动物学授课教案doc.docx
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动物学授课教案doc
绪论
教学目标:
明确动物学的概念,掌握动物学学习的目的、任务以及研究方法和分类知识。
教学重点:
动物分类的知识。
教学难点:
动物的命名。
授课学时:
2学时
授课内容:
第一节动物学的基本概念
动物是属于生物界的主要成员之一,要了解动物学的定义,应首先了解生物的分界问题。
一、生物的分界
自然界是由生物和非生物两大类物质组成。
生物是具有生长、发育、繁殖、遗传、变异和新陈代谢等特征的有机体。
生物对外界刺激都能产生一定的反应和适应,并对环境产生一定的影响。
目前已鉴定的生物约200万种,但实际生存的可能超过800万种。
为了更好地认识、利用和改造如此浩繁的生物,长期以来生物学家们在生物的分界上做了大量的研究工作。
最先是古希腊动物学家亚里士多德(Aristotle,公元前384-公元前322)把生物分成动物和植物两界。
19世纪中叶,德国学者海克尔(Haeckel,1834-1919)把单细胞生物从动、植物界中分离出来,建立了原生生物界,从而使生物分成三界。
20世纪60年代,魏泰克(Whittaker)又把细菌、蓝藻和真菌分别成立为原核生物界和真菌界,出现了五界分类系统。
近年来,由于病毒又被划为独立的一界,于是就形成了现今生物分类的六界学说。
二、动物学的定义和主要分科
动物学是研究动物的形态、结构、分类、生命活动与环境的关系及发生发展规律的科学。
动物学经历了两干多年的发展,至今已成了一门分支十分广泛的学科。
但总的来说,有三大方面:
其一是按研究的对象来分,则有原生动物学、昆虫学、鱼类学、鸟类学和兽类学等;
其二按研究的方法、内容来分,则有动物形态学、动物分类学、动物生理学、动物生态学和实验动物学等;其三由于近数十年来各学科的迅速发展和相互渗透,从而出现了动物学第三方面的边缘学科,如生物统计学、生物化学、生物物理学、分子生物学、仿生学等,这些新兴的分科是生物学(包括动物学)中最活跃的领域。
第二节动物学的目的、任务与研究方法
一、学习动物学的目的和任务
动物学是研究动物类群的形态结构、生命活动规律及其和周围环境之间关系的一门科学。
研究动物学的目的主要在于揭示动物生命活动的客观规律,并利用这些规律来有效地改造、利用、控制动物界,使之更好地为发展社会主义经济,提高人民的生括水平服务。
为此,从事动物学研究工作的人,不仅要使动物学得到不断的丰富和发展,而且要提供充分利用和保护动物资源的方法、途径和理论依据,使有益动物不断得到开发和利用,有害动物不断被控制。
此外,动物学是生物科学的基础学科,学好动物学才能为生物科学的学习、研究和发展打下坚实的基础。
二、动物学的研究方法
自然界是一个互相依存、互相制约、错综复杂的整体,所以在研究自然界里的动物时,必须以辩证唯物主义的观点为指导。
常用的研究方法主要有:
(一)观察描述法是最简便的直观研究法,观察时必须细微,描述要真实,以便为有关研究积累可靠的第一手资料。
(二)比较法通过对各类动物形态结构、生理特点、生活习性等多方面的对比研究,找出它们之间的异同,从而发现规律。
(三)实验法在一定可控条件下,从事对动物生命活动的观察、研究。
由于实验条件可能根据需要而改变,所以它比一般的观察更能揭示动物活动的实质,是科学研究中最常用的方法。
(四)综合研究法动物学是一门综合性科学,只有运用多学科的知识,采用多种措施,进行综合研究,才能取得显著的研究成果和使研究向高深方向进展。
第三节动物学发展简史
动物学的建立和发展,与生产力的发展是紧密相关的。
它是在漫长的历史中发展形成的。
一、国外动物学简史
国外动物学的发展起源于2000多年前古希腊的亚里土多德。
他在《动物历史》一书中描述了454种动物,首次建立起动物分类系统,把动物分为赤血类和无血类,并使用了种、属等术语,同时在比较解剖学、胚胎学上也有巨大贡献,被誉为动物学之父。
亚氏之后,欧洲进入“黑暗时代”,宗教的统治限制了各种学科的发展。
直到15世纪前后,封建制度崩溃,进入文艺复兴时期,动物学才又有所发展。
16世纪后,显微镜的发明对动物学的发展起了巨大作用,许多动物学方面的著作纷纷问世,尤以解剖学的发展更为突出。
意大利的维萨留斯(Vesalius,1514—1564)、英国的哈维(Harvey,1578—1657)和荷兰的列文虎克(Leuwenhoek,1632—1723)等.对动物的细微结构都有卓越的贡献。
英国的约翰·雷(J.Ray,1627一1705)对“种”提出了科学的概念,并把种作为最小的分类单位。
18世纪,瑞典分类学家林奈(Linnaeus,1707—1778)创立了动物分类系统,他在《自然系统》一书中,把动物分为纲、目、属、种四个等级,并首创双名法,为现代分类学奠定了基础。
法国博物学家拉马克(Lamarck,1744—1829)提出了物种进化的论点,并以“用进废退”和“获得性遗传”的学说来解释进化的原因。
19世纪中叶,德国植物学家施莱登(Schleiden,1804—1881)和动物学家施旺(Schwann,1810—1882)创立了细胞学说,认为细胞是动、植物的基本结构单位。
1859年,英国博物学家达尔文(Darwin,1809——1882)发表了《物种起源》一书,阐明种是不断地从简单到复杂,从低等到高等地向前发展的观点,并以环境的变化、生物的变异和自然选择来解释进化的原因。
奥地利学者孟德尔(Mendel,1822-1884)用豌豆进行杂交实验,发现后代各相对性状的出现遵循着一定的比例,称孟德尔定律。
这一发现和后来发现的细胞分裂时染色体的行为相吻合,成为摩尔根(Morgan,1866一1945)派基因遗传学的理论基础之一。
从此,动物学走上了现代发展的道路。
到20世纪50年代,在阐明了遗传物质DNA的双螺旋结构的基础上,建立了分子生物学,生物学的研究从此进入了全新的阶段。
二、我国动物学的发展
我国古代动物学的发展较国外为早。
公元前3000多年,我们的祖先就知道养蚕和饲养家畜。
公元前2000年就有了记述动物方面的著作《夏小正》,“五月浮游出现,十二月蚂蚁进窝”就是其中对蜉蝣、蚂蚁生态观察的记实。
远溯西周(公元前1027)的《尔雅》一书,有释虫、鱼、鸟、兽及畜等五章,可算是动物研究的最早记录、其他如《诗经》、《春秋》等,都有关于动物的事例。
秦、汉时期(公元前221年),产生“五行”和“四灵”动物分类法。
到魏、晋、南北朝(约220—-580)时,已开始编撰动、植物图谱,张华著的《博物志》中有不少动物方面的记述及养蜂方法的详细叙述,稽含著的《南方草木状》记载有广东柑农利用黄惊蚁扑灭柑橘害虫的事例------这是世界上第一个利用天敌扑灭害虫的典范。
隋唐、五代时期(约581—959),陈藏器的《本草拾遗》详记了鱼的分类及不少其他动物名称。
到宋、元(约960一1367)和明、清(约1368—1911)时期,博物学大有进展,除通志外,还有专刊。
明代李时珍所著《本草纲目》一书,共52卷,记述动、植物、矿物2000余种,图1100余幅,其中有动物300多种。
该书驰名中外,被国外译成多种文字,直到现在仍有参考价值。
在封建制度崩溃以后,我国进入半封建半殖民地时期,动物学和其他科学一样受到压抑。
直到新中国成立后,生产关系发生了根本的变化,生产力得到了飞速的发展,动物学及生物学各分支学科才得到了全面的发展,进入了新阶段:
除调整了原有研究机构外,还成立了许多有关动物学的专门研究单位;充实了有关高等院校动物方面的师资和设备;出版了许多学术刊物;组织各方面的动物学工作者进行了大规模的动物区系的资源调查和生态研究,制定了动物地理区划等,从而为合理利用、保护动物资源提供了理论依据;在此过程中,不少动物专著纷纷问世,细胞学、组织胚胎学、实验动物学等基本理论研究也取得了显著成绩,在蛋白质的人工合成方面还曾处于世界领先地位;此外,在防治人、畜寄生虫,驯化、饲养和水产养殖等方面也都取得了积极成效。
总之,我国动物学的水平同先进国家的差距正在迅速缩小。
尤其在中国共产党十三大后,许多新老学者和广大动物学工作者,都为振兴中华,实现四化,奋发工作,动物学也同其他学科一样,呈现出欣欣向荣、蓬勃发展的景象。
目前,动物学正向着宏观和微观两个方向发展。
微观方向已开始分子生物学和量子生物学等方面的探索和研究,这是一个新的领域,将是21世纪生物科学进军的主要目标。
随着尖端生物学科的兴起和发展,人们已经越来越清晰地认识到生命现象最终都可以分解到分子甚至电子水平,进行物理、化学的分析。
在分子生物学基础上发展起来的基因工程技术,可以借助生物化学手段把一种生物的遗传物质提取出来,在体外进行切割和重组,然后引入另一种生物体内,来改变或创造新的物种,并应用于农业和医学等方面为人类造福。
宏观方面以生态学为主,正向着应用生态学、环境生态学、地球生态学、海洋生态学和太空生态学的方向发展。
为了促进动物学的发展和赶超世界先进科学水平,我们必须艰苦奋斗,努力学习,在动物学领域中做出新贡献。
第四节动物的分类和命名
一、动物分类的意义和依据内容
目前有描述过的动物近150万种。
这样繁多的动物,如果没有一个完整的,能反映它们进化系统的分类法,就不可能正确地认识和区分它们,或更深入地掌握它们的发生发展规律。
因此,正确地区别物种,建立起分类体系,不仅可以探索物种形成的规律,了解各种生物在生物界中所占地位及其进化的途径和过程,而且在生产实践中,如对有害动物的防除、有益动物的利用:
良种繁育以及各类动物与人类的关系,有重要的意义。
动物分类的最初依据是形态上的特征,或习性上的某些特点。
随着科学的发展,动物分类的依据,逐渐由形态、解剖、胚胎、生理、生态和地理分布等方面而深入到细胞学、遗传学、生物化学、数学等领域中,这更有助于分类上疑难问题的解决。
二、种的概念和分类等级
种或物种是分类系统上的基本单位,它是具有一定的形态和生理特征,以及一定的自然分布区的生物类群。
一个物种中的个体,一般不与其他物种中的个体交配,或交配后一般不能产生有生殖能力的后代。
物种是自然选择的历史产物。
种是动物进化的连续性和间断性的统一形式。
种以下的分类单位有亚种。
亚种是指种内个体在地理和生态上充分隔离后,形成的具有一定特征的群体,但仍属于种的范围,不同亚种之间可以繁殖。
动物分类阶元:
为了将数量众多的物种,建立一个科学的系统,通常将相近的种归并为属,相近的属归并为科,相似的科归并为目;目以上的等级为纲、门,最高为界。
有时为了更准确地表明动物间的相似程度,又可细分为亚门、亚纲、亚目、总科和亚科等。
例如:
动物界Animalia
脊索动物门Chordata
脊椎动物亚门Vertebrata
哺乳纲Mammalia
真兽咂纲,Eutheria
食肉目CarnivQra
犬科Canidae
犬属Canis
家犬Canisfamilaris
三、动物的命名
目前物种的命名,在国际上是用林奈(Linnaeus)首创的“双名法”,并规定用拉丁文或拉丁化的斜体文字表示。
即每一个学名应包括属名和种名,属名在前,为单数主格名词,第一个字母大写;种名在后,多为形容词,第一个字母小写;命名人附在最后,第一个字母大写。
如果种内有不同的亚种,则用三名法命名,即在种名后加上第三个拉了字或亚种名。
例如,东亚飞蝗的学名为:
LocustamigratoriamanilensisLinne四、动物的分门
目前动物界约分为约30个门,下面介绍的是比较常用的动物分类系统。
1.原生动物门Protozoa……约30000种
2.腔肠动物门Coelenteta…约9000种
3.扁形动物门Platyhelminthes……约15000种
4.假体腔动物门Pseudoeoclomata……约13000种
5.环节动物门Annelida……约8700种
6.软体动物门Mollusca……约100000种
7.节肢动物门Arthropoda……约923000种
8.棘皮动物门Echinodcrmata……约6000种
9.半索动物门Hemichordata……约80种
10.脊索动物门Chordata…约41210种
第一章原生动物门(Protozoa)
教学目标:
掌握原生动物门的特征和草履虫形态结构及生理机能,明确原生动物是最原始、最低等的单细胞动物,基本掌握原生动物各纲的特征。
教学重点:
原生动物为什么是最原始、最低等的一类动物。
教学难点:
草履虫的形态、结构、生理机能。
授课学时:
4学时。
教学内容:
第一节 原生动物门的主要特征(重点)
一、原生动物是世界上最原始、最低等的单细胞动物。
其体型微小,一般长约30-300μm,最小的只有2—3μm(如利什曼原虫),最大的可达10cm左右(某些有孔虫)。
二、原生动物的身体由单个细胞构成,除具有细胞质、细胞核、细胞膜等一般细胞的基本结构外,还具有一般动物细胞所没有的特殊细胞器(如胞口、胞咽、伸缩泡、鞭毛等),表现类似高等动物的各种生活机能,如运动、消化排泄、感应等。
所以作为一个细胞来讲它是最复杂的,但作为一个动物来讲他也是最简单的。
虽然某些原生动物的个体可聚合形成群体,但最多只有体细胞和生殖细胞的分化,还未出现组织、器官的分化,单个细胞均具有相对的独立性。
三、原生动物的体表(也就是细胞的表面)具有细胞膜,细胞膜在有的种类极薄,不能使动物体保持固定的形状,身体的外形随里面细胞质的流动而不断改变,这种膜称为质膜。
多数原生动物的体表有较厚且具有弹性的膜,能使动物体保持一定的形状,虽在外力压迫下改变了形状,但外力取消时,即可由弹性使虫体恢复原状,这种膜称为表膜。
还有些原生动物的体表,形成了坚固的外壳,外壳有几丁质、矽质、钙质或纤维质等。
四、原生动物的运动是通过鞭毛、纤毛、伪足等来完成的。
营养主要有三种方式。
有色素体的鞭毛虫,象植物一样通过光合作用,制造营养物质,进行光合营养(Phototrophy);变形虫等靠吞噬其他生物或有机碎屑为食的,进行吞噬营养(Phagotlophy);寄生种类则借助体表的渗透作用,吸收周围的可溶性有机物,进行渗透营养(osmotrophy)。
原生动物的呼吸主要是通过体表直接与周围的水环境进行的,并通过体表和伸缩泡(contractilevacuole)de)排出部分代谢废物。
五、原生动物的生殖多种多样,分为无性生殖和有性生殖。
无性生殖又有四种方式,包括二裂(有纵二分裂和横二分裂两种)、复分裂、出芽、质裂等。
有性生殖包括配子生殖(同配生殖、异配生殖)、接合生殖(纤毛虫特有的)等。
六、包囊和适应:
许多原生动物在生活环境恶化或某些未明的原因时,其体表能分泌出一些物质,把自身包裹起来,不吃不动,形成所谓的包囊,以保证自身度过干燥、严寒、酷暑等不良环境,且又易被风带到其他地方。
因此原生动物的分布广泛,海水、淡水、潮湿土壤中均有,并有许多寄生种类。
第二节原生动物门的分类
原生动物在五界系统中属于原生生物界。
一般认为原生动物约有3万多种,也有的人认为有4.4万种,其中化石种类2万种,营自由生活的1.7万种,寄生的约0.68万种。
原生动物的分类较为复杂,本教材中仅介绍其中最重要的四个纲。
(一)鞭毛纲(Mastigophora)
1.代表动物—眼虫(Euglena)
眼虫生活在有机质丰富的水沟、池沼或积水中,其单细胞的动物体内含有大量的叶绿体。
在温暖季节可大量繁殖,使水呈绿色。
虫体梭形,长约60μm,前端钝圆,后端尖。
整个体表覆有具弹性的表膜,并带有由表膜沟和嵴交替排列形成的斜纹,从而使眼虫保持一定形状,又能做收缩变形运动。
表膜斜纹是眼虫科的特征,其数目多少是种的分类特征之一。
虫体中部稍后有一个核,大而圆,生活时是透明的。
体前端有一胞口(Cytostome),其不能进食,只排出多余的水份。
向后连一膨大的储蓄泡(reservior)。
从胞口中伸出一条鞭毛(flagellum),鞭毛是细胞表面能动的突起。
鞭毛下连两条轴丝,各与储蓄泡底部的一个基体(basalbody)相连,从一个基体连一细丝状根丝体(rhizoplast)至细胞核,这说明鞭毛受核控制。
眼虫就借鞭毛的摆动进行运动。
在储蓄泡旁还具有一个伸缩泡和一个红色的眼点(stigma),伸缩泡起调节水分平衡,排出代谢废物的作用。
眼点由埋在五色基质中的类胡萝卜素组成。
靠近眼点近鞭毛基部有一膨大部分,能接受光线,称光感受器(photoreceptor)。
眼点和光感受器普遍存在于绿色鞭毛虫体内,这与它们进行光合作用的营养方式有关。
另外眼虫的细胞质内还具有叶绿体,其形状、大小、数量及其结构是眼虫属、种的分类特征。
原生动物的三种营养方式在绿眼虫都具有。
副淀粉粒是眼虫类特有的,与淀粉相似,但与碘作用不呈紫兰色,其形状大小也是分类依据。
绿眼虫在有光时,能利用光合作用放出的氧进行呼吸作用,利用呼吸作用产生的二氧化碳进行光合作用;无光时,则通过体表吸收水中的氧,排出二氧化碳等代谢废物。
绿眼虫一般行纵二分裂生殖,这是鞭毛虫纲的特征之一。
在环境不良时,虫体变圆,分泌一种胶质形成包囊,将自己包裹起来。
当环境适合时,虫体先进行多次纵分裂,最多可形成32个小眼虫,然后破囊而出。
这是绿眼虫对度过不良环境的适应。
2.鞭毛纲的主要特征一般以鞭毛为运动器,通常1-4条或6—8条,少数种类具有较多的鞭毛。
营养方式多种多样,有光合营养、渗透营养、吞噬营养等,后两种也称异养。
其生殖方式中,无性生殖主要为纵二裂(绿眼虫),出芽(夜光虫);有性生殖主要有同配生殖(盘藻虫),异配生殖(团藻虫)。
在环境不良时,一般能形成包囊。
3.鞭毛纲的重要类群鞭毛纲已知约有2000种,依营养方式不同可分为2个亚纲。
(1)植鞭亚纲(phytomastigina)一般具色素体,能进行光合作用。
无色素体的种类,其结构也与有色素体种类相似,只是在进化进程中失去了色素体。
自由生活在海水或淡水中,种类多,形状各异,单体或群体。
绿眼虫即属此亚纲。
本亚纲生物在“植物界”中属于裸藻门、绿藻门、甲藻门等。
盘藻(Gonium)由4—16个个体排在一个平面上组成盘状群体。
各具二根鞭毛,有纤维素细胞壁,有色素体,都能独立地进行营养和繁殖。
团藻(Volvox)由成千上万个个体构成一空心球形,只有一层,彼此有原生质桥相连,有分支。
多为营养个体,少数为生殖个体(有形成卵和精子的两种),精卵结合后发育成一新的群体。
其对分析和了解多细胞动物的起源很有意义。
另外还有生活在海水中的夜光虫(Noctiluca)、沟腰鞭毛虫(Gonvaulaxspp.)和裸甲腰鞭毛虫(Cymnodiniumspp.)等。
当在海洋中大量繁殖,并密集在海面上时,可造成自身缺氧死亡,并分解放出有机物,使海面呈暗红色,还发出臭味,即产生所谓的“赤潮”,对渔业危害很大。
此外钟罩虫、尾窝虫(Uroglena)、合尾滴虫(Synura)等都能使淡水发生恶臭或鱼腥味,造成水源被污染。
但大多数本纲动物是浮游生物的组成部分,可做鱼类的天然饵料。
(2)动鞭亚纲(Zoomastigim)一般无色素体,不能自己制造食物,异养,自由生活或寄生。
利什曼原虫(leishmania)虫体很小,寄生于人体的有三种,我国流行的是杜氏利什曼原虫(L.donouani),它能引起黑热病,故也叫黑热病原虫。
其生活史分为两个阶段,是寄生在人或狗体内的巨噬细胞中,称为无鞭毛体(Amastigote)。
巨噬细胞由单核血细胞形成,位于肝脾,淋巴结和骨髓中。
无鞭毛体以巨噬细胞为食,长大后不断分裂(二分裂)。
当繁殖到一定数量时,巨噬细胞破裂,无鞭毛体出来又侵入其他巨噬细胞。
如此引起大量巨噬细胞破坏死亡,故患者肝、脾肿大,造成贫血而死亡,死亡率可达90%以上,为我国五大寄生虫病之一。
另一阶段寄生在白蛉子体内,当吸血昆虫白蛉子叮人时,无鞭毛体(长约2~3μm)即进入其消化道内,并发育为前鞭毛体(Prcamstigote,长约15—25μm)。
当白蛉子再叮人时,就将原虫注入其他人体内,故黑热病主要是通过白蛉子传染的。
(二)肉足纲(Sarcodina)
1.代表动物—大变形虫(Amoebaproteus)
大变形虫生活在清水池塘或水流缓慢的浅水中,浸没于水中的植物或其他物体的粘性沉渣中,在富生藻类的浅水中分布较多。
变形虫最大的特点之一是体型可随原生质的流动而经常改变,故此得名。
变形虫结构简单,体长约200~600μm,体表为一层极薄的质膜。
质膜之下为一层外质(Ectoplasm),其特点是无颗粒,均质透明。
外质之内为内质(Endoplasm),其特点是具颗粒,可流动,不透明,其中有扁盘形的细胞核、伸缩泡、食物泡等。
内质又可分为凝胶质(Plasmagel)和溶胶质(Plasmasol),前者位于外层相对固态,后者位内部呈液态。
内质中有一泡状结构的伸缩泡,无固定位置,外有一层单位膜,膜外围绕许多小泡。
再外有一圈线粒体,其主要功能是通过有节律地膨大、收缩,排出体内过多的水分和代谢废物,以调节水分平衡。
变形虫呼吸作用所需的氧和排出的二氧化碳,主要是通过体表进行的。
变形虫在运动时,由体表任何部位都可形成临时性的原生质突起,因可随时形成,随时消失,故称为伪足(Pseudopodium)。
这是临时性的运动器,形成时外质向外突出呈指状,同时凝胶质转变为溶胶质流入其中,当流到临时突起前端后即向外分开,接着又变为凝胶质。
同时后边的凝胶质又转变为溶腔质,不断向前流动,这样虫体就不断向伪足伸出的方向移动,这种现象称变形运动。
另外伪足还有摄食的作用,变形虫主要以单细胞藻类和小型原生动物为食。
在运动过程中,如接触到食物,就伸出伪足从四面包围,将食物连同部分水分一起裹进细胞内形成食物泡,这种摄食方式叫吞噬作用(Phagocytosis)。
接着食物泡与质膜脱离进入内质中,井随内质流动,食物泡和溶酶体融合并消化食物,整个过程均在食物泡中进行。
已消化的食物进入周围的胞质中,不能消化的残渣随虫体的前进,相对地留在后端,最后通过质膜排出体外,这种现象称为排遗。
此外变形虫还能摄取一些液体食物,如在含有蛋白质、氨基酸或某些盐类的液体环境中。
这些分子或离子吸附到变形虫质膜表面后,使膜发生反应凹陷下去形成管道,然后在管道内断裂形成一些液泡,将吸附物包裹其中移到细胞质中,这些液泡和溶酶体结合形成多泡小体,经消化后营养物质进入细胞质.这种现象很象饮水一样,故称为胞饮作用
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