Зоология ( Великобритания : / z u ˈ ɒ l ə dʒ i / zoo- OL -ə-jee , США : / z oʊ ˈ ɒ l ə dʒ i / zoh- OL -ə-jee ) [1] — это научное изучение животных . Его исследования включают в себя строение , эмбриологию , классификацию , привычки и распространение всех животных, как ныне живущих, так и вымерших , а также то, как они взаимодействуют со своими экосистемами . Зоология — одна из основных отраслей биологии . Термин происходит от древнегреческого ζῷον , zōion ('животное'), и λόγος , logos ('знание', 'изучение'). [2]
Хотя люди всегда интересовались естественной историей животных, которых они видели вокруг себя, и использовали эти знания для одомашнивания определенных видов, формальное изучение зоологии можно назвать зарождением Аристотеля . Он рассматривал животных как живые организмы, изучал их структуру и развитие, а также рассматривал их адаптацию к окружающей среде и функции их частей. Современная зоология берет свое начало в эпоху Возрождения и раннего Нового времени, с Карлом Линнеем , Антони ван Левенгуком , Робертом Гуком , Чарльзом Дарвином , Грегором Менделем и многими другими.
Изучение животных в значительной степени перешло к изучению формы и функции, адаптации, взаимоотношений между группами, поведения и экологии. Зоология все больше подразделяется на такие дисциплины, как классификация , физиология , биохимия и эволюция . С открытием структуры ДНК Фрэнсисом Криком и Джеймсом Уотсоном в 1953 году открылась область молекулярной биологии , что привело к прогрессу в клеточной биологии , биологии развития и молекулярной генетике .
История зоологии прослеживает изучение животного мира с древних времен до наших дней. Доисторическим людям было необходимо изучать животных и растения в своей среде обитания, чтобы эксплуатировать их и выживать. Наскальные рисунки, гравюры и скульптуры во Франции, датируемые 15 000 лет назад, показывают бизонов, лошадей и оленей в тщательно прорисованных деталях. Похожие изображения из других частей света иллюстрировали в основном животных, на которых охотились ради еды, и диких животных. [3]
Неолитическая революция , которая характеризуется одомашниванием животных , продолжалась на протяжении всей античности. Древние знания о дикой природе иллюстрируются реалистичными изображениями диких и домашних животных на Ближнем Востоке, в Месопотамии и Египте, включая методы и приемы земледелия, охоты и рыболовства. Изобретение письма отражено в зоологии присутствием животных в египетских иероглифах. [4]
Хотя концепция зоологии как единой связной области возникла гораздо позже, зоологические науки возникли из естественной истории, восходящей к биологическим работам Аристотеля и Галена в древнем греко-римском мире . В четвертом веке до нашей эры Аристотель рассматривал животных как живые организмы, изучая их структуру, развитие и жизненные явления. Он разделил их на две группы: животные с кровью, эквивалентные нашему понятию позвоночных , и животные без крови, беспозвоночные . Он провел два года на Лесбосе , наблюдая и описывая животных и растения, рассматривая адаптации различных организмов и функции их частей. [5] Четыреста лет спустя римский врач Гален препарировал животных, чтобы изучить их анатомию и функции различных частей, потому что препарирование человеческих трупов было запрещено в то время. [6] Это привело к тому, что некоторые из его выводов оказались ложными, но в течение многих столетий считалось еретическим оспаривать любые из его взглядов, поэтому изучение анатомии приходило в упадок. [7]
В постклассическую эпоху ближневосточная наука и медицина были самыми передовыми в мире, интегрируя концепции Древней Греции, Рима, Месопотамии и Персии, а также древнеиндийскую традицию Аюрведы , при этом делая многочисленные достижения и инновации. [8] В 13 веке Альберт Великий создал комментарии и парафразы всех трудов Аристотеля; его книги по таким темам, как ботаника , зоология и минералы, включали информацию из древних источников, но также и результаты его собственных исследований. Его общий подход был на удивление современным, и он писал: «Ибо [задача] естественных наук не просто принимать то, что нам говорят, но и исследовать причины природных явлений». [9] Одним из первых был Конрад Гесснер , чья монументальная 4500-страничная энциклопедия животных Historia animalium была опубликована в четырех томах между 1551 и 1558 годами. [10]
В Европе работа Галена по анатомии оставалась в значительной степени непревзойденной и неоспоримой вплоть до XVI века. [11] [12] В эпоху Возрождения и раннего Нового времени зоологическая мысль в Европе претерпела революцию из-за возрождения интереса к эмпиризму и открытия множества новых организмов. Видными деятелями этого движения были Андреас Везалий и Уильям Гарвей , которые использовали эксперименты и тщательное наблюдение в физиологии , а также натуралисты, такие как Карл Линней , Жан-Батист Ламарк и Бюффон , которые начали классифицировать разнообразие жизни и палеонтологическую летопись , а также изучать развитие и поведение организмов. Антони ван Левенгук провел пионерскую работу в микроскопии и открыл ранее неизвестный мир микроорганизмов , заложив основу для клеточной теории . [13] Наблюдения ван Левенгука были одобрены Робертом Гуком ; все живые организмы состоят из одной или нескольких клеток и не могут зарождаться спонтанно. Клеточная теория дала новый взгляд на фундаментальную основу жизни. [14]
Будучи ранее сферой господ-натуралистов, в течение 18, 19 и 20 веков зоология стала все более профессиональной научной дисциплиной . Исследователи-натуралисты, такие как Александр фон Гумбольдт, исследовали взаимодействие между организмами и их средой, а также то, как эти отношения зависят от географии, закладывая основы для биогеографии , экологии и этологии . Натуралисты начали отвергать эссенциализм и рассматривать важность вымирания и изменчивости видов . [15]
Эти разработки, а также результаты эмбриологии и палеонтологии были синтезированы в публикации 1859 года теории эволюции Чарльза Дарвина путем естественного отбора ; в ней Дарвин поставил теорию органической эволюции на новую основу, объяснив процессы, посредством которых она может происходить, и предоставив наблюдательные доказательства того, что это произошло. [16] Теория Дарвина была быстро принята научным сообществом и вскоре стала центральной аксиомой быстро развивающейся науки биологии. Основа современной генетики началась с работы Грегора Менделя о горохе в 1865 году, хотя значимость его работы в то время не была осознана. [17]
Дарвин дал новое направление морфологии и физиологии , объединив их в общую биологическую теорию: теорию органической эволюции. Результатом стала реконструкция классификации животных на генеалогической основе, новое исследование развития животных и ранние попытки определить их генетические связи. Конец 19-го века ознаменовался падением спонтанного зарождения и подъемом микробной теории болезней , хотя механизм наследования оставался загадкой. В начале 20-го века повторное открытие работ Менделя привело к быстрому развитию генетики , и к 1930-м годам сочетание популяционной генетики и естественного отбора в современном синтезе создало эволюционную биологию . [18]
Исследования в области клеточной биологии взаимосвязаны с другими областями, такими как генетика, биохимия , медицинская микробиология , иммунология и цитохимия . С определением двойной спиральной структуры молекулы ДНК Фрэнсисом Криком и Джеймсом Уотсоном в 1953 году [19] открылась область молекулярной биологии , что привело к прогрессу в клеточной биологии , биологии развития и молекулярной генетике . Изучение систематики было преобразовано, поскольку секвенирование ДНК выявило степени родства между различными организмами. [20]
Зоология — это раздел науки, изучающий животных . Вид можно определить как самую большую группу организмов, в которой любые две особи соответствующего пола могут производить плодовитое потомство; было описано около 1,5 миллионов видов животных, и было подсчитано, что может существовать до 8 миллионов видов животных. [21] Первой необходимостью было идентифицировать организмы и группировать их в соответствии с их характеристиками, различиями и отношениями, и это область таксономии . Первоначально считалось, что виды неизменны, но с появлением теории эволюции Дарвина возникла область кладистики , изучающая отношения между различными группами или кладами . Систематика — это изучение диверсификации живых форм, эволюционная история группы известна как ее филогения , а отношения между кладами можно схематически показать на кладограмме . [22]
Хотя исторически тот, кто занимался научным исследованием животных, называл себя зоологом, этот термин стал применяться к тем, кто занимается отдельными животными, а другие называют себя более конкретно физиологами, этологами, эволюционными биологами, экологами, фармакологами, эндокринологами или паразитологами. [23]
Хотя изучение жизни животных является древним, его научное воплощение является относительно современным. Это отражает переход от естественной истории к биологии в начале 19-го века. Со времен Хантера и Кювье сравнительное анатомическое исследование было связано с морфографией , формируя современные области зоологических исследований: анатомию , физиологию , гистологию , эмбриологию , тератологию и этологию . [24] Современная зоология впервые возникла в немецких и британских университетах. В Великобритании Томас Генри Гексли был заметной фигурой. Его идеи были сосредоточены на морфологии животных. Многие считают его величайшим сравнительным анатомом второй половины 19-го века. Подобно Хантеру , его курсы состояли из лекций и лабораторных практических занятий в отличие от предыдущего формата только лекций.
Научная классификация в зоологии — это метод, с помощью которого зоологи группируют и категоризируют организмы по биологическому типу , например, роду или виду . Биологическая классификация — это форма научной таксономии . Современная биологическая классификация берет свое начало в работах Карла Линнея , который группировал виды в соответствии с общими физическими характеристиками. С тех пор эти группировки были пересмотрены для улучшения согласованности с дарвиновским принципом общего происхождения . Молекулярная филогенетика , которая использует последовательность нуклеиновых кислот в качестве данных, стала движущей силой многих недавних пересмотров и, вероятно, продолжит это делать. Биологическая классификация относится к науке зоологической систематики . [25]
.png/1280px-Linnaeus_-_Regnum_Animale_(1735).png)
Многие ученые теперь считают систему пяти царств устаревшей. Современные альтернативные системы классификации обычно начинаются с трехдоменной системы : археи (первоначально архебактерии); бактерии (первоначально эубактерии); эукариоты (включая простейших , грибы , растения и животных ) [26] Эти домены отражают, имеют ли клетки ядра или нет, а также различия в химическом составе внешних оболочек клеток. [26]
Далее каждое царство рекурсивно разбивается до тех пор, пока каждый вид не будет классифицирован отдельно. Порядок таков: Домен ; царство ; тип ; класс ; отряд ; семейство ; род ; вид . Научное название организма формируется из его рода и вида. Например, люди перечислены как Homo sapiens . Homo — это род, а sapiens — видовой эпитет, оба они вместе составляют название вида. При написании научного названия организма следует писать заглавную первую букву в роде и все видовые эпитеты — строчными. Кроме того, весь термин может быть выделен курсивом или подчеркнут. [27]
Доминирующая система классификации называется таксономией Линнея . Она включает ранги и биномиальную номенклатуру . Классификация, таксономия и номенклатура зоологических организмов администрируются Международным кодексом зоологической номенклатуры . Объединяющий проект, BioCode, был опубликован в 1997 году в попытке стандартизировать номенклатуру, но до сих пор официально не принят. [28]
Зоология позвоночных — это биологическая дисциплина , которая состоит из изучения позвоночных животных, то есть животных с позвоночником , таких как рыбы , амфибии , рептилии , птицы и млекопитающие . Различные таксономически ориентированные дисциплины, такие как маммология , биологическая антропология , герпетология , орнитология и ихтиология, стремятся идентифицировать и классифицировать виды и изучать структуры и механизмы, характерные для этих групп. Остальная часть животного мира рассматривается зоологией беспозвоночных , обширной и очень разнообразной группой животных, которая включает губок , иглокожих , оболочников , червей , моллюсков , членистоногих и многие другие типы , но одноклеточные организмы или протисты обычно не включаются. [22]
Клеточная биология изучает структурные и физиологические свойства клеток , включая их поведение , взаимодействия и окружающую среду . Это делается как на микроскопическом , так и на молекулярном уровне для одноклеточных организмов, таких как бактерии , а также специализированных клеток в многоклеточных организмах, таких как люди . Понимание структуры и функций клеток является основополагающим для всех биологических наук. Сходства и различия между типами клеток особенно актуальны для молекулярной биологии.
Анатомия рассматривает формы макроскопических структур, таких как органы и системы органов. [29] Она фокусируется на том, как органы и системы органов работают вместе в телах людей и других животных, в дополнение к тому, как они работают независимо. Анатомия и клеточная биология — это два тесно связанных исследования, которые можно отнести к «структурным» исследованиям. Сравнительная анатомия — это изучение сходств и различий в анатомии различных групп. Она тесно связана с эволюционной биологией и филогенией ( эволюцией видов). [30]
Физиология изучает механические, физические и биохимические процессы живых организмов, пытаясь понять, как все структуры функционируют как единое целое. Тема «структура для функционирования» является центральной в биологии. Физиологические исследования традиционно делятся на физиологию растений и физиологию животных , но некоторые принципы физиологии являются универсальными, независимо от того, какой конкретный организм изучается. Например, то, что изучено о физиологии дрожжевых клеток, может также применяться к клеткам человека. Область физиологии животных распространяет инструменты и методы физиологии человека на нечеловеческие виды. Физиология изучает, как, например, функционируют и взаимодействуют нервная , иммунная , эндокринная , дыхательная и кровеносная системы. [31]
Биология развития — это изучение процессов, посредством которых животные и растения размножаются и растут. Дисциплина включает в себя изучение эмбрионального развития , клеточной дифференциации , регенерации , бесполого и полового размножения , метаморфоза , а также роста и дифференциации стволовых клеток во взрослом организме. [32] Развитие как животных, так и растений далее рассматривается в статьях об эволюции , популяционной генетике , наследственности , генетической изменчивости , менделевском наследовании и воспроизводстве .
Эволюционная биология — это подраздел биологии, изучающий эволюционные процессы (естественный отбор, общее происхождение, видообразование), которые создали разнообразие жизни на Земле. Эволюционные исследования занимаются происхождением и происхождением видов , а также их изменением с течением времени, и включают ученых из многих таксономически ориентированных дисциплин. Например, обычно они включают ученых, которые имеют специальную подготовку по конкретным организмам, таким как маммология , орнитология , герпетология или энтомология , но используют эти организмы как системы для ответа на общие вопросы об эволюции. [33]
Эволюционная биология частично основана на палеонтологии , которая использует ископаемые останки для ответа на вопросы о способе и темпе эволюции, [34] и частично на разработках в таких областях, как популяционная генетика [35] и эволюционная теория. После разработки методов ДНК-дактилоскопии в конце 20-го века применение этих методов в зоологии увеличило понимание популяций животных. [36] В 1980-х годах биология развития вернулась в эволюционную биологию из своего первоначального исключения из современного синтеза через изучение эволюционной биологии развития . Связанные области, часто считающиеся частью эволюционной биологии, - это филогенетика , систематика и таксономия . [37]
Этология — это научное и объективное изучение поведения животных в естественных условиях, [38] в отличие от бихевиоризма , который фокусируется на изучении поведенческих реакций в лабораторных условиях. Этологи были особенно озабочены эволюцией поведения и пониманием поведения с точки зрения теории естественного отбора . В каком-то смысле первым современным этологом был Чарльз Дарвин , чья книга « Выражение эмоций у человека и животных » оказала влияние на многих будущих этологов. [39]
Подразделом этологии является поведенческая экология , которая пытается ответить на четыре вопроса Николаса Тинбергена относительно поведения животных: каковы непосредственные причины поведения, история развития организма, ценность для выживания и филогения поведения? [40] Другой областью изучения является познание животных , которое использует лабораторные эксперименты и тщательно контролируемые полевые исследования для изучения интеллекта и обучения животных. [41]
Биогеография изучает пространственное распределение организмов на Земле , [42] уделяя особое внимание таким темам, как расселение и миграция , тектоника плит , изменение климата и кладистика . Это интегративная область исследований, объединяющая концепции и информацию из эволюционной биологии , таксономии , экологии , физической географии , геологии , палеонтологии и климатологии . [43] Происхождение этой области исследований широко приписывается Альфреду Расселу Уоллесу , британскому биологу, некоторые из работ которого были опубликованы совместно с Чарльзом Дарвином . [44]
Молекулярная биология изучает общие генетические и механизмы развития животных и растений, пытаясь ответить на вопросы, касающиеся механизмов генетического наследования и структуры гена . В 1953 году Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик описали структуру ДНК и взаимодействия внутри молекулы, и эта публикация дала толчок исследованиям в области молекулярной биологии и повысила интерес к предмету. [45] Хотя исследователи практикуют методы, специфичные для молекулярной биологии, их обычно сочетают с методами из генетики и биохимии . Большая часть молекулярной биологии является количественной, и в последнее время значительный объем работы был проделан с использованием методов компьютерной науки, таких как биоинформатика и вычислительная биология .
Молекулярная генетика , изучение структуры и функции генов, является одним из наиболее выдающихся подразделов молекулярной биологии с начала 2000-х годов. Другие отрасли биологии получают информацию от молекулярной биологии, либо напрямую изучая взаимодействия молекул как таковые, как в клеточной биологии и биологии развития , либо косвенно, когда молекулярные методы используются для выведения исторических признаков популяций или видов , как в таких областях эволюционной биологии, как популяционная генетика и филогенетика . Существует также давняя традиция изучения биомолекул «с нуля», или молекулярно, в биофизике . [46]
Животные обычно размножаются половым путем , процессом, включающим объединение мужской и женской гаплоидной гаметы , каждая гамета формируется мейозом . Обычно гаметы, произведенные отдельными особями, объединяются в процессе оплодотворения, образуя диплоидную зиготу , которая затем может развиться в генетически уникальное индивидуальное потомство. Однако некоторые животные также способны, в качестве альтернативного репродуктивного процесса, размножаться партеногенетически. Партеногенез был описан у змей и ящериц (см. Википедия Партеногенез у чешуйчатых ), у амфибий (см. Википедия Партеногенез у амфибий ) и у множества других видов (см. Википедия Партеногенез ). Как правило, мейоз у партаногенетически размножающихся животных происходит посредством процесса, аналогичного процессу у животных, размножающихся половым путем, но диплоидное ядро зиготы образуется путем объединения двух гаплоидных геномов от одной и той же особи, а не от разных особей.
{{cite journal}}: CS1 maint: DOI inactive as of November 2024 (link)2: научное и объективное изучение поведения животных, особенно в естественных условиях
Определения из Викисловаря
Медиа из Commons
Новости из Викиновостей
Цитаты из Викицитатника
Тексты из Викиресурса
Учебники из Wikibooks
Ресурсы из Викиверситета
