绪论 


  第一节 生物的分界及动物在其中的地位 
  第二节 动物学及其分科 
  第三节 研究动物学的目的意义 
  第四节 动物学发展简史 
  第五节 动物学的研究方法 
  第六节 动物分类的知识 
  复习题

 

第一节 生物的分界及动物在其中的地位

 

  自然界的物质分为生物和非生物两大类。前者具有新陈代谢、自我复制繁殖、生长发育、遗传变异、感应性和适应性等生命现象。因此,生物世界也称生命世界(Vivicum)。生物的种类繁多,形形色色,千姿百态,目前已鉴定的约200万种。随着时间的推移,新发现的种还会逐年增加,有人(R.C.Brusca等,1990)估计,约有2000万~5000万种有待发现和命名。为了研究、利用如此丰富多彩的生物世界,人们将其分门别类系统整理,分为若干不同的界(Kingdom)。

  生物的分界随着科学的发展而不断地深化。在林奈时代,对生物主要以肉眼所能观察到的特征来区分,林奈(Carl von Linné,1735)以生物能否运动为标准明确提出动物界(Animália)和植物界(Plantae)的两界系统,这一系统直至本世纪50年代仍为多数教材所采用。显微镜广泛使用后,发现许多单细胞生物兼有动物和植物的特性(如眼虫等),这种中间类型的生物是进化的证据,却是分类的难题,因而霍格(J.Hogg,1860)和赫克尔(E.H.Haeckel,1866)将原生生物(包括细菌、藻类、真菌和原生动物)另立为界,提出原生生物界(Protista)、植物界、动物界的三界系统,这一观点直到本世纪60年代才开始流行,并被一些教科书采用。

  电子显微镜技术的发展,使生物学家有可能揭示细菌、蓝藻细胞的细微结构,并发现与其他生物有显著的不同,于是提出原核生物(Prokaryote)和真核生物(Eukaryote)的概念。考柏兰(H.F.Copeland,1938)将原核生物另立为一界,提出了四界系统,即原核生物界(Monera)、原始有核界(Protoctista)(包括单胞藻、简单的多细胞藻类、粘菌、真菌和原生动物)、后生植物界(Metaphyta)和后生动物界(Metazoa)。随着电镜技术的完善和广泛应用以及生化知识的积累,将原核生物立为一界的见解,获得了普遍的接受,成为现代生物系统分类的基础。1969年惠特克(R.H.Whittaker)又根据细胞结构的复杂程度及营养方式提出了五界系统,他将真菌从植物界中分出另立为界,即原核生物界、原生生物界、真菌界(Fungi)、植物界和动物界。这一系统逐渐被广泛采用,直到90年代有些教材仍在沿用(绪图—1,2,3)。

  生命的进化历史经历了几个重要阶段,最初的生命是非细胞形态的,即非细胞阶段。从非细胞到细胞是生物发展的第二个阶段。初期的细胞是原核细胞,由原核细胞构成的生物称为原核生物(细菌、蓝藻),从原核到真核是生物发展的第三个阶段,从单细胞真核生物到多细胞真核生物是生物发展的第四个阶段。五界系统反映了生物进化的三个阶段和多细胞生物阶段的三个分支,即原核生物代表了细胞的初级阶段,进化到原生生物代表了真核生物的单细胞阶段(细胞结构的高级阶段),再进化到真核多细胞阶段,即植物界、真菌界和动物界。植物、真菌和动物代表了进化的三个方向,即自养、腐生和异养。

  五界系统没有反映出非细胞生物阶段。我国著名昆虫学家陈世骧(1979)提出3个总界六界系统,即非细胞总界(包括病毒界),原核总界(包括细菌界和蓝藻界),真核总界(包括植物界、真菌界和动物界)(绪表—1)。有些学者认为不必成立原生生物界,把藻类和原生动物分别划归植物界和动物界,成为比较紧凑的四界系统。另一些学者主张扩大原生生物界,把真菌划归在内成为另一种四界系统。由于病毒是一类非细胞生物,究竟是原始类型还是次生类型仍无定论,因此,将病毒列为最初生命类型的一界的观点,学者们尚有争议。

 

  近年还有学者提出与上述六界不同的六界系统(如R.C.Brusca等,1990),将古细菌另立为界,即原核生物界、古细菌界(Archaebacteria,也有译为原细菌,包括厌氧产甲烷细菌等)、原生生物界、真菌界、植物界和动物界。还有学者(T.Ca-valier-Smith,1989)提出八界系统,将原核生物分为古细菌界、真细菌界(Eubacteria),将真核生物分为古真核生物和后真核生物(Metakaryota)两个超界,前一超界只含一个界,即古真核生物界(Archezoa),后一超界包括原生动物界、藻界(Chromista,该界包括隐藻 Cryptophyta和有色藻 Chromophy-ta两个亚界)、植物界、真菌界、动物界。有学者认为这一分界系统是较为合理和清楚的。

 

  综上所述,可知目前人们对生物的分界尚无统一的意见。但无论如何,从30亿年古生物的化石记录或当前地球上现存生物的情况;从形态比较、生理、生化的例证等,都揭示了生物从原核到真核、从简单到复杂、从低等到高等的进化方向。而生物的分界则显示了生命历史所经历的发展过程。

  生物间的关系错综复杂,但它们对于生存的基本要求都不外是摄取食物获得能量、占据一定的空间和繁殖后代。生物解决这些问题的途径是多种多样的。在获取营养方面,凡能利用二氧化碳、无机盐及能源合成自身所需食物的叫自养生物,绿色植物和紫色细菌是自养生物。故植物是食物的生产者,生物间的食物联系由此开始。动物则必需从自养生物那里获取营养,植物被植食性动物所食,而后者又是肉食性动物的食料,故动物属于掠夺摄食的异养型,在生物界中是食物的消费者。真菌为分解吸收营养型,处于还原者的地位。这些都显示出三界生物是最基本的,在进化发展中营养方面相互联系的整体性和系统性,以及生物在生态系统中相互协调,在物质循环和能量流转过程中所起的作用。

  •  

    第二节 动物学及其分科

     

      动物学(Zoology)是一门内容十分广博的基础学科,它研究动物的形态结构、分类、生命活动与环境的关系以及发生发展的规律。随着科学的发展,动物学的研究领域也越来越广泛和深入。动物学依据研究内容的不同而分为许多不同的分支学科,主要有以下几类:

      动物形态学:研究动物体内外的形态结构以及它们在个体发育和系统发展过程中的变化规律。其中研究动物器官的结构及其相互关系的叫做解剖学。用比较动物器官系统的异同来研究进化关系的叫做比较解剖学。研究动物器官显微结构及细胞的叫做组织学和细胞学。现代的解剖学、组织学、细胞学不仅研究形态结构也研究机能,细胞学已发展为细胞生物学。研究绝种动物化石以阐明古动物群的起源、进化及与现代动物群之间的关系的叫做古动物学。

      动物分类学:研究动物类群(包括各分类阶元)间的异同及其异同程度,阐明动物间的亲缘关系、进化过程和发展规律。

      动物生理学:研究动物体的机能(如消化、循环、呼吸、排泄、生殖、刺激反应性等)、机能的变化发展以及对环境条件所起的反应等。与之有关的学科还有内分泌学、免疫学等。

      动物胚胎学:研究动物胚胎形成、发育的过程及其规律。近些年来应用分子生物学和细胞生物学等的理论和方法,研究个体发育的机理是胚胎学发展的新阶段,成为发育生物学。

      动物生态学:研究动物与环境间的相互关系。包括个体生态、种群生态、群落生态,乃至生态系统的研究。

      动物地理学:研究动物种类在地球上的分布以及动物分布的方式和规律。从地理学角度研究每个地区中的动物种类和分布的规律,常被称为地动物学。

      动物遗传学:研究动物遗传变异的规律,包括遗传物质的本质、遗传物质的传递和遗传信息的表达调控等。

      此外,动物学按其研究对象划分,可分为无脊椎动物学、脊椎动物学、原生动物学、寄生动物学、软体动物学、甲壳动物学、蛛形学、昆虫学、鱼类学、鸟类学、哺乳动物学等。按研究重点和服务范畴又可分为理论动物学、应用动物学、医用动物学、资源动物学、畜牧学、桑蚕学、水产学等。

      由于学科发展和广泛的交叉渗透,使动物学研究向微观和宏观两极展开又相互结合,形成了从分子、细胞、组织、器官、个体、群体、生态系统等多层次的研究。然而尽管各个学科正在飞速发展,动物学仍始终是处于不同学科错综复杂关系网中的一个基础学科,这从新兴的保护生物学的发展过程可以清楚地看出。

      保护生物学(Conservation Biology)是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、保护生物多样性(biodiversity)和持续利用生物资源等问题。生物多样性包括物种多样性、遗传多样性和生态系统多样性。随着人口的迅速增加,人类经济活动的加剧,作为人类生存极为重要的基础的生物多样性受到了严重威胁,许许多多的物种已经灭绝或濒临灭绝,因此生物多样性的研究、保护保存和合理开发利用急待加强,这已成为全球性的问题,1992年联合国环境署主持制订的《生物多样性公约》,为全球生物多样性的保护提供了法律保障。

  •  

    第三节 研究动物学的目的意义

     

      由于动物学是一门具多种分支学科的基础学科,不仅学科本身的理论研究内容广博,与农、林、牧、渔、医、工等多方面的实践也有密不可分的关系。纷纭多彩的动物界不仅为人类的衣、食、住、行提供了宝贵资源,也为美化人们的生活、满足人们精神生活的需要提供了丰富内容。因此,学习和研究动物学具有十分重要的意义。

      动物资源的保护、开发和持续利用方面我国的动物资源十分丰富,动物种类及数量居世界前列,其中许多是我国的特有动物和珍贵动物,有些是珍稀濒危动物。为了开发利用动物资源,需要首先调查研究摸清动物资源的情况,这在我国尚是一项需要进一步完成的基础工作。在保护动物资源方面,如何挽救濒危物种保护受胁动物,都需要了解有关动物的生活环境、食性、繁殖规律以及与其他生物的关系等知识,因为物种的进化是不可逆的,一旦灭绝不可能再现。例如大熊猫、朱鹮等的保护工作已深受世界关注,我国动物学科技工作者已进行了多年深入研究并取得了重要进展,尚有大量工作要做。随着工业发展,污染加剧、环境日趋恶化的今天,保护物种多样性、遗传多样性及生态系统多样性已成为当今世界面临的重要任务。在资源开发和持续利用方面,动物界是一个取之不尽的宝库,但如果不注意保护、合理利用就不是用之不竭,这需要动物科学与其他学科结合不断探索研究。

      在农业和畜牧业的发展方面在控制农业害虫、生物防治以及家畜、家禽、经济水产动物、蜂、蚕的养殖等方面,动物学都是必要的基础。例如,为了发展这些有益动物,就需要了解和掌握它们的形态结构、生命活动规律,满足其所需生活条件,防治对其有害生物等,才能使其健康迅速发展。为了不断改良品质培育新品种,也需要动物学与其他学科交叉的先进技术。如自从帕米特(R.D.Palmiter)于1982年将大鼠的生长激素基因注入小鼠的受精卵内培育出巨型小鼠以来,转基因鱼、兔、猪、羊等工作不断有所报道,使人类改造动物的工作提高到了一个新水平。对大量农林害虫的防治,需要掌握各有关害虫的形态结构、生活习性及生活史等,这是害虫预测预报的基础,也是掌握最适时机消灭害虫不可缺少的知识。通过对害虫及其天敌昆虫(或动物)关系的研究,了解天敌昆虫的结构特点及其生活规律,人工大力培养害虫的天敌昆虫,用以控制、消灭害虫。例如人工培养赤眼蜂(该蜂产卵于棉铃虫幼虫体内)杀灭棉铃虫。这种利用生物防治害虫,既避免了农药的污染,又能达到控制以至消灭害虫的目的,在我国这方面已取得了很大成绩。以昆虫的外激素诱杀不同性别的害虫,或利用培育的雄性不育昆虫来控制其繁殖的方法,也是从动物学的研究中发展起来的。此外,一些昆虫作为农作物、蔬菜、果树的传粉媒介,对提高这些虫媒受粉植物的产量起重要作用。

      在医药卫生方面动物学及其许多分支学科,诸如动物解剖、组织、细胞、胚胎、生理、寄生虫学等是医药卫生研究不可缺少的基础。有些寄生虫直接危害人体健康,甚至造成严重的疾病,如疟原虫、黑热病原虫、血吸虫、钩虫、丝虫所致的我国有名的五大寄生虫病,对这些疾病的诊断治疗及预防,如果没有动物学研究的配合是难以完成的。只有掌握其形态特征、生活史或中间寄主、终末寄主的各个环节的生物学特点,才有可能考虑如何切断其生活史进行治疗及综合防治措施,以达到控制和消灭的目的。在这方面,我国解放后取得了惊人的进展。有些动物虽然本身不能直接使人致病,但它是许多危险的流行病病原体的传播媒介,如蚊、蝇、跳蚤及一些蜱螨、老鼠等。可供药用的动物种类繁多,例如,广泛应用的动物药牛黄、鹿茸、麝香、蜂王浆、蜂毒、全蝎、蜈蚣等。许多医学中难题的解决以及新药物的研制,也必须先在动物体上进行试验或探索。实验动物已成为专门的学科,为药物试验提供实验对象,还为动物药物(包括活性物质)的开发利用提供线索,如用于抗血凝的蚂蟥的蛭素、用于医治偏瘫的蝮蛇的抗栓酶、治疗癫痫的蝎毒的抗癫痫肽等,这方面深入的工作虽属生物化学和医学的范畴,但也需配合以动物学的研究。

      在工业工程方面许多轻工业原料来源于动物界,例如哺乳动物的毛皮是制裘或鞣革的原料,优质的裘皮如紫貂、石貂、水獭等;麂皮为鞣革的上品。产丝昆虫如家蚕、柞蚕、蓖麻蚕所产的蚕丝及羊毛、驼毛、兔毛等为丝、毛纺织提供原料。我国是世界上养蚕历史最悠久的国家,产丝量居世界首位。虽然化学纤维形形色色日新月异,但丝、毛纤维织物仍有其无比的优越性。又如紫胶虫产的紫胶、白蜡虫分泌的虫白蜡均广泛用于工业。珊瑚的骨骼及一些软体动物的贝壳可加工制成工艺品和日用品,珍珠贝类所产生的珍珠,其经济价值更为突出。

      在当代工业工程技术方面应用的仿生学,也离不开动物科学的研究。动物在亿万年的进化过程中,形成了各种奇特结构、功能或行为,其高度自动化和高效率是精密仪器所无法比拟的。如模仿蛙眼研制的电子蛙眼,可准确灵敏地识别飞行的飞机和导弹,人造卫星的跟踪系统也是模仿蛙眼的工作原理。根据蜜蜂准确的导航本领制成的偏光天文罗盘,已用于航海和航空,避免迷失方向。模仿海洋漂浮动物水母的感觉器制成的“水母耳”风暴预测仪,能准确预报风暴。模拟人体的结构与功能研制的人工智能机器人,具有完善的信息处理能力,能按最佳方案进行操作装配等。仿生学正在探索一些意义更为重大而深远的课题,潜力巨大,前景诱人。

     

    第四节 动物学发展简史

     

      动物学也像其它任何一门科学一样,有它自己的发生和发展的历史。动物学的历史,一方面反映了人们同自然作斗争的历史,另一方面,也反映了社会发展的变迁史,它的全部发展史是与人类社会生产力的发展分不开的。

     

    一、西方动物学的发展

     

      在西方,动物学的研究开始于古希腊学者亚里士多德,他总结了劳动人民在生产斗争中得来的动物学知识,并对各种动物作细致深入的观察,记述了450种动物,首次建立起动物分类系统,将它们分为有血动物和无血动物二大类,且对比较解剖学、胚胎学也有巨大贡献,被誉为动物学之父。

      亚氏之后,欧洲进入封建社会。宗教的统治反映到一切学术领域之中。维护神权和反动的唯心主义阻碍了动物学及其他科学的自由探讨和发展,这种现象一直拖延至资本主义因素萌芽的文艺复兴时期。

      16世纪以后,许多动物学方面的著作纷纷问世。动物分类学及解剖学方面的成就很大。17世纪,显微镜的发明,大大地推进了对微观结构的认识,组织学、胚胎学及原生动物学等都相继得到了发展。18世纪,人们已经积累了相当丰富的动物学知识。在分类学方面,瑞典生物学家林奈(Carl von Linné,1707—1778)作出了伟大贡献,创立了动物分类系统,将动物划分为哺乳纲、鸟纲、两栖纲、鱼纲、昆虫纲和蠕虫纲六个纲,又将动植物分成纲、目、属、种及变种五个分类阶元,并创立了动植物的命名法——双名法,为现代分类学奠定了基础。他提出生物皆有种的概念。但他和当时的许多自然科学家一样,持有物种不变的观点,并认为一切物种都是神创造的。

      与林奈物种不变的观点相反,这个时期进化论的思想也逐渐传播开来。法国生物学家拉马克(J. B. Lamarck, 1744—1829)激烈地反对林奈的观点,提出物种进化的思想,并且证明动植物在生活条件影响下可以变化、发展和完善。“用进废退”及“获得性遗传”是他的著名论点。另一个与拉马克同时代的学者是法国自然科学家居维叶(G.Cuvier,1769—1832)认为有机体各个部分是相互关联的,确立了器官相关定律。运用这个规律,能够根据所发现的有机体的某一块骨头或碎片,恢复它整个的骨骼、外貌,甚至还能概括出化石动物生活方式的某些详细情节。在比较解剖学及古生动学方面作出了巨大贡献。然而,他是物种不变观点的拥护者,以“激变论”对抗拉马克的进化论。

      19世纪中叶,两位德国学者施莱登(M.Schleiden,1804—1881)及施旺(T.Schwann,1810—1882)提出了细胞学说,认为动植物的基本构造是细胞。英国科学家达尔文( C. Darwin, 1809—1882)在他的伟大著作《物种起源》(1859)一书中,总结了他自己的观察,并综合动植物饲养、栽培方面的丰富材料,认为生物没有固定不变的种。种与种之间,至少在当初是没有明确界限的,物种不仅有变化,而且不断地向前发展,由简单到复杂,从低等到高等。同时他以“自然选择”学说解释了动物界的多样性、同一性、变异性等。《物种起源》的出版,对生物学中的先进思想和工作起了极大的促进作用。马克思和恩格斯都曾高度评价达尔文的著作,马克思认为达尔文的著作给了自然科学中的目的论一个致命的打击。恩格斯把《物种起源》和上面所说的细胞学说,分别列为19世纪自然科学的三大发现之一。

      达尔文虽然从饲养学家那里了解到动植物可以遗传这一事实,但是他却完全不知道遗传的机制。奥国学者孟德尔(G.Mendel,1822—1884)用豌豆进行杂交试验,发现后代各相对性状的出现,遵循着一定的比例,称为孟德尔定律。这一发现和后来发现的细胞分裂时染色体的行为相吻合,成为摩尔根(T.H.Morgan,1866—1945)派基因遗传学的理论基础之一。

      1953年沃森(J.D.Watson)和克里克(F.H.C.Crick)提出了DNA双螺旋结构模型后,于是DNA复制、转录、遗传信息的传递等问题得到了更精确的回答,这方面研究的发展,出现了分子生物学这门新兴学科,极大地促进了动物科学在分子水平上的研究和发展。动物学与数、理、化等相关学科以及动物学科内各分支学科间的相互渗透交叉和综合,使得动物科学的发展速度加快,许多分支学科处于领先地位,并不断开拓新的研究领域。

     

    二、我国动物学的发展

     

      我国是一个文明古国,地大物博,动物资源非常丰富,我国人民在与自然界长期斗争的过程中,积累了极为丰富的动物学知识。早在公元前3千多年的原始社会里,我们的祖先就知道养蚕和饲养家畜。从出土的甲骨文记载,在夏商时期(约公元前21世纪—公元前11世纪),马、牛、羊、鸡、犬、豖等家畜饲养都已发展起来。公元前2千年关于物候方面的著作《夏小正》,记每月之物候,其中也谈到动物,如 5月浮游(今称作蜉蝣)出现,12月蚂蚁进窝,就是对蜉蝣与蚂蚁生活观察的记实。说明我国古代劳动人民很早就重视自然季节现象与农业生产的关系。至西周(公元前11世纪—公元前771年)和春秋(公元前 770年—公元前 476年)战国(公元前 475年—公元前221年)时期,奴隶社会逐渐转变为封建社会,农牧业更加发展,《诗经》记载的动物达一百多种,从文字的“虫”、“鱼”、“犭”等偏旁,也可看出当时已具备一些动物分类知识。在《周礼》一书中将生物分为两大类,相当于动物和植物,将动物分为毛物、羽物、介物、鳞物和蠃物五类,相当于现代动物分类中的兽类、鸟类、甲壳类、鱼类、软体动物和无壳动物。较之西欧18世纪林奈所分的哺乳类、鸟类、两栖类、鱼类、昆虫、蠕虫六类只少一类。自秦(公元前221年—公元前207年)汉至南北朝,许多农业种子和马匹等优良品种的广泛培育和交换,进一步促进了农业和畜牧业的发展。晋朝(公元265—420年)已开始编撰动植物图谱,晋朝稽含著的《南方草木状》,虽然是植物方面的著作,但其中记载了利用蚂蚁扑灭柑橘害虫,这是世界上最早利用天敌消灭害虫的事例。北魏贾思勰(公元486—534年)著的《齐民要术》一书总结了农民的生产经验,内容广博,包括农业(谷类、油料、纤维、染料等作物)、畜牧业(家畜、家禽)、养蚕、养鱼、农副产品加工等技术经验。自隋唐至明朝,我国的生物科学知识继续发展。唐朝(公元618—907年)陈藏器著的《本草拾遗》记有鱼类的分类,所依据的分类特征有侧鳞的数目。目前鱼类的分类仍以此作为依据之一。书中还提到不少动物的名称。明朝李时珍(1518—1593)所著《本草纲目》总结修订了前人的本草著作,加上他本人的研究,描记了1800余种药用动植物,其中有400多种动物,并附图1100余幅,载明动植物的名称、性状、习性、产地及功用,还将动物分为虫、鳞、介、禽、兽几类,全书52卷,是我国古代科学著作的伟大典籍,受到世界各国人民的重视,已译成许多种文字发行,至今仍受人推崇。

      我国古代医药学的成就也是非常卓越的。在甲骨文中已有关于疾病的字,《黄帝内经》和公元前4世纪战国时期秦越人所著的《扁鹊难经》都是我国早期著名的医学著作。这两本著作包括了人体解剖、生理、病理、治疗等方面的丰富知识,当时秦越人对血液循环已有认识,并估计了每一循环所需的时间,还首创了基于血液循环的脉诊。可见我国发现血液循环较之西方英人哈维(W. Harvey)的“心血运动论”(1628)要早1900多年。宋朝王维德的《铜人针灸经》已把人体的穴位做成铜质人体模型用于教学,可见当时针灸学之发达。除上面讲到的秦越人(扁鹊)、李时珍等外,我国古代在医药学方面作出重要贡献的医学家还不少,如张仲景(公元150-219年)、华陀(公元?—208年)、葛洪(公元283—363年)、陶弘景(公元452—536年)、孙思邈(公元581—682年)等,使中国医学在全世界的医学上独成一派。

      由上述可见,在明朝以前,中国动物学知识及结合农医实践成就在世界上并不落后。不过自欧洲文艺复兴后,西欧国家进入资本主义社会,在新兴的资本主义制度下自然科学得到迅速发展,而我国仍处于封建时期,鸦片战争后又沦为半殖民地半封建社会,阻碍了科学的发展,致动物学的发展极为缓慢而落后了。

      我国在20世纪初才开始有现代动物学的研究,除在高等学校开办生物学系科培养人才外,于20年代在南京、北京相继建立了动物学的研究机构,开展了一些较零散的研究工作,但旧中国由于人力、经费不足以及战乱等影响,动物学的研究进展缓慢。解放后,在党的领导下,发生了根本性的变化,从此动物学的发展与其他学科一样,进入了一个崭新的阶段,取得了辉煌的成就。进入80年代以来,在改革开放政策的指引下,广泛开展了国际学术交流与合作,使动物学的科学研究提高到了一个新的水平。

      我国现代动物科学经过广大动物科技工作者的不懈努力,在基础研究、应用基础研究和应用研究方面均取得了很大的成绩。对我国动物的形态、分类、发生、生态、生理、进化、遗传等的研究,发表了大量论文、动物志和其他论著,为丰富我国动物学教育的内容,为解决生产和科研中的问题,为查清我国的动物资源及保护、开发和持续利用,为学科的进一步发展,提供了丰富的基础资料。在诸如农、林、牧、渔业的发展规划、长江葛洲坝水利工程、三峡工程、三北防护林工程、黄准海平原中低产地区综合治理、黄土高原综合治理等项目中,动物学的研究对于规划的制定和实施,都发挥了应有的作用。此外像农、林业重大害虫发生的控制,鼠疫、血吸虫病(中间宿主钉螺)、疟疾、乙型脑炎(媒介昆虫为蚊)等的预防和控制方面所进行的动物学研究,成绩显著,令世人瞩目。

      我国的动物科学,正向着前所未有的深度和广度发展,向着起点高、难度大、科学意义和应用前景明显的高层次的研究发展。

     

    第五节 动物学的研究方法

     

      自然界是一个相互依存,互相制约,错综复杂的整体。动物学是对动物界客观存在的概括,因此在研究自然界的动物时,必须具有辩证唯物主义观点,从整体的观念出发,以对立统一的规律来看待动物与周围环境之间的关系;以发展的眼光看待动物的过去与现在。感性是理性的源泉,但感性认识只能解决现象问题,要认识事物的本质,需要通过抽象的概括,方能真正理解。所以从事动物学研究,必须多方面接触自然与实际,丰富感性认识,然后再通过整理和概括,提高到理性阶段,把最本质的问题揭露出来。

      除了上述指导性的方法外,动物学的学习和研究中所涉及的方法学问题,基本上属于以下方面:

     

    一、描述法

     

      观察和描述的方法是动物学研究的基本方法。传统的描述主要是通过观察将动物的外部特征、内部结构、生活习性及经济意义等用文字或图表如实地系统地记述下来。尽管随着科技的进步,实验技术已获得了巨大发展,仍然离不开在不同水平上的观察和描述。例如,光学显微镜使观察深入到组织、细胞水平,而电子显微镜以及分子生物学技术进一步深入到细胞及其细胞器的亚微或超微结构,深入到分子水平。

     

    二、比较法

     

      通过对不同动物的系统比较来探究其异同,可以找出它们之间的类群关系,揭示出动物生存和进化规律。动物学中各分类阶元的特征概括,就是通过比较而获得的。从动物体宏观形态结构深入到细胞、亚细胞和分子的比较,是当今研究的热点之一,例如,对不同种属动物的细胞、染色体组型、带型的比较,核酸序列的测定和比较,细胞色素c的化学结构测定和比较等,都已为阐明动物的亲缘关系及进化做出重要贡献。

     

    三、实验法

     

      是在一定的人为控制条件下,对动物的生命活动或结构机能进行观察和研究。实验法经常与比较法同时使用,并与方法学及实验手段的进步密切相关。例如用超薄切片透射电镜术与扫描电镜术研究动物的组织、细胞和细胞器的亚微或超微结构等;用放射性同位素示踪法研究动物的代谢过程和生态习性等;层析、电泳、超速离心技术,显微分光光度术,气相色谱和液相色谱分析技术,基因工程技术及电子计算机技术等等,均已应用于各有关实验工作的不同方面,从而推动着动物学科的发展。

      以上是几种常常用来研究动物的方法,但不管哪一种,最重要的还是忠于事实,准确认真,思考周密精细,记载详明。将观察到的现象分析、归纳,作出科学的解释,把最本质的问题揭示出来。

  •  

    第六节 动物分类的知识

     

      动物分类的知识是学习和研究动物学必需的基础。任何领域的科学研究,包括宏观的、微观的以及与农林牧渔等有关领域,都首先需要正确地鉴定判明研究材料或对象是哪一个物种(spe-cies),否则,再高水平的研究,也会失去其客观性、对比性、重复性和科学价值。恩格斯曾指出:没有物种概念,整个科学便都没有了。科学的一切部门都需要物种概念作为基础,他在这里列举了生物科学的各个部门,包括动物学在内。

     

    一、分类依据

     

      现在所用的动物分类系统,是以动物形态或解剖的相似性和差异性的总和为基础的。根据古生物学、比较胚胎学、比较解剖学上的许多证据,基本上能反映动物界的自然类缘关系,称为自然分类系统。

      近20余年来,动物分类学的理论和研究方法有了很大的发展。在分类理论方面出现了几大学派,虽然在基本原理上有许多共同之处,但各自强调的方面不同。支序分类学派(Cladistic sys-tematics或 Cladistics)认为最能或唯一能反映系统发育关系的依据是分类单元之间的血缘关系,而反映血缘关系的最确切的标志为共同祖先的相对近度;进化分类学派(Evolutionary systemat-ics)认为建立系统发育关系时单纯靠血缘关系不能完全概括在进化过程中出现的全部情况,还应考虑到分类单元之间的进化程度,包括趋异的程度和祖先与后裔之间渐进累积的进化性变化的程度;数值分类学派(Numerial systematics)认为不应加权(Weighting)于任何特征,通过大量的不加权特征研究总体的相似度,以反映分类单元之间的近似程度,借助电子计算机的运算,根据相似系数,来分析各分类单元之间的相互关系。

      在分类特征的依据方面,迄今形态学特征尤其是外部形态仍然是最直观而常用的依据。扫描电镜的应用,可观察到细微结构的差异,使动物分类工作更加精细。生殖隔离、生活习性、生态要求等生物学特征均为分类依据。细胞学特征,如染色体数目变化、结构变化、核型、带型分析等,均已应用于动物分类工作。随着生化技术的发展,生化组成也逐渐成为分类的重要特征,DNA、RNA的结构变化决定遗传特征的差异,蛋白质的结构组成直接反映基因组成的差异,这些都可作为分类的依据。DNA核苷酸和蛋白质氨基酸的新型快速测序手段及DNA杂交等方法,均已受到分类工作者的重视和应用。

     

    二、分类等级

     

      分类学根据生物之间相同、相异的程度与亲缘关系的远近,使用不同等级特征,将生物逐级分类。动物分类系统,由大而小有界(Kingdom)、门(Phylum)、纲(Class)、目(Order)、科(Farmi-ly)、属(Genus)、种(Species)等几个重要的分类阶元(分类等级)(category)。任何一个已知的动物均可无例外地归属于这几个阶元之中,例如:

      狼 意大利蜜蜂

      界Kingdom 动物界Animal 动物界Animal

      门Phylum 脊索动物门Chordata 节肢动物门Arthropoda

      纲Class 哺乳纲Mammalia 昆虫纲Insecta

      目Order 食肉目Carnivora 膜翅目Hymenoptera

      科Family 犬科Canidae 蜜蜂科Apidae

      属Genus 犬属Canis 蜜蜂属Apis

      种Species 狼lupus 意大利蜂mellifera

      以上两种动物在动物系统中各自的地位可以从这个体系中相当精确地表示出来。有时,为了更精确地表达种的分类地位,还可将原有的阶元进一步细分,并在上述六个阶元之间加入另外一些阶元,以满足这种要求。加入的阶元名称,常常是在原有阶元名称之前或之后加上总(Super-)或亚(Sub-)而形成。于是就有了总目(Superorder)、亚目(Suborder)、总纲(Superclass)、亚纲(Subclass)等名称。为此,一般采用的阶元如下:

      界Kingdom

      门Phylum

      亚门Subphylum

      总纲Superclass

      纲Class

      亚纲Subclass

      总目Superorder

      目Order

      亚目Suborder

      总科Superfamily(- oidea)

      科Family(-idae)

      亚科Subfamily(-inae)

      属Genus

      亚属Subgenus

      种Species

      亚种Subspecies

      按照惯例,亚科、科和总科等名称都有标准的字尾(科是-idae,总科是-oidea,亚科是-in-ae)。这些字尾是加在模式属的学名字干之后的。因而对一些不常见的类群名称,也可以一见就知道是亚科名、科名或总科名。

      在上述所有分类阶元中,除种以外,其他较高的阶元,都是同时具有客观性和主观性的。所以是客观性的,是由于它们都是客观存在的,可以划分的实体;它们所以又是主观性的,则是由于各阶元的水平以及阶元与阶元之间的范围划分完全是由人们主观确定的,并没有统一的客观准则。例如,林奈所确定为属的准则,后来的分类学家却把它作为划分科的特征。同样地,像昆虫,有的人把它列为节肢动物门的一个纲,而另一些人却把它分作一个亚门。此外,尽管同是目这一阶元,在不同的类群中其含义也是不相等的,例如鸟类目与目之间存在的差异远比昆虫或软体动物目与目之间的差异为小。

      至于种下的分类,过去多从单模概念出发,现今从种群的概念出发,则多以亚种作为种下分类阶元,也是种内唯一在命名法上被承认的分类阶元。亚种是一个种内的地理种群,或生态种群,与同种内任何其他种群有别。人工选育的动植物种下分类单元称为品种。

     

    三、物种的概念

     

      物种是分类系统中最基本的阶元,它与其它分类阶元不同,纯粹是客观性的,有自己相对稳定的明确界限,可以与别的物种相区别。关于物种的概念、对于物种的认识,也随着科学的发展而发展,随着人们对自然界认识的不断深入而加深。在林奈时代,种的概念远比现在简单,18世纪时认为物种是固定不变的。当进化的概念被广泛接受以来,人们逐渐公认当前地球上生存的物种,是物种在长期历史发展过程中,通过变异、遗传和自然选择的结果。种与种间在历史上是连续的,但种又是生物连续进化中一个间断的单元,是一个繁殖的群体,具有共同的遗传组成,能生殖出与自身基本相似的后代。物种是变的又是不变的,是连续的又是间断的。变是绝对的,是物种发展的根据,不变是相对的,是物种存在的根据。形态相似(特征分明、特征固定)和生殖隔离(杂交不育)是其不变的一面,为藉以鉴定物种的依据。因而物种的定义可以表达如下:

      物种是生物界发展的连续性与间断性统一的基本间断形式;在有性生物,物种呈现为统一的繁殖群体,由占有一定空间,具有实际或潜在繁殖能力的种群所组成,而且与其他这样的群体在生殖上是隔离的。

     

    四、动物的命名

     

      国际上除订立了上述共同遵守的分类阶元外,还统一规定了种和亚种的命名方法,以便于生物学工作者之间的联系。目前统一采用的物种命名法是“双名法”。它规定每一个动物都应有一个学名(Science name)。这一学名是由两个拉丁字或拉丁化的文字所组成。前面一个字是该动物的属名,后面一个字是它的种本名。例如狼的学名为 Canis lupus,意大利蜂的学名是 Apismellifera。属名用主格单数名词,第一个字母要大写;后面的种本名用形容词或名词等,第一字母不须大写。学名之后,还附加当初定名人的姓氏,例如 Apis mellifera Linnaeus就是表示意大利蜂这个种是由林奈定名的。写亚种的学名时,须在种名之后加上亚种名,构成通常所称的三名法。例如北狐是狐的一个亚种,其学名为 Vulpes vulpes schiliensis。

     

    五、动物的分门

     

      动物学者根据细胞数量及分化、体型、胚层、体腔、体节、附肢以及内部器官的布局和特点等,将整个动物界分为若干门,有的门大,包括种类多,有的则是小门,包括种类很少。正如前面已指出的种以上各阶元既具有客观性又具有主观性,学者们对于动物门的数目及各门动物在动物进化系统上的位置持有不同的见解,并根据新的准则、新的证据,不断提出新的观点。例如,腹毛类和轮虫,有的人各立为门,也有的将它们列入线形动物门中,作为纲;原气管动物为节肢动物门中的一个纲,但也有人将其等级提升为门,在分类系统上置于环节动物之前的位置上;对于软体动物在分类系统上,位置的排列也有不同的意见。近年来根据许多学者的意见,将动物界分为如下34门:

      原生动物门(Protozoa)、中生动物门(Mesozoa)、多孔动物门(Porifera)、扁盘动物门(Placo-zoa)、有刺胞动物门( Cnidaria)、栉水母动物门(Ctenophora)、扁形动物门( Platyhelminthes)、纽形动物门(Nemertea)、颚胃动物门(Gnathostomulida)、轮虫动物门(Rotifera)、腹毛动物门(Gastro-tricha)、动吻动物门(Kinorhyncha)、线虫动物门(Nematoda)、线形动物门(Nematomorpha)、鳃曳动物门(Priapula)、棘头动物门(Acanthocephala)、内肛动物门(Entoprocta)、兜甲形动物门(Loric-ifera)、环节动物门(Annelida)、螠虫动物门(Echiura)、星虫动物门(Sipuncula)、须腕动物门(Pogonophora)、被腕动物门(Vestimentifera)、缓步动物门(Tardigrada)、有爪动物门(Onychopho-ra)、节肢动物门(Arthropoda)、软体动物门(Mollusca)、腕足动物门(Brachiopoda)、外肛动物门(Ectoprocta)、帚虫动物门(Phoronida)、毛颚动物门(Chaetognatha)、棘皮动物门(Echinoderma-ta)、半索动物门(Hemichordata)、脊索动物门(Chordata)。

     

    复习题

     

      1.生物分界的根据是什么?如何理解生物分界的意义?为什么五界系统被广泛采用?

      2.生产实践和社会变革对动物学的发展有什么影响和作用?

      3.动物分类是以什么为依据的,为什么说它基本上反映动物界的自然类缘关系。

      4.何谓物种?为什么说它是客观性的?

      5.你如何理解恩格斯说的“没有物种概念,整个科学便都没有了”?

      6.“双名法”命名有什么好处?它是怎样给物种命名的?