乌龟为什么身上有壳?

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我也有个类似的疑惑,查了不少资料。 先说结论:乌龟背甲的起源可以追溯到原始软甲动物(软体动物门),而腹甲的起源则能到原始脊索动物(脊索动物门)。所以龟作为半水生生物,进化上继承了来自水生的两个祖先的外套膜器官——背甲和腹甲。 而甲壳类动物(虾、蟹等)的背甲和腹甲都是由同一套外套膜组织演化来的;海生动物(鱼类、海洋贝类)没有背甲,但是有类似乌龟的腹甲。这背后的进化逻辑可能和海水硬度有关,具体细节大家可以参看答案“虾蟹为什么拥有坚硬的盔甲”。

接下来说说对问题的理解。所谓“外骨骼”在生物学中是一个描述性状的结构术语,特指节肢动物(昆虫、蜈蚣等等)的硬皮(比如翅膀外面的翅膀骨)及附属于它们的附肢关节。这个结构其实是由数层鳞片状结构构成的,其中每一层由表皮细胞纵向突起而成,相互重叠形成一层透明的铠甲。这种结构可以让节肢动物相对轻量而有效地抵挡外界伤害并保证运动时的灵活性。

而“外骨壳”则是一类特殊形式的贝壳,主要存在于软体动物门中。它是由贝壳外层角质层的上皮细胞分化出来的钙质结构,是一种特殊的保护性结构,并不具备海生贝类那样良好的透水性能。虽然很多海洋贝类已经没有外骨壳(如珍珠贝)或者失去了外骨壳(如珊瑚虫),但是通过内骨骼来支撑身体,以肌肉控制开闭的鳃盖(呼吸器官)还是保存了下来。

乌龟的背甲和腹甲分别来自于其水生祖先的外骨骼和位于消化道的外骨壳。

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乌龟背甲共有13块硬甲,分5纵行,中间3块从前到后依次变小,两侧两块大致相等,腹甲由12块略呈方形的骨板构成。背甲与腹甲两侧通过侧甲相连形成一个整体,将乌龟整个躯体包在甲壳内。

背甲的上面覆有鳞片,片的颜色和花纹随不同种类而异,有黑色、棕色或黄色,并具有不同形状的斑点和花纹,一般腹甲的颜色要比背甲淡。

乌龟的“盔甲”是由真皮发生、钙质化以后形成的,因此在生物学上,通常把乌龟的甲称为骨质甲。乌龟的背甲与腹甲分别与椎骨、肋骨和胸肋骨以及大部分的肋软骨愈合,因此可以看作是高度特化的龟鳖类的胸廓部分,乌龟的背甲与腹甲之间没有直接愈合。

乌龟的骨质甲的生长方式也同一般动物的骨骼生长方式不同,随着年龄的增长,龟甲上的鳞片,其中心部分会不断形成新的同心生长线,以表明其生长历程。因此,根据这些同心生长线的数目,就可以大致地判断这只龟的年龄,这就是俗称的“龟纹”。

除了背甲和腹甲等骨质甲外,乌龟的四肢及颈、尾等裸露在甲壳以外的部分,还着生有较多的角质鳞,从而加强了对这些裸露部分的保护能力。

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