄的功能。皮膚由表皮和真皮構成。表皮位于皮膚表層,為復層扁平上皮,由內到外分成基底層、棘細胞層、顆粒層和角質層。真皮由致密結締組織組成,分為乳頭層和網狀層。

皮膚衍生物

哺乳動物具有多種皮膚衍生物,形態復雜,功能多樣。常見的皮膚衍生物包括毛發、皮膚腺、蹄、角、爪、甲等。這些皮膚衍生物在哺乳動物中具有重要的生理功能,有助于適應各種環境和生活方式。

哺乳動物的毛發是其特有的特征,由毛干和毛根構成,根部形成毛球,與真皮毛乳頭相連,提供營養,促使毛發生長。毛干分為鱗片層、皮質層和髓質,分別具有保護、堅韌和隔熱功能。不同動物的毛發形狀和結構各異,可根據皮質鱗和髓質特點進行分類。毛發主要有針毛、絨毛和觸毛三種類型,分別具備保護、保溫和觸覺功能。有些動物的毛發會演化為刺狀,如刺猬亞科和豪豬,用于自衛。毛發組成毛被,主要用于絕熱,通常每年換毛一到兩次。毛發的顏色在不同動物中有不同的作用,可用于隱蔽、保護、識別和警告等方面。

皮膚腺

哺乳動物的皮膚腺極發達。主要有皮脂腺、汗腺、乳腺和氣味腺四種。皮脂腺負責維持毛發和皮膚的濕潤狀態;汗腺不僅幫助調節體溫,還有排泄功能,其分泌物中含有代謝廢物尿素;乳腺是哺乳動物的主要特征之一,乳汁中含有脂肪、蛋白質及乳糖等物質,為幼仔的發育提供營養;氣味腺能產生特殊的氣味,有種間識別、標記領地、吸引異性或防御等作用,例如融類動物的肛門臭腺以及雄性麝鼠腹部的麝香腺。

角是由哺乳動物頭部的表皮或膜組成骨形成的,也可能由二者共同構成,通常用于防御或進攻。角可以分為兩類,即永久性角和可脫換的角。犀牛角由表皮產生的角質纖維交織而成,顱骨不參與角的結構,沒有骨心,固定在鼻骨的短結上,不會脫落,但在折斷后能夠再生新的角。洞角由表皮產生的角質鞘和額骨上的骨質角突結合而成,這種結構類似于牛、羊、黃羊以及大多數羚羊的角。洞角不脫換,雌性和雄性均具有角,但雄性的角通常較粗長。

爪、甲和蹄

爪、甲和蹄都是表皮的衍生物。大多數哺乳動物都具有爪。一些動物,如鱗甲目、貧齒類和其他挖掘活動的物種,其爪特別發達,適合用于挖掘。而食肉類動物的爪通常非常鋒利,用作捕食的武器。甲可以看作是扁平的爪。高等靈長目的指(趾)端通常具有甲,能夠更靈活地使用手和足,例如用于抓取食物或工具的操作。蹄實際上是一種加厚的爪,主要在有蹄類動物中發達。有蹄類動物的蹄充當支撐體重、奔跑和防御的功能。

體色

哺乳動物的體色來源于偽裝、性選擇、溝通和體溫調節等生存需求,主要受黑色素類型和數量影響。體色用于偽裝,如北極地區的動物夏天為棕色,冬天變為白色。一些樹棲哺乳動物有紫、綠、藍斑塊,可能幫助其在樹上生存。自我防衛性動物如加拿大臭鼬蜜獾體色為黑白相間,具警戒作用。體色也可以影響體溫調節,深色毛發能吸收更多熱量,例如耗子在冬天體毛較深色保暖。至于兩性異形體色,可能反映了配偶選擇和營養差異。

骨骼系統

哺乳動物的骨骼系統是其身體的基礎結構和支撐系統。主要由中軸骨和附肢骨兩大部分組成。中軸骨包括顱骨脊柱胸骨肋骨。哺乳類的頭骨相比于其它脊椎動物骨塊減少,鼻腔內出現復雜的鼻甲骨,并且中耳腔部位有3塊聽骨互為關節(錘骨、鐙骨和砧骨)。脊柱分為頸椎、胸椎、腰椎、薦椎和尾椎,結構堅固而靈活,椎體之間的椎間盤可吸收和緩沖運動時對脊柱的沖擊。附肢骨包括肩帶、腰帶、前肢骨和后肢骨,通過關節連接在一起,使哺乳類能夠進行各種復雜的運動。哺乳動物的足趾型分為三種類型:行、趾行和蹄行性。蹠行性足全部著地,如靈長目、熊等;僅以足趾著地為趾行性,如狗、狐;有蹄動物則以趾端著地,與地面接觸面積最小,為快速奔跑的蹄行性趾型,如馬、牛、羊、鹿等。哺乳動物的骨骼系統通過這些特點適應了其生活方式和環境需求,不僅提供了身體的結構支持和保護,還為運動、捕食、逃避捕食和繁殖等生活活動提供了基礎。

肌肉系統

哺乳動物的肌肉系統在分化和發展上基本上與爬行類相似,但在此基礎上更加發達和復雜化。首先,哺乳動物四肢肌肉發達以適應各種活動,如奔跑、攀爬、挖掘等。這些肌肉負責支撐和控制四肢的運動,使得哺乳動物能夠靈活地移動和適應不同的環境。哺乳動物具有獨特的膈肌,由頸部軸下肌發生并下移而形成的。膈肌參與形成分隔胸腔和腹腔的橫膈,其收縮和舒張參與呼吸動作,使得哺乳動物能夠有效地進行呼吸。并且,哺乳動物的皮膚肌肉發達,使得其能夠抖動皮膚和蜷縮身體。在靈長目中,面部的皮膚肌肉特別發達,成為表情肌,用于表達豐富的面部表情。人類的表情肌尤其發達,使得我們能夠通過面部表情來溝通和交流。哺乳動物的頭部具有強大的咀嚼肌,這些肌肉附著于顴弓,完成捕食、撕咬和咀嚼食物的功能。咀嚼肌的強大和靈活性使得哺乳動物能夠進行有效的口腔內物理消化。最后,哺乳動物的腹部腹直肌保留著原始的分節狀態,對于維持身體的穩定性和支撐起重要作用。總體而言,哺乳動物的肌肉系統發達且復雜,適應了其多樣化的生活方式和生態需求。

消化系統

哺乳動物的消化系統包括口腔、咽喉、食管、胃、小腸(包括十二指腸、空腸和回腸)、大腸(包括盲腸、放射性腸炎和直腸)以及肛門,同時還有唾液腺、肝臟和胰腺等消化腺。哺乳動物的口腔內部擁有發達的肌肉舌和牙齒。這使得其能夠進行咀嚼和攪拌食物,實現物理性消化。哺乳動物具有發達的唾液腺(通常有3-4對),分泌含有消化酶的唾液。這些消化酶能夠在口腔中進行初步的化學性消化。哺乳動物口腔內還有肌肉質軟腭,可以完全分開口腔和鼻腔,使其能夠更好地分別完成各自的功能。哺乳動物的消化管具有明顯的分化,消化和吸收的面積得到擴大。這種分化的程度和長度與食性有關,不同的哺乳動物根據其食物類型和消化需求,其消化管的結構和長度也會有所差異。總之,哺乳動物的消化系統經過漫長的進化過程,其口腔、消化腺和消化管等結構的特點都是為了更好地進行物理性和化學性消化,以實現食物的分解、吸收和利用。這些特點使得哺乳動物能夠適應各種食物類型和生存環境,并滿足其營養需求。

牙齒

哺乳動物的牙齒能夠反映食性、取食行為、生活方式以及體型、代謝水平等特征,而且也是重要的分類標志。哺乳動物牙齒主要有四種齒型:門齒、犬齒、前臼齒和臼齒,具有不同的功能。前部門齒(切齒)直而尖,用于咬啃食物。犬齒較長,用于撕裂食物。前臼齒和臼齒較寬,用于壓碎食物,或者較尖,用于剪碎食物。臼齒(臼齒齒尖)用于磨碎和咀嚼食物。

攝食模式

不同攝食模式的物種中這些牙齒的發育程度有所不同。食肉目具有較長的犬齒,以便刺穿和撕裂獵物。而食草類的犬齒通常很小或者沒有,但前臼齒和臼齒非常強壯且凸出,有助于咀嚼食物。食蟲類門齒尖銳,犬齒不發達,如刺猬亞科;食肉類犬齒尤為發達,且上頜最后一個前臼齒和下頜第一臼齒特別發達,形成裂齒,用以撕裂獵物;食草類犬齒常缺少,形成虛位,臼齒研磨面寬大,齒冠高,如馬;雜食類臼齒冠有丘形隆起,如人類。

呼吸系統

呼吸系統是哺乳動物的重要生理系統,由鼻腔、咽喉、喉和氣管組成。鼻腔是呼吸系統的起始部分,內部具有發達的鼻甲骨,能增加表面積。鼻腔的黏膜除了具有感覺功能外,還能對空氣進行除塵、加溫和濕潤的作用。咽部連接鼻腔和喉部,既是空氣的通道,也是食物的通道。喉部不僅用于呼吸,還是聲音產生的重要器官。哺乳動物喉部內含有聲帶,通過振動產生聲音。氣管是一條管狀結構,由一系列不相連的C狀軟骨環支持。氣管分支成為左右兩支氣管,進入肺部。肺是呼吸系統的關鍵器官,由復雜的支氣管樹和肺泡組成。肺泡是氣體交換的場所,巨大的表面積增加了氣體交換的效率,使哺乳動物能夠有效地從空氣中吸取所需的氧氣,并排出二氧化碳。哺乳動物擁有肌肉質的橫隔,分割胸腔和腹腔。膈肌的收縮和舒張使橫隔向下和向上移動,與肋間肌的收縮和舒張相配合,使胸腔的容積擴大和縮小,完成呼吸運動。總之,哺乳動物的呼吸系統通過鼻腔、咽喉、喉和氣管將空氣引入肺部,并通過肺泡進行氣體交換,使身體獲取所需的氧氣并排出二氧化碳。這一系統的結構和功能使得哺乳動物能夠進行有效的呼吸,并滿足身體對氧氣的需求。

循環系統

哺乳動物具有完善的雙循環,對維持快速運動和恒溫至關重要。在哺乳動物中,心臟位于胸腔中央,位于兩個肺之間,其尖端稍微偏向左側。心臟外部被一層膜性囊所包裹,稱為心包。心包內充滿漿液,起到保護心臟的作用。心臟被分為四個室間隔:兩個心房(左心房和右心房)以及兩個心室(左心室和右心室)。右側心房與心室相比較薄,接收靜脈血液,之間有三尖瓣,又稱為右房室瓣,是膜質的、由三瓣構成的結構。而左側心房和心室壁相對較厚,接收動脈血液,之間具有二尖瓣,又被稱為左房室瓣或僧帽瓣。左心室將血液泵送到體循環,而右心室則將血液泵送到肺循環。這一雙循環系統確保了血液在身體中傳輸和氧合的有效運作。

左心室從中發出一條主動脈,該主動脈在離開心臟后首先向上升,并且向左側彎曲,形成主動脈弓。主動脈從左心室出發后分為兩支,其中一對是冠狀動脈,主要負責供血心臟本身。主動脈弓分出三條分支:無名動脈、左頸總動脈和左鎖骨下動脈。無名動脈在其發源處分為兩支,即右鎖骨下動脈和右頸總動脈,它們分別供應右前肢和頭部。背大動脈分支供血至胸肋部、胃、腸、肝、胰腺以及后肢和尾部等內臟器官。在后肢、內臟等部位,靜脈匯集成后腔靜脈。腎門靜脈完全消失,成年個體的腹靜脈也消失。頭部和前肢等區域的靜脈血液主要集中在前腔靜脈,而前腔靜脈和后腔靜脈均注入右心房。此外,冠狀靜脈也將血液注入右心房。

淋巴系統在脊椎動物中非常復雜和發達,包括淋巴管、淋巴結和脾臟等器官。淋巴是一種黃色液體,其成分與血漿相似,其中含有少量淋巴球。淋巴管與血管一樣是一種封閉的管道系統,其內部具有大量瓣膜。毛細淋巴管從組織間隙的盲端開始,逐漸匯合成較大的淋巴管,最終匯入淋巴結。然后,通過胸導管將淋巴注入前大靜脈,最終進入心臟。淋巴的流動方向是單向的,朝向心臟。在淋巴管的路徑上,分布著各種大小不一的圓形或橢圓形淋巴結,特別集中在頸部、腋窩、鼠蹊等部位。這些淋巴結的主要作用包括產生淋巴球和清除外來微粒和細菌等物質。淋巴在免疫系統中發揮著重要的作用,幫助機體抵御感染和維持內部環境的穩定。

排泄系統

哺乳動物的排泄系統包括腎臟、輸尿管、膀胱尿道,同時皮膚也是其特有的排泄器官。腎臟是哺乳動物排泄系統中結構最復雜、效能最高的部分。通常具有光滑的表面,外形多呈蠶豆形狀。腎臟由皮質(cortex)和髓質(medulla)兩部分組成。皮質包含腎小體,而髓質則包含腎小管和集合管。這兩部分統稱為腎實質(renal parenchyma),其中包含許多腎單位用于分泌尿液,以及排泄尿液的集合管。尿液通過集合管匯聚于腎盞(腎臟 calices),然后進入膨大的腎盂。隨后,尿液通過輸尿管、膀胱尿道直接排出體外(單孔類除外)。這樣的排泄系統使得哺乳動物能夠高效處理廢物,并維持體內的水和電解質平衡。

生殖系統

雌性

雌性哺乳動物的生殖系統由卵巢、輸卵管、子宮陰道等組成。除了單孔類的雌性哺乳動物都具有兩個功能性的卵巢,使得體內受精卵成為可能。單孔類則只有左側的卵巢是功能性的單孔類產大型卵,而陰道和尿道開口于尿殖竇內,都位于泄殖腔中。有袋類的子宮、輸卵管和陰道成對存在,而高等物種還有中陰道和側陰道之分。其中,中陰道是分娩時的出生通道,而側陰道則是精子進入的通道。有胎盤類的子宮,由原始的雙子宮到雙分子宮、雙角子宮,向單子宮方向發展。胎盤是指哺乳綱后獸下綱動物妊娠期間由胚胎的胚膜和母體子宮內膜聯合長成的母子間交換物質的過渡性器官。按胎盤的形態和絨毛的分布可分成四類:分散胎盤、葉狀胎盤、環狀胎盤和盤狀胎盤。

雄性

雄性哺乳動物的生殖系統睪丸、副性腺、導管系統和交配器官組成。睪丸是雄性的主要生殖腺,位于陰囊內,是生產精子和雄性激素的地方。精子是受精卵卵的男性配子,包含遺傳信息。副性腺主要包括前列腺、精囊和射精腺等。這些腺體分泌液體,將精子包裹并形成精液。精液提供了營養和保護精子的環境,幫助精子在生殖道內存活和移動。雄性生殖道包括輸精管、尿道和輸尿管等。輸精管將精子從睪丸輸送至射精管,在射精過程中與精液混合后經尿道排出體外。交配器官包括陰莖和陰囊。陰莖用于將精子輸送到雌性體內,在交配時插入雌性陰道。陰囊則用于保護和支持睪丸。這些生殖器官的功能和結構使得雄性哺乳動物能夠生產精子、進行性交和參與繁殖過程。

神經和感覺

哺乳動物擁有高度發達的神經系統,能夠有效地協調機體內環境的統一,并對復雜的外部環境快速做出反應。哺乳動物相較于其它脊椎動物擁有更大的腦部,其中特別是大腦半球的新腦皮層得到了高度的發展。新腦皮層的進化帶來了腦表面的溝與回的出現,顯著增加了新腦皮層的表面積。新腦皮層的曲發育進一步擴大了腦的功能和效能,使其成為各種活動的控制中心,并具備一些獨特的行為特征。此外,神經元的數量大大增加,而且兩個大腦半球之間有豐富的互相連接的神經纖維,即腓胝體,負責協調和傳遞信息。大腦作為高級神經功能的主要中樞,取代了中腦的主導地位。中腦主要負責次要的視覺和聽覺反射。間腦則在感覺信號的傳遞和植物性神經活動的調節方面發揮著重要的作用,而且內分泌腺垂體位于間腦內,對內分泌系統有重要影響。小腦也得到了顯著的發展,首次出現小腦半球,在協調運動和姿勢方面具有重要功能。延腦仍然是許多生命維持活動的關鍵神經中樞。此外,哺乳動物擁有12對腦神經和發達的植物性神經系統,進一步增強了其神經系統的復雜性。

感官器官

哺乳動物的感覺器官非常靈敏,包括眼睛、耳朵、鼻子等器官都高度發達,能夠對外界的刺激做出迅速的反應。在耳部,哺乳動物具有三塊聽小骨,分別是鐙骨、砧骨和錘骨,相互連接形成彈性杠桿,用于傳導聲波。內耳除了包括感知平衡和位置的三個半規管、橢圓囊和球狀囊外,還有一個發達的感音部位,即螺旋狀耳蝸管,其中包含科蒂氏器。外耳也發展出耳廓,用于集中聲音,能夠敏銳地捕捉外界微弱的聲波。此外,一些哺乳動物,如蝙蝠和鯨目,擁有回聲定位系統,使其能夠在黑暗中、深水中或充滿淤泥或浮游生物的水域中進行導航、捕食和避開潛在的危險。哺乳動物的嗅覺非常敏銳,歸功于發達的鼻甲骨增大了嗅黏膜的表面積。一些動物還具有發達的犁鼻器,比如嚙齒動物,能夠敏感地察覺異性的氣味。視覺也是哺乳類動物的重要感覺之一,的調節機制是通過睫狀肌的收縮或松弛來改變晶狀體的凸度完成的。一般來說,大多數哺乳類動物的色覺能力相對較差,許多是夜行性動物,所見到的世界通常是以灰色為主。然而,靈長類動物的色覺敏銳性較高,具有相對特殊的色覺能力。

地理分布

分布范圍

哺乳動物遍布世界各大洲、所有的海洋及許多海洋島嶼。不同類型的哺乳動物已經進化到幾乎可以適應地球上所有不同的陸地和水生生境,能夠耐受較大的溫度和地形變化范圍。從熱帶溫帶寒帶,從熱帶雨林到沙漠到極地冰蓋,都有哺乳動物的身影。

動物區系

動物區系(fauna)是指某一地區或特定環境中,各種不同動物種的總和。這種總和可以按照不同的分類系統、自然區域、行政區劃、棲息環境和生活時期等方面來進行劃分和研究。大陸動物區系受地理和氣候的屏障影響,使得不同地區的陸地動物彼此隔開,分界較為明顯。根據陸地脊椎動物的分布,世界陸地動物區系可劃分為六個區(或界),包括古北區(古北界)(Palaearctic realm)、新北區(新北界)(Nearctic realm)、埃塞俄比亞區(熱帶界)(Ethiopian realm)、東洋區(東洋界)(Oriental realm)、新熱帶區(新熱帶界)(Neotropical realm)和澳洲區(澳洲界)(Australian realm)。

習性特點

社會性

群體行為

社會行為,也稱為社群行為,就是指同種動物的不同個體之間發生相互作用、相互關系的有關行為。大多數動物種類的性成熟個體除了結對以外,還會形成暫時性或永久性的群體。這些動物群體在功能和年齡、性別組成上有所不同。在真正的社會群體當中,同種個體之間具有相互的吸引力,有分工協作,從而共同維持群體這一組織。社會群體存在于社會動物當中。

社群維系

通訊

通訊是指一個個體釋放出一種或幾種刺激信號,并引起接收到信號的個體產生行為反應。在群體生活中,動物之間需要互通信息,才能在共同行動中協調一致、各司其職。在通訊過程中,個體之間用來傳統信息的行為或物質成為信號。信號可分為資料信號和數量信號兩種,區別在于是否能傳遞定量信息。根據信息傳導途徑,動物通訊一般分為以下三類:化學通訊、機械通訊和輻射通訊。化學通訊由嗅覺和味覺通路傳遞信息。如動物分泌的信息素。機械通訊由觸覺、聽覺通路進行傳導。例如靈長目可通過擠靠、舌舔、接吻﹑碰撞、擁抱、口咬和輕輕拍打等方式傳遞信息。輻射通訊包括視覺通訊和電通訊。作為社會行為,通訊的主要作用包括:報警信號、食物信號、求偶和交配信號、親子信號。

攻擊

群體生活帶來了諸多好處,但也伴隨著資源有限而產生互相競爭的攻擊行為。攻擊行為可發生在同種或異種個體之間,分為種內攻擊行為和種間攻擊行為。種內攻擊旨在限制對手而非殺害,而種間攻擊通常涉及生死格斗。攻擊行為包括威脅、妥協、儀式化格斗、順從和損傷性格斗等行為方式。攻擊行為在生物學上具有重要意義,有助于資源的合理分配、調節種群密度、提高遺傳素質以及性選擇。然而,攻擊行為也伴隨一些不利的影響,如身體損傷、暴露于捕食者、時間浪費等。因此,攻擊行為在進化中呈現出一種權衡,以最大程度地保留其優點并克服缺點。

等級

優勢等級,又稱社會優勢順序,是指在社會動物群體中,不同個體之間具有一定的等級地位。高等級的優勢個體可以控制低等級的從屬個體,限制其行動,并享有優先獲取資源(如食物、棲息地、配偶等)的權利。這種社會優勢順序通常通過攻擊行為或其他行為形成,勝利者占據高等級地位,而失敗者則處于從屬地位。優勢等級結構不僅有利于減少相互攻擊所造成的傷害,也有助于群體當中的分工協作及提高工作效率,而且還有利于提高種群的遺傳素質。

領域行為

領域行為是一種選擇性占據一定的空間范圍、排斥其他同種個體的進入的行為。領域的大小因物種、資源可用性和種群密度而異,且具有伸縮性。通常,領域行為采用標記行為來表明領域的位置,以防止其他個體入侵。標記行為可以包括視覺、聲音、嗅覺和電標記等方式。領域行為雖然需要投入時間和能量,但對動物具有多重好處,包括資源獲取、生殖成功、領地熟悉和沖突減少等。因此,領域行為在生物進化中具有重要的適應性意義。

利他行為

利他行為指的是一種對個體自身無益或有害,但對同一群體中的其他個體有益的行為。這種行為在各種情境下都有出現,包括防御、生殖和分食等方面。例如,一些社會性動物如狒狒在進食時會有特定個體擔任警戒角色,對捕食者或其他威脅發出警告并進行攻擊性防御,這是一種防御性利他行為。類似的行為也在許多靈長目社會群體中觀察到。利他行為對整個群體的生存和繁衍至關重要,盡管它們可能對執行行為的個體自身帶來一定的成本或風險。這些行為反映了自然界中的社會性和合作性,有助于維持群體的穩定和繁榮。

行為利弊

社群生活對被捕食者和捕食者都有多重好處。對于被捕食者而言,社群生活有以下優勢。首先是不容易被捕食者發現。動物群體數量相對較少,因此捕食者要比發現單獨行動的個體更困難。即使捕食者發現了一個動物群體,要想從中捕食一只個體也更加困難。其次,社群比個體具有更高的警覺性。社群生活使動物更加警覺,有助于及早發現潛在的捕食者,特別對于那些需要依賴逃跑而不是隱蔽來保護自己的動物而言尤為重要。第三是稀釋效應。較大的獵物群體使每個個體被獵殺的機會減少,從而提供了保護。第四是集體防御。 許多動物群體能夠聯合起來抵抗入侵者,保護巢穴內的蛋和幼仔。集體防御的效果取決于參與的個體數量,個體越多,捕食者越難得手。第五是能迷惑捕食者。 一些動物在受到威脅時會進行突發的群體行為,這會讓捕食者感到困惑和迷茫,從而失去了捕食的機會。第六是避免自己成為犧牲品。動物傾向于靠近群體中的其他個體,以減少自己成為捕食者的目標的機會。對捕食者來說,社群生活也有多重好處,包括更快地找到食物,提高獵食成功率,便于捕捉較大的獵物以及在與其他捕食者競爭時獲勝的機會增加。

群體生活也會帶來一些不利的影響。例如,獅子雖然通過群體捕食可以獲得更多的食物,但這些食物必須被群體中的每個成員分享,因此存在著內部的食物競爭壓力。此外,群體中的成員還會面臨生殖競爭,因為配偶資源有限,一些成員可能會比其他成員擁有更多的生殖機會。

感覺特點

哺乳動物通常具有發達的五種感官,即視覺、聽覺、嗅覺、味覺和觸覺。這些感官對其生存和適應環境起著重要的作用。

視覺

哺乳動物的眼睛通常具有復雜的結構,包括角膜、瞳孔、晶狀體和視網膜等。能夠感知光線和顏色,許多物種還具有良好的深度感知和視野范圍。有了視覺便可以通過身體姿勢、面部表情、眼神和體態等視覺信號來傳達威脅、友好、求偶或警戒等不同的信息。

聽覺

哺乳動物的耳朵通常具有外耳、中耳和內耳。能夠接收和分析聲音波動,并通過耳朵的結構將聲音傳遞到內耳。哺乳動物通過聲音的發出和接收進行交流。有了聽覺便可以通過發出不同的叫聲、鳴叫、嗚咽和咆哮等聲音來表達情感、傳遞警告或吸引伴侶。

嗅覺

哺乳動物的嗅覺通常較為敏銳,鼻腔內有發達的嗅覺受體細胞,能夠分辨出不同的氣味。哺乳動物通過釋放氣味物質來傳遞信息。有了嗅覺便可以通過尿液、糞便、體味或腺體分泌物等來標記領域、標識個體身份和性別、警示其它個體或傳遞求偶信息。

味覺

哺乳動物的味覺位于口腔內的味蕾上,能夠感知不同物質的化學味道,如苦、酸、甜和咸等。味覺有助于哺乳動物判斷食物的可食用性和營養價值。

觸覺

哺乳動物的皮膚和神經末梢負責感知觸覺刺激。觸覺有助于感知物體的形狀、質地和溫度等信息。哺乳動物可以通過觸碰、搔癢或親密接觸等方式進行交流。這種接觸可以表達親密、友好、互助或領域邊界等信息。

不同哺乳動物在五官的結構和敏感度上有所不同,這是適應不同生態環境和生活方式的結果。這些感官的協調使用使得哺乳動物能夠感知和理解周圍的世界,并與其它個體進行社交和溝通,有助于建立社會結構、協調行為和減少沖突。

恒溫

根據動物熱能的來源,可以將動物大致分為內溫動物(Endotherm)和外溫動物(Ectotherms)。內溫動物依靠自己體內氧化代謝產熱來調節體溫,由腦控制其產熱速率,通常保持恒定的體溫在35 ~40℃,可以在相對寒冷的環境中活動。幾乎所有哺乳動物都是內溫動物,鳥類也是。內溫動物靠食物攝取提供熱量,相比爬行綱需要更多食物供給。而外溫動物依賴外部熱源,調節體溫的能力很低。也有部分哺乳動物屬于外溫動物,幾乎不產生代謝熱,如裸鼴鼠(Heterocephalus glaber)。

攝食

攝食模式

哺乳動物作為溫血動物,具有高代謝率和內部體溫的調節能力,因此需要消耗更多的能量來維持體溫的穩定。為了滿足能量需求,不同物種的哺乳動物展現了多樣化的取食習性。哺乳動物的攝食模式基本可以分為食蟲類(insectivorous)、食肉目(carnivorous)、食草類(herbivorous)和雜食類(omnivorous)。總的來說,哺乳動物具有廣泛的取食習性,適應了不同類型食物的攝取和消化。這種適應性使其能夠在各種環境中找到適合自身需求的食物來源,并維持所需的能量和營養攝入。

食蟲類

食蟲類主要以昆蟲、蚯蚓和其它小型節肢動物門為食,多具有尖利的牙齒幫助捕食,由于攝食的纖維素較少,因此其消化道通常比較短。典型的食蟲類包括侏食蟻獸針鼴鼩鼱等。

食肉類

食肉類主要以其它動物作為食物來源,具有銳利的犬齒和利爪,適合捕獵和撕咬。這些物種通常追求高蛋白質和高能量的食物,如肉類和其它動物組織。典型的食肉類包括獅子、老虎和豹子等。

食草類

食草類哺乳動物以植物為主要食物來源,消化系統適應了高纖維的植物物質的消化和吸收。這些物種通常有特化的牙齒和消化器官,如長而堅固的臼齒和發達的消化系統。典型的食草類哺乳動物包括牛、鹿和大象等。

雜食類

雜食類哺乳動物可以同時食用動物和植物的食物來源,包括植物枝葉、堅果、果實、蛋、肉,甚至食腐。哺乳動物具有適應不同類型食物的牙齒和消化系統。這些物種具有更廣泛的食物選擇范圍,能夠適應不同環境和季節的變化。典型的雜食類哺乳動物包括猩猩、熊和人類等。

體型與食性的關系

動物的體型和其飲食結構之間存在關系(艾倫法則)。小型哺乳動物通常具有相對較大的表面積-體積的比率,因此其散熱速率相對較高,需要獲取更多的能量來滿足其高代謝速率。因此,體重小于510克的哺乳動物往往更適合以食蟲為主食,因為相比于植物,昆蟲提供的高能量食物更容易滿足它們快速代謝的需求。另一方面,大型哺乳動物的體型相對較大,其表面積相對于體積較小,因此其散熱速率相對較低。這使得它們能夠較慢地覓食或者慢慢消化食物。大型哺乳動物可以是食肉動物,如捕食其他大型有脊椎動物的肉食動物,也可以是食草動物,以植物為主要食物來源,因為它們的體型能夠處理更多的食物。

遷徙

遷徙是指動物根據季節、資源分布、氣候變化等因素,定期或不定期地從一個地區向另一個地區移動。在哺乳動物中,一些物種會遷徙以尋找更豐富的食物資源、逃避惡劣的氣候條件、尋找繁殖場所或避免天敵等。一些典型的哺乳動物遷徙有鯨目遷徙,如座頭鯨和灰鯨,會進行長途遷徙,從寒冷的北極水域遷徙到溫暖的繁殖地或尋找豐富的食物;某些東方蝙蝠物種,會進行季節性遷徙,以尋找更多的食物和合適的繁殖地;羚羊會根據季節變化遷徙數百公里,以尋找適宜的草原和水源。這些遷徙行為對于哺乳動物的生存和繁衍非常重要,能夠適應環境變化,并在遷徙的過程中利用不同地區的資源,保證個體和種群的生存和繁衍成功。遷徙也有利于維持物種的遺傳多樣性,促進生態系統的穩定。

冬眠

除了遷徙以避開惡劣環境外,冬眠是哺乳動物在寒冷冬季中另一種有效的適應策略。冬眠是指哺乳動物進入一種休眠狀態,在此期間的新陳代謝和活動大大降低,以節省能量并度過寒冷的冬季。在恒溫的哺乳動物中,冬眠分為兩種類型,一是真正的冬眠型,這種類型的哺乳動物在冬季可以將體溫降至接近環境溫度(幾乎為0℃),整個身體進入一種休眠狀態。當環境溫度進一步下降或升高到一定程度時,體溫可以迅速恢復到正常水平。一些哺乳動物中的個別物種如單孔類、有袋類食蟲類翼手目、鼠類以及靈長目中的某些物種表現出這種真正的冬眠行為。二是半冬眠型:這種類型的哺乳動物在寒冷季節中,身體進入一種休眠狀態,但體溫并不降低或只降低很少,相對容易被喚醒。熊類和黃鼬等動物屬于這種半冬眠型。冬眠對于哺乳動物來說是一種重要的生存策略。通過降低新陳代謝率和活動水平,冬眠幫助哺乳動物節省能量和維持體內資源,在寒冷的冬季中存活下來。在冬眠期間,依賴體內蓄積的脂肪作為能量來源。一些冬眠型哺乳動物還會在冬眠前增加體重,以便在冬季維持能量供應。冬眠的生理機制非常復雜,涉及到神經內分泌調節、代謝調節體溫調節等方面的變化。這種適應策略使得哺乳動物能夠在寒冷的環境中生存,并在春季到來時重新恢復活動。

運動

哺乳動物在陸地、水域、地下和空中四種環境中移動。陸地上的哺乳動物有跖行、趾行和蹄行等不同行進方式,適應不同的奔跑速度和安靜程度。在不同的地形、情境和移動速度下,動物也會采用不同的步態:常步、速步、驅步及襲步。樹棲動物具有修長四肢,可在樹間擺蕩。穴居哺乳動物擅長挖掘洞穴,嚙齒目多數為穴居動物。水生哺乳動物如鯨豚海牛目具有特化的體型和肢體適應水中生活。蝙蝠是唯一真正飛行的哺乳動物,其翅膀結構能精細控制飛行。

智力

哺乳動物具有一定的智力,與智能相關的行為包括本能行為和學習行為。低等動物通常展現出與生俱來的遺傳性本能,這些本能行為是通過固定的程序引發的,對動物的生存至關重要,尤其是在胚胎和幼年發育階段。學習行為則是通過經驗和觀察學到的行為方式,它更容易受到環境和社會因素的影響。哺乳動物大腦皮層增厚、具有復雜的溝回結構,大腦相對于其他腦部部位發展顯著。這種大腦結構增強了分析、處理、整合信息以及執行行為的能力。學習、思考和行動能力是哺乳動物相較于其他動物群體的顯著特征。鼠類、豚類和靈長目通常展現出較高的智力,因為它們相對容易學會新任務。這種學習能力對于適應新的生存環境和繁殖至關重要。不同的動物展現出不同類型的行為,從簡單的本能行為,如吃,到高度復雜的行為,如集體狩獵、求偶和筑巢。有些行為是固定的,而其他則受到學習和經驗的深刻影響,甚至可能表現出個體之間的行為差異。哺乳動物的大腦結構和智力水平對其行為的復雜性和適應性發揮關鍵作用。哺乳動物行為的發展是一個復雜的進化過程,大腦結構和智力水平對其行為的復雜性和適應性起到關鍵作用,使其能夠在不同環境中高效生存和繁衍。

生長繁殖

生殖方式

哺乳動物存在三種生殖類型。其一是產卵繁殖,這是一種單孔類的繁殖方式,雌性產卵并將其受精卵后包裹在卵殼中,然后卵在巢內孵化。例如,鴨嘴獸的卵富含卵黃,在輸卵管內受精后形成卵殼,然后在巢中孵化。幼獸裸露無毛,在接下來的幾個月里通過舔食母獸腹部乳腺區分泌的乳汁來生長,約4個月后開始獨立生活。第二種是有袋類,胎生,但沒有真正的胎盤。卵黃囊胎盤由卵黃囊與母體子宮壁形成,母體只提供胎兒極少的營養。妊娠期非常短暫,例如,大袋鼠的妊娠期約為39天,新生的幼仔必須自己爬入母獸的育兒袋中,繼續發育。在育兒袋區域,母獸乳頭附著于腹部,供幼仔哺乳。第三種為真獸類的真正的胎生繁殖,胎兒在母體子宮內發育完全后產出。哺乳動物大多為胎生。受精卵卵在進入母體子宮后會植入子宮壁,并形成胎盤,其中絨毛膜、尿囊膜與母體子宮內膜相結合。在胎兒在母體內發育的過程中,營養物質、氧氣和代謝廢物都通過胎盤傳遞。真獸下綱的妊娠期在不同種類中差異很大,通常體型較大的哺乳動物具有較長的妊娠期。例如,鼠類約為21天,兔子為30~36天,而貓和狗的妊娠期為60天,牛為280天,而大象的妊娠期長達22個月。然而,也有一些例外情況,例如須鯨僅有12個月的妊娠期。這種胎生繁殖方式允許胎兒在母體內充分發育,以適應生存環境。

生殖過程

月經周期與發情周期

哺乳動物的交配大多具有季節性,通常發生在春季或冬季,與一年中對幼仔生存最有利的時期相一致。雄性通常可以在任何時間進行交配,但雌性只在特定的發情周期中才會進行交配。月經周期是指靈長類動物雌性的生殖道在周期性變化的生理現象。如果雌性靈長類的排卵沒有成功受孕,大約在14天左右,黃體會退化,黃體酮和雌激素水平下降,導致子宮內膜的內側部分壞死并脫落,這時會出現持續1到4天的出血,被稱為月經。隨后,子宮內膜會逐漸增厚和分泌,為接受受精卵做準備。這個過程大約每28天左右重復一次,被稱為月經周期。而其他哺乳類動物的性沖動通常只在特定時期表現出來,這些時期很短暫但強烈,而在其他時候則沒有性欲,這被稱為發情周期。發情周期涉及到卵巢子宮陰道的周期性變化,這些變化相互關聯,并受到位于下丘腦垂體腺的激素分泌的調控。在發情周期中,卵巢中的卵泡會發育到一定程度,此時雌性雄性會進行交配。一旦卵子受精,子宮內膜會增厚,受精卵會在其中著床。隨后,受精卵卵與子宮壁共同形成胎盤,這是胚胎獲得母體所需養分并發育成熟的重要途徑。發情周期比月經周期更容易受到環境的影響。哺乳動物的發情周期有很大的差異,有些動物一年只在特定的生殖季節發情一次(如狐屬雪貂),有些在生殖季節內可以多次發情(如馬、驢、山羊),還有一些在一年的任何時候都可能發情(如牛、豬、兔子、老鼠等)。

交配與受精

雄性通過生殖器(如哺乳動物的陰莖)將精子射入雌性體內的接受腔(如哺乳動物的陰道),這一過程被稱為交配。哺乳動物的陰莖需要勃起才能成功插入雌性的生殖道,從而有效地傳遞精子。性刺激是由副交感神經系統傳遞的神經沖動引發的,導致陰莖的小動脈擴張并聚集血液,從而產生勃起。隨后,陰莖通過強力噴射將精液排出,這一過程稱為射精。受精事件發生在輸卵管,受精卵通過輸卵管表面的纖毛擺動被送入子宮

妊娠

卵受精后,細胞不斷分裂,當進入子宮腔時已經形成了一個胚泡(也稱為囊胚)。一旦胚泡進入子宮,與子宮內膜接觸時會被吸附到內膜上。胚泡的滋養細胞與內膜接觸后會迅速增生,并侵入子宮內膜,這一過程稱為著床或植入。隨后,滋養細胞會形成絨毛膜絨毛,而子宮內膜會經歷蛻膜樣的變化,二者共同形成胎盤。通過胎盤,母體輸送養料給胚胎,而在子宮內發育的整個過程被稱為妊娠。不同動物的妊娠時間差異巨大,有些動物只需幾天,而有些則可以長達一兩年,例如印度象妊娠期可長達20個月零8天。

分娩

妊娠結束時,血液中的激素水平發生變化,其中孕酮減少、雌激素增加以及神經垂體分泌催產素等因素導致子宮開始收縮。此外,胎兒本身也會引發子宮內膜產生前列腺素,從而促使子宮發生強烈的收縮,進而引發分娩。在一些動物中,還會產生松弛素,其作用是使恥骨聯合松弛,以便胎兒能夠通過產道順利出生。

哺乳

哺乳動物乳汁的產生被稱為哺乳,包括乳生成和造乳作用兩個過程。前者為乳腺開始制造乳汁,而后者則為維持哺乳過程。在妊娠期間,乳腺的乳腺小葉在激素的作用下逐漸發育并增大。然而,由于胎盤分泌的雌激素和黃體酮抑制了乳汁的產生。分娩后,隨著雌激素和黃體水平的下降,腦下垂體前部分泌的促乳素刺激乳腺開始生產乳汁。造乳作用需要生長素、甲狀旁腺素和皮質醇等協助,以供應機體組織所需的氨基酸、脂肪酸和鈣。在分娩后的24到72小時內,乳腺開始分泌的乳汁被稱為初乳。初乳富含蛋白質、激素、致瀉物質和抗體,可以提高嬰兒的消化能力和免疫力。吮吸乳頭可以刺激母親分泌大量的促乳素和催產素,催產素引起乳腺平滑肌收縮,從而促使乳汁分泌。

育幼

生殖行為在哺乳動物中表現出多樣性。哺乳動物撫育后代的行為是其獨特的特征之一。在哺乳期過后,幼體仍然需要親代的照顧和保護,以便生長和發展。親代會提供食物、保護、教育和社交互動等方面的支持。這種長時間的親代關注和撫育對幼體的生存和成長至關重要。在大多數哺乳動物中,雌性承擔主要的撫育責任。雌性會為幼體提供乳汁、保護和教育。然而,也存在一些例外,如狼和其他犬科動物,在一段時間內可能只與一只雌性交配,并為撫養后代做出一定的貢獻。哺乳動物撫育后代的行為對于后代的生存和繁殖成功具有重要影響。通過親代的照料和教育,幼體可以學習適應環境、獲取食物和避免捕食者的技能。一雄多雌的交配現象在哺乳動物中非常普遍,包括獅子、大猩猩、鹿、海獅等。為了爭奪交配的權利和社會地位,雄性動物經常進行激烈的競爭和爭斗。通常來說,體型最大和最強壯的個體往往是最成功的生育者。一旦雄性在一個社群中確立了支配地位,其有效生殖期就開始了,但這種統治地位通常只能維持2到3年,之后會被更年輕、更強壯的雄性取代。在統治者更迭時,常常伴隨殺嬰行為。這是一種殘酷但有效的策略,能夠幫助統治者更快地傳遞自己的基因。

生長

個體的生長過程通常可以分為兩個階段:幼體生長階段和生殖生長階段。幼體生長階段階段的特點是,個體不再生成新的器官,而是已有的器官逐漸發育完善,功能不斷增強,個體長大。在這個階段,有兩個基本規律:一是分階段持續性生長,即個體在不同的時間段內仍然在生長;二是器官部位的異律生長,不同器官和部位的生長速度和時間不同。在這個過程中,不同階段所占時間不同,生長速度各異,導致身體各部位(包括器官)的比例發生變化。生殖生長階段發生在個體成長為成年后,生殖系統達到功能上的成熟,即性成熟。青春期通常是身體生長速度最高的時期。性成熟標志著生長的繼續,同時也伴隨著身體外表上的第二性征的出現,不同物種和個體可能表現出不同的性成熟特征。在接近生命末期的階段,動物的身體功能開始下降,例如人類可能出現白發、皺紋、視力減退、肌肉力量和肺活量減弱等,這被稱為衰老。此時,個體對不利環境的耐受力下降,死亡的可能性增加,并最終導致生命結束。

物種保護

現狀

截至2022年,世界自然保護聯盟(IUCN)公布的瀕危物種紅色名錄中,一共評估了5973種哺乳動物,其中屬于滅絕(EX)的有85種,例如藍馬羚(Hippotragus leucophaeus)、海貂(Neovison macrodon)。野外滅絕(EW)2種,分別是麋鹿(Elaphurus davidianus)、彎角劍羚(Oryx dammah)。極危(CR)233種,例如卷毛野豬(Sus cebifrons)、緬甸金絲猴(Rhinopithecus strykeri)。瀕危(EN)550種,例如縞靈貓(Chrotogale owstoni)、夏威夷僧海豹(Chrotogale owstoni)。易危(VU)557種,例如羚牛(Budorcas taxicolor)、西印度海牛(Trichechus manatus)。近危(NT)373種,例如藏酋猴(Macaca thibetana)、毛冠鹿(Elaphodus cephalophus)。種群資源已受到威脅的哺乳動物至少有1713種。

這些種群資源受到威脅的野生哺乳動物,約占哺乳動物總物種數的29%。并且根據世界自然保護聯盟(IUCN)統計,從1996年到2022年,受到威脅的哺乳動物物種數基本在逐年上升,哺乳動物保護還面臨著很大的威脅與挑戰。

威脅

哺乳動物的種群面臨許多威脅。棲息地破壞導致生境喪失是主要原因之一,人類活動例如城市擴張、道路建設和旅游活動等導致森林、草原和濕地等棲息地的破壞和分割,環境污染使得許多哺乳動物失去了適宜的生存環境。偷獵和非法貿易也威脅著哺乳動物的生存,某些哺乳動物因其皮毛、骨骼、角和其它身體部分而成為獵物,遭受偷獵和非法貿易的威脅。這導致了一些物種的數量急劇下降,甚至瀕臨滅絕。最后,全球氣候變化也對哺乳動物的生存和適應造成了威脅。氣溫升高和降水模式改變可能導致種群數量減少、遷徙模式改變以及食物和水源的不足。

保護

哺乳動物保護主要有兩種方式。第一種是就地保護,這是生物多樣性保護中最有效的措施之一。就地保護的核心是設立保護區或國家公園,將有價值的自然生態系統和珍稀瀕危野生動植物的棲息地劃定出來,限制人類活動的影響,確保保護區內生態系統及其物種的演化和繁衍,維持系統內的物質循環和能量流動等生態過程。自從1872年世界上第一個保護區(黃石國家公園)建立,截止至2014年,已發展到超過162,000個法定的國家保護區,覆蓋超過2840萬平方公里。

移地保護是另一種重要的保護方式。通過建立引種保護設施,人為地創造物種生存環境和種質保存條件,使物種種群得以繁育擴大,遺傳種質得以延續。這種保護方式包括建設動物園、植物園、移地保護基地、養殖中心等,在這些設施中對珍稀瀕危動植物進行保護性的繁育。例如,大熊貓、揚子鱷、東北虎等瀕危野生動物的人工養殖成功,使其種群數量開始復蘇。

種質資源的離體保存也是移地保護的一種措施。這包括建設現代化水平的動物細胞庫、動物精子庫和配子庫,以實現離體保存。與其它移地保護措施相比,種質資源的離體保存更易于儲存,占用較少的地面面積,需要較少的勞動力,因此能夠比較經濟地保存大量樣本。移地保護是就地保護的重要補充。就地保護較為經濟和有效,而對于那些已經喪失自然生境且面臨生存威脅的物種以及生殖能力較差、種群呈衰退趨勢的物種,移地保護具有特別的保護意義,是使其免遭滅絕的重要保障措施。

人類與其他哺乳動物的關系

利用

馴化

馴養是人工飼養野生動物并使其馴服的過程。馴化是人類對動物施行文化控制的方式,也是野生動物在人為控制下的微進化過程。動物被迫在人工環境中生活和繁育后代,高度馴化的動物經歷了長期的人工選擇,能在人類控制下繁育,提供產品或服務。人類馴化了多種哺乳動物作為食物來源,為人類提供了豐富的肉類、乳制品和其它食物。各種哺乳動物如牛、豬、羊和家禽等被養殖和屠宰,為人類的膳食需求提供了重要的蛋白質和營養。一些哺乳動物被馴化為勞動力,為人類提供力量和勞動。例如,牛被用于農業耕作和運輸,馬被用于交通和運輸,犬類被用于牧羊、看守和搜救等任務。哺乳動物還成為人類的寵物和伴侶動物。貓、狗、小型哺乳動物如倉鼠、兔子和鳥類等被人類馴養和飼養,成為人們的伴侶和家庭成員。馴養和馴化野生哺乳動物對于改善人類的生活方式以及促進經濟、科技和文化的繁榮具有重要作用。這些動物為人類提供肉食、乳制品、皮革、毛皮、藥材等各種生活必需品。此外,還可以被馴化用于承載重物、農耕、交通、戰爭或娛樂等多種用途。

動物試驗

動物試驗是指在實驗室內,為了獲得有關生物學、醫學等方面的新知識或解決具體問題而使用動物進行的科學研究。哺乳動物在科學中作為實驗動物扮演了重要角色。在遺傳學、新藥研發、毒理學測試和心理學等研究中,都離不開實驗動物。每年有數百萬哺乳動物,尤其是老鼠,用于實驗。非人類靈長目也被用于研究人類相似性。在19世紀90年代,伊萬·彼得羅維奇·巴甫洛夫使用狗來描述“條件反射”是著名的動物試驗實例。1974年,人類在改變動物遺傳學方面取得了重大突破,當時魯道夫·耶尼施(Rudolf Jaenisch)成功地將來自SV40病毒的脫氧核糖核酸整合到小鼠基因組中,從而成功地創造了第一種轉基因哺乳動物。隨后,基因研究取得了迅速的進展,直到1996年,多利(Dolly)綿羊的成功克隆成為了歷史上首個從成年供體細胞中克隆出的哺乳動物。

雜交

雜交種又稱雜種或混種,是指兩種遺傳上有差異的個體雜交產生的后代,通常具有高度雜合性。雜交可以發生在物種亞種之間(種內雜交),如孟加拉虎與東北虎的交配;也可以發生在同屬不同物種之間(種間雜交),如獅子和老虎的交配;甚至還可以發生在不同屬物種之間(屬間雜交),如綿羊和山羊的交配。

人工選擇繁殖家養動物試圖“恢復”近期滅絕的動物,目標是獲得與已滅絕的野生祖先類似的表型特征。使用種內雜交進行逆向育種可能導致在外觀、生態位和一些基因方面與野生動物非常相似的種系,但野生動物的原始基因庫已經永久消失。

來自家養動物的基因污染、不受控的雜交和基因滲入可能導致野生種群與家養種群的同質化,這將威脅到野生純種種群的生存。盡管自然進化通常伴隨著一定程度的基因流動,但人類引起的雜交可能會污染珍稀純種種群的基因庫,這種基因污染在生物形態學上不容易觀察到。例如,河水牛(Bubalus arnee)由于家養水牛的基因污染而面臨進一步滅絕的威脅。

危害

一些哺乳動物物種對人類利益產生有害影響。隨著人類活動范圍的不斷擴大和活動強度不斷增加,與野生動物的接觸機會增多可能增加患病風險。一些哺乳動物會攜帶致命病毒、細菌、真菌和寄生蟲等,例如蝙蝠可能是正冠狀病毒亞科病原體的潛在宿主。某些哺乳動物,如鼠類和草兔,可能會侵害農作物,導致農業損失。這可能對人類的食物供應和經濟產生負面影響。當某些哺乳動物被引入到非本地地區,可能會成為入侵物種,對當地生態系統造成破壞。有些大型哺乳動物,如大貓科(如獅子、虎、豹)和大型食肉動物(如熊、狼),在特定情況下可能對人身安全構成威脅。例如,當一些哺乳動物感到威脅或被饑餓時,可能會襲擊人類。一些大型食肉動物還會將牲畜作為食物來源,引發人獸沖突。

相關文化

文化象征

在人類的文化中,哺乳動物經常被用作象征和圖騰的形象,在文學、電影、神話、宗教信仰中經常出現,代表了不同的特質、價值觀和象征意義,反映了人類與自然界的關系和對世界的理解。例如,獅子在許多文化中被視為勇氣、力量和王者的象征。獅子的形象出現在各種文化的旗幟、徽章和皇室徽記中,代表著權威和統治力。老虎被認為是力量和榮耀的象征,經常在傳說、神話和藝術作品中出現,象征著勇氣、保護和尊貴。熊在一些文化中被視為力量、勇敢和堅韌的象征,在原住民文化中經常被描繪為精神指導者和保護者,與自然界的和諧和平衡有關。此外,其它哺乳動物如狼、鹿等也被廣泛用作圖騰和象征的形象,反映了人類對自然界和生命的理解和敬畏。這些哺乳動物的圖騰形象在人類的文化中扮演著重要的角色,傳達了對自然界的尊重、力量和智慧的追求,以及與自然和諧相處的理念。

動物紀錄

現存體型最大的哺乳動物:藍鯨(Balaenoptera musculus);

現存最大的陸生哺乳動物:非洲象(Loxodonta);

最大的陸生哺乳動物:納瑪象(Palaeoloxodon namadicus);

現存最高的陸生哺乳動物:長頸鹿(Giraffa);

陸上奔跑最快的哺乳動物:獵豹(Acinonyx jubatus);

現存最大的貓科:東北虎(Panthera tigris altaica);

體積最大的陸上偶蹄目動物:河馬(Hippopotamus amphibius);

現存最大的嚙齒目水豚(Hydrochoerus hydrochaeris);

現存體型最大的陸上肉食動物:北極熊(Ursus maritimus)。

相關研究

2025年6月27日,國際期刊《科學》發表了中國科學家在再生醫學領域的一項里程碑式成果。北京生命科學研究所清華大學生物醫學交叉研究院王偉團隊等在國際上首次發現哺乳動物再生能力調控的關鍵“分子開關”——維生素a的代謝產物視黃酸,并首次成功實現哺乳動物器官的完全再生。

參考資料 >

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中國科學家實現哺乳動物器官完全再生.今日頭條.2025-06-30

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