动物解剖学和生理学/皮肤
皮肤是我们将要描述的十一个身体系统中的第一个。从现在开始的每一章都将涵盖一个身体系统。
皮肤，有时被称为皮肤系统，实际上是身体最大的器官。它具有复杂的结构，由许多不同的组织组成。它执行许多对维持体内稳态至关重要的功能。其中最重要的功能可能是控制体温。皮肤还可以保护身体免受物理损伤和细菌入侵。皮肤有一系列感觉器官可以感知外部环境，以及可以在阳光下制造维生素D的细胞。
皮肤是动物生病时最先受到影响的系统之一，因此对任何与动物打交道的人来说，了解皮肤的结构和功能至关重要，这样他们才能快速识别疾病的迹象。
完成本节后，您应该知道
- 皮肤的一般结构
- 沉积在表皮中的角蛋白的功能
- 角蛋白皮肤结构的结构和功能，包括胼胝、鳞片、指甲、爪子、蹄子和角
- 鹿角既不是由角蛋白构成，也不是在表皮中形成的
- 毛发的结构
- 不同类型羽毛的结构和梳理的功能
- 汗腺、气味腺、梳理腺和乳腺的一般结构和功能
- 皮肤在感知刺激、体温控制和维生素 D 产生方面的基本功能
- 皮肤调节体温的机制
皮肤有各种各样的纹理和形状。有蟾蜍和鳄鱼的干疣皮肤，鱼类和青蛙的湿滑皮肤，龟类的硬壳以及蛇类和人类的柔软光滑的皮肤。哺乳动物的皮肤覆盖着毛发，鸟类的皮肤覆盖着羽毛，鱼类和爬行动物有鳞片。皮肤、毛发或羽毛中的色素可以使外表面呈现彩虹中的几乎所有颜色。
Skin is one of the largest organs of the body, making up 6-8% of the total body weight. It consists of two distinct layers. The top layer is called the epidermis and under that is the dermis
表皮是我们起水泡时起泡的层，正如我们从这种体验中得知的那样，它没有血液或神经。表皮基部的细胞不断分裂并向上推挤上面的细胞。当这些细胞向上移动时，它们会死亡并变成从皮肤表面脱落的干燥的片状鳞片。表皮中的细胞死亡是因为一种叫做角蛋白的特殊蛋白质沉积在其中。角蛋白是一种非常重要的物质，因为它使皮肤防水。如果没有它，像爬行动物、鸟类和哺乳动物这样的陆地脊椎动物，就像青蛙一样，只能在潮湿的地方生存。
爬行动物、鸟类和哺乳动物的脚趾末端都有指甲或爪子。它们保护脚趾的末端，并可用于抓握、梳理、挖掘或防御。它们不断磨损，并从其基部的生长层不断生长（见图 5.2）。
File:Anatomy and physiology of animals Carnivores claw.jpg
图 5.2 - 食肉动物的爪子
蹄子存在于绵羊、牛、马等动物身上，也就是所谓的有蹄类哺乳动物。这些动物在进化过程中失去了脚趾，并用剩余脚趾的“指甲”行走。蹄子是由角质材料组成的圆柱体，它包围并保护脚趾尖（见图 5.3）。
图 5.3 - 马的蹄子
真正的角是由角蛋白构成的，存在于绵羊、山羊和牛身上。它们从不分叉，一旦长成，就永远不会脱落。它们由真皮中产生的骨骼核心组成，并与头骨融合。角本身以一个空心的圆锥形鞘的形式在骨骼周围形成（见图 5.4）。
图 5.4 - 角
雄鹿的鹿角结构完全不同。它们不是在表皮中形成的，也不由角蛋白组成，而是完全由骨骼组成。它们每年都会脱落，并且经常分叉，尤其是在较老的动物中。生长时，它们被叫做鹿茸的皮肤覆盖，鹿茸形成骨骼。后来鹿茸脱落，留下骨质鹿角。鹿茸通常被人工去除，并在亚洲被用作传统药物出售（见图 5.5）。
图 5.5 - 鹿角
其他动物头部也有并非真正角的突出物。长颈鹿头部的角是由骨骼构成，并覆盖着皮肤和毛发，“犀牛角”是由修饰和融合的毛发状结构组成。
毛发也是由角蛋白构成的，并在表皮中发育。它覆盖着大多数哺乳动物的身体，在那里它充当绝缘体并有助于调节体温（见下文）。毛发中的颜色是由与皮肤颜色相同的色素黑色素形成的。毛色可以帮助动物伪装，有时也会吸引异性。
图 5.6 - 毛发
毛发位于毛囊中，从血管丰富的毛根生长。毛发本身由死角蛋白细胞层组成，通常在皮肤中倾斜地生长。一束小的平滑肌纤维（竖毛肌）附着在每根毛发的侧面，当它收缩时，毛发就会竖起来。这会增加毛皮的绝缘能力，一些动物还会利用它在面对敌人或竞争对手时使自己看起来更大（见图 5.6）。
猫的胡须和刺猬的刺是特殊类型毛发的例子。
角蛋白的轻盈和坚韧也是鸟类飞行的关键。以羽毛的形式，它提供了拍打和滑翔飞行所需的巨大机翼。以另一种形式，轻盈蓬松的绒羽，也是由角蛋白构成，是已知的最好的天然绝缘体之一。这种优越的绝缘性能是帮助维持鸟类高体温所必需的。
图 5.7 - 廓羽
廓羽是覆盖身体、翅膀和尾部的较大羽毛。它们有一个展开的羽片，为有效飞行提供了光滑、连续的表面。这个表面是由从中央羽轴延伸出来的羽枝形成的。如果你仔细观察羽毛，你会发现每根羽枝的两侧都有数千根羽小枝，它们通过复杂的钩子和缺口系统相互连接。如果这种排列被打乱，鸟类会用喙将羽枝和羽小枝再次拉在一起，这种动作被称为梳理（见图 5.7）。
图 5.8 - 绒羽
图 5.9 - 翮羽
绒羽是覆盖雏鸟的唯一羽毛，并形成成年鸟类廓羽下的主要绝缘层。它们没有羽轴，而是由一簇简单、细长的分支组成（见图 5.8）。
翮羽有一个细长的毛发状羽轴，末端通常有一小簇羽枝。它们存在于其他羽毛之间，帮助鸟类了解其羽毛的排列情况（见图 5.9）。
腺体是产生和分泌体液的器官。它们通常根据是否有管道或导管来运送其分泌物进行分类。有导管的腺体称为 **外分泌腺**，包括皮肤中的腺体以及在肠道中产生消化酶的腺体。**内分泌腺** 没有导管，直接将分泌物（激素）释放到血液中。垂体和肾上腺是内分泌腺的例子。
大多数脊椎动物在皮肤中都有外分泌腺，它们产生各种分泌物。鱼类和青蛙皮肤上的粘液是由皮肤腺体产生的 **粘液**，一些鱼类和青蛙也从变形的腺体中产生毒液。事实上，一些青蛙的皮肤腺体产生已知的最毒化学物质。爬行动物和鸟类皮肤干燥，腺体很少。** preen gland** 位于鸟类尾巴基部附近，产生油脂来帮助保持羽毛的良好状态。哺乳动物有一系列不同的皮肤腺体。这些包括蜡腺、汗腺、皮脂腺和乳腺。
**蜡腺** 位于耳朵中。
**皮脂腺** 将油性分泌物分泌到毛囊中。这种分泌物称为 **皮脂**，它使毛发柔软并有助于防止细菌生长（见图 5.6）。
**汗腺** 由一个盘绕的管子和通向皮肤表面的导管组成。它们在显微镜下观察时的外观启发了第一批观察它们的科学家之一，将其称为“仙女肠”（见图 5.1）。汗液含有盐和尿素等废物，汗液在皮肤表面蒸发是许多哺乳动物身体冷却的主要机制之一。马在剧烈运动时一天可以出汗多达 30 升液体，但猫和狗的汗腺很少，必须通过喘气来冷却自己。许多动物汗液中的气味用于标记领地或吸引异性。
**乳腺** 仅存在于哺乳动物中。它们被认为是变形的汗腺，存在于两性中，但在雄性中很少活跃（见图 5.10）。腺体的数量因物种而异。它们在发育良好的乳头处开口到表面。牛奶含有蛋白质、糖类、脂肪和盐，尽管具体成分因物种而异。
图 5.10 - 乳腺
适量的阳光中的紫外线对皮肤形成 **维生素 D** 是必要的。这种维生素可以预防骨骼疾病，例如室内饲养的动物易患的佝偻病。过度暴露于阳光中的紫外线会造成伤害，沉积在表皮基部细胞中的色素 **黑色素** 有助于保护皮肤的深层组织免受这种伤害。黑色素也会使皮肤着色，黑色素含量的差异会产生从淡黄色到黑色的颜色。
过度暴露于阳光会造成晒伤。这在人类中很常见，但像猫和猪这样的浅色动物也会晒伤，尤其是在耳朵上。皮肤癌也可能是过度暴露于阳光造成的。随着臭氧层空洞的增加，人们和动物暴露在阳光的紫外线辐射下，皮肤癌的发病率也在上升。
皮肤的深层，称为真皮，比表皮厚得多，但结构更均匀（见图 5.1）。它由疏松结缔组织组成，其中含有大量的 **胶原蛋白** 和 **弹性纤维**。牛、猪等的皮肤的这一部分经过处理后成为商业皮革。真皮有丰富的血管供应，因此切口和烧伤穿透到真皮会导致出血或严重的液体流失。真皮中还有许多神经末梢和触觉感受器，因为当然，皮肤对触觉、疼痛和温度很敏感。
在显微镜下观察皮肤切片时，可以看到毛囊、汗腺和皮脂腺深入真皮。然而，这些结构不是起源于真皮，而是源于表皮。
在真皮的较低水平，有一层脂肪或 **脂肪组织**（见图 5.1）。它充当能量储存库，是一种极好的绝缘体，特别是在像鲸鱼这样毛发很少的哺乳动物中。
脊椎动物可以根据它们是否控制其内部温度分为两组。两栖动物（青蛙）和爬行动物被称为“ **冷血动物** ”（**变温动物**），因为它们的体温大约遵循环境温度。鸟类和哺乳动物被称为 **温血动物（恒温动物**），因为它们可以保持一个大致恒定的体温，而不管环境温度如何变化。
热量是由身体的生化反应（尤其是在肝脏中）以及肌肉收缩产生的。身体大部分的热量损失是通过皮肤发生的。因此，许多控制体温的机制在这里起作用就不足为奇了。
当动物处于寒冷的环境中需要减少热量损失时，竖毛肌收缩，导致毛发或羽毛竖起，增加被它们捕获的绝缘空气的层。
图 5.11a) 毛发肌肉放松...............图 5.11b) 毛发肌肉收缩
通过收缩位于真皮中的大量血管，也可以减少皮肤表面的热量损失。这将血液流动带到更深的地方，从而减少热量损失并导致皮肤苍白（见图 5.12a）。
图 5.12a) 皮肤减少热量损失
颤抖是由肌肉抽搐引起的，产生的热量也有助于提高体温。
动物在炎热环境中或剧烈活动增加内部热量产生时，使用两种主要机制来增加通过皮肤损失的热量。第一种是扩大真皮中的血管，使血液流经皮肤表面，热量可以散失到环境中。第二种是通过汗腺产生汗液（见图 5.12b）。这种液体在皮肤表面蒸发会产生冷却效果。
调节体温的机制受大脑一个小区域（称为 **下丘脑**）的控制。它就像一个恒温器。
图 5.12b) - 皮肤增加热量损失
从身体表面散失的热量与动物的皮肤面积与其身体的总体积之比有关。
像老鼠这样的小动物与它们的总体积相比，皮肤面积非常大。这意味着它们往往会损失大量的热量，并且在寒冷的天气中难以保暖。它们可能需要保持活跃才能维持体温，或者可能冬眠来避免这个问题。
像大象这样的大型动物则相反。与它们的总体积相比，它们只有相对较小的皮肤面积，并且可能难以保持凉爽。这是这些大型动物往往毛发稀疏的原因之一。
- 皮肤由两层组成：薄的表皮以及在其下的较厚的真皮。
- 表皮由基底细胞分裂形成，这些细胞将上面的细胞推向表面，在那里它们会死亡并脱落。
- 角蛋白是一种蛋白质，沉积在表皮细胞中。它使皮肤防水。
- 在表皮中形成的各种皮肤结构由角蛋白构成。这些包括爪子、指甲、蹄子、角、毛发和羽毛。
- 在表皮中形成的各种外分泌腺（有导管）包括汗腺、皮脂腺和乳腺。
- 黑色素沉积在表皮基底的细胞中，保护深层细胞免受太阳的有害影响。
- 真皮由疏松结缔组织组成，并有丰富的血液供应。
- 真皮下方是绝缘的脂肪组织。
- 体温通过汗液、毛发竖立、真皮毛细血管的扩张和收缩以及颤抖来控制。
使用皮肤练习题来帮助你了解所有关于皮肤的知识。
现在使用这个皮肤测试自己，看看你学到了多少，并记住。
- a) 表皮
- b) 真皮
角蛋白
毛发、指甲、足垫、羽毛、爬行动物的鳞片
外分泌腺
黑色素
- a. 颤抖
- b. 血管收缩
关于角蛋白皮肤结构 - 毛发、羽毛、角等方面很好。
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维基百科关于（人类）皮肤的介绍。一如既往地好，但信息比你需要的多。