Зоология. 1. Зоология как комплексная наука
 Скачать 207.42 Kb.
|
|
1. Зоология как комплексная наука. Раздел биологии, посвященный изучению животных, их многообразия, строения и жизнедеятельности, связей со средой обитания, распространения, индивидуального и исторического развития, роли в природе и значения для человека, называется зоологией (от греч. зоон — «животное», логос— «учение»). Современная зоология — система наук о животных. Среди них — морфология и анатомия, изучающие внешнее и внутреннее строение организмов. Физиология исследует деятельность клеток, органов, систем органов и целых организмов. Важную часть зоологии составляет экология, изучающая взаимоотношения животных между собой, с другими организмами и со средой обитания. Палеонтология рассматривает ископаемых животных и их изменения в процессе исторического развития. Этология изучает поведение животных. В школьный курс зоологии включены элементы других наук, объясняющих закономерности наследования свойств организма и распространения животных. Зоология изучает различных животных, в том числе насекомых, рыб, птиц, млекопитающих (рис. 1); особый мир животных представляют простейшие (рис. 2). Отдельные группы животпых изучаются специальными разделами зоологии. По изучаемой группе организмов зоология подразделяется на зоологию беспозвоночных и зоологию позвоночных.Зоология беспозвоночных Зоология беспозвоночных изучает животные организмы, не относящиеся к типу хордовые (Chordata). Наиболее известными её ответвлениями (по изучаемым таксонам) является протистология (наука о простейших или одноклеточных организмах), малакология — наука о моллюсках, арахнология — наука о паукообразных, энтомология — наука о насекомых, акарология — наука о клещах. Гельминтология — наука о паразитических червях — отчасти относится и к зоологии беспозвоночных, и к медицине. Зоология позвоночных Зоология позвоночных изучает животные организмы, относящиеся к типу хордовые. Важные ответвления зоологии позвоночных по изучаемым таксонам: ихтиология (наука о костистых рыбах), герпетология (наука о чешуйчатых рептилиях), орнитология (наука о птицах), териология (наука о наземных млекопитающих) Основной причиной давнего разделения зоологии на зоологию позвоночных и беспозвоночных, по-видимому, является большая хозяйственная значимость и крупные размеры большинства хордовых, а также сходство общего плана строения высших хордовых с анатомическим строением человека. Некоторые простейшие организмы (ряд представителей типа Sarcomastigophora), по способу питания и набору субклеточных структур занимают промежуточное положение между животными и растениями и поэтому могут рассматриваться и как объекты зоологии и как объекты ботаники. 2. История развития зоологии. Животные всегда имели большое значение для человека. Жизнь древних людей полностью зависела от их знании об окружающей природе, особенно О животных. Важно было знать, где и как охотиться на зверей и птиц, ловить рыбу, как спасаться от хищников, научиться содержать и разводить животных. Наука зоология имеет длинную и интересную историю. Первые книги о животных известны из Древнего Китая и Индии. Однако научная зоология берет начало в Древней Греции и связана с трудами великого ученого Аристотеля (IV в. до и. э.). Он описал около 500 видов животных, разделив их на две группы: имеющие красную кровь и без крови. Аристотель описал строение и развитие, распространение и значение известных тогда животных. Труды Аристотеля были для своего времени зоологической энциклопедией, а ее автора теперь вполне заслуженно называют отцом зоологии. Основной труд Аристотеля, который определил дальнейшее развитие зоологии, — «История животных». Средние века немного прибавили к познанию животного мира. Были забыты даже многие сведения о животных, известных в античное время. В Средние века зоологическая наука развивалась в связи с конкретными практическими задачами: содержанием и разведением животных, охотой на зверей и птиц, Интерес к изучению животных резко возрос в эпоху Возрождения в связи с развитием торговли и мореплавания. Из многочисленных экспедиций путешественники привозили сведения о неизвестных ранее животных, накапливались данные о распространении и многообразии животного мира. наибольшее значение для дальнейшего развития зоологии имели труды шведского ученого Карла Линнея, положившие начало современной классификации животного мира и современным научным названиям растений и животных. Новый этап в развитии зоологии, как и других биологических наук, начинается со второй половины XIX в. после издания книги Чарлза Дарвина "Происхождение видов путем естественного отбора» (1859). Ч. Дарвин убедительно доказал, что животный мир изменяется в результате естественного развития; формирование новых видов происходит в борьбе за существование и за счет выживания наиболее приспособленных. На основе созданного Дарвином эволюционного учения зоология стала быстро развиваться. Большие успехи были достигнуты в систематике. Об этом свидетельствует описание многих новых видов животных. Основательную поддержку эволюционное учение получило в России. Большое значение для развития зоологии имели экспедиции А.Ф. Миддендорфа на север и восток Сибири, П.П. Семенова-Тян-Шанского, Н.М. Пржевальского, их учеников и последователей в Центральную Азию, исследования по сравнительной эмбриологии А.О. Ковалевского и И.И. Мечникова, по палеонтологии — В.О. Ковалевского, по физиологии — ИМ. Сеченова и И.П. Павлова. 3. Основные методы изучения зоологии и их характеристика. В настоящее время в зоологической науке используют все известные методы биологических исследований: 1). Наиболее известный описательный метод или метод наблюдения за объектами в живой природе, где изучают условия существования, их связь с другими представителями, влияние на них физических и биологических факторов. Изучается влияние биотических и абиотических факторов на условия распространения животных. Важным метод наблюдения является при определении массового появления полезных и вредных животных, носителей опасных болезней человека и животных. Данные метода является главными при определении вида животного. Другие методы дополняют и конкретизируют предварительные данные метода наблюдения за объектами в природе. 2. Методы экспериментальных исследований: методы анатомических исследований - используется при изучении внутренних органов, их топографию в организме методы изучения макро и микроструктуры с помощью увеличительных приборов световой и электронной микроскопии, метод гистологических исследований - используется при изучении тканей животного. Используются методы окрашивания и идентификации тканей. Изучается внутренний состав тканей, метод цитологических исследований - изучается строение клеток отдельных тканей органов; метод кариологичного анализа - изучение строения хромосом, их особенности, метод биохимического анализа - изучение химического состава протоплазмы клеток, продуктов гомеостаза; метод молекулярно-биологического анализа - изучение структуры химических элементов животные (белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты) используются радиобиологические методы; методы компьютерной томографии. 3. Сравнительный метод - дает возможность найти закономерности, общие для разных явлений. 4. Статистический метод - его еще называют биометрией, необходимый для получения исчерпывающей информации о типовые объекты, их многообразие, о системе биологических взаимодействий и взаимоотношений, влияние различных факторов на биологические объекты. 5. Исторический метод - биологические объекты и явления рассматриваются в историческом аспекте: как возникли, развивались или исчезли в связи с конкретными условиями. 4. Типы размножения животных. Животные размножаются бесполым и половым путем. Бесполое размножение свойственно преимущественно низшим животным. При бесполом размножении от материнской особи отделяется часть ее тела или вся особь делится на две или большее число частей, каждая из которых развивается в самостоятельное животное. Различают несколько способов бесполого размножения животных: деление, почкование, шизогонию Деление заключается в перетяжке материнской особи на две более или менее равные части, каждая из которых становится новым организмом. Почкование — такое бесполое размножение, когда на теле материнской особи образуется вырост (почка), постепенно приобретающей форму и строение взрослого животного. После отделения (отпочкования) от материнского организма новая особь начинает вести самостоятельную жизнь. Множественное деление (шизогония) наблюдается у ряда паразитических одноклеточных животных. Сначала ядро материнского организма многократно делится, что ведет к образованию многоядерного шизонта. Затем вокруг каждого ядра обособляется участок цитоплазмы и шизонт распадается на многочисленные мелкие дочерние особи (мерозоиты), что влечет за собой быстрое накопление паразитов в теле хозяина. Половое размножениеприсуще всем типам животных. При половом размножении новый организм развивается из зиготы, образующейся в результате оплодотворения яйца сперматозоидом. Женская половая клетка — яйцо (яйцеклетка) обычно имеет округлую или овальную форму и состоит из цитоплазмы и ядра. В цитоплазме содержится то или иное количество питательного вещества. Яйцо, как правило, покрыто оболочками различного строения. Мужские половые клетки — с п е р м а т о з о и д ы имеют разнообразную форму (рис. 24), но обычно состоят из головки, соединительной части и хвоста, который служит для движения в жидкой среде. Большую часть головки занимает ядро. У одних многоклеточных животных (как правило, обитающих в воде) наблюдается наружное оплодотворение: как яйца, так и сперматозоиды выделяются в воду, где и происходит их слияние. Другим животным свойственно внутреннее оплодотворен и е: сперма вводится в половые пути самки, и там совершается акт оплодотворения яйца сперматозоидом. Иногда животное развивается из неоплодотворенного яйца; такое размножение называется девственным — парте-иогенетическим. 5. Среда обитания. Адаптация животных к среде обитания. Выделяют четыре типа сред обитания животных. 1.Водная среда. Вода служит средой обитания многих организмов. Из воды же они получают все необходимые для жизни вещества: пищу, воду, газы. Поэтому как бы ни было высоко разнообразие водных организмов, все они должны быть приспособлены к главным особенностям жизни в водной среде. Многие животные приспособлены к передвижению в водной среде. Активные пловцы (рыбы, дельфины, другие животные) имеют характерную обтекаемую форму тела и конечности в виде плавников. Их быстрое плавание облегчается также особенностями строения внешних покровов и наличием специальной смазки — слизи, снижающей трение о воду. 2. Наземно-воздушная среда. Наземно-воздушная среда была освоена в ходе эволюции после водной. Наиболее важным фактором жизни в наземно-воздушной среде являются свойства и состав воздушных масс. Плотность воздуха гораздо ниже плотности воды, поэтому у наземных организмов сильно развиты опорные ткани — внутренний и наружный скелет. Формы движения крайне разнообразны. По воздуху передвигаются птицы и многие насекомые. Воздушные массы характеризуются огромным объемом и постоянно находятся в движении. Температура воздуха может меняться очень быстро и на больших пространствах. Поэтому живущие на суше организмы имеют многочисленные приспособления, позволяющие выдерживать резкие изменения температуры или избегать их. Наиболее замечательнымприспособлением является развитие теплокровности 3. Почва. Почва как среда обитания — верхний слой суши, образованный минеральными частицами, переработанными деятельностью почвенных обитателей. Это важный и очень сложный компонент биосферы, тесно связанный с другими ее частями. Некоторые организмы проводят в почве всю жизнь, другие — часть жизни. 4. Тела организмов как среда обитания. Тела многих организмов могут служить жизненной средой для других организмов (паразитов или симбионтов). Определение паразитизма и симбиоза Главную роль для них играет обилие пищи, относительная стабильность условий, защищенность от неблагоприятных факторов. Жизнь внутри другого организма характеризуется: большим постоянством по сравнению с жизнью в открытой среде. Поэтому организмы, находящие себе место в теле растений или животных, часто полностью утрачивают органы и даже системы, необходимые свободноживущим видам. У поселившихся внутри других организмов не развиты органы чувств или органы движения, взамен которых возникают приспособления для удержания себя в теле хозяина и эффективного размножения В процессе эволюции у организмов выработались различные приспособления к среде обитания - адаптации. Адаптации проявляются на разных уровнях организации живой материи: от молекулярного до биоценотического. Способность к адаптации — одно из основных свойств живой материи, обеспечивающее возможность ее существования. Адаптации развиваются под действием трех основных факторов: наследственность, изменчивость и естественный (а также искусственный) отбор. Существует три основных пути приспособления организмов к условиям окружающей среды: активный путь, пассивный путь и избегание неблагоприятных воздействий. Активный путь — усиление сопротивляемости, развитие регуляторных процессов, позволяющих осуществлять все жизненные функции организма, несмотря на отклонения фактора от оптимума. Например, поддержание постоянной температуры тела у теплокровных животных (птиц и млекопитающих), оптимальной для протекания биохимических процессов в клетках. Пассивный путь — подчинение жизненных функций организма изменению факторов среды. Например, переход при неблагоприятных условиях среды в состояние анабиоза (скрытой жизни), когда обмен веществ в организме практически полностью останавливается (зимний покой растений, сохранение семян и спор в почве, оцепенение насекомых, спячка позвоночных животных и т.д.). Избегание неблагоприятных воздействий — выработка организмом таких жизненных циклов и поведения, которые позволяют избежать неблагоприятных воздействий. Например, сезонные миграции животных. Обычно приспособление вида к среде осуществляется тем или иным сочетанием всех трех возможных путей адаптации. Адаптации можно разделить на три типа: морфологические, физиологические и этологические. Морфологические адаптации сопровождаются изменением в строении организма (например, видоизменение листа у растений пустынь). Морфологические адаптации у растений и животных приводят к образованию определенных жизненных форм (см. раздел «Жизненные формы организмов»). Физиологические адаптации — изменения в физиологии организмов (например, способность верблюда обеспечивать организм влагой путем окисления запасов жира). Этологические адаптации - изменения в поведении (например, сезонные миграции млекопитающих и птиц, впадение в спячку в зимний период). Этологические адаптации характерны для животных. Живые организмы хорошо адаптированы к периодическим факторам. Непериодические факторы могут вызывать болезни, и даже смерть живого организма. Человек использует это, применяя пестициды, антибиотики и другие непериодические факторы. Однако длительное их воздействие также может вызвать к ним адаптацию. 6. Отличительные черты животных. Любой организм, появившийся в результате бесполого или полового размножения, должен для достижения вполне сформированного (взрослого) состояния пройти определенные стадии индивидуального развития. При бесполом размножении различия между начальной (например, почкой) и взрослой стадиями обычно не так велики, как при половом размножении. Онтогенез (если не учитывать процессы созревания половых клеток) подразделяется на два периода: зародышевый (эмбриональный) и послезародышевый (пост-эмбриональный ). У животных первый период заканчивается выходом из яйцевых оболочек или из тела матери (при живорождении) сформированного организма. У одних животных (например, у дождевых червей, речного рака, пауков, ящериц, птиц, млекопитающих) эмбриональное развитие заканчивается образованием организма, во всех существенных чертах похожего на взрослый. Такой тип развития называется прямым. У других животных (например, у насекомых, земноводных и др.) эмбриональное развитие заканчивается образованием личинки, которая отличается по строению и образу жизни от взрослой формы. Такой тип развития называется развитием с превращением, или метаморфозом. Следует, однако, подчеркнуть, что степень различия между личинками и взрослыми формами может быть разной 7. Формы сожительства животных с другими организмами. 1. Симбиоз (+ +)- сожительство (от греческого sym - вместе, bios - жизнь) - форма взаимоотношений, при которых оба партнера или один из них извлекает пользу от сожительства с другим. Выгодно для обоих организмов. Есть несколько форм симбиоза: Кооперация -- общеизвестное сожительство раков-отшельников с мягкими коралловыми полипами-актиниями. Рак поселяется в пустой раковине моллюска и возит ее на себе вместе с полипом. Такое сожительство взаимовыгодно: перемещаясь по дну, рак увеличивает пространство, используемое актинией для ловли добычи, часть которой падает на дно и поедается раком. Мутуализм ( mutuus - взаимный). Форма взаимовыгодных отношений видов - от временного, необязательного контакта до симбиоза – неразделимой, полезной связи двух видов. Лишайники - это сожительство гриба и водоросли. В лишайнике гифы гриба, оплетая клетки и нити водорослей, образуют специальные всасывающие отростки, проникающие в клетки. Через них гриб получает продукты фотосинтеза, образованные водорослями. Водоросль же, из гиф гриба извлекает воду и минеральные соли. 2. Хищничество и паразитизм (+ --) Взаимоотношения положительные (выгодные) для одного и отрицательные для другого. Хищниками называют животных (а также некоторые растения), питающихся другими животными. Паразитизм. Организмы могут использовать другие виды не только как место обитания, но и как постоянный источник питания. По существу паразитический характер имеют связи насекомых-вредителей с растениями. Известно несколько десятков тысяч видов паразитических форм, из них около 500 - паразиты человека, поэтому изучение паразитов необходимо для предупреждения и лечения заболеваний. Паразиты могут быть временными, когда организм-хозяин подвергается нападению на короткий срок, лишь на время питания. Таковы слепни, клопы, блохи, мухи-жигалки. Постоянные паразиты способные длительное время использовать хозяина, не приводя его к слишком ранней гибели и обеспечивая себе тем самым наилучшее существование. К ним относятся дизентерийная амеба, малярийный плазмодий, плоские черви (цепни, сосальщики), круглые черви (власоглав, аскарида), членистоногие (чесоточный зудень). С гибелью хозяина погибает и паразит. Гнездовой паразитизм свойственен позвоночным животным. Обыкновенная кукушка откладывает свои яйца в гнезда более 100 видов птиц, преимущественно мелких воробьиных. Птенцы паразитического вида вылупливаются быстрее, чем птенцы хозяина. Вылупившийся кукушонок выталкивает яйца и птенцов своих хозяев и получает всю пищу от приемных родителей. Паразитические отношения встречаются и у растений. Особенно распространены паразитические бактерии и грибы. Один из самых процветающих паразитов высших растений - гриб 3. Конкуренция (-- --)- одна из форм отрицательных взаимоотношений между видами. это взаимоотношения, возникшие между видами со сходными экологическими требованиями. Когда такие виды обитают совместно, каждый из них находится в невыгодном положении, т.к. присутствие другого уменьшает возможности в овладении ресурсами, убежищами и прочими средствами к существованию, которым располагает местообитание. Конкуренция - единственная форма экологических отношений, отрицательно сказывающаяся на обоих взаимодействующих партнерах. Формы конкурентного взаимодействия могут быть самыми различными: от прямой физической борьбы до совместного существования У растений подавление конкурентов происходит в результате перехвата питательных веществ и почвенной влаги корневой системой и солнечного света - листовым аппаратом, а также в результате выделения токсичных соединений. У животных встречаются случаи прямого нападения одного вида на другой в конкурентной борьбе. Например, личинки яйцееда diachasoma и tryonhi opius humilis, оказавшиеся в одном яйце хозяина, вступают друг с другом в схватку и убивают соперника, прежде чем приступить к питанию. 4. Комменсализм (+ 0)- отношения положительные для одного и безразличные для другого Нахлебничество(от латинского com - вместе, mensa - трапеза)-- Это одностороннее использование одного вида другим без принесения ему вреда. Таковы, например, взаимоотношения львов и гиен, подбирающих остатки недоеденной львами добычи. Рыбы-лоцманы сопровождают акул, дельфинов, двигаясь вместе с ними в слое воды, примыкающей непосредственно к поверхности тела этих животных, и не затрачивая поэтому усилий на такую большую скорость и питаясь остатками пищи, экскрементами и паразитами сопровождаемых животных. В гнездах птиц, норах грызунов обитает огромное количество членистоногих, использующих микроклимат жилищ и находящих там пищу за счет разлагающихся остатков или других видов сожителей. Многие виды вне нор не встречаются совсем. Отношения типа комменсализма очень важны в природе, способствуя более тесному сожительству видов, более полному освоению среды и использованию пищевых ресурсов. Квартирантство. Для некоторых организмов тела животных других видов или их местообитания (постройки) служат убежищами. Мальки рыб прячутся под зонтиками крупных медуз. В гнездах птиц, норах грызунов живут членистоногие. Растения также используют другие виды как места обитания: эпитафы (водоросли, мхи, лишайники) Древесные растения служат им местом прикрепления. Питаются же эпитафы за счет отмирающих тканей, выделений хозяина и за счет фотосинтеза. 5. Аменсализм (-- 0) отношения безразличные для одного и отрицательны для другого т.е.для одного из двух взаимодействующих видов последствия совместного обитания отрицательны, тогда как другой от них не получает ни вреда, ни пользы, что чаще встречается у растений (например, светолюбивые травянистые виды, растущие под елью, испытывают угнетение в результате затенения, тогда как для самого дерева соседство может быть безразличным). 6. Нейтрализм (0 0)- форма взаимоотношений, при которых обитающие на одной территории организмы не влияют друг на друга. При нейтрализме особи разных видов не связаны друг с другом непосредственно, но, формируя биоценоз, зависят от состава сообщества в целом. Например, белки и лоси, обитая в одном лесу, не контактируют друг с другом, однако состояние леса сказывается на каждом из этих видов. |