Лекция 1. Введение. Зоология и исторический очерк ее развития

ПЛАН:

1. Развитие зоологии до XVII века

2. Развитие зоологии в XVII - XVIII веках

3. Развитие зоологии в XIX и начале XX века

4. Развитие зоологии в XX и начале XXI века

5. Современная классификация животных

Зоология – наука о животных. Исторически современная зоология сложилась как система научных дисциплин о животных. В зоологии выделяют, с одной стороны, дисциплины, изучающие отдельные крупные систематические группы животных, а с другой – науки о строении, жизнедеятельности, развитии животных, их связях с окружающей средой, об их эволюции и др.

История науки тесно связана с развитием человеческого общества, уровнем цивилизации, основными направлениями практической деятельности, господствующими мировоззрениями.

Первые обстоятельные научные трактаты по биологии нам известны лишь из античной Греции ІV – III вв. до н.э. Великий древнегреческий философ и естествоиспытатель Аристотель (384-322 гг. до н.э.) оставил богатое наследие в области зоологии: многотомный труд «История животных» (в 10 томах), «Возникновение животных», «О частях животных».

Труды Аристотеля представляют внушительный свод знаний по зоологии того времени. Он описал около 520 видов животных и создал первую систему, в которой подразделил всех животных на две подгруппы: с кровью и без крови. Эти группы в основном соответствуют современному подразделению животных на позвоночных и беспозвоночных. Среди первых были выделены следующие группы: 1) «живородящие четвероногие» (млекопитающие), 2) птицы, 3) «яйцекладущие четвероногие и безногие» (амфибии и рептилии), 4) «живородящие безногие с легочным дыханием» (китообразные), 5) «покрытые чешуей безногие, дышащие жабрами» (рыбы). Бескровных животных Аристотель подразделил на четыре группы: мягкотелые (головоногие), мягкоскорлупные (ракообразные), насекомые (хелицеровые и трахейные) и черепокожные (раковинные моллюски и иглокожие). Аристотель находил корни животного мира в «зоофитах» - «животнорастениях», таких, как губки, коралловые полипы, аспидии.

Большую ценность представляют труды Аристотеля по анатомии животных, в том числе семь атласов. Это он впервые описал жевательный аппарат иглокожих, рудиментарный глаз у крота и многое другое.

Средние века добавили в зоологические познания немного, так как занятия естествознанием в то время находились под строгим запретом церкви.

В эпоху Возрождения активизируется интерес к изучению живой природы. Наряду с описанием видов животных и растений развиваются анатомические исследования в связи с запросами медицины. Леонардо да Винчи (1452-1519), Везалий (1514-1564) и другие ученые эпохи Возрождения изучали анатомию человека тайно, вскрывая трупы. Параллельно развивается физиология человека и животных. Так врач Гарвей (1578-1657) многое сделал в изучении кровообращения и других функций человеческого организма.

Развитие зоологии в XVII - XVIII вв. В XVII в. голландский ученый Антони Левенгук (1632-1723) изобрел микроскоп и открыл новый для человека микромир. Стали известны одноклеточные животные, открыты половые клетки многих животных и человека, эритроциты крови и изучена микроструктура многих органов животных. Формируется новая область биологии – микроскопическая анатомия, на основе которой в дальнейшем развились гистология, цитология, эмбриология. В плеяду первых микроскопистов вошли А. Левенгук, М. Мальпиги, Ш. Бонне, Валлиснери.

В эпоху Великих географических открытий происходит интенсивное накопление новых сведений о животных и растениях из разных стран, создаются музейные коллекции, что способствует развитию систематики.

Большое значение для становления систематики сыграли работы английского ученого Джона Рея (1627-1705), который ввел понятие вид, определяя его как группу морфологически сходных особей, подобных потомству одних родителей, и сделал попытку классификации растений по строению вегетативных органов.

Основоположником систематики заслуженно считают знаменитого шведского ученого Карла Линнея (1707-1778). Его основной труд «Система природы» вышел в свет в 1735 г. В короткий срок «Система природы» выдержала несколько изданий и была переведена почти на все европейские языки. К. Линней предложил новую систему растений, основанную на принципе строения цветка. Им было выделено 24 класса растений.

Но самая главная заслуга К. Линнея в том, что он сформулировал важнейшие принципы систематики:

предложил иерархию систематических категорий: класс, порядок (у животных – отряд), род, вид;

ввел бинарную номенклатуру для вида (двойное название, включающее название рода и вида),

единый для систематики латинский язык,

правило авторского приоритета в названии вида.

В систему животных К. Линней включил шесть классов: Mammalia –млекопитающие, Aves – птицы, Amphibia – гады, Pisces – рыбы, Insecta – насекомые, Vermes – черви.

Заслуги К. Линнея: создана система растений и животных, сформулированы принципы систематики, описано более 10 тыс. видов.

Большой вклад в зоологию был внесен современником К. Линнея, известным французским ученым-трансформистом Луи Бюффоном (1707-1788). Им написаны «Естественная история» в 36 томах, в которой он подвел итоги зоологическим изысканиям 18 в., и труд «Эпохи природы» с изложением своей гипотезы о возникновении и развитии жизни на Земле.

Жорж Кювье (1769-1832) – основоположник сравнительной анатомии и палеонтологии. Он сформулировал принцип корреляции, развил учение о целостности организации животных. Пользуясь этим принципом, Ж.Кювье успешно реконструировал облик вымерших животных по нескольким сохранившимся в ископаемом состоянии костям.

Он выделил наиболее крупные систематические группы животных с разным планом строения - типы. Таким образом, систематика животных получила дополнительную категорию выше класса – тип. Ж.Кювье выделил 4 плана (типа) строения у животных: позвоночные, членистые, моллюски и лучистые. По Ж.Кювье, типы обособлены, не связаны общим происхождением и неизменны.

Этьен Жоффруа Сент-Илер (1772-1844) – основоположник сравнительной эмбриологии, один из первых крупных теоретиков в области сравнительной анатомии. Ему принадлежат понятия: гомологичные и аналогичные органы и формулировка принципа компенсации. В отличие от Ж.Кювье, он придерживался идеи изменяемости живой природы и пытался доказать единство плана строения всех животных.

Жан Батист Ламарк (1744-1828) – создатель первой естественной системы животных (так как в ней учитывалась степень родства между классами и эволюционная направленность) и эволюционной теории. Ж.Б.Ламарк подверг обстоятельному изучению беспозвоночных животных, среди которых выдели 10 классов (вместо двух по Линнею). Система животных по Ламарку включала 14 классов, расположенных по ступеням лестницы (градациям), отражая повышение их организации и преемственность в эволюционном развитии. В своей книге «Философия зоологии» (1809) он изложил первую эволюционную теорию. Основными факторами эволюции по Ламарку были изменчивость под влиянием среды, наследуемость приобретаемых свойств и стремление к прогрессу и самоусовершенствованию. Несмотря на то, что эти принципы потом были в основном отвергнуты, его теория способствовала развитию эволюционных идей.

В первой половине XIX в. успехи в биологии и других естественных наук подготовили появление научно-обоснованной эволюционной теории Ч. Дарвина. К этому времени появляются основополагающие труды в области сравнительной эмбриологии (К. Бэр), биогеографии (А. Гумбольдт), исторической геологии (Ч. Лайель), клеточная теория и др.

Ч. Дарвин (1809–1882) внес существенный вклад в развитие зоологии, биогеографии, палеонтологии, эмбриологии, но его основная заслуга – создание эволюционной теории, вооружившей биологию историческим методом. В основном труде Ч. Дарвина «Происхождение видов путем естественного отбора, или сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь» (1959) изложены основные положения эволюционной теории. Ч.Дарвином был открыт основной движущий фактор эволюции – естественный отбор, что дало естественно-научное обоснование обоснование приспособительному характеру видообразования.

Под влиянием дарвинизма во второй половине XIX в. развиваются эволюционные направления в зоологии. Немецкие зоологи Э.Геккель и Ф.Мюллер сформулировали «биогенетический закон» о соотношении индивидуального и исторического развития. Оформляются эволюционная эмбриология (Ф. Мюллер, И.И. Мечников, А.О. Ковалевский), эволюционная палеонтология (В.О.Ковалевский), эволюционная физиология животных (И.И. Сеченов), филогенетика и эволюционная систематика (Э.Геккель). К этому времени относится появление первых работ по генетике (Г. Мендель, А. Вейсман), экологии (Н.А. Северцов), зоогеографии (Семенов-Тянь-Шанский и др.).

В XX в. развитие зоологии тесно связано с общим научно-техническим прогрессом. Широко используются в зоологии электронная микроскопия, радиоизотопные, биохимические, биофизические методы исследования. Огромное влияние на развитие современной зоологии оказали экология, генетика, микроморфология, биохимия и синтетическая теория эволюции. Зоология превратилась в сложную систему дисциплин, как уже отмечалось выше. Сформировалось множество научных направлений и школ, руководимых плеядой крупных ученых.

Развитие зоологии в России. Начало развития естественных наук в России связано с эпохой Петра I. В это время открываются Академия наук в Петербурге (1725), Московский университет (1755), где возникают первые научные школы естествоиспытателей. Начало развитию отечественной зоологии положили фаунистические исследования XVI-XIX вв. В XVIII в. были организованы первые научные экспедиции в Сибирь и другие районы России для сбора растений и коллекций зверей и птиц (И.Г.Гмелин, П.С.Паллас, С.П.Крашенинников, Г.В.Стеллер, И.И.Лепехин). В XIX в. продолжались научные экспедиции по изучению природы России, организованные К.М.Бэром, Н.А.Северцовым, А.П.Богдановым, Н.М.Пржевальским, П.К.Козловым, П.П.Семеновым-Тян-Шанским и др.

Богатейшие коллекции животных из неисследованных ранее регионов России концентрировались в зоологических музеях в Петербурге и Москве. Основателем зоологического музея при Академии наук в Петербурге был Ф.Ф.Брандт (1832), а организатором зоологического музея Московского университета и зоосада в Москве А.П.Богданов (1834–1886). Научные экспедиции проводились не только на территории России. Так, Н.М.Пржевальский (1838-1888) совершил знаменитые экспедиции по Центральной Азии, открыв новые горные хребты и собрав неизвестные науке виды растений и животных. Открытый им вид дикой лошади получил в его честь видовое название – лошадь Пржевальского. Н.Н.Миклухо-Маклай (1846-1888) изучал животных Канарских островов, коралловых рифов Красного моря, провел исследования на Новой Гвинее, Малаккском полуострове. Морских животных Черного и Средиземного морей изучали И.И.Мечников, А.О.Ковалевский, А.Дорн.

Русские ученые-зоологи XIX и начала XX в. представляли собой выдающуюся плеяду исследователей с широкой мировой известностью. Возникли научные школы орнитологов (Н.А.Северцов, М.А.Мензбир), энтомологов (Н.А.Холодковский, Г.Я.Якобсон), морфологов (А.О.Ковалевский, А.Н.Северцов), океанологов (Н.М.Книпович), зоогеографов (П.П.Семенов Тян-Шанский, Н.М.Пржевальский), Эмбриологов (К.М.Бэр), палеонтологов (К.Ф.Рулье, В.О.Ковалевский), физиологов (И.И.Сеченова) и др.

В послереволюционное время отечественная наука переживает большой подъем. Этому способствовало возникновение множества научных центров в разных городах: научно-исследовательских институтов, университетов, других вузов, а также заповедников, заказников.

Центром развития систематики животных и фаунистических исследований является Зоологический институт в Санкт-Петербурге. Важнейшее достижение систематиков страны – это многотомные издания «Фауна СССР», «Животный мир СССР». Центром морфологических, экологических и эволюционных исследований в зоологии стал институт эволюционной морфологии и экологии животных им. А.Н.Северцова в Москве. В нем работали такие корифеи зооологической науки, как А.Н.Северцов, И.И.Шмальгаузен, Д.М.Федотов, М.С.Гиляров и др. Ведущую роль в разработке проблем цитологии, эмбриологии животных, генетики, молекулярной биологии занимает Институт биологии развития в Москве.

Крупные научные школы развиваются в новых центрах зоологической науки в Новосибирске, Екатеринбурге, Владивостоке, а также в столицах сопредельных республик.

В области протистологии крупные научные направления создали В.А. Догель и Ю.И.Полянский. В.А. Догелем и его учениками проведены крупные исследования по паразитическим и симбиотическим простейшим, заложены основы почвенной протистологии. Широко известные труды В.А. Догеля «Общая протистология» и учебник для университетов «Зоология беспозвоночных». Учение В.А. Догеля об олигомеризации гомологичных органов вошло в сокровищницу эволюционной теории.

Большие успехи были достигнуты в области гельминтологии. Под руководством академика К.И.Скрябина создан Институт гельминтологии в Москве, проведено изучение фауны гельминтов и развито учение о девастации – полном истреблении гельминтов. Развитие медицинской энтомологии и акарологии позволило сформулировать основные положения учения о природной очаговости трансмиссивных заболеваний (академик Е.Н.Павловский), о биологии насекомых-переносчиков и борьбе с ними (В.Н.Беклемишев).

Основоположником школы океанологов стал крупнейший специалист по морским беспозвоночным академик Л.А.Зенкевич. Под его руководством создан институт океанологии в Москве. Им успешно были проведены опыты по акклиматизации многощетинковых червей в Каспийском море для улучшения кормовой базы осетровых рыб, организованы многочисленные экспедиции на научном судне «Витязь» по всему Мировому океану для изучения морской фауны (1957-1965).

Основы почвенной зоологии были заложены трудами академика М.С.Гилярова: «Почва как среда обитания и ее роль в эволюции насекомых», «Зоологический метод диагностики почв», «Определитель почвообитающих личинок насекомых», отмеченными государственным ипремиями.

Успешно развивались различные направления в энтомологии: систематика (Н.Н.Плавильщиков, А.А.Штакельберг, Б.Б.Родендорф, О.Л.Крыжановский), морфология (Э.Беккер, Д.М.Федотов, В.Н.Беклемишев, Б.Н.Шванвич), сельскохозяйственная энтомология (Г.Я.Бей-Биенко), медицинская энтомология (В.Н.Беклемишев), лесная энтомология (М.Н.Римский–Корсаков, А.И.Воронцов), физиология насекомых (А.С.Данилевский). Изучением клещей занимались А.А.Захваткин, Е.Н.Павлоский, Д.А.Криволуцкий, пауками – А.В.Иванов.

Одной из лидирующих дисциплин в зоологии беспозвоночных оказалась малакология. Крупные обобщения по легочным моллюскам сделали В.И. Жадин, И.М. Лихарев (1962). Сухопутные легочные моллюски детально изучались Н.Н. Акромовским, П.В. Матекиным, а в последнее время А. Шилейко; двустворчатые – О.А. Скарлато, Я.И. Старобогатовым; головоногие – И.И. Акимушкиным, К.Н. Несисом.

Большие заслуги перед зоологической наукой принадлежат А.В.Иванову, который сделал два крупнейших открытия XX в. Первое касается изучения примитивного животного трихоплакса, близкого к гипотетическому предку одноклеточных – «фагоцителле» (по гипотезе И.И.Мечникова). На основе этого открытия А.В.Иванов разработал новую систему многоклеточных животных, выделив в ней четыре надраздела, первый из которых – фагоцителлообразные, и развил теорию происхождения многоклеточных животных. Второе открытие А.В.Иванова – описание нового типа животных – погонофор, монография о которых была опубликована в серии «Фауна СССР».

Используются новые биотехнические методы в систематике и филогении животных (академик А.Н. Белозерский). Морфофизиологические закономерности эволюционного процесса на зоологическом материале изучали академики А.Н. Северцов, И.И. Шмальгаузен. Эмбриология беспозвоночных в связи с филогенией получила дальнейшее развитие в трудах В.Н. Беклемишева, П.П. Иванова, В.А. Догеля, А.А. Захваткина, А.В. Иванова, Н.А. Ливанова, Д.М. Федотова.

Мировую известность завоевали отечественные палеонтологи. Палеонтологический музей и Палеонтологический институт в Москве располагают уникальной и богатейшей в мире коллекцией ископаемых животных. Опубликованы серии монографий по систематике и стратиграфии вымерших видов, а музейные палеонтологические экспонаты демонстрировались во многих странах мира. Особенно уникальна коллекция вымерших динозавров, найденная в Центральной Азии.

Эффективно развиваются экологические и прикладные аспекты зоологии. Особенно большое значение придается проблемам охраны и реконструкции фауны, решением которых занимается ряд научных учреждений нашей страны, чьи усилия координируются Институтом эволюционной морфологии и экологии животных им. А.Н.Северцова и Институтом охраны природы в Москве.

Развитие зоологии в Беларуси. Зоология в XX в. в Беларуси развивалась по двум основным направлениям: 1. выяснение видового разнообразия животных; 2. установление их взаимоотношений с изменяющейся окружающей средой. До середины XX в. в зоологии превалировало первое направление. Далее стал развиваться комплексный подход, связанный с оценкой влияния различных факторов среды как на состояние отдельных видов животных, так и на функционирование фаунистических комплексов и экосистем в целом. В этот период проводились энтомологические исследования, начатые еще в конце XIX в. и завершившиеся изданием «Каталога насекомых Могилевской губернии» Н.М. Арнольда (1902 г.), включавший описание 1562 видов насекомых. В 20-е годы проводилось изучение вредителей сельскохозяйственных исследователями Е.В. Яцентковским, И.В. Васильевым. В 30-е годы начаты исследования по почвенной и экспериментальной энтомологии, связанные с защитой сельскохозяйственных и лесных культур. Кроме того, изучался видовой состав шмелей (М. Добротворский), тлей (А.К. Мордвилко), полужесткокрылых (Г.Э. Гитерман), жуков-щелкунов (А. Сучак), жесткокрылых (А.И. Радкевич).

В 1929 году организована Академия наук БССР, в состав которой включена кафедра зоологии с зоологическим музеем. В 1932 г. создан Институт ботаники АН БССР со специализированным отделом фауны. В 1958 году отдел выделен в самостоятельную структуру: Отдел зоологии и паразитологии, на базе которого в 1980 году создан Институт зоологии АН БССР.

После войны возобновляются работы по инвентаризации фауны, изучению животных различных систематических и экологических групп, в том числе ресурсно–значимых видов. Широкие исследования проводились учеными-энтомологами. Результаты исследований представлены в монографиях Институт зоологии АН БССР: «Совки Белоруссии» О.И. Мержеевской (1971 г., описан 331 вид); «Жуки-долгоносики» Т.И. Иоаннисиани (1972 г., описано 389 видов); «Влияние минеральных удобрений на асекомых» В.Ф. Самерсов, С.Л. Горовой (1976 г.); «Пилильщики – вредители сельского и лесного хозяйства Белоруссии» Т.П. Панкевич (1981 г.); «Насекомые сосновых лесов» А.Н. Литвин идр. (1985 г.) и др.

В БГУ выполняются таксономические работы, касающиеся разных групп насекомых: водных – Е.С. Шалапенок, тлей – С.В. Буга, листоедов – И.К. Лопатин с сотр., стрекоз – А.Д. Писаненко с сотр. И.К. Лопатиным изданы определители «Жуки-листоеды фауны Беларуси» и «Жуки-листоеды фауны Прибалтики» (1986 г.).

Масштабные исследования по фауне и экологии различных групп насекомых проводятся на базе Витебского госуниверситета под непосредственным руководством А.И. Радкевича, В.А. Радкевича, В.И. Пискунова и др.

В начале 50-х годов сформировалась как самостоятельная дисциплина почвенная зоология. Начало почвенно-зоологическим исследованиям положено работами О.И. Мержеевской с сотр. В последствии исследования по данному направлению проводились Э.И. Хотько, С. Л. Максимовой, А.В. Дерунковым и др.

В этот же период в республике развернулись паразитологические исследования. О.И. Мержеевской начаты работы по фитонематодам, И.Т. Арзамасовым по иксодовым клещам. В этот период исследования паразитофауны были сосредоточены по трем направлениям: 1. Изучение паразитов мышевидных грызунов (И.В. Меркушевой с сотр.). 2. Изучение эктопаразитов (И.Т. Арзамасов с сотр., М.Н. Трухан с сотр.). 3. Паразитов-обитателей гнезд (А.С. Гембицкий, И.В. Чикилевская и др.). 4. Паразитов-простейших (Н.И. Дылько и др.). Результаты этих исследований нашли отражение в обобщающих трудах: «Гамазовые клещи фауны Белоруссии» И.И. Арзамасова (1968), «Кровососущие мокрецы Белоруссии» М.Н. Трухан (1975), «Кровососущие двукрылые насекомые Белоруссии» М.Н. Трухан, Н.В. Пахолкиной (1984), «Кровососущие мошки лесной зоны В.М. Каплича, З.В. Усовой (1990), «Фауна и экология мошек Полесья» колл. авт. (1992), «Кровососущие мошки Белоруссии (2000) и ряд др.

Результаты гельминтологических исследований подытожены в каталоге И.В. Меркушевой и А.Ф. Бобковой «Гельминты домашних и диких животных Белоруссии» (1981) и монографии Е.И. Бычковой «Биология нематод диких и домашних птиц Белоруссии» (1991) и ряде других работ.

Результаты исследований в области акарологии изложены в монографиях А.Г. Лабецкой «Защитная реакция у млекопитающих при паразитировании иксодовых клещей» (1990), каталоге «Клещи (Acari) фауны Беларуси» И.В. Чикилевской с сотр. (1998) и др.

Начиная с 70-х годов серьезное внимание уделяется изучению тенденций, закономерностей и механизмов трансформации фаунистических комплексов под влиянием усиливающейся антропогенной нагрузки. В этот период зоологами АН БССР проводились комплексные исследования влияния мелиорации на состояние природных экосистем (М.С. Долбик, И.Т. Арзамасов и др.), изменения почвенной фауны под влиянием промышленных выбросов Э.И. Хотько, Т.М. Шевцова и др.). После аварии на ЧАЭС начаты работы по изучению последствий аварии для животного мира (М.М. Пикулик с сотр.). После ратификации Конвенции о биоразнообразии (1993) зоологами проводятся исследования состояния и тенденций динамики биоразнообразия дикой фауны, рационального использования важнейших природных ресурсов.

Систематика – наука о разнообразии живой материи, занимается классификацией организмов для построения системы, отражающей их родственные, или генеалогические, связи. Основными систематическими категориями в классификации животного мира приняты: тип – Phylum, класс – Classis, отряд – Ordo, семейство – Familia, род – Genus, вид – Species.

Классификация животных. Животный мир (Zoa) подразделяется на два царства: царство Простейшие (Protista) и царство Многоклеточные (Animalia).