动物学绪论

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绪论

目的与要求 了解生物的分界及动物在生命世界的地位；掌握动物学研究的方法、任务及目的；初步掌握动物分类的基本知识；了解动物科学研究的新动态。

重点与难点 生物的分界，研究方法，分类知识

方法与手段 多媒体、讲授与讨论

一、 生物的分界与动物在其中的地位Kingdoms of organism and status of animals 自然界（nature）的物质分为生物organism和非生物non-living things两大类。

生物具有新陈代谢（metabolism），生长发育（growth and development），遗传变异（heredity 生命世界（Vivicum）。生物繁多，已鉴定的种类约200万种，有人估计约有2000万－5000万种生物还有待发现，为此，人们对生物进行分门另类系统整理，分为不同的界kingdom。

1、生物的分界kingdoms of organisms

生物的分界随着科学的发展而不断深化，从最初林奈提出的两界系统到目前的多界系统，人对生物的认识在不断地接近自然的本质。

生物的分界随着科学的发展而不断地深化。在林来时代，对生物主要以肉眼所能观察到的特征来区分林来（Carl von Linne．1735）以生物能否运动为标准明确提出动物界（Animalia）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并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（F. H. Haeckel，1866）将原生生物（包括细茵、藻类、真菌和原生动物）另立为界，提出原生生物界门（Protista）、植物界、动物界的三界系统这一观点县到本世纪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。考帕兰（H. F. Copland,1938）将原核生物另立为一界，提出4四界系统。即原核生物界（Moneta）、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曾遍的接受，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。这一系统逐渐被厂泛采用，直到90年代有些教材仍在沿用。我国学者陈世骧（1979）提出3个总界六界系统。C. Brusca 1990提出了不同于上述的另一六界系统，即原核生物界，古细菌界，原生生物界、真菌界、植物界、动物界。T. Cavalier & Smith 1989年提出了一个八界系统，古细菌界、真细菌界、古真核生物界、原生动物界、藻界、植物界、真菌界、动物界，有学者认为这一分界是较为合理和清楚。

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综上所述，可知目前人们对生物的分界尚 无统一的意见。但从30亿年古生物的化石记录或当前地球上现存的生物的情况，从形态比较、生理、生化的例证等，都揭示了生物从原核到直核，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。

Theories about kingdoms of organism

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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（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。

Developing stages of life and classification of kingdoms

目前人们对生物的分界尚无统一的意见，但从化石记录和地球上现生存生物的形态比较、生理、生化等方面的例证看，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，生物分界则显示了生物进化发展的历程。

一些基本概念：

原核生物（Prokaryocyte）： A single-celled organism in which the cell lucks a true nucleus and the DNA is present as a loop in the cytoplasm rather than as chromosomes bounded by a nuclear membrane. The prokaryotes comprise the bacteria, which appear in the fossil record more than 3000 Ma ago and are the oldest forms of life known, and the cyanobacteria, known from slightly younger rocks.

真核生物（Eukaryocyte）：An organism comprising cells that have a distinct nucleus enveloped by a double membrane, and other features including double-membraned mitochondria and 80s ribosomes in the fluid of the cytoplasm (i. e. all protists, fungi, plants and animals). The first eukaryocytes were almost certainly green algae.

自养（Autotrophism）与自养生物（Autotrophic organism）：An organism that uses carbon dioxide as its main or sole source of carbon.

腐生（Pythogenesis）与腐生生物 （Saprophagous organism）：Any organisms that absorbs soluble organic nutrients from inanimate sources (e. g. from dead plants or animal matter, etc.).

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异养（Allotrophy）与异养生物（Heterotroph）：An organism that is unable to manufacture its own food from simple chemical compounds and therefore consumes other organisms, living or dead, as its main or sole source of carbon.

2、动物的定义及在生物界的种类比例

动物是生物界的消费者。构成生物界的主体，现存种类约占生物界的78%。

Chief differnces between plants and animals

self- regulative, self-perpetuating, and in continuous adjustment with its environment.

脊椎动物（Vertebrate）: animals that have a back-bone in their body, which is made up of lots of

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little bones called vertebrae.

无脊椎动物（Invertebrate）: animals that does not have a back-bone.

二、动物学及其目的、任务和研究方法

1、动物学及其目的、任务

Zoology is the branch of life science that deals with animal organism including morpha and structure, classification, relationship of life activity with its environment, the laws of growth and development.

按研究内容：

动物形态学morphology that deals with animal morpha and the laws of variation in growth and development including anatomy, comparative anatomy, histology, cytology and paleozoology.

动物分类学taxonomy or systematics that deals with the similarities of different animal gropes, the kinship of different gropes of animals and their evolution.

动物生理学physiology deals with the function and functional variations, reaction to the changements of environments.

动物胚胎学physiogenesis or embryology deals with the formation, development of embryo. 动物生态学zooecology deals with relationship of animals with their environments.

动物地理学zoogeography: species distribution, distributing pattern and laws

动物遗传学zoogenetics: laws of heredity and variation, the intrinsic qualities of hereditary substance, delivery of genetic information and its expression and control.

按研究对象

无脊椎动物学invertebrate zoology

脊椎动物学vertebrate zoology

原生动物学protozoology

软体动物学malacolgy

昆虫学entomology

鱼类学ichthyology

鸟类学ornithology

哺乳动物学mammalogy

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自速发展，动物学始终是处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比。

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定了＜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。

2、研究方法

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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，把最本质的问题揭旗出来。

描述（Description）与观察（Observation）：观象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响部结构。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。

比较（Comparison）：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。

实验（Experiment）：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、细胞和细胞器的亚徽或超微结构等；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、超速高心技术，显微分光光度术气相色谱和波相色谱分析技术，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万法但不管哪一种，最重要的还是忠于事实，准确认真，思考周密精细记载样明。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。

三、动物分类知识

1．物种（species）和亚种(subspecies)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。在林来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（杂交不育提其不变的一面，为以鉴定物种的依据。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～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。

（A species may be defined as a group of organisms of interbreeding natural

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populations that are reproductively isolated from other groups and that share in common gene pools.

Subspecies: geographic or ecological populations with conspicuous differences from other groups in a species ）

2．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（Cladistisc systematics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 systematics)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，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巨，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。如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、生活习计、生态要求等生物学特征均为分类依据。细胞学特征，如集邑体数目变化、结构变化、核型滞现分析等，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核着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着的重视和应用。

3．分类阶元（taxonomic unit）

Taxonomic category and examples

总：Super- 总纲Superclass, 总目Superorder，总科Superfamily

亚：Sub- 亚门Subphylum亚纲，Subclass，亚目Suborder，亚科Subfamily

superfamily: -oidea

family: -idea

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Subfamily: -inae

高级分类阶元: higher taxonomic unit with subjectivity and objectivity。

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，林来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较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。

4．动物的命名: binomial nomenclature

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。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，第一字母不须大写。学名之后还附加当初定名人的姓氏。写亚种的学名时，须在种名之后加上亚种名，构成通常所谓的三名法。

For example: Eristalis campestis Meigen, 1822

四、动物的分门: classes of animals

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。学者们对于动

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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。根据近年来许多学者的意见将动物界分34门。

附：

1．动物的鉴定（identification）

（1）检索到目和科

（2）属和种的鉴定

（3）查找近期目录或常年的文献目录和文摘

（3）查询原始文献

（4）与模式标本或已正确鉴定的标本比较

（5）鉴定标签

2．动物分类学派

综合进化分类学派Evolutionary Systematics

进化系统学派（Simpson 1961； Mayr 1969）是本世纪三、四十年代在综合进化理论即新达尔文主义基础上发展起来的系统学派。该学派认为生物的多样化以及种和种上生物单元的起源可以由遗传机制及自然选择而得到解释；判别系统发育关系的标准是基因型相似性，在实际研究中基因型的相似性可以通过特征的后验加权从表型上来予以判断；分类系统与系统发育之间并不要求存在一一对应关系，生物的分类系统不仅应表现生物的谱系关系，也应表现生物的进化阶段和进化水平，如生态适应性、进化速率、形态距离等。进化系统学派的主要缺点是没有明确的、行之有效的工作方法和程序，对于系统发育关系的判断及分类系统的建立常常依赖研究者个人的经验及特征加权，研究结果难以检验。

表相分类学派Phenetics or Numerical Taxonomy

兴起于本世纪五十年代初期。该学派强调系统学研究的精确性和可操作性，试图使用一种较为标准、可重复、易于实施的手段，建立比较稳定的分类系统。表型学派认为真正的系统发育关系是无法重建的，人们只能基于生物体表现型的总体相似性（total similarity）去对生物进行归类和编级，特征的相似性反映了共同基因，因此生物表现出来的所有特征都具有同等的重要性，物种或类群之间的亲缘关系可被表达为相似性的数值指数，相似性指数较高的物种或类群被归类在一起，而不论这种相似性是来自真正的同源相似还是来自由平行、趋同或反向进化形成的非同源相似。由于表型学派排除将生物系统发育、进化等内容作为生物系统学的基础，因而受到广泛批评。

支序分类学派Cladistics

支序系统学派（Hennig 1950， 1966）创立于本世纪五、六十年代，最初被称为系统发育系统学（Phylogenetic Systematics）。它与传统的进化系统学的木同之处在于它用经验的方法重建生物的系统发育关系，并应用严格的进化原理，而不是只根据主观的特征加权，形成分类。它与表型学的不同之处在于它尝试找出分类单元间的谱系关系，而不是表型的或总体相似性的关系。Cladistics支序系统学派认为，判别系统发育关系远近的唯一标准是共同祖先的近度（recency of commonancestry），共同祖先关系可以通过特征的分布分析来发现，支序学派将特征分为祖征（plesiomorphy）、共有祖征（symplesiomorphy）、衍征（apomorphy）、共有衍征（synapomorphy）和自体衍征（autapomorphy），认为只有共有衍征才是共同祖先的证据，共有祖征及由趋同进化和平行进化形成的相似性均不能作为共

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同祖先的证据。

支序系统学派强调分类系统必须严格反映系统发育关系，认为只有在共同祖先基础上根据共有衍征建立的单系类群（ monophyletic group；包括一个共同祖先的所有后裔）才是生物学上有意义的、真正的自然类群，支序分析的基本目标就是寻找单系群。支序系统学派不接受根据共有祖征建立的并系类群（ paraphyletic group；包括一个共同祖先的部分后裔）和根据趋同现象建立的多系类群（ polyphyletic group；包括多个共同祖先的后裔）。

支序系统学派导引进哲学上的假设一演绎方法（hypothetico-deductive methods）进行系统发育关系的假设与检验，提出了外群比较（out－group comparison）等方法进行特征演化极向（polarity）的判别，引进了简约法则（parsimony）进行同源特征的一致性（congruence）检验，经过近几十年的不断改进和完善，该学派现已成为建立了一整套科学的理论依据和实用的计算方法的体系。由于其严谨的方法论、清晰的推理过程与表达方法及其所得结果的可检验性，支序系统学已被大多数生物系统学工作者所接受，成为当今生物系统学研究的主要理论与方法，并在国际范围内对生物系统学的研究产生了深刻的影响，其应用已扩展到生物地理学、分子生物学、生态学、协同进化、生物多样性等进化生物学的诸多研究领域。

在生物系统学理论发展的同时，随着近年来分子生物学的迅速发展，快速分析蛋白质和DNA结构成为现实，从基因密码直接探讨生物的进化历史已成为可能，分子系统学（molecular systematics）应运而生。保守基因的核苷酸已被证明可用来获取众多的特征用于系统发育的推断，18S rDNA已被发现适合于许多昆虫类群的系统发育重建（Wheeler 1989）。新的方法与新的手段，给生物系统学的研究带来了活力与挑战。 思考题

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？

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/cxqj.html