动物学

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  动物学汉语拼音:Dongwuxue;英语:Zoology),生物学生命科学的一个分支学科。研究动物的分类、形态结构与功能、生活与繁殖、行为、发育与遗传、地理分布、系统演化等有关的生命活动的特征和规律。

概述

  动物学历史悠久,与人类生产活动关系密切。在以渔猎为主要生产方式的原始社会,人类就逐步认识了一些与人类关系密切的动物的生活习性及身体结构,继而尝试饲养、驯化有益的动物,防治有害的动物,积累了一些动物学的知识。在4,700年以前殷商的甲骨文中,可以辨认出许多兽、鸟、鱼、虫等字,后来的象形文字也把“虫”、“鱼”、“犭”作偏旁,可知已有一定分类观念。

  3,000多年前的《夏小正》中即有关于蜉蝣和蚂蚁的生物学的记载。春秋时代的《诗经》中述及动物达100余种。2,500年前的《尚书•禹贡》中记载当时九个大区域的经济动物种类,是中国动物地理学的萌芽。距今2,000多年前的《周礼》中把动物分为毛、羽、介、鳞、蠃五类,大致相当于现代动物分类中的兽类鸟类甲壳类、[[鱼类]和软体动物战国末至初的《尔雅》中有释虫、释鱼、释鸟、释兽、释畜五类,每篇都写了近百种动物。时期的《扁鹊难经》,已提到人体血液循环现象。北魏贾思勰的《齐民要术》总结了许多渔、桑、农、牧的经验。唐代陈藏器的《本草拾遗》中以侧线鳞数作为鱼类分类的重要性状,至今沿用。

  265~420年的晋代,中国已率先编纂动物图谱。稽含的《南方草木状》(304),绘制了人们利用蚂蚁扑灭柑橘害虫的情景,是世界生物防治的最早范例。明代李时珍本草纲目》描述了400多种动物,许多还附有外形图,堪称动物学史上伟大的典籍。

  西方于公元前384~前322年,古希腊亚里士多德曾系统描述了几百种动物,被誉为“动物学之父”。老普林尼编写的37卷的《博物志》中,第7~11卷为动物学内容。

  16世纪后,动物学呈现出勃勃生机,学术著作纷纷问世,其中分类学解剖学的进展尤为迅速。17世纪显微镜的问世,推动了微观领域中组织学胚胎学原生动物学的繁荣。18世纪瑞典博物学家C.von林奈创立动物分类系统及双名法,将动物分为纲、目、属、种和变种五个阶元,是现代分类学的开始。1796年,法国学者G.居维叶比较解剖学古生物学方面作出了贡献。1801年J.-B.de M.拉马克提出了物种进化的思想。19世纪中叶,德国生物学家T.A.H.施万阐明了动物体的基本结构单位是细胞。1859年,英国科学家C.R.达尔文确立了生物进化的学说,用“生存竞争”、“自然选择”的原理和生动具体的实例,剖析自然界动物的多样性、同一性、变异性等,推动了动物学的前进。20世纪进化学说的新成就又进一步证明,突变产生新的遗传基础在进化中有重要的意义,自然选择和生殖隔离使同一物种的不同种群向不同方向发展。

  20世纪以来,由于学科的相互渗透和研究手段的不断改进,促成了动物学的飞跃。当今的动物学,已由过去的观察描述阶段,上升到研究生命活动规律的高峰。

学科分支

  以研究对象划分,可分为原生动物学寄生虫学软体动物学昆虫学甲壳动物学鱼类学鸟类学哺乳动物学等。

  按研究重点和服务的范畴,又可划分为应用动物学资源动物学保护生物学仿生学等。

  传统的主要分支如下。

系统动物学动物地理学

  除过去的分类区系研究外,还包括研究动物的进化和生物多样性。通过对动物进化的过程、历史和结果的认识,去阐明不同动物类群和区系的起源和发展,以及由一种动物向另一种动物转化的客观规律,从而为人类控制和改造生物的实践活动提供科学的理论依据。近年来,这两个分支学科通常被合称为动物系统学进化生物学

  分子遗传学的兴起,为进化研究开辟了一个新的领域,以生物分子为基础的分子进化研究,已成为系统动物学研究的一个重要部分。主要是着眼于对核酸蛋白质等信息大分子的比较研究,通过蛋白质凝胶电泳、DNA分子杂交等生物化学新技术的应用,有可能对不同动物的基因进行比较,或者对同源蛋白质的氨基酸序列变异进行测定,从而了解结构基因的变化和基因调控的变化在动物进化中的作用。已经有可能根据生物大分子的序列资料建立某些动物之间的分子进化关系的模型,也有可能根据某些生物大分子的进化速率推测动物类元间的分异顺序和时间。

动物形态学

  动物科学的基础学科。通过对动物体的结构及其功能、适应的研究,认识生物的多样性以及起源和进化的历史和动因。传统的动物形态学主要研究动物器官的构造及相互关系,通过比较不同动物类群的器官系统的差异来研究动物的进化关系,称为解剖学比较解剖学。研究细胞和组织的显微和亚显微结构的,称为细胞学组织学。动物形态学研究的发展趋势大致为:形态与功能多样性,应用形态学,发育与进化形态学,生态形态学神经生物学中的形态学以及结构形态学。形态学的研究为分类学、生理学以及医学仿生学等应用生物学提供重要的基础资料。

动物生理学

  研究动物从细胞到整体的各个生物结构层次的正常功能及其调节的科学。动物生命的基本活动包括支持、保护、运动、营养、呼吸、体内运输、排泄、生殖、适应性,以及协调体内活动使其与外部环境相适应的整合作用。从最简单的单细胞动物到最复杂的高等脊椎动物都离不开这些活动,并能为这些活动进行物质与能量的代谢。依靠形态学基础来推断或分析生理功能是生理学初始阶段的特点。

  随着化学知识和分析手段的增强,使生理学的化学内容充实,形成生理生化这一分支学科,对动物体的化学组成、物质转化、能量代谢、酶和激素等有深入的认识,对血液、呼吸、消化、排泄、内分泌等系统的功能有比较确切的了解。现代,生理学和物理学的联系渐趋紧密,一些现代的物理学技术方法已经广泛运用于生理学的研究中,如分析与检测动物的能量传递和转化,研究生物电产生和传播的机理、物质运动和力学规律、动物对各种物理因素产生的反应、激光的物理效应等。而电生理学听觉生理学视觉生理学辐射生理学等就是建立在电学声学光学辐射物理学基础上的。

  随着分子生物学的发展和分子生物学技术的运用,已经能为生理学者建立他们感兴趣的各种蛋白质的分子结构,如受体、激素膜蛋白质等,将这些分子结构和它们的功能密切联系起来,就能够在分子水平上阐明生理功能和作用机理。研究这些蛋白质的基因DNA顺序,能进一步掌握它们调控的有关功能的遗传学信息。动物生理学与医学畜牧学的关系密切。动物生理学随着研究的深入还派生出内分泌学免疫学酶学等。

动物生态学动物行为学

  动物生态学研究动物与其所处环境因子(包括生物的和非生物的)间的相互关系,已由过去的个体生态研究发展为种群生态群落生态乃至生态系统研究。

  随着航天技术的发展,外层空间更多地引起了生态学家的关注,从而将动物放进生物圈来作更加深入的研究。动物行为学是研究动物个体和动物社群为适应内、外环境变化(刺激)所作出反应的学科。人类祖先虽然在很早就需观察动物的行为以取得衣食资源和逃避敌害的侵袭,但直到20世纪40年代前后,动物行为学才成为一门独立的学科。研究动物的行为,包括本能、学习、记忆等,从原生动物的游泳模型到人猿社群组织和通信。研究行为必须回答原因、发展、适应功能和进化历史四个问题。要探讨这些问题,行为学必然与形态学生理学生态学遗传学、系统动物学和心理学等学科紧密联系,并因而形成许多新的学科,如行为生理学行为遗传学生态行为学行为系统发育学。其中研究动物个体行为发生的为个体行为发生学,研究动物出生前的行为发展的为行为胚胎学。20世纪70年代,更兴起人类行为学,引起人们广泛的兴趣。

保护生物学

  生命科学中新兴的一个多学科的综合性分支。研究保护物种、保存生物多样性和持续利用生物资源的问题。保护生物学的目的是利用和发展各种科学技术和方法,以保护、保存和复壮地球上的生命——地球上物种、生态过程、进化过程及特定的和总体的环境,即为保存生物多样性提供科学原理和方法。保护生物多样性需要多学科的协同工作:需要分类学家鉴定须加保护的分类单元;需要种群生态学家估测种群的增减及分布变迁,预报迫切的灭绝之险;需要资源管理专家制定保护计划或资源持续利用计划并付诸实施。这样的工作不仅涉及生物学、野生动物管理、林学、畜牧学和渔捞学,也涉及环境科学社会科学

发育生物学胚胎学

  研究动物自卵受精起到在卵内或在母体内的个体发育过程。虽然胚胎学主要研究个体发育规律,但它对阐明生物的进化提供了重要依据。因此,胚胎学研究必将继续紧密联系所研究的对象在系统发生中的地位,从而参与有关动物进化的研究。胚胎学由胚胎发育过程中的形态描述向多学科渗透发展,特别是和细胞生物学免疫学生殖生物学分子生物学的交叉研究,从20世纪50年代发展成为一门新的综合性学科——发育生物学。20世纪70年代以来核酸分子结构和功能的研究方法日趋完善,尤其是重组DNA技术的发明,为研究基因在发育中的表达和调控提供了手段,因而转基因动物仍将是重要的研究课题。胚胎工程细胞工程基因工程中应用与基础相结合的研究课题的深入开展,有可能在高等生物发展方面获得重大突破。

与其他学科的关系和意义

  20世纪80年代以来,与其他自然科学一样,动物学的飞速发展同样表现在学科间的相互渗透、交叉和融合上。这不但表现在动物学与数学物理学工程学化学等的进一步相互渗透和融合(如生物数学生物物理生物化学)上,而且在动物科学内部的不同学科间也如此。如由于对诸如酶的催化作用、分子识别、跨膜信号、遗传学及生物之间相互影响等领域有进一步的了解,分子生物学、细胞生物学和发育生物学这些学科在某些方面已难以区分。又如遗传学、分子生物学和生物化学的新技术已渗透到经典的分类学领域和动物进化的研究中。细胞学和原生动物学的研究在许多方面可以互补。原生动物学和老年学也有共同感兴趣的研究课题。尤其是行为学、生态学、形态学(显微和亚显微结构)、生理学、生物信息化学等学科的方法和手段有极大的发展,不但使脊椎动物学的研究得以深入,而且这些学科进一步渗透到无脊椎动物学昆虫学中。随着分科越来越细及相互渗透和研究的深入,又需要综合和统一,才能更全面、精确地掌握动物的生命活动规律。这也是各个学科发展的共同规律。

  动物学还由于分子生物学和生态学及它们所依靠的方法和技术的渗透和应用,而使研究的范围向微观和宏观两极展开,形成量子水平分子水平生物膜系统(包括细胞)组织器官,器官系统个体种群及生态系统等许多层次。学科渗透和研究工作在不同层次的展开,使传统的动物学的界限变得模糊。动物学家除了继续在大自然中观察、研究动物外,还要把在不同层次或领域中得到的知识组合起来,以说明一个完整机体的形成及其功能。从这个意义上说,不管今后学科如何愈分愈细,动物学将始终存在,并处于各种不同学科错综复杂的关系网中的一个关键的地位。