生物的分界及动物在其中的地位

普通生物学动物学部分电子教案主讲人：周天林姜双林绪论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。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2000～5000万种有待发现和命名。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（CarlvonLinné，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（ConservationBiology）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