Zoologia - Zoology

Zoologia ( / oo ɒ l ə I / ) jest gałęzią biologii badająca królestwie zwierząt , w tym struktury , embriologii , ewolucji , klasyfikacji , nawyków i dystrybucji wszystkich zwierząt, zarówno żywych i wymarłych oraz sposobu ich wchodzą w interakcję z ich ekosystemami . Termin pochodzi od starogreckiego ζῷον , zōion („zwierzę”) i λόγος , logos („wiedza”, „badanie”).

Chociaż ludzie zawsze interesowali się historią naturalną zwierząt, które widzieli wokół siebie, i wykorzystywali tę wiedzę do udomowienia pewnych gatunków, można powiedzieć, że formalne badania zoologii wywodzą się od Arystotelesa . Postrzegał zwierzęta jako żywe organizmy, badał ich budowę i rozwój, rozważał ich przystosowanie do otoczenia i funkcję ich części. Grecki lekarz Galen studiował anatomię człowieka i był jednym z największych chirurgów starożytnego świata, ale po upadku Cesarstwa Zachodniorzymskiego i nastaniu wczesnego średniowiecza grecka tradycja medycyny i badań naukowych podupadła na Zachodzie. Europa, choć trwała w średniowiecznym świecie islamskim . Współczesna zoologia ma swoje początki w okresie renesansu i wczesnej nowożytności, od Carla Linneusza , Antoniego van Leeuwenhoeka , Roberta Hooke'a , Karola Darwina , Gregora Mendla i wielu innych.

Badania nad zwierzętami w dużej mierze przeniosły się na formę i funkcję, adaptacje, relacje między grupami, zachowanie i ekologię. Zoologia jest coraz bardziej podzielona na dyscypliny, takie jak klasyfikacja , fizjologia , biochemia i ewolucja . Wraz z odkryciem struktury DNA przez Francisa Cricka i James Watson w 1953 dziedzina biologii molekularnej otwarte, co prowadzi do osiągnięć w biologii komórki , biologii rozwoju i genetyki molekularnej .

Historia

Konrada Gessnera (1516-1565). Jego Historiae animalium jest uważana za początek współczesnej zoologii.

Historii zoologii śledzi badanie królestwie zwierząt od starożytności do czasów współczesnych. Człowiek prehistoryczny musiał badać zwierzęta i rośliny w swoim środowisku, aby je wykorzystać i przeżyć. We Francji znajdują się malowidła jaskiniowe, ryciny i rzeźby sprzed 15 000 lat przedstawiające żubry, konie i jelenie w starannie odtworzonych szczegółach. Podobne obrazy z innych części świata przedstawiały głównie zwierzęta łowione na pożywienie, ale także dzikie zwierzęta.

Neolityczna rewolucja , który charakteryzuje udomowienia zwierząt, utrzymywało się przez okres od starożytności. Starożytną wiedzę o dzikiej przyrodzie ilustrują realistyczne przedstawienia dzikich i domowych zwierząt na Bliskim Wschodzie, Mezopotamii i Egipcie, w tym praktyki i techniki hodowlane, łowiectwo i rybołówstwo. Wynalazek pisma znajduje odzwierciedlenie w zoologii przez obecność zwierząt w egipskich hieroglifach.

Chociaż koncepcja zoologii jako jednej spójnej dziedziny pojawiła się znacznie później, nauki zoologiczne wyłoniły się z historii naturalnej, sięgając do biologicznych prac Arystotelesa i Galena w starożytnym świecie grecko-rzymskim . Arystoteles w IV wieku p.n.e. postrzegał zwierzęta jako żywe organizmy, badając ich budowę, rozwój i zjawiska życiowe. Podzielił je na dwie grupy, zwierzęta z krwią, co odpowiada naszemu pojęciu kręgowców, oraz zwierzęta bez krwi (bezkręgowce). Spędził dwa lata na Lesbos , obserwując i opisując zwierzęta i rośliny, rozważając adaptacje różnych organizmów i funkcje ich części. Czterysta lat później rzymski lekarz Galen dokonał sekcji zwierząt, aby zbadać ich anatomię i funkcję poszczególnych części, ponieważ sekcja zwłok ludzkich była wówczas zabroniona. To spowodowało, że niektóre z jego wniosków okazały się fałszywe, ale przez wiele stuleci kwestionowanie któregokolwiek z jego poglądów uważano za herezję , więc badania anatomii zostały stłumione.

Podczas ery post-klasycznej , nauka Bliskiego Wschodu i medycyna była najbardziej zaawansowanych na świecie, koncepcje integracji ze starożytnej Grecji, Rzymie, Mezopotamii i Persji, jak również starożytnych indyjskich tradycji ajurwedy , robiąc liczne postępy i innowacje. W XIII wieku Albertus Magnus stworzył komentarze i parafrazy wszystkich dzieł Arystotelesa; jego książki na tematy takie jak botanika, zoologia i minerały zawierały informacje ze źródeł starożytnych, ale także wyniki własnych badań. Jego ogólne podejście było zaskakująco nowoczesne i napisał: „Ponieważ [zadaniem] nauk przyrodniczych jest nie tylko akceptowanie tego, co nam mówi się, ale badanie przyczyn naturalnych rzeczy”. Wczesnym pionierem był Conrad Gessner , którego monumentalna, licząca 4500 stron encyklopedia zwierząt, Historia animalium , została opublikowana w czterech tomach w latach 1551-1558.

W Europie praca Galena nad anatomią pozostawała w dużej mierze niedościgniona i niekwestionowana aż do XVI wieku. W okresie renesansu i wczesnego okresu nowożytnego myśl zoologiczna została zrewolucjonizowana w Europie przez ponowne zainteresowanie empiryzmem i odkryciem wielu nowych organizmów. Wybitni w tym ruchu byli Andreas Vesalius i William Harvey , którzy stosowali eksperymenty i uważną obserwację w fizjologii , oraz przyrodnicy, tacy jak Carl Linnaeus , Jean-Baptiste Lamarck i Buffon, którzy zaczęli klasyfikować różnorodność życia i zapis kopalny , a także badanie rozwoju i zachowania organizmów. Antonie van Leeuwenhoek wykonał pionierską pracę w mikroskopii i odkrył nieznany wcześniej świat mikroorganizmów , kładąc podwaliny pod teorię komórki . Obserwacje van Leeuwenhoeka zostały poparte przez Roberta Hooke'a ; wszystkie żywe organizmy składały się z jednej lub więcej komórek i nie mogły powstać spontanicznie. Teoria komórek zapewniła nowe spojrzenie na fundamentalne podstawy życia.

Zoologia, będąca wcześniej domeną dżentelmenów przyrodników, w XVIII, XIX i XX wieku stała się coraz bardziej profesjonalną dyscypliną naukową . Odkrywcy-przyrodnicy, tacy jak Alexander von Humboldt, badali interakcje między organizmami a ich środowiskiem oraz sposoby, w jakie ta zależność zależy od geografii, kładąc podwaliny pod biogeografię , ekologię i etologię . Przyrodnicy zaczęli odrzucać esencjalizm i rozważać znaczenie wymierania i zmienności gatunków .

Te odkrycia, jak również wyniki embriologii i paleontologii , zostały zsyntetyzowane w publikacji z 1859 r. teorii ewolucji przez dobór naturalny Karola Darwina ; w tym Darwin umieścił teorię ewolucji organicznej na nowej podstawie, wyjaśniając procesy, dzięki którym może ona zachodzić, i dostarczając dowodów obserwacyjnych, że tak się stało. Teoria Darwina została szybko zaakceptowana przez społeczność naukową i wkrótce stała się centralnym aksjomatem szybko rozwijającej się nauki biologii. Podstawy współczesnej genetyki rozpoczęły się wraz z pracą Gregora Mendla na temat grochu w 1865 roku, chociaż w tamtym czasie nie uświadamiano sobie znaczenia jego pracy.

Darwin nadał nowy kierunek morfologii i fizjologii , łącząc je we wspólną teorię biologiczną: teorię ewolucji organicznej. Rezultatem była rekonstrukcja klasyfikacji zwierząt na podstawie genealogicznej , nowe badanie rozwoju zwierząt i wczesne próby określenia ich pokrewieństw genetycznych. Koniec XIX wieku przyniósł upadek spontanicznego pokolenia i powstanie teorii choroby zarodkowej , choć mechanizm dziedziczenia pozostawał tajemnicą. Na początku XX wieku ponowne odkrycie prac Mendla doprowadziło do szybkiego rozwoju genetyki , aw latach 30. XX wieku połączenie genetyki populacyjnej i doboru naturalnego w nowoczesnej syntezie stworzyło biologię ewolucyjną .

Badania w biologii komórki są powiązane z innymi dziedzinami, takimi jak genetyka, biochemia , mikrobiologia medyczna , immunologia i cytochemia . Dzięki sekwencjonowaniu DNA cząsteczki przez Francisa Cricka i James Watson w 1953 dziedzina biologii molekularnej otwarte, co prowadzi do osiągnięć w biologii komórki , biologii rozwoju i genetyki molekularnej . Badanie systematyki zostało przekształcone, gdy sekwencjonowanie DNA wyjaśniło stopnie powinowactwa między różnymi organizmami.

Zakres

Zoologia to dziedzina nauki zajmująca się zwierzętami . A gatunków może być określony jako największy grupy organizmów, w których dwie osoby o odpowiedniej płci mogą produkowania płodnego potomstwa; opisano około 1,5 miliona gatunków zwierząt i szacuje się, że może istnieć nawet 8 milionów gatunków zwierząt. Wczesną koniecznością było zidentyfikowanie organizmów i pogrupowanie ich według ich cech, różnic i relacji, i to jest dziedzina taksonomisty . Początkowo sądzono, że gatunki są niezmienne, ale wraz z pojawieniem się teorii ewolucji Darwina powstało pole kladystyki , badające relacje między różnymi grupami lub kladami . Systematyka to badanie zróżnicowania żywych form, ewolucyjna historia grupy znana jest jako jej filogeneza , a relacje między kladami można przedstawić schematycznie w kladogramie .

Chociaż ktoś, kto przeprowadził naukowe badania zwierząt, historycznie określiłby siebie jako zoologa, termin ten zaczął odnosić się do tych, którzy zajmują się poszczególnymi zwierzętami, podczas gdy inni określają siebie bardziej szczegółowo jako fizjologów, etologów, biologów ewolucyjnych, ekologów, farmakologów, endokrynolodzy lub parazytolodzy.

Gałęzie zoologii

Chociaż badania nad życiem zwierząt są starożytne, ich naukowe wcielenie jest stosunkowo nowoczesne. Odzwierciedla to przejście od historii naturalnej do biologii na początku XIX wieku. Od czasów Huntera i Cuviera anatomiczne badania porównawcze były związane z morfografią , kształtując współczesne obszary badań zoologicznych: anatomię , fizjologię , histologię , embriologię , teratologię i etologię . Nowoczesna zoologia pojawiła się po raz pierwszy na uniwersytetach niemieckich i brytyjskich. W Wielkiej Brytanii Thomas Henry Huxley był wybitną postacią. Jego pomysły koncentrowały się na morfologii zwierząt. Wielu uważa go za największego anatoma porównawczego drugiej połowy XIX wieku. Podobnie jak Hunter , jego kursy składały się z wykładów i zajęć praktycznych w laboratorium, w przeciwieństwie do poprzedniego formatu wykładów.

Klasyfikacja

Klasyfikacja naukowa w zoologii to metoda, dzięki której zoologowie grupują i klasyfikują organizmy według typu biologicznego , takiego jak rodzaj lub gatunek . Klasyfikacja biologiczna jest formą taksonomii naukowej . Współczesna klasyfikacja biologiczna ma swoje korzenie w pracach Carla Linneusza , który pogrupował gatunki według wspólnych cech fizycznych. Te grupowania zostały od tego czasu zrewidowane, aby poprawić spójność z darwinowską zasadą wspólnego pochodzenia . Filogenetyka molekularna , która wykorzystuje sekwencję kwasu nukleinowego jako dane, doprowadziła do wielu ostatnich zmian i prawdopodobnie będzie to kontynuować. Klasyfikacja biologiczna należy do nauki o systematyce zoologicznej .

Tablica Linneusza przedstawiająca królestwo zwierząt z pierwszego wydania Systema Naturae (1735)

Wielu naukowców uważa obecnie system pięciu królestw za przestarzały. Współczesne alternatywne systemy klasyfikacji zazwyczaj zaczynają się od systemu trójdomenowego : Archaea (pierwotnie Archaebacteria); Bakterie (pierwotnie Eubacteria); Eukariota (w tym protisty , grzyby , rośliny i zwierzęta ) Te domeny odzwierciedlają, czy komórki mają jądra, czy nie, jak również różnice w składzie chemicznym na zewnątrz komórki.

Co więcej, każde królestwo jest rekurencyjnie podzielone, aż każdy gatunek zostanie oddzielnie sklasyfikowany. Kolejność to: Domena ; królestwo ; gromada ; klasa ; zamówienie ; rodzina ; rodzaj ; gatunek . Naukowa nazwa organizmu jest generowana z jego rodzaju i gatunku. Na przykład ludzie są wymienieni jako Homo sapiens . Homo to rodzaj, a sapiens specyficzny epitet, oba razem tworzą nazwę gatunku. Pisząc nazwę naukową organizmu, pierwszą literę rodzaju należy pisać wielką literą, a wszystkie specyficzne epitety pisać małymi literami. Dodatkowo cały termin może być pisany kursywą lub podkreśleniem.

Dominujący system klasyfikacji nosi nazwę taksonomii Linneusza . Obejmuje szeregi i nomenklaturę dwumianową . Klasyfikacja, taksonomia i nazewnictwo organizmów zoologicznych określa Międzynarodowy Kodeks Nomenklatury Zoologicznej . Łączący projekt, BioCode, został opublikowany w 1997 roku w celu ujednolicenia nomenklatury, ale nie został jeszcze formalnie przyjęty.

Zoologia kręgowców i bezkręgowców

Zoologia kręgowców to dyscyplina biologiczna polegająca na badaniu kręgowców , czyli zwierząt o kręgosłupie , takich jak ryby , płazy , gady , ptaki i ssaki . Różne dyscypliny zorientowane taksonomicznie, takie jak mammologia , antropologia biologiczna , herpetologia , ornitologia i ichtiologia, starają się identyfikować i klasyfikować gatunki oraz badać struktury i mechanizmy specyficzne dla tych grup. Resztą królestwa zwierząt zajmuje się zoologia bezkręgowców , ogromna i bardzo zróżnicowana grupa zwierząt , która obejmuje gąbki , szkarłupnie , osłonice , robaki , mięczaki , stawonogi i wiele innych gromad , ale zwykle nie uwzględnia się organizmów jednokomórkowych lub protistów .

Zoologia strukturalna

Biologia komórki zajmuje się badaniem strukturalnych i fizjologicznych właściwości komórek , w tym ich zachowania , interakcji i środowiska . Odbywa się to zarówno na poziomie mikroskopowym, jak i molekularnym dla organizmów jednokomórkowych, takich jak bakterie, a także wyspecjalizowanych komórek w organizmach wielokomórkowych, takich jak ludzie . Zrozumienie struktury i funkcji komórek ma fundamentalne znaczenie dla wszystkich nauk biologicznych. Podobieństwa i różnice między typami komórek są szczególnie istotne dla biologii molekularnej.

Anatomia uwzględnia formy struktur makroskopowych, takich jak narządy i układy narządów. Koncentruje się na tym, jak organy i układy narządów współpracują ze sobą w ciałach ludzi i zwierząt, a także na tym, jak działają niezależnie. Anatomia i biologia komórki to dwa ściśle powiązane badania, które można zaklasyfikować do badań „strukturalnych”. Anatomia porównawcza to badanie podobieństw i różnic w anatomii różnych grup. Jest ściśle związany z biologią ewolucyjną i filogenezą ( ewolucją gatunków).

Fizjologia

Grawerunek anatomiczny zwierząt z Handbuch der Anatomie der Tiere für Künstler .

Fizjologia bada mechaniczne, fizyczne i biochemiczne procesy żywych organizmów, próbując zrozumieć, jak wszystkie struktury funkcjonują jako całość. Temat „struktura do funkcji” jest centralny dla biologii. Badania fizjologiczne tradycyjnie dzieli się na fizjologię roślin i fizjologię zwierząt , ale niektóre zasady fizjologii są uniwersalne, bez względu na to, jaki konkretny organizm jest badany. Na przykład to, czego dowiadujemy się o fizjologii komórek drożdży , może również dotyczyć komórek ludzkich. Dziedzina fizjologii zwierząt rozszerza narzędzia i metody fizjologii człowieka na gatunki inne niż człowiek. Fizjologia bada, jak na przykład układy nerwowy , odpornościowy , hormonalny , oddechowy i krwionośny działają i wchodzą w interakcje.

Biologia rozwoju

Biologia rozwoju to nauka o procesach rozmnażania się i wzrostu zwierząt i roślin. Dyscyplina obejmuje badania nad rozwojem embrionalnym , różnicowaniem komórkowym , regeneracją , rozmnażaniem bezpłciowym i płciowym , metamorfozą oraz wzrostem i różnicowaniem komórek macierzystych w dorosłym organizmie. Rozwój zwierząt i roślin jest dalej rozważany w artykułach na temat ewolucji , genetyki populacji , dziedziczności , zmienności genetycznej , dziedziczenia Mendla i reprodukcji .

Biologia ewolucyjna

Biologia ewolucyjna to poddziedzina biologii zajmująca się badaniem procesów ewolucyjnych (dobór naturalny, wspólne pochodzenie, specjacja), które wytworzyły różnorodność życia na Ziemi. Badania ewolucyjne dotyczą pochodzenia i pochodzenia gatunków , a także ich zmian w czasie i obejmują naukowców z wielu dyscyplin zorientowanych taksonomicznie . Na przykład na ogół obejmuje naukowców, którzy mają specjalne przeszkolenie w określonych organizmach, takich jak ssakoznawstwo , ornitologia , herpetologia lub entomologia , ale używają tych organizmów jako systemów do odpowiedzi na ogólne pytania dotyczące ewolucji.

Biologia ewolucyjna opiera się częściowo na paleontologii , która wykorzystuje zapis kopalny, aby odpowiedzieć na pytania dotyczące trybu i tempa ewolucji, a częściowo na postępach w dziedzinach takich jak genetyka populacji i teoria ewolucji. Po opracowaniu pod koniec XX wieku technik genetycznych odcisków palców , zastosowanie tych technik w zoologii zwiększyło zrozumienie populacji zwierząt. W latach 80. biologia rozwojowa ponownie wkroczyła do biologii ewolucyjnej z początkowego wykluczenia z współczesnej syntezy poprzez badanie ewolucyjnej biologii rozwojowej . Dziedziny pokrewne, często uważane za część biologii ewolucyjnej, to filogenetyka , systematyka i taksonomia .

Etologia

Pisklęta mewy wodorostów dziobią czerwoną plamkę na dziobie matki, aby pobudzić odruch zwracania.

Etologia to naukowe i obiektywne badanie zachowania zwierząt w warunkach naturalnych, w przeciwieństwie do behawioryzmu , który koncentruje się na badaniach reakcji behawioralnych w warunkach laboratoryjnych. Etolodzy byli szczególnie zainteresowani ewolucją zachowania i rozumieniem zachowania w kategoriach teorii doboru naturalnego . W pewnym sensie, pierwszy nowoczesny Etolog był Charles Darwin , którego książka, ekspresji emocji u ludzi i zwierząt , pod wpływem wielu etologów przyszłości.

Podpole z etologii jest ekologia behawioralna które próbuje odpowiedzieć Nikolaas Tinbergen „s cztery pytania w odniesieniu do zachowań zwierząt: jakie są przyczyny pobliżu siebie z zachowaniem, a rozwojowy historia z organizmu, wartości przetrwania i filogenezy zachowania? Innym obszarem badań jest poznanie zwierząt , które wykorzystuje eksperymenty laboratoryjne i starannie kontrolowane badania terenowe w celu zbadania inteligencji i uczenia się zwierząt.

Biogeografia

Biogeografia bada przestrzenne rozmieszczenie organizmów na Ziemi , skupiając się na tematach takich jak tektonika płyt , zmiana klimatu , rozprzestrzenianie się i migracja oraz kladystyka . Jest to integracyjny kierunek studiów, łączący pojęcia i informacje z biologii ewolucyjnej , taksonomii , ekologii , geografii fizycznej , geologii , paleontologii i klimatologii . Pochodzenie tej dziedziny badań jest szeroko akredytowane przez Alfreda Russela Wallace'a , brytyjskiego biologa, który część swoich prac opublikował wspólnie z Karolem Darwinem .

Biologia molekularna

Biologia molekularna zajmuje się badaniem powszechnych mechanizmów genetycznych i rozwojowych zwierząt i roślin, próbując odpowiedzieć na pytania dotyczące mechanizmów dziedziczenia genetycznego i budowy genu . W 1953 roku James Watson i Francis Crick opisali strukturę DNA i interakcje w cząsteczce, a ta publikacja zapoczątkowała badania nad biologią molekularną i zwiększyła zainteresowanie tym tematem. Chociaż naukowcy praktykują techniki specyficzne dla biologii molekularnej, często łączy się je z metodami genetyki i biochemii . Duża część biologii molekularnej ma charakter ilościowy, a ostatnio znaczną część pracy wykonano przy użyciu technik informatycznych, takich jak bioinformatyka i biologia obliczeniowa . Genetyka molekularna , badanie struktury i funkcji genów, jest jedną z najważniejszych poddziedzin biologii molekularnej od początku XXI wieku. Inne gałęzie biologii są oparte na biologii molekularnej, albo bezpośrednio badając interakcje cząsteczek we własnym zakresie, na przykład w biologii komórki i biologii rozwoju , albo pośrednio, gdzie techniki molekularne są wykorzystywane do wnioskowania o historycznych cechach populacji lub gatunków , jak w dziedziny biologii ewolucyjnej, takie jak genetyka populacyjna i filogenetyka . Istnieje również długa tradycja badania biomolekuł „od podstaw” lub molekularnie w biofizyce .

Zobacz też

Uwagi

Bibliografia

Zewnętrzne linki