动物科学是生命科学研究的一大分支,是以动物为研究对象,以生物学的观点和方法,系统地研究动物的形态结构、生理、生态、分类及与人类的关系的科学。
自然界是一个相互依存、互相制约、错综复杂的整体,动物是生物界的一个组成部分。
要学习研究生命科学,首先要具有正确的生物学观点。对复杂的生命现象的本质的探讨,不能用简单的方法作出结论,需要用生物学的观点善于对科学的事实加以分析和综合。
第一节 生物的基本特征
物质世界由生物和非生物两部分组成。
非生物界:包括所有无生命的物质,如:空气、阳光、岩石、土壤、水等。非生物界组成了生物生存的环境。
生物界:包括一切有生命的生物。生物的形式多样,种类繁多。各种生物在形态结构、生活习性及对环境的适应方式等方面千差万别,变化无穷,共同组成了五彩缤纷而又生机勃勃的生物界。最小的生物为病毒,如细小病毒只有20nm(nanometer,纳米),它是一种只有1600对核苷酸的单一DNA链的二十面体,没有蛋白膜。最大的动物是海洋哺乳动物——蓝鲸,它身长可达30米左右,体重约170吨,一张嘴就可以开到容10个成年人自由进出的宽度。蓝鲸捕食方式属“吞食型”,主要食物是小虾、水母、硅藻等浮游生物。它常在水面张开血盆大口,把虾和海水一起吞入口中,接着闭嘴滤出海水,把小虾吞进腹内。一头蓝鲸每天要吃约4吨重的小磷虾。蓝鲸的力气很大,大约相当于一台中型火车头的拉力。
据说,曾有一头蓝鲸把一艘27米多长的捕鲸快艇拖着跑了70多公里,而当时那艘快艇正开足马力向后退行。
一、生物的基本特征
1.除病毒以外的一切生物都由细胞组成。
2.生物都有新陈代谢作用。
(1)同化作用或称合成代谢:是指生物体把从食物中摄取的养料加以改造,转换成自身的组成物质,并把能量储藏起来的过程。
(2)异化作用或称分解代谢:是指生物体将自身的组成物质进行分解,并释放出能量和排出废物的过程。
3.生物都有生长、发育和繁殖的现象。
任何生物体在其一生中都要经过从小到大的生长过程。在生长过程中,生物的形态结构和生理机能都要经过一系列的变化,才能从幼体长成与亲代相似的个体,然后逐渐衰老死亡。这种转变过程总称为发育。当生物体生长到一定阶段就能产生后代,使个体数目增多,种族得以绵延。这种现象称为繁殖。
4.生物都有遗传和变异的特性。
生物在繁殖时,通常都产生与自身相似的后代,这就是遗传。但两者之间不会完全一样,这种不同就是“变异”。生物具有遗传性才能保持种的相对稳定和生物类型间的区别。
生物具有变异性才能导致物种的变化发展。
二、动物的基本特征
动物自身不能将无机物合成有机物,只能通过摄取食物从外界获得自身建设所需的营养。这种营养方式称为异养。
第二节 生物的分界及动物在生物界的地位
生物的种类繁多,目前已鉴定的约有200万种,其中26万种植物、75万种昆虫、50万种脊椎动物。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2000万至5000万种有待发现和命名。为了辨认、研究和利用如此丰富多彩的生物世界,人们将它们系统整理、分门别类,分为若干不同的界。
长期以来,生物被分为两界:植物界和动物界。随着科学的发展,认识的深入,新的分界学说不断提出,到现在还有争论。
2动物科学
林奈时代,以肉眼所能观察到的特征来区分,以生物能否运动提出动物界和植物界两界系统。
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),因此提出原生生物界、植物界和动物界三界系统。
电镜技术发展后,提出原核生物和真核生物的概念,于是有了四界、五界、六界、八界分类系统。
第三节 动物学的概念及其分科
一、概念
动物科学(Zoology)是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的科学。
目的:通过研究,掌握规律,保护并充分利用动物资源,使动物更有利于人类。
二、动物学的主要分科
按研究的内容和方法分为5大类:
1.系统动物学:包括分类、生态、分布等;
2.形态学:包括比较解剖学、组织学、细胞学、胚胎学、古生物学等;
3.生理学:包括人体生理学、动物生理学、比较生理学、生理化学等;
4.实验动物学:包括动物遗传学、实验胚胎学等;
5.分子生物学。
按研究的动物对象分为:
原生动物学、寄生虫学、贝类学、甲壳动物学、昆虫学、鱼类学、两栖爬行动物学、鸟类学、兽类学等,与医学、农学、物理、化学等相互渗透,形成了许多边缘学科。
第四节 动物的分类
动物种类已知的有150多万种,还在不断地发现新种,若无科学的分类方法,研究起来将杂乱无章,需进行系统的分类。
一、分类依据
对动物进行分类的标准和方法很多。
现用自然分类系统:以形态或解剖学上的相似性和差异性的总和为基础,以比较解剖学、比较胚胎学、古生物学等方面的许多证据为依据,基本能反映动物界的自然亲缘关系。
按照自然法,分门别类的最基本阶元是种。
种(Species)的定义:生物的种是具有一定形态特征和生理特性以及一定自然分布区的生物类群。一个物种中的个体一般不能与其他物种中的个体交配,或交配后一般不能产生有生殖能力的后代。
例:驴×马→骡,具杂种优势:抗病耐劳,耐力持久,寿命长于亲代。
在自然的条件下,行有性生殖的同种生物可交配产生有生殖能力的后代,不同种生物之间不能交配,即使交配也不能产生有生殖能力的后代,这叫“生殖隔离”。
科学的发展及学科渗透又建立了新的分类准则:生化准则、免疫准则等,还不完善。
二、分类等级
根据动物之间相同、相异的程度与亲缘关系的远近,将动物逐级分类。
有时为了将种的分类地位更精确地表达出来,在上述六个基本分类等级之间加入中间阶元。如在某一分类等级下可加设“亚—(Sub—)”,如:亚门、亚纲、亚目、亚科等。
在某一分类等级上可加设“总—(Super—)”,如:总纲、总目、总科等。
三、动物的命名
目前统一采用的物种命名法是“双名法”。每一个动物都应有一个学名,学名由两个拉丁字或拉丁化的文字所组成,前者是属名,后者是种名。狼Canislupus意大利蜂Apismellifera Linnaeus北狐Vulpess chiliensis.
四、动物的分门
分门的依据: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。根据近年来许多学者的意见,将动物界分为34门,与生物技术专业有关的主要有10门:原生动物门(Protezoa)、多孔动物门(Porifera)(海绵动物门)、腔肠动物门(Coelenterata)、扁形动物门(Platyhelminthes)、线形动物门(Nemathel minthes)、环节动物门(Annelida)、软体动物门(Mollusca)、节肢动物门(Arthropoda)、棘皮动物门(Echinodermata)、脊索动物门(Chordata)。
【课外拓展】
1.整个非生物界与生物界、生物界各门动物是如何构成有机统一体的?
2.根据生物的基本特征,病毒是否是生物?亚病毒、卫星病毒呢?如果你是生物学家,如何归纳生物的基本特征?
【课程研讨】
1.2007年,陕县张茅乡苏村少年苏伟在河道里发现一个神秘的“肉团”,它是不是生物?
你如何判断?请阐述你的理由。
2.2008年,厦门龙舟池出现成群不明生物如散开蟹肉棒。“不明水生物”身体呈粉嫩的肉色,两头颜色较浅而且形状比较尖。请查阅资料,将这不明生物归类。
3.举例说明生物个体的大小、结构、生存方式与生活环境的关系。
4.在你的一生中,与你关系密切的各种生物不过百十种,而地球上绝大多数生物你甚至没有见过,关系疏远,为什么我们还是要不遗余力地保护现存的各种生物?