《动物生物学》教案 编写及授课教师:杨兴中副教授 苏晓红讲师
《动物生物学》教案 编写及授课教师：杨兴中副教授 苏晓红讲师
绪论 第一节生物的分界及动物在其中的地位 自然界中生物种类非常繁多,目前已鉴定的约200万种,每年还有大量新种发现,具估 计( R C Brusca等,1990)还有2000-5000万种有待发现和命名。为了研究和利用的方便, 人们将其分门别类系统整理,首先分为若干个界。 生物的分界,在我国,从甲骨文的记载中,就可见对动物和植物的划分;在西方,古希 腊学者亚里士多德( Aristotle)(公元前384-322)首先提出两界的划分。但都是感性认识 没有科学的理论依据。因此分界系统是从18世纪中期开始成立,并且随着科学技术的发展 而不断完善和深化 二界系统动物界和植物界 林奈( 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20世纪50年代仍为广泛采用。在林奈时代 对生物主要以肉眼能观察到的特征来区别。 ●三界系统原生生物界、动物界、植物界 由霍格(J.Hogg,1860)和赫克尔(E. H. Haeckel,l866)提出。显微镜使用后,发现 许多单细胞生物兼有动物和植物的特性(如眼虫),因此另立一界。这一观点直到20世纪 60年代才开始广泛采用。 五界系统原核生物界、真菌界、原生生物界、动物界、植物界 1969年惠特克( R.WHittaker)根据细胞结构的复杂程度及营养方式提出五界系统 随着电镜技术的发展,细胞学的研究表明细菌、蓝藻与其它生物大为不同,它们的染色质分 散在细胞中,没有成形细胞核,在分裂方式和遗传上也与其它生物不同,故另成一界即原核 生物界,其它为真核生物界。真菌在结构上既象植物,又不同植物,在营养上既不能光和作 用,又不象动物的异样型,因而另成一界。这一系统被广泛采用 ·六界系统原核生物界、真菌界、原生生物界、动物界、植物界、病毒界 由于非细胞形态的病毒是已知的最小、最简单的生命形式,在特征上不同于其它生物 被独立出来自成一界。 从以上可以看出,由于生命世界的复杂性,目前人们对生物的分界还没有统一的意见。 但从30亿年前古生物的化石记录及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,但通过食物链可以将它们联系在一起。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 能量流动中所起的作用 第二节动物学及其分科 动物学的概念 是研究生命的科学,是生物学的一个分支,是探讨动物界物质运动形式及其规律的科 学,研究动物的形态特征、分类、生命活动与环境关系以及发生发展规律的科学。 动物学的分支学科 1.按研究内容分
绪 论 第一节 生物的分界及动物在其中的地位 自然界中生物种类非常繁多，目前已鉴定的约 200 万种，每年还有大量新种发现，具估 计（R.C.Brusca 等，1990）还有 2000—5000 万种有待发现和命名。为了研究和利用的方便， 人们将其分门别类系统整理，首先分为若干个界。 生物的分界，在我国，从甲骨文的记载中，就可见对动物和植物的划分；在西方，古希 腊学者亚里士多德（Aristotle）（公元前 384—322）首先提出两界的划分。但都是感性认识， 没有科学的理论依据。因此分界系统是从 18 世纪中期开始成立，并且随着科学技术的发展 而不断完善和深化。 z 二界系统 动物界和植物界 林奈（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 20 世纪 50 年代仍为广泛采用。在林奈时代， 对生物主要以肉眼能观察到的特征来区别。 z 三界系统 原生生物界、动物界、植物界 由霍格（J. Hogg，1860）和赫克尔（E.H.Haeckel，1866）提出。显微镜使用后，发现 许多单细胞生物兼有动物和植物的特性（如眼虫），因此另立一界。这一观点直到 20 世纪 60 年代才开始广泛采用。 z 五界系统 原核生物界、真菌界、原生生物界、动物界、植物界 1969 年惠特克（R.H.Whittaker）根据细胞结构的复杂程度及营养方式提出五界系统。 随着电镜技术的发展，细胞学的研究表明细菌、蓝藻与其它生物大为不同，它们的染色质分 散在细胞中，没有成形细胞核，在分裂方式和遗传上也与其它生物不同，故另成一界即原核 生物界，其它为真核生物界。真菌在结构上既象植物，又不同植物，在营养上既不能光和作 用，又不象动物的异样型，因而另成一界。这一系统被广泛采用。 z 六界系统 原核生物界、真菌界、原生生物界、动物界、植物界、病毒界 由于非细胞形态的病毒是已知的最小、最简单的生命形式，在特征上不同于其它生物， 被独立出来自成一界。 从以上可以看出，由于生命世界的复杂性，目前人们对生物的分界还没有统一的意见。 但从 30 亿年前古生物的化石记录及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，但通过食物链可以将它们联系在一起。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 能量流动中所起的作用。 第二节 动物学及其分科 一. 动物学的概念 是研究生命的科学，是生物学的一个分支，是探讨动物界物质运动形式及其规律的科 学，研究动物的形态特征、分类、生命活动与环境关系以及发生发展规律的科学。 二. 动物学的分支学科 1. 按研究内容分
动物分类学、动物生理学、动物胚胎学、动物生态学、动物地理学、动物遗传学、动物 形态学、动物行为学、发育生物学、生殖生物学、内分泌、神经学、动物组织学、古生物学 等等。 2.按研究对象分 原生动物学、寄生虫学、贝类学、昆虫学、鱼类学、鸟类、哺乳动物学等等。 3.按应用分 理论动物学、应用动物学、医用动物学、资源动物学、畜牧学、水产学等等 4.有许多交叉学科 近十几年来,由于生物学与其他学科的相互渗透,产生了许多交叉学科,正是这些学 科的不断产生,推动了生命科学研究的迅猛发展。如:生物化学、生物物理、生物数学、生 物统计、分子生物学、保护生物学、仿生学、地质生物学等等。 三.研究动物学的目的 研究动物学主要在于揭示生物界在一定条件下形态和机能、同化和异化、生长发育和 衰老死亡、遗传和变异、种群的盛和衰、系统的亲和疏等各种矛盾的对立和统一及其相互关 系的规律性。目前人类面临许多问题,比如:人口控制、环境保护、资源保护、农药残毒、 疾病流行、贫困和饥荒等,这些问题都与生物学(动物学)有关。因此学习和研究它具有重 要的意义。 第三节动物分类的知识 动物分类的知识是学习和研究动物学必须的基础。任何领域的科学研究,包括宏观、微 观、分子基因水平的研究,都首先需要正确地鉴定所研究的对象是哪一个物种,否则,再高 水平的研究也会失去其客观性、对比性、重复性和科学价值。“没有物种的概念,整个科学 就没有了”。因此,我们要掌握动物分类的一些基础知识 动物分类的依据 ●最初:只是依据动物表面形态特征和生活习性来进行分类,并没有深入了解它们之 间的亲缘关系。这种方法人为主观因素影响很大 ●自然分类系统:现在所用的分类系统。是以动物形态和解剖为基础,以古生物学、比 较解剖学、比较胚胎学上的证据为依据,基本能反映动物界的自然亲缘关系。 近三十年来:随着科学技术的发展,动物分类学的研究逐渐由形态、解剖、生理、 生态、地理分布等方面而深入到细胞学、遗传学、生化、数学等方面,这种比较自然 而客观的分类方法更能反映各类群之间相互关系和进化发展情况。但是,由于没有完 整的分类标准和系统,目前它们只是作为自然系统分类研究的补充,尤其在种及种下 阶元研究出现困难时,往往可以用细胞学、遗传学、生化、数学等方法说明。 4大分类学派 支序分类学派——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,而反映血缘关系的确切标志为共同祖先的相对近度。 进化分类学派—一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,还应该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积累的进化性变化的程度。 数值分类学派——一认为在对任何特征不加权的情况下,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度,借助计算机的运算,根据相似系 数,来分析各分类单元之间的相互关系 分子系统发生学派——采用不同动物类群中的同源分子作为特征来源来推断动物
动物分类学、动物生理学、动物胚胎学、动物生态学、动物地理学、动物遗传学、动物 形态学、动物行为学、发育生物学、生殖生物学、内分泌、神经学、动物组织学、古生物学 等等。 2．按研究对象分 原生动物学、寄生虫学、贝类学、昆虫学、鱼类学、鸟类、哺乳动物学等等。 3. 按应用分 理论动物学、应用动物学、医用动物学、资源动物学、畜牧学、水产学等等. 4. 有许多交叉学科 近十几年来，由于生物学与其他学科的相互渗透，产生了许多交叉学科，正是这些学 科的不断产生，推动了生命科学研究的迅猛发展。如：生物化学、生物物理、生物数学、生 物统计、分子生物学、保护生物学、仿生学、地质生物学等等。 三. 研究动物学的目的 研究动物学主要在于揭示生物界在一定条件下形态和机能、同化和异化、生长发育和 衰老死亡、遗传和变异、种群的盛和衰、系统的亲和疏等各种矛盾的对立和统一及其相互关 系的规律性。目前人类面临许多问题，比如：人口控制、环境保护、资源保护、农药残毒、 疾病流行、贫困和饥荒等，这些问题都与生物学（动物学）有关。因此学习和研究它具有重 要的意义。 第三节 动物分类的知识 动物分类的知识是学习和研究动物学必须的基础。任何领域的科学研究，包括宏观、微 观、分子基因水平的研究，都首先需要正确地鉴定所研究的对象是哪一个物种，否则，再高 水平的研究也会失去其客观性、对比性、重复性和科学价值。“没有物种的概念，整个科学 就没有了”。因此，我们要掌握动物分类的一些基础知识。 一． 动物分类的依据 z 最初： 只是依据动物表面形态特征和生活习性来进行分类，并没有深入了解它们之 间的亲缘关系。这种方法人为主观因素影响很大。 z 自然分类系统： 现在所用的分类系统。是以动物形态和解剖为基础，以古生物学、比 较解剖学、比较胚胎学上的证据为依据，基本能反映动物界的自然亲缘关系。 z 近三十年来： 随着科学技术的发展，动物分类学的研究逐渐由形态、解剖、生理、 生态、地理分布等方面而深入到细胞学、遗传学、生化、数学等方面，这种比较自然 而客观的分类方法更能反映各类群之间相互关系和进化发展情况。但是，由于没有完 整的分类标准和系统，目前它们只是作为自然系统分类研究的补充，尤其在种及种下 阶元研究出现困难时，往往可以用细胞学、遗传学、生化、数学等方法说明。 二. 4 大分类学派： z 支序分类学派——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，而反映血缘关系的确切标志为共同祖先的相对近度。 z 进化分类学派——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，还应该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积累的进化性变化的程度。 z 数值分类学派——认为在对任何特征不加权的情况下，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度，借助计算机的运算，根据相似系 数，来分析各分类单元之间的相互关系。 z 分子系统发生学派——采用不同动物类群中的同源分子作为特征来源来推断动物
类群系统发生的方法。碱基序列或氨基酸序列中相似和差异的数量,可用于测量两 个类群之间在进化上的差异,这是分子系统发生学,具有很大优势。 三.种的概念 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 种( specles)—指在形态、生理、生态、生物学及地理分布等方面相同,并在自 然情况下能自由交配,产生具有繁殖能力的后代的个体的总称 近缘种——是指在形态上很相似且亲缘关系密切的种,它们除在结构上有某些细微 差别外,在其它方面没有区别,也可以同时在一个地区生存,但不互相交配。 亚种( subspecies)—在自然界中,同一种的种群在不同的分布区或不同的生态 条件下,由于生活条件的差异,产生可以区别于其它种群的相对稳定的变异,在生 物学特性上也常不相同,这个种群就称为亚种。亚种间可以交配繁殖,不存在生殖 离。例如:家蝇在我国有2个亚种:一个分布于新疆,叫欧洲家蝇( Musca domestica domestica l.),另一个分布在我国大部分地区,叫舍蝇( Musca domestica vicina m) 变种( variety)—是与模式标本不一致的个体,称为变种,这个概念是很混淆不 清的,因此近年已不常用了 型(form)——在不明了是一个亚种,还是一个变种时,就称之为型。季节变异体 和多型变异体也常称之为型。 生态型一一由于生活条件所发生的变异,这种变异不是遗传的,随着生态条件的恢 复,其子代也就消失这种变异而恢复原始性状,如飞蝗的群居型和散居型。 四.动物的命名 根据国际上共同的命名原则,要求给每一个物种取一个学名以求统一。目前通用林奈 瑞典人)的“双名法”,其规定为 每一个动物都应有一个学名( Science name),学名是由拉丁或拉丁化的文字组成 每个学名应包括属和种的名称。形式为 属名 种名 命名人 单数主格名词 形容词 第一字母大写 第一字母大写第一字母小写 若种内有不同的亚种,即在种名后加上亚种名 例如:东亚飞蝗的学名 migratoria manilensis Linne 种名 亚种名 命名人 五.动物的分类单元 与植物相同,其分类单元包括:界( kingdom)、门( phylum)、纲( class)、目( order) 科( family)、属( genus)、种( species)7个等级。种是分类的基本单位,它是客观存在的 实体:种以上的分类等级如属、科、目等则是代表在形态、生理、生物学等方面相近的若干 种的集合单位。亲缘关系相近的种归为属,相近的属归为科,相近的科归为目等等。 为了更好地反映出物种之间的亲缘关系,常在种以上的分类等级间添加新的分类单元, 如在“门”下加“亚门”,“纲”下加“亚纲”等等。 现以狼( Canis lupus)为例,说明其在分类系统中的位置: 界 种 动物界脊索动物门哺乳纲食肉目犬科犬属狼 以上阶元基本上可分为3类:(1)种;(2)种内的类群(即种内阶元);(3)种的汇集 (集合性阶元,即较高级阶元)
类群系统发生的方法。碱基序列或氨基酸序列中相似和差异的数量，可用于测量两 个类群之间在进化上的差异，这是分子系统发生学，具有很大优势。 三. 种的概念： 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。 z 种（species）——指在形态、生理、生态、生物学及地理分布等方面相同，并在自 然情况下能自由交配，产生具有繁殖能力的后代的个体的总称。 z 近缘种——是指在形态上很相似且亲缘关系密切的种，它们除在结构上有某些细微 差别外，在其它方面没有区别，也可以同时在一个地区生存，但不互相交配。 z 亚种（subspecies）——在自然界中，同一种的种群在不同的分布区或不同的生态 条件下，由于生活条件的差异，产生可以区别于其它种群的相对稳定的变异，在生 物学特性上也常不相同，这个种群就称为亚种。亚种间可以交配繁殖，不存在生殖 隔离。例如：家蝇在我国有 2 个亚种：一个分布于新疆，叫欧洲家蝇（Musca domestica domestica L.），另一个分布在我国大部分地区，叫舍蝇（Musca domestica vicina M.）。 z 变种（variety）——是与模式标本不一致的个体，称为变种，这个概念是很混淆不 清的，因此近年已不常用了。 z 型（form）——在不明了是一个亚种，还是一个变种时，就称之为型。季节变异体 和多型变异体也常称之为型。 z 生态型——由于生活条件所发生的变异，这种变异不是遗传的，随着生态条件的恢 复，其子代也就消失这种变异而恢复原始性状，如飞蝗的群居型和散居型。 四. 动物的命名 根据国际上共同的命名原则，要求给每一个物种取一个学名以求统一。目前通用林奈 （瑞典人）的“双名法”，其规定为： z 每一个动物都应有一个学名（Science name），学名是由拉丁或拉丁化的文字组成。 z 每个学名应包括属和种的名称。形式为： 属 名 + 种 名 + 命 名 人 单数主格名词 形容词 第一字母大写 第一字母大写 第一字母小写 z 若种内有不同的亚种，即在种名后加上亚种名。 例如：东亚飞蝗的学名 Locusta migratoria manilensis Linne 属名 种名 亚种名 命名人 五. 动物的分类单元 与植物相同，其分类单元包括：界（kingdom）、门（phylum）、纲（class）、目（order）、 科（family）、属（genus）、种（species）7 个等级。种是分类的基本单位，它是客观存在的 实体；种以上的分类等级如属、科、目等则是代表在形态、生理、生物学等方面相近的若干 种的集合单位。亲缘关系相近的种归为属，相近的属归为科，相近的科归为目等等。 为了更好地反映出物种之间的亲缘关系，常在种以上的分类等级间添加新的分类单元， 如在“门”下加“亚门”，“纲”下加“亚纲”等等。 现以狼（Canis lupus）为例，说明其在分类系统中的位置： 界、 门、 纲、 目、 科、 属、 种 动物界 脊索动物门 哺乳纲 食肉目 犬科 犬属 狼 以上阶元基本上可分为 3 类：（1）种；（2）种内的类群（即种内阶元）；（3）种的汇集 （集合性阶元，即较高级阶元）
六.分类的方法 分类有3项主要任务,即:(1)鉴定( identification),就是确认物种及精确描述分种的 工作:(2)分类( classification),就是将物种排列成序,区别并排列出较高级的阶元,建立 个分类系统;(3)对物种形成和进化因素进行研究,研究该物种如何发生,物种间的关系 如何,以及这种关系具有什么意义等。分类所使用的工具及方法主要包括检索表、标本和命 名 七.动物的分门 由于种以上的分类阶元既有客观性又有主观性,分类学家对于动物门的数目及各门动 物在进化系统中的位置难以有统一的见解,因此分类系统多种多样,有34门、33门、30 门、28门等多种。我们只学习其中进化地位重要、数量较多、与人类关系密切的类群
六．分类的方法 分类有 3 项主要任务，即：（1）鉴定（identification），就是确认物种及精确描述分种的 工作；（2）分类（classification），就是将物种排列成序，区别并排列出较高级的阶元，建立 一个分类系统；（3）对物种形成和进化因素进行研究，研究该物种如何发生，物种间的关系 如何，以及这种关系具有什么意义等。分类所使用的工具及方法主要包括检索表、标本和命 名。 七. 动物的分门 由于种以上的分类阶元既有客观性又有主观性，分类学家对于动物门的数目及各门动 物在进化系统中的位置难以有统一的见解，因此分类系统多种多样，有 34 门、33 门、30 门、28 门等多种。我们只学习其中进化地位重要、数量较多、与人类关系密切的类群