动物学

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zoology

揭示动物生存和发展规律的生物学分支学科。它研究动物的种类组成、形态结构、生活习性、繁殖、发育与遗传、分类、分布移动和历史发展以及其他有关的生命活动的特征和规律。  

渊源和发展

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,积累了一些动物知识。在4700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。3000多年前的著作《夏小正》中即记载了“五月浮游出现,十二月蚂蚁进窝”等生态现象。春秋时代的《诗经》中述及动物达100余种。2500年前的《尚书.禹贡篇》中记载了当时 9个大区域的经济动物种类,是中国动物地理学的萌芽。距今2000多年前的《周礼》中把动物分为毛、羽、介、鳞、蠃5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。汉代《尔雅》中有释虫、释鱼、释鸟、释兽、释畜 5类,每篇都写了近百种动物。隋唐时期的《扁鹊难经》提到人体血液循环现象比英国学者W.哈维约早1000年。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。公元265~420年的晋代,中国已率先编纂了动物图谱,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384~322年,古希腊的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,其中分类学和解剖学的进展尤为迅速。17世纪显微镜的问世,更推动了微观领域中组织学胚胎学原生动物学的繁荣。18世纪瑞典生物学家 C.von林奈创立了动物分类系统及双名法,将动、植物分为纲、目、属、种和变种5个阶元,奠定了现代分类学的基础。18世纪末至19世纪初,法国生物学家J.-B.de拉马克提出了物种进化的思想,认为动物在生活环境的影响下,可以变化、发展和完善。同时期的居维叶也在比较解剖学及古生物学方面作出了贡献。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”的原始和生动具体的实例,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,突变产生了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,上升到了研究生命活动规律的高峰。  

学科分支

以研究对象划分,可分为无脊椎动物学、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,又可划分为理论动物学、应用动物学、资源动物学、仿生学等。传统的主要分支为:

动物形态学 】 研究动物体内外形态结构,以及在个体发育及系统进化中的变化规律。包括:①解剖学,专门研究动物器官的构造及相互关系,它最初是纯描述性的科学,布丰和居维叶证明结构与功能相关,现代形态学也注意研究功能;②细胞学和组织学,研究细胞和器官的显微结构;③比较解剖学,用比较现代器官系统的差异,来研究动物的进化关系,19世纪曾对进化论的建立作出了很大贡献;④胚胎学和发育生物学,研究胚胎的形成、发育以及整个动物生长发育的全过程;另外还有古动物学等。随着科学的发展,有的已发展成为独立的学科。

猫的骨骼

动物生理学】 研究动物机体功能,以及一般生理现象,如营养、生长、繁殖等,与医学和畜牧学的关系密切。近年来,还依研究进展的情况,分出内分泌学、免疫学、酶学等。

动物分类学 已由过去的简单分类,发展为系统分类学,研究动物各类群间彼此的异同及其相同和相异的程度,把它们分门别类,列为系统,以阐明它们的亲缘关系及进化过程和规律。现代分类学已在过去林奈分类阶元的目之下,补加了科,在界和纲之间,增加了门,每一阶元又可细分,如亚纲亚目总科亚种等。20世纪的分类学,力图使分类系统反映物种间的进化关系和历史。

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、群落生态乃至于生态系统研究。近年来,航天技术的发展,引起了生态学家对于外层空间的注意,从而将动物放进生物圈来作更加深入的研究。与此有关的还有动物行为学,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讯,作了大量工作,取得了突出成绩。

【动物地理学】 研究动物种类在地理上分布的状况,以及动物分布的方式和规律,同时,从地理学角度来研究各个区域中的动物种类和分类的规律。常被称为地动物学。这个分支与分类学、形态学、生态学相结合,对各地区的动物区系进行全面的研究,提出自然保护、资源管理及自然改造等规划,可称之为动物区系学。

动物遗传学】向来是动物学的一个分支,但由于遗传学研究对象常常包括整个生物界,故有人认为,动物遗传难以继续列为分支。当前,遗传学和细胞学、酶学等结合,从微观上研究生命现象的本质。其中研究蛋白质核酸分子结构和演变的分子生物学,已成为特别活跃的研究领域。由于对基因物质的深入探索,使定向改变动物性状,引导新种形成,已成为可能。

研究方法 动物门类繁多,作为学科也极其复杂,但综合起来,其研究方法不外:

⒈描述法 即通过观察,将动物外形、内部结构、生活习性及经济和学术意义用文字和图形如实记录下来。

⒉比较法 通过动物间的系统比较,推究异同,认识它们之间的内在联系,从而得出规律。

⒊实验法 在人为条件下,用物理的、化学的和生物学的方法对动物的生活和生命活动现象进行观察,以揭示动物生活和生命活动的本质。实验法往往和比较法同时进行。

与其他学科的关系和意义 动物学与其他生物科学、医学、兽医学、农业、畜牧业以及人类生产和环境保护都有着密切联系(见生物学)。今日的动物学实际上已发展成为内容十分全面的动物科学。它以整个生物学的普遍规律为基础,不仅研究以动物为内容的学术和生产活动的各个方面,还以此来阐明广泛的生物学活动,因而它已成为开拓人类未来的重要手段。  

动物学方面的科学家

埃尔顿(Charles Sutherland Elton,1900~1991) 英国动物生态学家。生于曼彻斯特,卒于牛津。1922年毕业于牛津大学动物系。他曾作为牛津大学赫胥黎的助教赴挪威参加1921年斯匹次卑尔根岛的考察工作。以后又于1923、1924年参加了北极和瑞典拉普兰的考察。1925年被加拿大哈德逊湾公司聘为生物学顾问。他利用该公司约200年的毛皮收购记录研究了这些动物的数量变动。1932年他在牛津大学建立了动物种群研究所,该所后来成为国际性的动物数量和生态学的研究和情报中心。他创造性地研究了动物(特别是小哺乳动物)自然种群的数量变动规律,其研究成果集中反映在他所著的《田鼠、小鼠和旅鼠:种群动态问题》(1942)一书中。

秋天的田鼠

他对啮齿类动物种群动态规律和鼠害防治方法的研究,直接给第二次世界大战期间的食物保存带来了实际效益。他对生态学的基本理论很重视,他所著的《动物生态学》(1927,1935,1947)、《动物生态学与进化》(1930),对30~50年代的生态学发生过重大影响。他的晚期著作有《动植物的入侵生态学》(1958)和《动物群落的类型》(1966)。1953年被选为英国皇家学会会员,1968年被授予美国科学艺术和科学研究院的国外荣誉院士称号。1967获林奈学会金奖、1970获皇家学会达尔文金奖,1976年获泰勒生态学奖,1977年获布朗宁环境保护奖。

美国动物生态学家。1885年6月5日生于美国印第安纳州布卢明顿附近,1955年3月18日卒于佛罗里达。1908年在印第安纳的厄勒姆学院获学士学位,1910年和1912年在芝加哥大学先后获硕士和博士学位。1910~1912年任该校动物学助教,1914~1915年为俄克拉荷马城大学副教授。1915~1921年任雷克福利斯特学院教授。1921年任芝加哥大学副教授,1925~1927年任教务长,1928~1950年任教授,1950年后为名誉退职教授。1950~1955年为佛罗里达大学生物学教授会主任。他是美国生态学家谢尔福德(V.E.Shelford)的学生,早年研究池塘动物群落演替,随后研究海洋无脊椎动物生态学。他一生以研究动物的社会行为和集群而闻名;《动物的集群》(1931)、《动物的生活和社会增长》(1932)、《动物的社会生活》(1938)等书为他的主要著作。他发现集群能提高动物的存活能力,生态学中的阿利规律,就是说明过疏和过密对种群都不利。1949年,以阿利为首的5个生态学家合编的《动物生态学原理》的出版,标志着动物生态学已成熟为一门独立的学科,至今仍有参考价值。1929年,阿利任美国生态学会主席。1930~1955年任《生理动物学》杂志主编。1944~1950年任《大英百科全书》动物学方面论文的校订委员会主席。

廷伯根(N.Tinbergen, 1907~)英籍荷兰动物行为学家。1907年4月15日出生于海牙。自幼对动物有浓厚兴趣。自己饲养1缸二棘刺背鱼,常常一连数小时进行观察。他对动物进行观察的习惯,为他以后成为行为生物学家奠定了基础。1932年获莱登大学博士学位,后任该校讲师。1947年任实验动物学教授。1949年任牛津大学动物学教授,并建立了动物行为研究所,一直工作到1974年退休。他曾与K.符瑞西合作,共同研究了鸟类的行为。后来又继续研究三棘刺背鱼。这种鱼的背部具有3根硬刺,可防止肉食性鱼的吞食。他观察到,在繁殖季节,雄鱼具有强烈保卫自己水域“领地”的行为,不允许其他雄鱼闯入,但对雌鱼的进入却不作任何攻击。由于雄鱼腹部有一处明显的红色斑块,是引起雄鱼产生攻击行为的刺激条件。通过多种模型实验证明,雄鱼对腹部涂有红色的模型也进行攻击。由此廷伯根认为,大多数动物往往仅对某一物体的局部刺激(信号刺激)产生反应。这种信号刺激引起的行为,多是动物生来就有的,行为的形式比较固定,不随个体的生活改变而改变。雄鱼如见到腹部膨胀的雌鱼进入,就会作“Z”字形的求偶舞蹈。雌鱼如对此发生反应,即可游入雄鱼早已“筑好”的巢内。雄鱼在巢内用嘴触动雌鱼尾部下方,使其排卵,同时又刺激雄鱼射出精液。廷伯根在英国曾多年主持海鸥的生活习性研究,并到欧洲、美洲、非洲和北冰洋区域观察和考查鸥类的活动,成为研究海鸟行为声誉最高的科学家之一。由于他对三棘刺背鱼的求偶行为和鸥类社会行为的研究成就而闻名于世。主要著作有《鲱鸥的世界》、《鸟类生活》、《本能的研究》、《动物的群居行为》等。1973年,与K.劳伦兹和K.冯.符瑞西同获诺贝尔生理学医学奖。

洛伦兹(Konrad Lorenz,1903~1989)出生于奥地利的维也纳,孩童时代就喜欢饲养动物,并对它们的行为产生了极大的好奇心。1922年曾在美国哥伦比亚大学学习,后来进维也纳大学解剖学系并获得了医学学位,此后便留校任教并花一定的时间观察寒鸦(Corvus monedula)的行为。大学期间,他研究了比较解剖学并开始用比较解剖学的方法研究动物的行为。在1935年出版的《鸟类的社会行为》一书中,总结了他对30多种鸟类的比较研究,分析了亲鸟、幼鸟、性配偶和其他亲属的行为功能和引起这些行为的条件。该书是应用比较方法研究动物行为的一个典范。洛伦兹研究鸟类行为的另一个重要方法是使鸟类对他本人产生印记,这样他便能够与所研究的鸟类建立亲密的关系,便于对鸟类行为的研究。利用这种方法他曾研究了灰雁、绿头鸭和寒鸦等各种鸟类的印记行为,并比较了它们之间的差异。洛伦兹还深入地研究过本能理论并提出了欲求行为的概念。他是现代行为学奠基人之一,1973年与廷伯根和费里希共同获得了诺贝尔生理学或医学奖。主要著作有《鸟类的社会行为》、《所罗门王的戒指》、《人与狗》、《攻击与人性》和《动物与人类行为的研究》等。

弗里希

弗里希(Karl von Frisch,1886~1982) 动物学家。出生在维也纳,童年时热爱大自然,并养了很多动物,中学时就发表过几篇对自然的观察文章。曾在维也纳大学攻读医学学位,后转入慕尼黑大学研究动物学。1910年在慕尼黑大学任助教。1921年被聘为罗斯托克(Rostock)大学动物学教授,1925年又回到慕尼黑大学任教授。第二次世界大战期间在澳大利亚,战后在澳大利亚格拉茨(Graz)大学任教授,但很快又回到了慕尼黑。1973年与廷伯根、洛伦兹共获诺贝尔生理学或医学奖。弗里希在慕尼黑大学的最早研究是测定鱼对颜色的感受能力,他通过给鱼提供报偿来训练鱼区别不同的颜色,首次证明了鱼类不是色盲

他还用云斑鮰鱼(Amiurus nebulosus)作实验,证明了鱼类具有听觉。弗里希一生的大部分时间是研究鱼和蜜蜂,通常是冬天研究鱼,夏天隐居家乡研究蜜蜂。使弗里希赢得科学荣誉的是他对蜜蜂行为和感觉能力的研究。本世纪20年代,他曾提出过蜜蜂的气味通讯理论。但40年代所作的一些实验使他对气味通讯理论发生了怀疑,并发现了蜜蜂的舞蹈语言。他的成名之作是1965年出版的《蜜蜂的舞蹈语言和定向》一书。蜜蜂的舞蹈语言理论已被广泛接受。

劳伦兹(K. Lorenz, 1903~1988)奥地利动物行为学家,现代行为生物学的奠基人。1903年11月7日生于维也纳。自幼酷爱动物,尤其喜欢饲养鸟类。1928年于美国哥伦比亚大学毕业后留校任比较解剖学助教,1933年获博士学位。1936年,任德国《动物心理学》杂志副主编。1937年,任维也纳大学讲师。1940年,任阿尔伯都斯大学教授兼系主任。1935年提出“印记学习”这一新的

蜜蜂

学习类型。1935~1938年就鸟类幼雏的“印记学习”发表了一系列的观察报告,获得学术界的关注,名噪一时。1949年,在奥地利阿尔滕堡主持比较行为学研究所工作。1951年,在布尔德恩的马克斯.普朗克研究所创办比较行为学系,1954年任副系主任。1958~1973年,在西维森的马克斯.普朗克行为生理学研究所工作,1961年任该所所长。1973年在奥地利科学院比较行为研究所动物社会学系任系主任。劳伦兹认为,动物的行为是对环境适应的产物。动物行为的方式是能遗传的。因而创立了一个的研究学派——欧洲自然行为学派。劳伦兹能模仿灰雁鸣声,

灰雁

召唤小灰雁随他一起游泳。他与N.廷伯根合作,共同研究鸟类的行为。也研究过鸭、蛙、鼩鼱、猴和狗等多种动物的行为。著作有《动物和人类行为的研究》、《行为的进化和变异》等。欧洲的自然行为学家和美国的实验心理行为学派,对劳伦兹都很尊崇。J.赫胥黎称劳伦兹为“现代行为学之父”。由于劳伦兹,N.延伯根和K.冯.符瑞西3人在动物行为领域中作出了出色的工作和优异的成绩,并为新兴的行为生物学奠定了基础,因而于 1973年共同获得国际上有史以来第一次颁发给行为生物学方面的诺贝尔奖。他的最后一本著作《拯救希望》,警告人们要防止核战争和破坏自然环境。1988年2月27日,与世长辞,享年85岁。

施旺(T.Schwann,1810~1882)德国动物学家,细胞学说的创立人之一。出生于德国诺伊斯。他先就读于科伦的耶稣学院,随后又在波恩、维尔茨堡和柏林大学学医,1834年在柏林大学毕业,获医学博士学位。接着为德国著名生理学家缪勒(J.Mǖller,1801~1858)当了4年助手。1839年离开德国到了比利时,1839~1848年在卢万的罗马天主教大学任解剖学教授,随后又在列日大学任解剖学教授,直到1882年在科伦去世。早在1833年,法国化学家佩耶(A.Payen,1795~1871)就从麦芽中分离出一种酶。次年,施旺着手研究消化过程。两年后,他从胃粘膜中分离出一种能消化蛋白质的化学物质,他称之为胃蛋白酶。这是从动物组织中分离出来的第1种酶。1836~1837年,施旺研究发酵,指出糖的发酵是活酵母细胞生命活动的结果。后来,他又创造了“新陈代谢”一词,以表示活组织中的化学变化。他的发酵研究遭到了以德国化学家乌勒(F.Whler, 1800~1882)和李比希(J. von Liebig, 1803~1873)的攻击,使他不得不离开德国。直到19世纪50年代巴斯德的发酵研究成功后,施旺的观点才得到公认。同时施旺还研究过有机物的腐败,目的是驳斥当时还影响着某些科学家的自然发生说。1839年,施旺出版了《动植物的结构和生长一致性的显微研究》一书,系统地阐述了细胞学说。一年前,施莱登已提出植物方面的细胞学说,施旺将这种观点扩展到动物,并加以明确的阐述。施旺借助从各种动物组织得来的大量实例,在上述著作中断言,

所有生物(包括动物和植物)均由细胞或细胞产物构成,每个细胞的生命活动,均从属于整个生物的生命活动。细胞学说提出后不久就被人们广泛接受。如今,它已成了生物学最重要的概念之一。施旺还研究了环绕神经轴突髓鞘细胞(即施旺细胞);并探讨过食道上部横纹肌的功能。

冯.符瑞西(K.von Frisch, 1886~)德籍奥地利动物行为学家。1886年11月20日出生于奥地利的维也纳。1910年在慕尼黑大学获博士学位,曾先后任研究助教、讲师和教授。1950年重返慕尼黑大学任教授,直至1958年退休。他的突出贡献是极详尽地研究了蜜蜂的行为。数十年如一日,细心观察蜜蜂的各种活动,终于揭开了蜜蜂“语言”的奥秘。解释了侦察蜂的两种舞蹈(圆舞、摆尾舞)是向其同伴通报蜜源方向、距离等信息的一种方式。他在蜜蜂的身上编上号码作为标记,便于在特制的玻璃窗向巢内跟踪观察它们的活动。他用含酒精的快速涂料溶剂调和成的5种油画颜料,在蜜蜂背部前端点上白点、红点、蓝点、黄点、绿点,分别代表1、2、3、4、5号;在胸部后端用同样颜色的小点,分别代表6、7、8、9、10号;在胸部的前侧面用2种颜色的小点来表示十位数,如白、红点表示12,在前左和后右分别点上红、黄点,则表示29号;在后腹上的小点则代表百位数。他采用5种颜色的小点编到599号,对蜜蜂行为作了深入的观察。此外,冯.符瑞西的研究还证实蜜蜂不是色盲,能分辨不同的颜色,花卉的鲜艳色彩对蜜蜂具有吸引作用。早在1919年他已证明,经过训练的蜜蜂,还能够辨别不同的味道和气味。他又用无脊椎动物和鱼类作实验,发现它们的感觉能力很强,不仅能辨别光度,而且还能辨别色彩的差异。尤其是弄清鱼确有听觉作用。鉴于他对动物行为研究的成就,1973年,他与K.劳伦兹和N.廷伯根共同获得诺贝尔奖。冯.符瑞西的名著《蜜蜂的生活》

蜜蜂采蜜

,于1927年出版后,历经50年,不断补充新的发现内容,并进行全面的重新修订后,于1977年出版第9版。时年已满91岁。他那惊人的毅力和严谨治学的精神,给青年生物学家以鼓舞和力量。

Alfred Russel Wallace

华莱士(Alfred Russel Wallace,1823~1913) 英国博物学家和动物地理学家。解释生物进化的自然选择学说的创始人之一。家贫,13岁即辍学,自学成才。曾当过7年勘测员,游历了荒原和山川,成为一名热爱自然的博物学家。他最初采集植物,自从认识了英国著名昆虫学家贝茨(H.W.Bates,1825~1892)以后,又增添了对蝴蝶和甲虫的兴趣。1848年与贝茨一道去亚马孙河流域采集标本,企图解决物种起源问题。1852年回英途中,因轮船失火沉没,全部标本资料损失殆尽;但他并不灰心,1854年又到马来群岛采集考察,1855年写成《控制新种出现的规律》一文,提出了解释物种灭绝、

达尔文

产生、更替和进化的见解,明确反对“生物神创”的教条。1858年2月又写成《论变种无限地偏离原始类型的倾向》一文,阐述了他的物种进化观点。他指出,生物大都有过度繁殖的倾向,但由于食物、天敌、气候等自然环境条件的变化,造成了大量个体的死亡,才保持着生物体间的一定比例。他认为,环境变了,那些在结构、习性、“能力”上产生了“有益变异”的个体将在生存竞争中占优势并趋于增多,而产生了“有害变异”的个体则趋于减少或消灭。这样,占优势的变种最终将取代原始物种。变种的这种“不断地偏离原始类型的前进趋势”就是生物的进化。华莱士将写好的这篇论文寄给了达尔文征求意见,并托他转给地质学家赖尔审阅,看看能否交付出版。达尔文看到华莱士的观点与自己的“自然选择”见解不谋而合,就想放弃发现的优先权。后经赖尔和植物学家胡克商量和推荐,华莱士的这篇论文与达尔文在1844年起草的有关自然选择学说的论文摘要连同达尔文1857年9月5日写给美国学者爱沙.葛雷(AsaGray)的信一起,在1858年7月1日的林奈学会上宣读,并发表在同年的“林奈学会会报”上。这就是著名的有关自然选择学说的“联合论文”,它奠定了科学进化论的基础。华莱士对动物地理学也有重要贡献,1868年提出爪哇东端的巴厘岛与对岸的龙目岛之间为“东洋区”与“澳洲区”的分界线,世称“华莱士线”。主要著作有《亚马孙地区旅行记》

亚马孙河

(1853)、《马来群岛》(1869)、《对自然选择学说的贡献》(1876)、《动物的地理分布》(1876)、《海岛生物》(1882)和《达尔文主义》(1889)等。

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