Chinese Agricultural Science Bulletin Vo1.22 No.1 1 2006 November 8 · http://www.casb.org.cn 中国动物科学的研究现状与发展趋势 彭建军 .邓飞 (-华南濒危动物研究所广东省野生动物保护与利用公共实验室,广州510260; z湖南省郴州市第二中学,郴州42300) 摘要:通过叙述动物科学的起源和重要性、在自然科学和社会生活中的地位和意义,介绍国内外动物 学的研完现状和国际动物科学的发展趋势,指出中国动物科学在总体上与国际先进水平的差距,提出 中国动物科学研究的近期和长远发展目标、原则和研究对策。 关键词:动物科学,研究现状,发展趋势,中国,学科地位 中图分类号:Q95.3 文献标识码:A Study Status and Development Trend of Zoological Sdence in China Peng Jianjun ,Deng Fei ( Henan key lab of ion Beam Bioengineering zhengzhotr 如er5 ,Henan 450052; 2No.2 Middle School of Chengzhou Hunan,Chengzhou 42300 ̄ Abstracts:This paper narrated the origin and importance of zoological science,described its position and signiifcance in natural science and social life.introduced the current study status and development tIend at home and abroad,indicated the general gap of zoological science between at home and abroad,put forward he curtrent and long-term development goal,principle and study measure in zoological study in China. Key words:Zoological science,Study status,Development trend,China,Position of subject 1动物科学的起源和重要性 生、发育及机体的结构与功能?动物的行为?动物与人 动物科学作为生命科学的一个重要组成部分,它 与其它学科一样,是从人类在生产斗争和科学实验中, 类的关系?珍稀濒危动物的保护、动物资源的合理利用 和有害动物的防治与控制?以及环境保护、人口控制、 寿命的延长、农业、水产、畜牧和医疗卫生等研究都离 不断地积累实践知识而发展起来的。远在人类文明未 出现以前,人类已经就在不断地认识动物和利用动物, 诸多史前的壁画证实了这一点。故动物学应该是在自 然科学中最早发展的学科之一,迄今有2300多年历史 了。在发展过程中为农业、水产、畜牧和医疗卫生等事 业的发展和进步作出了巨大的贡献【1] 不开动物学 人口、资源和环境是当今世界面临的最重要的3 大问题,而这3大问题的研究与动物学的研究密切相 关。自有人类以来,对动物资源的利用已是人类赖以生 存的重要因素之一。随着人口增长,各种资源逐渐减 少,环境的恶化,使动物赖以生存的空间和栖息地愈来 愈少。近百年来,动物的种类和数量急剧减少已成为共 识,因而动物资源的保护和持续利用成为当今动物学 最关心的问题圆。 2动物科学的学科地位和意义 2.1在人类社会生活和生存中的地位和意义 地球经历了约42亿年的演化历史,许多生物种群 至少已经历了10 ̄16亿年才演化成今天物种多样性的 格局12]。地球上的生物估计有300万到3000万种,其中 3/4以上属于动物界,从低等的原生动物门到高等的脊 索动物门在分类上一共约有35个门。种类之繁多,分 类之复杂。因此动物学就必然要研究它们是怎样进化 起源的?动物多样性的状况如何形成?动物个体的发 自有人类以来,对动物资源的利用已是人类赖以 基金项目:国家科技部攻关计划项目资助,“离子束植物生物工程技术培育超级小麦’'(2001BA.302B.03);广东省科学院野外台站基金资助,”海丰雁 鸭类候鸟越冬规律及其禽流感防控”CSytz2oo5oo3)。 第一作者简介:彭建军,男,1974年出生,副教授,2000年博士毕业于中国科学院动物研究所。主要从事动物学和离子束生物工程技术在农业中的应 用基础研究。通信地址:510260广东省广州市华南濒危动物研究所野生动物保护与生态环境组,E-mail:jjpeng74@163.con。 收稿日期:2006.05.31,修回日期:2006.06.27 维普资讯 http://www.cqvip.com
中圃摹擘通报第22卷第11期2006年11月 http://www.casb.org.cn 9· 生存的重要条件之一。随着人口增长和科学发展进步。 人类对动物资源的依赖性更强13]。动物作为食物、饲料、 工业原料、药材、害虫天敌、传粉媒介、观赏和装饰物 等,其用途愈加广泛,需求量日增。由于环境的恶化和 动物赖以生存的空间日益缩小,供需矛盾日渐突出。动 物研究不仅涉及动物资源的开发利用,而对于保护农 林业再生资源也有重要意义,例如对天敌和昆虫的研 虫天敌的种类和生物学等研究,又可为生物防治和减 少农药的使用提供依据,从而减轻环境污染。动物在自 然生态系统中是不可缺少的环节,环境的改变,可以引 起动物组成的变化,而动物的变化不仅可引起环境的 改变,也反映了环境的变化,例如蛙呜吗啼可预示气候 和环境的变化。因此,动物的生存环境也是人类自身的 生存环境,为保护人类的生存环境也必须研究动物 究等。 2.2在物种起源和进化研究中的地位和意义 达尔文的进化论,很大程度来自对动物的观察,发 现了物种的可变异性,为辐射适应和生物进化提供了 有力的证据。同时,动物比较解剖学、动物胚胎发育学、 古动物学和现代动物遗传学的成就,又为物种的形成、 器官和结构的产生提供了有力的论据。人类要了解自 身的起源也与动物的进化不可分割。这对人类今后如 何影响动物和人类自身的进化过程十分重要 动物学 在过去为阐明生物进化和人类起源方面作出的贡献, 今后将为进一步深入探讨其科学与实际意义继续作出 贡献。 2_3在生态系统和自然科学研究中的地位和意义 动物是在自然界中适应、生存和演化发展的。它的 兴衰可能与宇宙的某些因素对地球的某些影响或与某 些植物的变化有关。动物的演化和分布又与地学及地 理学的各种因素不可分割。动物的迁徙与天象、气象或 磁场有关。动物的结构、生理和行为,包括许多化学、物 理学和数学的奥秘。动物学的研究一方面要借助于这 些学科的研究成果,另一方面动物学在这方面研究所 获资料也可用来验证这些学科的知识。动物在生态系 统中具有十分重要的位置、功能和作用,人类破坏环境 对动物的生存会造成威胁,反过来其所产生的严重后 果,又影响着人类自身的生存。动物对生物电、气味、温 度和磁场等感知的灵敏度,也是目前高科技仿生学中 将要解决的难题。动物中还有许多难以解释的现象,给 人们提供启迪和无穷的研究课题。故动物学与自然科 学和社会现象的关系十分密切,对人类未来科技和生 活带来不可估量的积极影响,很多学科的研究都离不 开动物学H。 2.4在环境科学和污染治理实践中的地位和意义 动物中的许多类群已被广泛用作水域污染的重要 指示生物。无脊椎动物对污染物都有反应,包括那些用 标准化学检测方法也无法监测出的污染物。而脊椎动 物对环境污染也有一定的反应,例如通过观察鱼类、两 栖类我鸟类受污染毒害的状况可以了解污染的来源和 程度,为人类自身健康受到的威胁提出警告。通过对害 学[5,61。 2.5在医药卫生学科研究中的地位和意义 动物学与医药卫生学科的发展始终是伴行发展。 动物作为药用在中国有着悠久的历史,几乎各类动物 都可入药,仅药用昆虫就多达300多种【7】。用动物的培 养液和活性物质的提取物作中药,并研究其药效和药 理等方面,已成为动物学研究的一个重要组成部分。另 外,动物生物学的研究给现代医药卫生学的发展和进 步提供了不少有益的启迪。从现代医学、解剖学、胚胎 学、生理学、免疫学、寄生虫学、药学等,乃至实验动物 学和药物试验,均可说明医药卫生学科的研究和发展 不但在过去,而且现在和将来仍然离不开动物学。 2.6在交叉学科和边缘学科中的地位和意义 近几十年来,随着科学技术的进步,动物学也得到 了飞速发展。突出表现在学科间的相互渗透、交叉和综 合。例如,动物学与数学、物理学、工程学和化学等的相 互渗透、综合,构成了生物数学、生物物理学、生物工程 学、生物化学等新兴交叉学科。同时,动物科学内部的 不同分支学科之问相互渗透,例如动物学与行为学、生 态学、形态学、生理学、进化生物学、生物信息化学、细 胞学和原生动物学等学科之间形成不同的交叉学科。 另外,遗传学、分子生物学和生物化学等高尖新技术也 渗透到古老的动物分类学和动物进化的研究中,使得 这些古老学科拓宽了研究领域、方法和技术,焕发了研 究的新春。 3中国动物科学的研究现状 中国真正进行动物学的研究是从2O世纪初才开 始的,在大学里开设生物学系,讲授动物学课程,并于 20年代开始建立动物学的专门研究机构。1934年和 1944年分别建立了中国动物学会和中国昆虫学会。新 中国成立后,动物学的教学和研究有了突飞猛进的发 展,老一辈动物学家培养了大批动物学研究人才。2O世 纪8O年代初以来,许多访问学者出国深造和进行合作 研究,带回新的学术思想、新的技术和新型仪器设备 等。中国科学院和绝大多数高校及有关研究所,经过长 期努力已经培养和具备了一批科研人才,并配备了先 进的科研设施,不但可以开展动物科学中基础学科的 维普资讯 http://www.cqvip.com
Chinese Agricultural Science Bulletin Vo1.22 No.1 1 2006 November http://www.casb.org.cn 1O· 研究,也可进行前沿和交叉学科的研究,并在某些领域 已经达到世界先进水平。但总体看,中国动物学研究基 距很大。对鸟类形态学的研究极少,对骨骼形态学的研 究也很薄弱,在采用新技术、新方法结合微观形态的研 础仍然薄弱,以中国一个世界大国的地位,在科研人才 的数量和素质方面与发达国家仍无法相比。因此,为赶 超世界先进水平,尚须作长期艰苦的努力。 对中国动物科学的研究现状及取得的主要成就, 按不同的学科分支,简述如下: 3.1动物分类学 中国早期的动物学家大多从事动物分类学的研 究。尤其近5O多年来,全国各地进行了大量的野外调 查、考察,取得了大量标本和第一手资料,对中国的动 物资源的概况有了一个初步的了解,并出版了一系列 的调查和科研专著。在脊椎动物研究方面,已经取得完 整的资料;在贝类、甲壳类和昆虫等研究方面,也取得 了显著进展;但在其它无脊椎动物研究方面,起步较 晚,研究也较薄弱。 . 随着动物学科研队伍的发展和壮大,研究水平也 逐渐向国际水平靠拢,从而开始了《中国动物志》的编 写,到1994年,已经完成动物志36册,经济动物志和 经济昆虫志共66册阎。近十多年来,中国动物分类学家 在研究中应用国际上最新的分类理论和新技术、新手 段,说明中国的分类学研究已从传统的宏观形态分类 逐步与微观的遗传学、细胞学和分子生物学研究相结 合。 3.2动物形态学 中国在无脊椎动物研究[91方面,原生动物的基础和 应用形态学研究,例如草履虫、变形虫和疟原虫等深入 到超显微结构并有重要发现,对海蜇、吸虫、对虾和中 华绒螯蟹等的研究均取得较大成就。但总体看与国外 差距很大,不仅许多重要类群至今尚未开展研究,且己 做研究工作也比较零散,缺乏应有的广度和深度。甚至 目前,动物学教学所必需的重要代表动物的形态结构 图仍然借用国外教材上的图片。这些都充分反映出研 究人力不足,后继乏人以及基础研究的方向和布局不 够合理的严峻形势。 在脊索动物研究方面【l埘,中国对文昌鱼的形态发生 的研究曾居世界行列,近些年对感光受器和哈氏窝的 超微结构的研究,充实了脊索动物系统演化的证据。对 鲤鱼、白鳍豚、猕猴、金丝猴和大熊猫的形态学的研究, 均有大量论文和专著,是具有国际水平的重要成果。对 脊椎动物微观形态的研究,如鳞片结构及钙代谢、视网 膜和鸟腔上囊等的研究,都具有很高学术水平。对脊椎 动物宏观形态学的研究已初具规模,但仍显零散,在进 化和功能形态学方面缺乏深入专题研究,与国外的差 究方面则更少。 对实验动物的形态学研究,例如鲨鱼、蛙、大白鼠、 兔、狗、猫等,均有专著。在应用形态学研究方面,中国 也涉及较少,与国外差距较大,例如国外已经出版了兽 类毛发和踪迹鉴定手册,这些都是在传统形态学的基 础上发展起来的。 3-3动物生理学 在动物内分泌方面开展了大量研 I12],例如用人 绒毛膜促性腺激素诱导四大家鱼产卵,用促黄体激素 和促卵泡激素促家畜排卵、同步发情和防止早期流产, 两栖类与鸟类性别分化的激素调控,内分泌的轴系调 控、排卵机理和着床机理,胰岛素作用机理、针刺镇痛 和麻醉原理的研究,以及珍稀动物生殖内分泌的研究 等。在昆虫的生殖生理方面,对飞蝗、蚕类和其它鳞翅 目、瓢虫、蚊类、蝇类、蚤类等进行了研究。 生态因子对动物生理的影响方面也开展了生理生 态学研究吲,例如温度对动物的发育、生长、以及对寿命 和生存极限的影响,温度与气体代谢和体温调节的关 系,以及温度和光照对哺乳动物昼夜活动节律、冬眠与 复苏的影响。对昆虫与寄主间的生理关系和协同进化 方面也进行了一定研究。近20年来,还开展了能量学 研究 7】,对虾蟹类、鱼类、啮齿类、高原鼠兔、鼬、南方 鲶、棉蛉虫、褐飞虱以及一些珍稀动物等的能量收支、 平均日代谢率和静止代谢率的相互关系等方面进行了 研究。 3.4动物行为学 中国虽然对昆虫的化学通讯和迁飞活动的研究有 定基础,但对害虫的行为习惯的观察大多是描述性 的,试验和定量分析较少旧。对鼠类及其它哺乳动物行 为的化学通讯的研究,发现鼠类不同的气味对幼鼠性 成熟有明显的促进或抑制作用,并研究了释放气味的 几种腺体,特别是包皮腺和肛腺的的形态、功能及其季 节变化规律,分离出几种不同类型气味的化学成分。对 行为的观察研究中,最普遍的是对鸟类和哺乳类的摄 食行为、领域行为、生殖行为、活动规律及社会结构和 社会行为等[19-21],另外对有尾两栖类的反捕食行为、一 些无脊椎动物的趋性和求偶行为、一些鱼类和鸟类的 洄游或迁飞、性比和护卵行为等进行了研究。总而言 之,大多工作属于对动物食性分析、繁殖习性和生活史 的一般性的观察描述,缺少新理论的指导和新方法的 应用,与国外的行为学研究水平有很大差距,因此国内 需要在此研究领域加大研究力度。 维普资讯 http://www.cqvip.com
中圃摩孝c曼提第22卷第11期2006年11月 http:,/www_casb·。rg舢 11. 3.5动物发育学 种害虫。国外从20世纪70年代提出害虫综合治理后, 对天敌昆虫的利用更加重视。中国对天敌昆虫的保护, 采取合理适量使用农药,给天敌昆虫创造适宜的栖息 和繁殖条件,取得 著成效,例如在利用无昆虫物质的 人工卵培育天敌昆虫、瓢虫的人工饲料、推广保蛛治虫 中国对海蜇的发育和生活史、多种软体动物的性 发育周期、个体胚胎发育和生活史、虾类、农业害虫、天 敌昆虫、和寄生虫的胚胎发育等方面进行了较深入研 究。对昆虫胚胎发育的主要研究对象是飞蝗和蚕类,确 定了飞蝗的胚后发育受神经分泌细胞、头背腺和咽侧 体的调控,另外对鳞翅目和其它的完全变态类群的研 等方面的研究工作居世界领先水平。另外,利用两栖 类、爬行类、鸟类和兽类防治虫害和鼠害,进行综合防 治值得推广。 究表明其激素调节的原理基本相同。在脊椎动物胚胎 发育研究方面,已对30余种鱼类吲、10余种两栖类、水 蛇的胚胎和银环蛇的人工孵化等进行了研究,另外对 实验哺乳动物和家畜等均有研究田]。除对正常胚胎发育 研究外,还对杂交后的胚胎发育进行了研究,并且转基 因技术的应用为抗性育种的研究奠定了基础。另外,近 年来对体外精子获能、卵母细胞体外成熟和体外受精 以及胚胎移植等受精生物学和胚胎工程进行了较深入 研究,并且在细胞工程和克隆技术方面也取得很大进 步,试管鼠、兔、羊、牛均取得成功,并且在克隆鱼、牛、大 熊猫等方面也有深入研究。 3.6动物资源学 动物资源也是可持续利用并可更新的资源【雄 ,可 分为以下几类: 3.6.1食用动物中国食用蛋白质的来源主要是肉类,大 多以猪肉为主,部分以牛羊肉为主;家禽的肉和蛋也占 定比例;鱼肉的比例仅次于肉类,淡水鱼的供应主要 靠养鱼业,海产鱼类以捕捞为主;另外,海水养殖业所 生产的虾蟹类、贝类、其它软体动物等也成为重要的蛋 白质来源。在脊椎动物中,常作食用的鱼类有400余 种、两栖类有40余种、爬行类有60余种、鸟类有100 余种、兽类有100余种;在无脊椎动物中,常作食用的 有200余种,主要是软体动物、甲壳动物和昆虫。 3.6.2药用动物《山海 中已有麝、鹿、犀、熊、牛等动 物入药的记载,《本草纲目》记载有461种动物入药,实 际上可以入药的动物有1000余种。很多动物可提取生 物活性成分作为生化药,如抗菌肽、生长因子、外源凝 集素、免疫球蛋白、动物肽毒、酶、糖蛋白等蛋白质及其 水解产物,还有生物碱类、甾类化合物、萜类、酮类和酸 类化合物等。 3.6_3工业动物中国可用于制革的毛皮兽约有150种。 从甲壳动物的壳中提取的甲壳质除用作抗癌成分外, 还可用作手术缝线、隐形眼镜片、人造皮肤、纺织剂和 造纸等。已成传统商品的产丝昆虫有家蚕、柞蚕、蓖麻 蚕和天蚕,另外倍蚜、白蜡虫和紫虫是生产五倍子和白 蜡的昆虫。 3.6.4天敌动物天敌昆虫抑制着农、林、畜、牧、医等各 3.6.5传粉昆虫传粉昆虫为各种农作物和经济作物授 粉,在生产实践中起到了无可估量的作用。在中国研究 的最多的是蜜蜂,中国有700万群蜜蜂,居世界第二 位,蜂蜜和王浆出El居世界首位。蜜蜂授粉所产生的间 接经济效益超过蜂产品的直接收益约35倍。过去油茶 因对蜜蜂有毒害而被视为放蜂禁区,中国研制成一种 解毒剂,喷施于蜂箱内使蜜蜂不致中毒,然后再将蜜蜂 放养于油茶林内,从而使油茶结实率提高1.7~2.4倍。 3.6.6其它动物在土壤中生活着大量的原生动物、环节 动物、节肢动物、陆生软体动物等,其中大部分土壤动 物在改良土壤、提高肥力起着重要作用。利用原生动物 和枝角类动物作水质监测和生物测试材料,全世界已 有1000余种药品曾用枝角类进行毒性试验。中国生产 的观赏动物,例如蝴蝶、鸟类、鱼类等,也是中国出口挣 外汇的一个重要来源,每年的国际贸易额都有几亿美 元。另外,猕猴、树晌、沙鼠、鼠兔、田鼠等可用作主要药 用实验动物。 3.7动物多样性 动物多样性的研究在中国起步较晚,但受到各方 面的高度重视。尤其对动物遗传多样性闭的研究取得不 少成果,研究表明染色体多样性不仅表现在不同物种 的染色体的倍数上,例如对中国215种淡水鱼染色体 组型分析,发现其染色体数目变化幅度从2n=40~246; 而且同一物种问也有染色体倍数的多态现象,例如对 花鳅、斑羚、穿山甲、毛冠鹿、黑麂等的研究。近年来在 脊椎动物的不同个体,甚至同一个体的不同组织中发 现不同数目的超染色体,即B染色体,因此表明DNA 分子水平的多态性较蛋白质多态性更为丰富。这些研 究给中国动物资源的保护利用提供了 少有益的启 示,同时也为动物遗传育种提供了宝贵的遗传资源。 通过对动物多样性的研究使我们对淡水鱼类养殖 业和家畜家禽的引种及杂交育种有了新的认识 捌。当 我们改造自然和生产活动时,必须努力保护生态系统 多样性和物种多样性,要努力减少对遗传多样性的破 坏和对自然遗传规律的改变,以达到保护自然种质和 遗传资源的目的。近年来,中国科学院上海生命科学院 维普资讯 http://www.cqvip.com
Chinese Agricultural Science Bulletin Vo1.22 No.1 1 2006 November 12· http://www.cash.org.cn 和昆明动物研究所均建有较大规模的细胞库,例如昆 明动物所已保存金丝猴、黑麂、斑羚、鼷鹿、大熊猫等 170余种动物细胞,这对动物细胞多样性研究的现代管 理和质量控制有了良好的开端。 3.8保护生物学 物的功能生物学上,即动物的功能解剖学、生理学、遗 传学、行为和环境相一致的特点。由此可见,将数学、物 理学、化学和工程学等基础学科与分类学、形态学、生 理学、胚胎发生学、发育生物学、细胞生物学、遗传学、 分子生物学、生物化学、生物信息学、行为学、生态学以 中国疆域辽阔,不仅生态系统和物种多样性丰富, 还有许多特有种。但因栖息地破坏、滥捕滥猎、环境污 及进化生物学等结合起来研究不同动物的共性和个 性,了解它们如何产生、形成、运转以及今后可能的演 染等许多人为因素,导致越来越多的种类处于濒危状 化和发展,是当代动物学发展的特点。在今后,这一发 态。因此,保护动物多样性,保证动物资源为经济建设 服务,造福于民,已成为动物学的紧迫研究课题。从保 护生物学出发,可以从资源的持续利用、物种复壮及栖 息地保护等3方面着手进行 。因此,必须加强动物种 群管理,在不影响再生资源的情况下合理利用,对饲养 条件下的濒危动物加强遗传和资源管理,避免近亲繁 殖口ll。 为了保护动物资源及多样性,中国成立了濒危物 种科学委员会,对濒危物种的科研、技术支持和服务、 管理和协调起到了很大的作用。并且中国还成立了濒 危物种进出口管理办公室,专门对濒危物种的出入境 的管理和协调发挥重要作用[3Z33]。另外,中国的自然保护 区发展很快,到目前为止,已成立的保护区已超过1000 处,成为动物资源多样性的保护和研究的重要基地。总 之,应动员全社会的力量,杜绝盗伐盗猎,恢复栖息地, 对动物资源及多样性保护进行统一协调管理。 4现代动物科学的发展趋势 4.1宏观和微观研究相结合的发展趋势 随着研究分科越来越细、相互渗透和研究深入,同 时又需要综合和统一,才能更全面精确地掌握动物的 生命活动规律。由于分子生物学和生态学及其所依靠 的方法和技术的渗透和应用,使动物学的研究范围向 微观和宏观两极深入展开,形成了从量子、分子、生物 膜、细胞、组织、器官、系统、个体、种群及生态系统等多 个层次。学科渗透和研究工作在不同层次的领域展开, 使传统的动物学的界限变得模糊。动物学除了继续在 大自然中通过观察研究动物外,还要把在不同层次或 领域中的知识融合起来,从而说明一个完整机体的形 成及其功能。因此,不管学科今后如何愈分愈细,动物 学将始终存在,并处于各种不同学科的错综复杂的纽 带中的一个关键地位。 4.2多学科研究间相互渗透的发展趋势 现代动物科学的发展,面临着多学科问相互渗透 向更深层次发展的趋势,不断地综合又产生更高基础 的统一。现代动物学不再停留在描述各种动物的不同 身体结构及其生物学,而把注意力更多集中在各种动 展趋势将越来越明显,动物学在这一发展趋势中所取 得的成果,将会有更重要的理论意义和实践意义。 4_3国际化合作研究的发展趋势 随着一些传统的分支学科从宏观表征的描述走向 微观原理的解释,从而揭开生命的奥秘,同时也更好地 推动社会生产实践的发展。各项研究越来越依赖于科 学技术的进步。动物科学正在向起点高、难度大、范围 广、层次多、综合性和合作性要求高、科学意义大和应 用前景广的高层次的研究发展,因此科学研究的深入 和扩大也必然导致国际间的广泛合作,发挥各自的研 究特长来优化组合和深入合作。例如,在动物分类学研 究中,世界各国的趋势是利用分子遗传学技术结合传 统分类学来进行分类鉴定,同时结合生物多样性的研 究工作,并趋向加强国际合作和设法改进工作方法,加 快在世界范围内建立物种库。 4.4生物多样性及保护的综合研究的发展趋势 生物多样性是当前各国政府和科学家共同关注的 个极其重要的问题。生物多样性是指地球上所有的 生命形式和物种内的变异,包括生态系统、物种和遗传 的多样性。因此,近年来各国都很重视保护生物学,它 是生命科学中新兴的一个多学科的综合性分支,即主 要研究保护物种、保存生物多样性和持续利用生物资 源问题。其主要目的是利用和发展各种科学技术和方 法,用以保护、保存和复壮地球上的生命,即地球上的 物种、生态过程、进化过程和特定的与总体的环境,因 此需要多学科的协同和综合工作嗍。 5中国动物学科发展的目标、原则和对策 5.1发展目标 中国动物科学的总体目标应在以往70年的研究 基础上,再经过50年的努力,到2050年后在总体上赶 上世界先进水平。中短期目标是在2020年左右建立起 高水平的研究梯队,在主要研究领域或部分范围内较 全面地赶上国际先进水平;能提出对动物学研究产生 较大影响的新理论和观点,创建新的研究方法和技术, 摆脱过去模仿或追随国际研究动向的局面;在基本资 源的积累上完成中国动物志的编写和着手编著中国的 维普资讯 http://www.cqvip.com
中国墓学通报第22卷第11期2006年11月 http://www.cash.org.cn 13· 动物学系列专著;在近期5~1O年内加强各分支学科中 的薄弱研究领域,在研究对象上填补许多空白;继续重 视与国民经济重大问题有关的动物学基础和应用基础 研究,为解决当前环境保护和资源持续利用和今后动 物科学的迅速发展准备条件。 5.2发展原则 物相结合,应用系统学理论和方法进行创新研究。进化 生物学是学科渗透和综合的焦点之一。涉及对进化理 论的再认识,也是动物系统学发展的重要方向。必须从 宏观和微观两个方面,加强进化过程和机理的研究。在 宏观上注意行为进化的研究,从摄食、繁殖和保护等行 为与环境间的适应和选择关系来探讨进化的过程,其 中包括功能形态学和协同进化等分支学科的研究。在 5.2.1保持现有研究力量.各分支学科并行发展在新兴 和交叉学科日新月异的当代,动物科学越来越不受到 重视。而动物科学作为--I'-]基础学科,有的研究属于理 论探索,有的是基础资料的积累,一时难看出潜在的理 论意义或今后将产生的经济效益。而动物科学一旦削 弱,对科学发展的不利后果一时不易察觉,察觉后短期 内也难以恢复,也不可能从国外引进。因此,在发展新 兴学科的同时,从政策和措施上考虑如何保持稳定和 继续传统学科的研究,各分支学科并行发展。 5.2.2从描述科学转向解释生命现象.发展宏观与微观 相结合。多学科互相渗透中国限于基础薄弱、经费和 国际交往不足,部分科研人员知识陈旧等原因,在引进 新理论和新技术方面做得还不够,如果不重视,则与国 际的差距还会扩大。因此,要积极引进和开拓新理论、 新技术、新方法,鼓励多学科间的交叉和渗透,深入解 释动物的生命现象。 5.2.3重视应用基础研究.动物资源合理开发利用.加强 环境和生物多样性保护研究中国面临严重的人口、环 境和资源问题,动物科学必需在与国民经济密切相关 方面投入足够力量,在重视基础理论研究的同时,也要 重视社会效益和经济效益的研究。 5.2.4与国际合作.以迅速缩短差距应选择若干既能发 挥中国动物学特色,又有重大理论价值和应用前景的 研究作为本学科在一定时期内的主攻方向,加强国际 合作,在某些研究领域赶上或超过国际水平是可能的。 5.3发展对策 5.3.1中国动物志的编研动物志是分类学研究的总结, 它不仅是系统动物学和动物地理学研究的基础,也为 动物资源的开发利用和生物多样性研究提供资料。由 于分类研究后继乏人,环境和资源急剧破坏,此项研究 更具保持人才和抢救资料的意义。5一l0年内对脊椎动 物、无脊椎动物和昆虫的部分重要门类的卷册全部完 成后,再对目前基础薄弱或起步较晚的类群,从某一分 类单元或某一地区的区系整理开始,逐步纳入编志计 划。 5-3.2动物系统学和进化生物学对中国具有分布数量 优势的类群,或在进化上特殊意义的类群,在系统发育 的研究中从全形态学概念入手,将现生动物与古生动 微观上要重视应用新技术,如同工酶电泳、聚合酶链式 反应 cR)、限制性片段长度多态性(RFLP)、DNA指 纹、单链DNA杂交、DNA单链构象多态性(SSCP)、随 机扩增DNA多态性CRAPD)、DNA测序等技术,研究 动物的系统发育,分析各类群问的遗传距离,推测分化 的时间,画出系谱树。另外,要研究动物的种内分化,种 下各单元内基因的相关程度,以及研究中国主要家养 动物的起源和品种分化。 5.3.3动物地理学中国因地理位置特殊,是研究全球动 物区系和地球演化的关键地区之一。应重点研究第三 纪以来的重大地质事件如青藏高原隆起、全球性气候 变化和陆海变迁等对动物分布和演化的影响,以及重 点研究不同动物类群的起源中心和辐射。将动物系统 学、动物地理学、古生物学、动物生态学和生物进化等 多学科协作研究,运用新的理论和方法,综合探讨动物 区系的形成历史、分布和区域分化及其与邻近地区的 关系,将中国这一领域的基础理论研究提到一个新的 高度。 5.3.4动物资源学研究动物资源的持续利用,主要研究 食用、药用、工业用、传粉用等动物的种群、分布和数 量,持续利用的可行性评价,猎取量、时间、性比等与持 续利用的关系,自然补充量预测和捕获量分配、最大持 续产量的测算,等等。 5-3.5生物多样性和保护生物学在不同类型的生态系 统中选择有代表性的进行研究,研究重点应优先考虑 些受到迅速破坏的生态系统,如热带雨林和季雨林。 在生态系统定点研究中, 重点研究关键种在生物群 落和生态系统中的作用、生态系统的“岛屿效应”与动 物物种的消长规律、人类活动对生态系统中动物的影 响、野生种群遗传多样性及其在环境压力下所引起的 遗传多样性的时空变化、生态系统及其中濒危物种的 保护与恢复的理论和对策,等等。 调查濒危动物的种群状况,估算种群生存力和最 小可生存种群,在此基础上确定濒危等级,并逐个制定 详细保护计划。在对动物就地保护的研究中,栖息地保 护是最根本的,对生态系统和生物多样性进行长周期 的研究,例如研究保护区的类型和大小对动物的作用、 维普资讯 http://www.cqvip.com
Chinese Agricultural Science Bulletin Vol,22 No.1 1 2006 November 14- http://www.casb.org.cn 生态系统分割的生物后果、保护走廊的作用、边缘效应 强与寄主生理关系的研究,提高应用效益;医学昆虫对 人民健康影响很大,大力加强对一些重要医学昆虫的 感觉、行为与寄主生理关系的研究:对畜牧害虫也应注 意类似的研究,以提高畜牧动物对害虫的抵抗力。 5.3.9动物形态学以宏观形态学研究入手并力求结合 微观形态学、功能形态学以及应用形态学。用新的理论 和技术方法进行开拓性研究,达到国际研究水平。中国 对生物多样性的影响、保护区内濒危动物和种群波动 等嗍,从而改善对保护区内生物资源的管理。在动物迁 地保护中,应研究饲养种群的遗传变异、近交和远交衰 退、有效种群大小对遗传多样性的影响、人工繁殖技 术,等等 。 5.3.6种群及群落生态学种群生态学研究的部分内容 在生理学、行为学等研究中已经涉及,其研究重点包 括:农、林、牧、渔业和野生动物中的主要动物的种群结 构、动态和调节;土壤、水域、红树林、珊瑚礁等生态系 统内的主要动物类群的种群动态;种群调节机制及方 法的研究,等等。群落生态学应对群落中物种的组成及 规律进行研究,不但对动物学,而且对植物学和生态系 统学的发展均可能起重大的推动作用。例如,通过对草 原害鼠和牧草的群落动态关系的研究,则对草原害鼠 的生态学防治有着科学和实践意义p司。 5.3.7土壤动物学土壤作为一切陆生生物的载体,也是 人类生存与生活的物质源泉。土壤作为具有生物活性 的活体,被看作是一类特殊的生态系统,作为当代全球 变化的重要研究课题。国际上已经把土壤作为净化污 水的处理系统,并重视土壤作为地球化学循环的主要 中间体作用。土壤生物对土壤的形成、发育、物理结构、 化学性质、有机物质的分解,以及持水性、保温性、耐寒 性等起着重要作用。土壤动物学的主要研究内容应侧 重于土壤动物的种类、数量、组成、动态变化及与环境 因子的相关性,土壤动物在物质循环中的作用及其变 化规律,探讨土壤优化发展的策略和方法,人类生产、 生活对土壤动物的生态平衡破坏及缓解环境恶化的途 径和对策。 5_3.8昆虫学中国昆虫区系丰富,经济重要性突出,在 短期内应选择重要的昆虫种类和问题作为重点研究开 发领域,为以后更大的发展打好基础。这些重点研究领 域包括:建立昆虫分子生物学研究基地,发展细胞和分 子杂交技术、放射免疫技术等,这对于昆虫基因和新技 术的发展是迫切需要的;用生化、超微结构等新技术研 究昆虫种类中一些关键问题,如滞育、多态现象、生殖 和性别决定、卵期和卵期适应性、神经肽的调控机理及 作用等:以新技术研究重要昆虫的通讯和迁飞扩散等 活动,发展昆虫行为生态学;继续深入研究信息素在防 治害虫中的作用机理以及植物次生物质对害虫取食行 为的影响,为害虫防治提供理论依据;对于昆虫与植物 相互作用方面,应加强昆虫电生理和植物化学的基础 研究,加强资源昆虫例如蚕、紫胶虫、倍蚜虫等与寄主 植物关系的研究:天敌昆虫在生物防治中很重要,应加 动物种类很多,应重点研究中国特有种和濒危物种。这 从填补研究空白、发展科学以及从事物种多样性保护 方面,都是基础性的和有竞争力的优势研究领域;开展 经济动物形态研究,是饲养、驯化及新品种培育等的基 础,与生理、胚胎和遗传学研究相辅相成;要注意与生 产部门相结合,及时了解社会的需求和发展趋势,把解 决生产上急需的形态学研究纳入长远的基础理论研究 的轨道,在实践中求发展;研究系统进化中占有特殊地 位的物种和类群,如文昌鱼和近年大量出土的动物化 石等,对这些古动物形态的研究,可以探索动物的进化 和生物的系统发生。 5.3.1O动物生理学从进化角度出发研究整个动物界各 种功能的演变及其突出特点;从经济效益和社会效益 出发,围绕着养殖、环保以及人体保健开展研究也是一 个必然的趋势,研究动物生理功能、特异生理现象和比 较生理,其成果具有潜在的巨大效益,例如仿生学的应 用。研究重点应包括:继续深入研究受精、生长和发育 的调控、个体与个体之间的信息传递;动物对高低温、 干旱、低氧、高渗透压、缺微量元素、强辐射、高压、强酸 性或强碱性环境的反应机制:结合形态学和行为学,对 感觉生理学进行研究,为仿生学和国防工业提供动物 学基础研究资料;围绕养殖和发展生产的迫切需要,开 展动物的消化生理、营养生理、生殖生理和行为的研究 课题;选择中国易于取材、有代表性、在人工饲养下的, 可作为某种生理研究的实验动物模型,用其研究的理 论来充实或阐明动物界某一生理过程的实质和机理。 5.3.11动物行为学动物行为学的研究与动物生理学、 生态学相结合,可以解释动物生活中的许多奥秘,也可 了解动物为解决生存和生殖所先天具备的或后天学习 的全部技能。行为特征就如解剖特征和生理特征一样 是较固定的、可测定和描绘的,是由基因决定的,也是 动物进化和适应自然的结果。中国目前对一些濒危动 物,例如大熊猫、小熊猫、麝、鹿类、雉类等的生殖、育幼、 取食等行为做了一些研究【-嘲。但总体而言,中国的行为 学研究起步较晚,只有30多年研究历史,中国目前的 行为学研究还不多,在低等动物类群的行为研究中几 乎是空白。因此,我们可从一般行为学研究入手,逐步 维普资讯 http://www.cqvip.com
中圃雉荤通报第22卷第11期2006年11月 http://www.casb.org.an 15· 开展行为遗传、行为进化、行为生理、行为生态、行为发 赵仲苓l中国动物志.中国科学院院刊,1994.(3):260 ̄262 育和行为因果等分支学科的研究。研究重点侧重于:开 展进化稳定对策的研究,例如仪式化格斗行为、求偶行 为、两性利益冲突、资源竞争和栖息地选择等问题;研 究动物通讯行为及行为生态学的研究,促进有益动物 的利用和有害动物的防除;逐步开展繁殖行为、学习行 为、迁徙行为和行为遗传的研究。 许木启,张知彬我国无脊椎动物生态学研究进展概述.动物学报. 2002A8(5):689 ̄694 张世卿.脊索动物门史说天中学刊,1997,12(4):46-47 李碧春。秦沽.雌禽生殖生理研究进展.中国畜牧兽医,2006。33(1): 36~39 张燕。刘赞.环境内分泌干扰物生物学效应研究进展.国外医学(医学 地理分 ̄)2oo5.26(1):32 ̄35 孙永岭.温度与动物的生命活动.德州学院学报,1998,14(4):47--49 王兴强,马魅,董双林.虾蟹类生物能量学研究进展.海洋科学2005, 5.3.12动物胚胎学在进行传统的胚胎学的基础研究之 外,还应将先进的胚胎T程和生物工程技术相结合开 展工、农、医药、畜牧、水产业等的应用研 ”。研究重点 侧重于:进行受精、生殖、发育生物学等大范围的多学 科综合性研究;对实验胚胎学和发生学中提出的一些 重要的但尚未解决的基础理论问题,例如胚极和轴的 决定、精卵成熟因子和膜融合、精卵识别、剐 嘲 ㈣ 圳 信息传递、㈣ 峒 ㈣ ㈣ 至受 精及受精中卵启动因子和精核激活因子、胚胎诱导和 发育信息的传导及受体等,成从整体、细胞、分子和基 因水平进行深入机理研究;在充分研究动物胚胎发育 规律的基础上,将人工受精、胚胎干细胞、嵌合体、核移 植、单性生殖、三倍体和雌核发育、杂交和转基因动物 等新技术应用于养殖业,培养优良的品种;对环境因子 影响胚胎发育方面,拓宽并深入研究生态胚胎学和发 育生态学;通过分子、细胞和整体水平的综合研究来阐 明动物各主要器官,例如脑的功能和发育机理等;随着 宇航事业的发展,还可研究微重力环境和射线对动物 胚胎发育的影响。 5.3.13动物微观生物学将动物遗传、生化、细胞、分子、 信息、物理、工程等学科和技术融合在一块,形成的最 前沿的、最具生命力的、新兴的、有着很好的应用前景 的交叉学科,但也是中国起步较晚和较薄弱的学科,需 投入大量人力、物力和时『自J来研究。例如分子杂交和基 因工程学的产生就是动物微观生物学发展进程中的一 个巨大飞跃,它将人类带入一个按照自己的需要改造 和创建新的生物的时代[1】。 参考文献 【1] 李冠民,赵德明.生命科学发展推动实验动物科学进步.中国比较医 学杂志,2005,15(3):190 ̄192 [2】 蒋忠刚,马克 ,韩兴国.保护生物学,杭州:浙江科学技术出版社, l997:1 ̄10 【3】 于广志,唐继荣,蒋志刚_中围野生动物资源本底现状与保护对策.薛 大元(主编),中国生物遗传资源现状与保护.北京:中国环境科学出版 社,2004:284 ̄340 【4J 蒋志刚.论野生动物资源的价值、利用与法制管理.中国科学院院刊, 2003,(6):422- ̄425 [5 5】蒋志刚.野牛动物的生态系统服务功能.生态学报,21(1 1):1494 ̄1503 【6】 蒋志刚.野生动物的价值与牛态服务功能.生态学报,2l(11): l909 ̄19l7 [刀 李顺才_中国动物药 j药用动物慨述.生物学教学,2003,(1):7-8 (10):65 ̄69 王胜林.鱼类营养能量学研究进展冲国饲料。2001,(1):29一一30 彭建军,蒋志刚。王祖望.繁殖和运动对小型兽类褐色脂肪组织产热 的影响『动物学杂志,2OO1.36:103~107 彭建军,蒋志刚,王玉山。王祖望.恒温脊椎动物的最大持续能量代谢 率研究进展.四川动物。2001。20(3):139 ̄243 胡祖庆,亢菊侠,赵惠燕,时卫东.昆虫行为学的研究与展望.陕西农业 科学.至Pa= 2005,ng J.,Jina捌 (O:61 63 g,Z.,et a1.Growth and development ofthe giant panda cubs in the Beijing Zoo.Journal of Zoology O_ondon),2001,254: 261 ̄266 彭建军,蒋志刚.食肉目动物社会性行为起源推测.动物学杂志, 2001,36:67-71 蒋志刚。李春旺.彭建军,胡慧建彳亍为的结构、刚性和多样性.生物多 样性2001,9(3):265 ̄274 吴萍.我国鱼类雌核发育研究的进展及前景.上海水产大学学报, 2004,1 3(3):255 ̄260 王玉琴,赵有璋,姚军,曾玉峰,冯涛.卵母细胞激活及孤雌发育研究进 展.中国畜牧冉医。2005。(8):30 ̄32 蒋志刚.野生动物资源保护与持续利用.自然资源学报。1995。10: 332 ̄338 蒋志刚l中国野生动物资源状况及持续利用对策.资源环境科学与 可持续发展技术.北京:中国科技出版社,1998.291-293 曾岩,蒋志刚,韩更新.偶蹄类动物的遗传多样件研究与技术比较.兽 类学报,2000,20(3):2 1 7 ̄224 黄勇富.我国家养动物遗传多样性研究的紧迫性与策略.四川农业 大学学报,1997,l5(1):82~84 李祥龙,刘金福 动物线粒体DNA的RFLP在家养动物遗传多样性 研究中的应用(综述)闸 b农业技术师范学院学报,1998,12(1):56-6o 蒋志刚,葛颂.探索长江流域物种濒危机制与保护对策.生物多样性, 2005,1 3:367 ̄375 蒋志刚,王祖望埔乳动物的进化、灭绝及多样性保护.生物多样性研 究的进展:首届生物多样性及持续发展论文集,北京:中国科学技术 出版社,1995,141 ̄148 Peng J Jiang,Z.&Hu J.Status and conservation ofgiant panda,Folia Zoologica,2001.50:8 l~88 周志华,蒋志刚.野生动植物贸易活动的特点及影响因子研究.生物 多样‘1 ̄oo5.13:462r 71 周志华,蒋志阳0I中国野生动植物国际贸易动态研究琳业科学20o4, 40(5):151 ̄156 胡慧建,蒋志刚,王祖望.宏生态学(Macroeeology)及其研究进展.生态 学报2003,23(8):1 192 ̄1 l99 · 胡慧建,蒋志刚,王祖望 E环境类因子对物种数kl协同变化的影响. 动物学研究2005,26(4):258 ̄364 王祖望.黄大卫.宏观动物学研究现状和未来卜五年发展趋势.动物 学报,1995,4l(1):1 ̄1 l (责任编辑:杜宏)
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