動物學

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目錄

zoology

揭示動物生存和發展規律的生物學分支學科。它研究動物的種類組成、形態結構、生活習性、繁殖、發育與遺傳、分類、分布移動和歷史發展以及其他有關的生命活動的特徵和規律。  

淵源和發展

動物學歷史悠久,與人類生產活動關係密切。在以漁獵為主要生產方式的原始社會,人類就逐步認識了一些與人類關係密切的動物的生活習性及身體結構,繼而嘗試飼養馴化有益的動物,防治有害的動物,積累了一些動物知識。在4700年以前殷商的甲骨文中,可以辨認出許多獸、鳥、魚、蟲等字,後來的象形文字也把「蟲」、「魚」、「犭」作偏旁,可知已有一定分類觀念。3000多年前的著作《夏小正》中即記載了「五月浮游出現,十二月螞蟻進窩」等生態現象。春秋時代的《詩經》中述及動物達100餘種。2500年前的《尚書.禹貢篇》中記載了當時 9個大區域的經濟動物種類,是中國動物地理學的萌芽。距今2000多年前的《周禮》中把動物分為毛、羽、介、鱗、蠃5類,大致相當於現代動物分類中的獸類、鳥類、甲殼類、魚類和軟體動物。漢代《爾雅》中有釋蟲、釋魚、釋鳥、釋獸、釋畜 5類,每篇都寫了近百種動物。隋唐時期的《扁鵲難經》提到人體血液循環現象比英國學者W.哈維約早1000年。北魏賈思勰的《齊民要術》總結了許多漁、桑、農、牧的經驗。唐代陳藏器的《本草拾遺》中以側線鱗數作為魚類分類的重要性狀,至今沿用。公元265~420年的晉代,中國已率先編纂了動物圖譜,稽含的《南方草木狀》(304),繪製了人們利用螞蟻撲滅柑橘害蟲的情景,是世界生物防治的最早範例。明代李時珍《本草綱目》描述了 400多種動物,許多還附有外形圖,堪稱動物學史上偉大的典籍。

西方於公元前384~322年,古希臘的亞里士多德曾系統描述了幾百種動物,被譽為動物學之父。老普林尼編寫的37卷的《博物志》中,第7~11卷為動物學內容。

16世紀後,動物學呈現出勃勃生機,學術著作紛紛問世,其中分類學和解剖學的進展尤為迅速。17世紀顯微鏡的問世,更推動了微觀領域中組織學胚胎學原生動物學的繁榮。18世紀瑞典生物學家 C.von林奈創立了動物分類系統及雙名法,將動、植物分為綱、目、屬、種和變種5個階元,奠定了現代分類學的基礎。18世紀末至19世紀初,法國生物學家J.-B.de拉馬克提出了物種進化的思想,認為動物在生活環境的影響下,可以變化、發展和完善。同時期的居維葉也在比較解剖學及古生物學方面作出了貢獻。19世紀中葉德國生物學家T.A.H.施萬闡明了動物體的基本結構單位是細胞。1859年,英國科學家C.R.達爾文確立了生物進化的學說,用「生存競爭」、「自然選擇」的原始和生動具體的實例,剖析自然界動物的多樣性、同一性、變異性等,推動了動物學的前進。20世紀進化學說的新成就又進一步證明,突變產生了新的遺傳基礎在進化中有重要的意義,自然選擇和生殖隔離使同一物種的不同種群向不同方向發展。

20世紀以來,由於學科的相互滲透和研究手段的不斷改進,促成了動物學的飛躍。當今的動物學,已由過去的觀察描述階段,上升到了研究生命活動規律的高峰。  

學科分支

以研究對象劃分,可分為無脊椎動物學、原生動物學、寄生蟲學、軟體動物學、昆蟲學、甲殼動物學、魚類學、鳥類學、哺乳動物學等。按研究重點和服務的範疇,又可劃分為理論動物學、應用動物學、資源動物學、仿生學等。傳統的主要分支為:

動物形態學 】 研究動物體內外形態結構,以及在個體發育及系統進化中的變化規律。包括:①解剖學,專門研究動物器官的構造及相互關係,它最初是純描述性的科學,布豐和居維葉證明結構與功能相關,現代形態學也注意研究功能;②細胞學和組織學,研究細胞和器官的顯微結構;③比較解剖學,用比較現代器官系統的差異,來研究動物的進化關係,19世紀曾對進化論的建立作出了很大貢獻;④胚胎學和發育生物學,研究胚胎的形成、發育以及整個動物生長發育的全過程;另外還有古動物學等。隨著科學的發展,有的已發展成為獨立的學科。

貓的骨骼

動物生理學】 研究動物機體功能,以及一般生理現象,如營養、生長、繁殖等,與醫學和畜牧學的關係密切。近年來,還依研究進展的情況,分出內分泌學、免疫學、酶學等。

動物分類學 已由過去的簡單分類,發展為系統分類學,研究動物各類群間彼此的異同及其相同和相異的程度,把它們分門別類,列為系統,以闡明它們的親緣關係及進化過程和規律。現代分類學已在過去林奈分類階元的目之下,補加了科,在界和綱之間,增加了門,每一階元又可細分,如亞綱亞目總科亞種等。20世紀的分類學,力圖使分類系統反映物種間的進化關係和歷史。

動物生態學】 研究動物與其所處環境因子(包括生物的和非生物的)間的相互關係,已由過去的個體生態研究,發展為種群生態、群落生態乃至於生態系統研究。近年來,太空技術的發展,引起了生態學家對於外太空的注意,從而將動物放進生物圈來作更加深入的研究。與此有關的還有動物行為學,研究動物的行為,包括本能、學習、記憶等,從原生動物的游泳模型到人猿社群組織和通訊,作了大量工作,取得了突出成績。

【動物地理學】 研究動物種類在地理上分布的狀況,以及動物分布的方式和規律,同時,從地理學角度來研究各個區域中的動物種類和分類的規律。常被稱為地動物學。這個分支與分類學、形態學、生態學相結合,對各地區的動物區系進行全面的研究,提出自然保護、資源管理及自然改造等規劃,可稱之為動物區系學。

動物遺傳學】向來是動物學的一個分支,但由於遺傳學研究對象常常包括整個生物界,故有人認為,動物遺傳難以繼續列為分支。當前,遺傳學和細胞學、酶學等結合,從微觀上研究生命現象的本質。其中研究蛋白質核酸分子結構和演變的分子生物學,已成為特別活躍的研究領域。由於對基因物質的深入探索,使定向改變動物性狀,引導新種形成,已成為可能。

研究方法 動物門類繁多,作為學科也極其複雜,但綜合起來,其研究方法不外:

⒈描述法 即通過觀察,將動物外形、內部結構、生活習性及經濟和學術意義用文字和圖形如實記錄下來。

⒉比較法 通過動物間的系統比較,推究異同,認識它們之間的內在聯繫,從而得出規律。

⒊實驗法 在人為條件下,用物理的、化學的和生物學的方法對動物的生活和生命活動現象進行觀察,以揭示動物生活和生命活動的本質。實驗法往往和比較法同時進行。

與其他學科的關係和意義 動物學與其他生物科學、醫學、獸醫學、農業、畜牧業以及人類生產和環境保護都有著密切聯繫(見生物學)。今日的動物學實際上已發展成為內容十分全面的動物科學。它以整個生物學的普遍規律為基礎,不僅研究以動物為內容的學術和生產活動的各個方面,還以此來闡明廣泛的生物學活動,因而它已成為開拓人類未來的重要手段。  

動物學方面的科學家

埃爾頓(Charles Sutherland Elton,1900~1991) 英國動物生態學家。生於曼徹斯特,卒於牛津。1922年畢業於牛津大學動物系。他曾作為牛津大學赫胥黎的助教赴挪威參加1921年斯匹次卑爾根島的考察工作。以後又於1923、1924年參加了北極和瑞典拉布蘭的考察。1925年被加拿大哈德遜灣公司聘為生物學顧問。他利用該公司約200年的毛皮收購記錄研究了這些動物的數量變動。1932年他在牛津大學建立了動物種群研究所,該所後來成為國際性的動物數量和生態學的研究和情報中心。他創造性地研究了動物(特別是小哺乳動物)自然種群的數量變動規律,其研究成果集中反映在他所著的《田鼠、小鼠和旅鼠:種群動態問題》(1942)一書中。

秋天的田鼠

他對齧齒類動物種群動態規律和鼠害防治方法的研究,直接給第二次世界大戰期間的食物保存帶來了實際效益。他對生態學的基本理論很重視,他所著的《動物生態學》(1927,1935,1947)、《動物生態學與進化》(1930),對30~50年代的生態學發生過重大影響。他的晚期著作有《動植物的入侵生態學》(1958)和《動物群落的類型》(1966)。1953年被選為英國皇家學會會員,1968年被授予美國科學藝術和科學研究院的國外榮譽院士稱號。1967獲林奈學會金獎、1970獲皇家學會達爾文金獎,1976年獲泰勒生態學獎,1977年獲布朗寧環境保護獎。

美國動物生態學家。1885年6月5日生於美國印第安納州布盧明頓附近,1955年3月18日卒於佛羅里達。1908年在印第安納的厄勒姆學院獲學士學位,1910年和1912年在芝加哥大學先後獲碩士和博士學位。1910~1912年任該校動物學助教,1914~1915年為俄克拉荷馬城大學副教授。1915~1921年任雷克福利斯特學院教授。1921年任芝加哥大學副教授,1925~1927年任教務長,1928~1950年任教授,1950年後為名譽退職教授。1950~1955年為佛羅里達大學生物學教授會主任。他是美國生態學家謝爾福德(V.E.Shelford)的學生,早年研究池塘動物群落演替,隨後研究海洋無脊椎動物生態學。他一生以研究動物的社會行為和集群而聞名;《動物的集群》(1931)、《動物的生活和社會增長》(1932)、《動物的社會生活》(1938)等書為他的主要著作。他發現集群能提高動物的存活能力,生態學中的阿利規律,就是說明過疏和過密對種群都不利。1949年,以阿利為首的5個生態學家合編的《動物生態學原理》的出版,標誌著動物生態學已成熟為一門獨立的學科,至今仍有參考價值。1929年,阿利任美國生態學會主席。1930~1955年任《生理動物學》雜誌主編。1944~1950年任《大英百科全書》動物學方面論文的校訂委員會主席。

廷伯根(N.Tinbergen, 1907~)英籍荷蘭動物行為學家。1907年4月15日出生於海牙。自幼對動物有濃厚興趣。自己飼養1缸二棘刺背魚,常常一連數小時進行觀察。他對動物進行觀察的習慣,為他以後成為行為生物學家奠定了基礎。1932年獲萊登大學博士學位,後任該校講師。1947年任實驗動物學教授。1949年任牛津大學動物學教授,並建立了動物行為研究所,一直工作到1974年退休。他曾與K.符瑞西合作,共同研究了鳥類的行為。後來又繼續研究三棘刺背魚。這種魚的背部具有3根硬刺,可防止肉食性魚的吞食。他觀察到,在繁殖季節,雄魚具有強烈保衛自己水域「領地」的行為,不允許其他雄魚闖入,但對雌魚的進入卻不作任何攻擊。由於雄魚腹部有一處明顯的紅色斑塊,是引起雄魚產生攻擊行為的刺激條件。通過多種模型實驗證明,雄魚對腹部塗有紅色的模型也進行攻擊。由此廷伯根認為,大多數動物往往僅對某一物體的局部刺激(信號刺激)產生反應。這種信號刺激引起的行為,多是動物生來就有的,行為的形式比較固定,不隨個體的生活改變而改變。雄魚如見到腹部膨脹的雌魚進入,就會作「Z」字形的求偶舞蹈。雌魚如對此發生反應,即可游入雄魚早已「築好」的巢內。雄魚在巢內用嘴觸動雌魚尾部下方,使其排卵,同時又刺激雄魚射出精液。廷伯根在英國曾多年主持海鷗的生活習性研究,併到歐洲、美洲、非洲和北冰洋區域觀察和考查鷗類的活動,成為研究海鳥行為聲譽最高的科學家之一。由於他對三棘刺背魚的求偶行為和鷗類社會行為的研究成就而聞名於世。主要著作有《鯡鷗的世界》、《鳥類生活》、《本能的研究》、《動物的群居行為》等。1973年,與K.勞倫茲和K.馮.符瑞西同獲諾貝爾生理學醫學獎。

洛倫茲(Konrad Lorenz,1903~1989)出生於奧地利的維也納,孩童時代就喜歡飼養動物,並對它們的行為產生了極大的好奇心。1922年曾在美國哥倫比亞大學學習,後來進維也納大學解剖學系並獲得了醫學學位,此後便留校任教並花一定的時間觀察寒鴉(Corvus monedula)的行為。大學期間,他研究了比較解剖學並開始用比較解剖學的方法研究動物的行為。在1935年出版的《鳥類的社會行為》一書中,總結了他對30多種鳥類的比較研究,分析了親鳥、幼鳥、性配偶和其他親屬的行為功能和引起這些行為的條件。該書是應用比較方法研究動物行為的一個典範。洛倫茲研究鳥類行為的另一個重要方法是使鳥類對他本人產生印記,這樣他便能夠與所研究的鳥類建立親密的關係,便於對鳥類行為的研究。利用這種方法他曾研究了灰雁、綠頭鴨和寒鴉等各種鳥類的印記行為,並比較了它們之間的差異。洛倫茲還深入地研究過本能理論並提出了欲求行為的概念。他是現代行為學奠基人之一,1973年與廷伯根和費里希共同獲得了諾貝爾生理學或醫學獎。主要著作有《鳥類的社會行為》、《所羅門王的戒指》、《人與狗》、《攻擊與人性》和《動物與人類行為的研究》等。

弗里希

弗里希(Karl von Frisch,1886~1982) 動物學家。出生在維也納,童年時熱愛大自然,並養了很多動物,中學時就發表過幾篇對自然的觀察文章。曾在維也納大學攻讀醫學學位,後轉入慕尼黑大學研究動物學。1910年在慕尼黑大學任助教。1921年被聘為羅斯托克(Rostock)大學動物學教授,1925年又回到慕尼黑大學任教授。第二次世界大戰期間在澳大利亞,戰後在澳大利亞格拉茨(Graz)大學任教授,但很快又回到了慕尼黑。1973年與廷伯根、洛倫茲共獲諾貝爾生理學或醫學獎。弗里希在慕尼黑大學的最早研究是測定魚對顏色的感受能力,他通過給魚提供報償來訓練魚區別不同的顏色,首次證明了魚類不是色盲

他還用雲斑鮰魚(Amiurus nebulosus)作實驗,證明了魚類具有聽覺。弗里希一生的大部分時間是研究魚和蜜蜂,通常是冬天研究魚,夏天隱居家鄉研究蜜蜂。使弗里希贏得科學榮譽的是他對蜜蜂行為和感覺能力的研究。本世紀20年代,他曾提出過蜜蜂的氣味通訊理論。但40年代所作的一些實驗使他對氣味通訊理論發生了懷疑,並發現了蜜蜂的舞蹈語言。他的成名之作是1965年出版的《蜜蜂的舞蹈語言和定向》一書。蜜蜂的舞蹈語言理論已被廣泛接受。

勞倫茲(K. Lorenz, 1903~1988)奧地利動物行為學家,現代行為生物學的奠基人。1903年11月7日生於維也納。自幼酷愛動物,尤其喜歡飼養鳥類。1928年於美國哥倫比亞大學畢業後留校任比較解剖學助教,1933年獲博士學位。1936年,任德國《動物心理學》雜誌副主編。1937年,任維也納大學講師。1940年,任阿爾伯都斯大學教授兼系主任。1935年提出「印記學習」這一新的

蜜蜂

學習類型。1935~1938年就鳥類幼雛的「印記學習」發表了一系列的觀察報告,獲得學術界的關注,名噪一時。1949年,在奧地利阿爾滕堡主持比較行為學研究所工作。1951年,在布爾德恩的馬克斯.普朗克研究所創辦比較行為學系,1954年任副系主任。1958~1973年,在西維森的馬克斯.普朗克行為生理學研究所工作,1961年任該所所長。1973年在奧地利科學院比較行為研究所動物社會學系任系主任。勞倫茲認為,動物的行為是對環境適應的產物。動物行為的方式是能遺傳的。因而創立了一個的研究學派——歐洲自然行為學派。勞倫茲能模仿灰雁鳴聲,

灰雁

召喚小灰雁隨他一起游泳。他與N.廷伯根合作,共同研究鳥類的行為。也研究過鴨、蛙、鼩鼱、猴和狗等多種動物的行為。著作有《動物和人類行為的研究》、《行為的進化和變異》等。歐洲的自然行為學家和美國的實驗心理行為學派,對勞倫茲都很尊崇。J.赫胥黎稱勞倫茲為「現代行為學之父」。由於勞倫茲,N.延伯根和K.馮.符瑞西3人在動物行為領域中作出了出色的工作和優異的成績,並為新興的行為生物學奠定了基礎,因而於 1973年共同獲得國際上有史以來第一次頒發給行為生物學方面的諾貝爾獎。他的最後一本著作《拯救希望》,警告人們要防止核戰爭和破壞自然環境。1988年2月27日,與世長辭,享年85歲。

施旺(T.Schwann,1810~1882)德國動物學家,細胞學說的創立人之一。出生於德國諾伊斯。他先就讀於科倫的耶穌學院,隨後又在波恩、維爾茨堡和柏林大學學醫,1834年在柏林大學畢業,獲醫學博士學位。接著為德國著名生理學家繆勒(J.Mǖller,1801~1858)當了4年助手。1839年離開德國到了比利時,1839~1848年在盧萬的羅馬天主教大學任解剖學教授,隨後又在列日大學任解剖學教授,直到1882年在科倫去世。早在1833年,法國化學家佩耶(A.Payen,1795~1871)就從麥芽中分離出一種酶。次年,施旺著手研究消化過程。兩年後,他從胃粘膜中分離出一種能消化蛋白質的化學物質,他稱之為胃蛋白酶。這是從動物組織中分離出來的第1種酶。1836~1837年,施旺研究發酵,指出糖的發酵是活酵母細胞生命活動的結果。後來,他又創造了「新陳代謝」一詞,以表示活組織中的化學變化。他的發酵研究遭到了以德國化學家烏勒(F.Whler, 1800~1882)和李比希(J. von Liebig, 1803~1873)的攻擊,使他不得不離開德國。直到19世紀50年代巴斯德的發酵研究成功後,施旺的觀點才得到公認。同時施旺還研究過有機物的腐敗,目的是駁斥當時還影響著某些科學家的自然發生說。1839年,施旺出版了《動植物的結構和生長一致性的顯微研究》一書,系統地闡述了細胞學說。一年前,施萊登已提出植物方面的細胞學說,施旺將這種觀點擴展到動物,並加以明確的闡述。施旺藉助從各種動物組織得來的大量實例,在上述著作中斷言,

所有生物(包括動物和植物)均由細胞或細胞產物構成,每個細胞的生命活動,均從屬於整個生物的生命活動。細胞學說提出後不久就被人們廣泛接受。如今,它已成了生物學最重要的概念之一。施旺還研究了環繞神經軸突髓鞘細胞(即施旺細胞);並探討過食道上部橫紋肌的功能。

馮.符瑞西(K.von Frisch, 1886~)德籍奧地利動物行為學家。1886年11月20日出生於奧地利的維也納。1910年在慕尼黑大學獲博士學位,曾先後任研究助教、講師和教授。1950年重返慕尼黑大學任教授,直至1958年退休。他的突出貢獻是極詳盡地研究了蜜蜂的行為。數十年如一日,細心觀察蜜蜂的各種活動,終於揭開了蜜蜂「語言」的奧秘。解釋了偵察蜂的兩種舞蹈(圓舞、擺尾舞)是向其同伴通報蜜源方向、距離等信息的一種方式。他在蜜蜂的身上編上號碼作為標記,便於在特製的玻璃窗向巢內跟蹤觀察它們的活動。他用含酒精的快速塗料溶劑調和成的5種油畫顏料,在蜜蜂背部前端點上白點、紅點、藍點、黃點、綠點,分別代表1、2、3、4、5號;在胸部後端用同樣顏色的小點,分別代表6、7、8、9、10號;在胸部的前側面用2種顏色的小點來表示十位數,如白、紅點表示12,在前左和後右分別點上紅、黃點,則表示29號;在後腹上的小點則代表百位數。他採用5種顏色的小點編到599號,對蜜蜂行為作了深入的觀察。此外,馮.符瑞西的研究還證實蜜蜂不是色盲,能分辨不同的顏色,花卉的鮮艷色彩對蜜蜂具有吸引作用。早在1919年他已證明,經過訓練的蜜蜂,還能夠辨別不同的味道和氣味。他又用無脊椎動物和魚類作實驗,發現它們的感覺能力很強,不僅能辨別光度,而且還能辨別色彩的差異。尤其是弄清魚確有聽覺作用。鑒於他對動物行為研究的成就,1973年,他與K.勞倫茲和N.廷伯根共同獲得諾貝爾獎。馮.符瑞西的名著《蜜蜂的生活》

蜜蜂采蜜

,於1927年出版後,歷經50年,不斷補充新的發現內容,並進行全面的重新修訂後,於1977年出版第9版。時年已滿91歲。他那驚人的毅力和嚴謹治學的精神,給青年生物學家以鼓舞和力量。

Alfred Russel Wallace

華萊士(Alfred Russel Wallace,1823~1913) 英國博物學家和動物地理學家。解釋生物進化的自然選擇學說的創始人之一。家貧,13歲即輟學,自學成才。曾當過7年勘測員,遊歷了荒原和山川,成為一名熱愛自然的博物學家。他最初採集植物,自從認識了英國著名昆蟲學家貝茨(H.W.Bates,1825~1892)以後,又增添了對蝴蝶和甲蟲的興趣。1848年與貝茨一道去亞馬孫河流域採集標本,企圖解決物種起源問題。1852年回英途中,因輪船失火沉沒,全部標本資料損失殆盡;但他並不灰心,1854年又到馬來群島採集考察,1855年寫成《控制新種出現的規律》一文,提出了解釋物種滅絕、

達爾文

產生、更替和進化的見解,明確反對「生物神創」的教條。1858年2月又寫成《論變種無限地偏離原始類型的傾向》一文,闡述了他的物種進化觀點。他指出,生物大都有過度繁殖的傾向,但由於食物、天敵、氣候等自然環境條件的變化,造成了大量個體的死亡,才保持著生物體間的一定比例。他認為,環境變了,那些在結構、習性、「能力」上產生了「有益變異」的個體將在生存競爭中佔優勢並趨於增多,而產生了「有害變異」的個體則趨於減少或消滅。這樣,佔優勢的變種最終將取代原始物種。變種的這種「不斷地偏離原始類型的前進趨勢」就是生物的進化。華萊士將寫好的這篇論文寄給了達爾文徵求意見,並托他轉給地質學家賴爾審閱,看看能否交付出版。達爾文看到華萊士的觀點與自己的「自然選擇」見解不謀而合,就想放棄發現的優先權。後經賴爾和植物學家胡克商量和推薦,華萊士的這篇論文與達爾文在1844年起草的有關自然選擇學說的論文摘要連同達爾文1857年9月5日寫給美國學者愛沙.葛雷(AsaGray)的信一起,在1858年7月1日的林奈學會上宣讀,並發表在同年的「林奈學會會報」上。這就是著名的有關自然選擇學說的「聯合論文」,它奠定了科學進化論的基礎。華萊士對動物地理學也有重要貢獻,1868年提出爪哇東端的巴厘島與對岸的龍目島之間為「東洋區」與「澳洲區」的分界線,世稱「華萊士線」。主要著作有《亞馬孫地區旅行記》

亞馬孫河

(1853)、《馬來群島》(1869)、《對自然選擇學說的貢獻》(1876)、《動物的地理分布》(1876)、《海島生物》(1882)和《達爾文主義》(1889)等。

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