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生物學 Biology （自然科學六大基礎學科之一） 生物學是研究生物(包括植物、動物和微生物)的結構、功能、發(fā)生和發(fā)展規(guī)律的科學，是自然科學的一個部分。目的在于闡明和控制生命活動，改造自然，為農業(yè)、工業(yè)和醫(yī)學等實踐服務。幾千年來，中國在農、林、牧、副、漁和醫(yī)藥等實踐中，積累了有關植物、動物、微生物和人體的豐富知識。1859年，英國博物學家達爾文《物種起源》的發(fā)表，確立了唯物主義生物進化觀點，推動了生物學的迅速發(fā)展。 學科分類生物分類學是研究生物分類的方法和原理的生物學分支。分類就是遵循分類學原理和方法，對生物的各種類群進行命名和等級劃分。瑞典生物學家林奈將生物命名后，而后的生物學家才用域（Domain）、界（Kingdom）、門（ Phylum）、綱（Class）、目（Order）、科（Family）、屬（Genus）、種（Species）加以分類。最上層的界，由懷塔克所提出的五界，比較多人接受；分別為原核生物界、原生生物界、菌物界、植物界以及動物界。 從最上層的“界”開始到“種”，愈往下層則被歸屬的生物之間特征愈相近。共有七大類，分別是：界門綱目科屬種。 早期劃分 主要是對自然的觀察和描述，是關于博物學和形態(tài)分類的研究。所以生物學最早是按類群劃分學科的，如植物學、動物學、微生物學等。由于生物種類的多樣性，也由于人們對生物學的了解越來越多，學科的劃分也就越來越細，一門學科往往要再劃分為若干學科，例如植物學可劃分為藻類學、苔蘚植物學、蕨類植物學等；動物學劃分為原生動物學、昆蟲學、魚類學、鳥類學等；微生物不是一個自然的生物類群，只是一個人為的劃分，一切微小的生物如細菌以及單細胞真菌、藻類、原生動物都可稱為微生物，不具細胞形態(tài)的病毒也可列入微生物之中。因而微生物學進一步分為細菌學、真菌學、病毒學等。 按生物類群劃分學科，有利于從各個側面認識某一個自然類群的生物特點和規(guī)律性。但無論具體對象是什么，研究課題都不外分類、形態(tài)、生理、生化、生態(tài)、遺傳、進化等方面。為了強調按類型劃分的學科已經不僅包括形態(tài)、分類等比較經典的內容，而且包括其他各個過程和各種層次的內容，人們傾向于把植物學稱為植物生物學，把動物學稱為動物生物學。 生物在地球歷史中有著40億年左右的發(fā)展進化歷程。大約有1500萬種生物已經絕滅，它們的一些遺骸保存在地層中形成化石。古生物學專門通過化石研究地質歷史中的生物，早期古生物學多偏重于對化石的分類和描述，來生物學領域的各個分支學科被引入古生物學，相繼產生古生態(tài)學、古生物地理學支學科。有人建議，以廣義的古生物生物學代替原來限于對化石進行分類描述的古生物學。 生物的類群是如此的繁多，需要一個專門的學科來研究類群的劃分，這個學科就是分類學。林奈時期的分類以物種不變論為指導思想，只是根據(jù)某幾個鑒別特征來劃分門類，習稱人為分類?，F(xiàn)代的分類是以進化論為指導思想，根據(jù)物種在進化上的親疏遠近進行分類，通稱自然分類?，F(xiàn)代分類學不僅進行形態(tài)結構的比較，而且吸收生物化學及分子生物學的成就，進行分子層次的比較，從而更深刻揭示生物在進化中的相互關系?，F(xiàn)代分類學可定義為研究生物的系統(tǒng)分類和生物在進化上相互關系的科學。 生物學中有很多分支學科是按照生命運動所具有的屬性、特征或者生命過程來劃分的。 形態(tài)學形態(tài)學是生物學中研究動、植物形態(tài)結構的學科。在顯微鏡發(fā)明之前，形態(tài)學只限于對動、植物的宏觀的觀察，如大體解剖學、脊椎動物比較解剖學等。比較解剖學是用比較的和歷史的方法研究脊椎動物各門類在結構上的相似與差異，從而找出這些門類的親緣關系和歷史發(fā)展。顯微鏡發(fā)明之后，組織學和細胞學也就相應地建立起來，電子顯微鏡的使用，使形態(tài)學又深入到超微結構的領域。但是形態(tài)結構的研究不能完全脫離機能的研究，形態(tài)學早已跳出單純描述的圈子，而使用各種先進的實驗手段了。 生理學生理學是研究生物機能的學科，生理學的研究方法是以實驗為主。按研究對象又分為植物生理學、動物生理學和細菌生理學。植物生理學是在農業(yè)生產發(fā)展過程中建立起來的。生理學也可按生物的結構層次分為細胞生理學、器官生理學、個體生理學等。在早期，植物生理學多以種子植物為研究對象；動物生理學也大多聯(lián)系醫(yī)學而以人、狗、兔、蛙等為研究對象；以后才逐漸擴展到低等生物的生理學研究，這樣就發(fā)展了比較生理學。 遺傳學 是研究生物性狀的遺傳和變異，闡明其規(guī)律的學科。遺傳學是在育種實踐的推動下發(fā)展起來的。1900年孟德爾的遺傳定律被重新發(fā)現(xiàn)，遺傳學開始建立起來。以后，由于T.H.摩爾根等人的工作，建成了完整的細胞遺傳學體系。瑞士生物學家米舍爾首次發(fā)現(xiàn)在細胞核中有一種含磷量極高的物質。20年以后，這種化學成分才被定名為核酸。后來，經過許多科學家的努力，才發(fā)現(xiàn)核酸有兩種，一種是脫氧核糖核酸，也就是DNA，具有儲存和遺產信息的作用，另一種是核糖核酸，簡稱RNA，在遺傳信息表達的過程中起著重要的作用。1953年，遺傳物質DNA分子的結構被揭示，遺傳學深入到分子水平?；蚪M計劃的進展，從基因組、蛋白質組到代謝組的遺傳信息傳遞，以及細胞信號傳導、基因表達調控網絡的研究，1995年系統(tǒng)遺傳學的概念、詞匯與原理于中科院提出與發(fā)表。遺傳信息的傳遞、基因的調控機制已逐漸被了解，遺傳學理論和技術在農業(yè)、工業(yè)和臨床醫(yī)學實踐中都在發(fā)揮作用，同時在生物學的各分支學科中占有重要的位置。生物學的許多問題，如生物的個體發(fā)育和生物進化的機制，物種的形成以及種群概念等都必須應用遺傳學的成就來求得更深入的理解。 胚胎學是研究生物個體發(fā)育的學科，原屬形態(tài)學范圍。1859年達爾文進化論的發(fā)表大大推動了胚胎學的研究。19世紀下半葉，胚胎發(fā)育以及受精過程的形態(tài)學都有了詳細精確的描述。此后，動物胚胎學從觀察描述發(fā)展到用實驗方法研究發(fā)育的機制，從而建立了實驗胚胎學。個體發(fā)育的研究采用生物化學方法，吸收分子生物學成就，進一步從分子水平分析發(fā)育和性狀分化的機制，并把關于發(fā)育的研究從胚胎擴展到生物的整個生活史，形成發(fā)育生物學。 生態(tài)學是研究生物與生物之間以及生物與環(huán)境之間的關系的學科。研究范圍包括個體、種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)以及生物圈等層次。揭示生態(tài)系統(tǒng)中食物鏈、生產力、能量流動和物質循環(huán)的有關規(guī)律，不但具有重要的理論意義，而且同人類生活密切相關。生物圈是人類的家園。人類的生產活動不斷地消耗天然資源，破壞自然環(huán)境。特別是進入20世紀以后，由于人口急劇增長，工業(yè)飛速發(fā)展，自然環(huán)境遭到空前未有的破壞性沖擊。保護資源、保持生態(tài)平衡是人類當前刻不容緩的任務。生態(tài)學是環(huán)境科學的一個重要組成成分，所以也可稱環(huán)境生物學。人類生態(tài)學涉及人類社會，它已超越了生物學范圍，而同社會科學相關聯(lián)。 生物物理學生物物理學是用物理學的概念和方法研究生物的結構和功能、研究生命活動的物理和物理化學過程的學科。早期生物物理學的研究是從生物發(fā)光、生物電等問題開始的，此后隨著生物學的發(fā)展，物理學新概念，如量子物理、信息論等的介入和新技術如 X衍射、光譜、波譜等的使用，生物物理的研究范圍和水平不斷加寬加深。一些重要的生命現(xiàn)象如光合作用的原初瞬間捕捉光能的反應，生物膜的結構及作用機制等都是生物物理學的研究課題。生物大分子晶體結構、量子生物學以及生物控制論等也都屬于生物物理學的范圍。 生物數(shù)學生物數(shù)學是數(shù)學和生物學結合的產物。它的任務是用數(shù)學的方法研究生物學問題，研究生命過程的數(shù)學規(guī)律。早期，人們只是利用統(tǒng)計學、幾何學和一些初等的解析方法對生物現(xiàn)象做靜止的、定量的分析。20世紀20年代以后，人們開始建立數(shù)學模型，模擬各種生命過程。生物數(shù)學在生物學各領域如生理學、遺傳學、生態(tài)學、分類學等領域中都起著重要的作用，使這些領域的研究水平迅速提高，另一方面，生物數(shù)學本身也在解決生物學問題中發(fā)展成一獨立的學科。 有少數(shù)生物學科是按方法來劃分的，如描述胚胎學、比較解剖學、實驗形態(tài)學等。按方法劃分的學科，往往作為更低一級的分支學科，被包括在上述按屬性和類型劃分的學科中。 生物界是一個多層次的復雜系統(tǒng)。為了揭示某一層次的規(guī)律以及和其他層次的關系，出現(xiàn)了按層次劃分的學科并且愈來愈受人們的重視。 分子生物學分子生物學是研究分子層次的生命過程的學科。它的任務在于從分子的結構與功能以及分子之間的相互作用去揭示各種生命過程的物質基礎。現(xiàn)代分子生物學的一個主要分科是分子遺傳學，它研究遺傳物質的復制、遺傳信息的傳遞、表達及其調節(jié)控制問題等。 細胞生物學細胞生物學是研究細胞層次生命過程的學科，早期稱細胞學是以形態(tài)描述為主的。以后，細胞學吸收了分子生物學的成就，深入到超微結構的水平，主要研究細胞的生長、代謝和遺傳等生物學過程，細胞學也就發(fā)展成細胞生物學了。 個體生物學是研究個體層次生命過程的學科。在復式顯微鏡發(fā)明之前，生物學大都是以個體和器官系統(tǒng)為研究對象的。研究個體的過程有必要分析組成這一過程的器官系統(tǒng)過程、細胞過程和分子過程。但是個體的過程又不同于器官系統(tǒng)過程、細胞過程或分子過程的簡單相加。個體的過程存在著自我調節(jié)控制的機制，通過這一機制，高度復雜的有機體整合為高度協(xié)調的統(tǒng)一體，以協(xié)調一致的行為反應于外界因素的刺激。個體生物學建立得很早，直到現(xiàn)在，仍是十分重要的。 種群生物學是研究生物種群的結構、種群中個體間的相互關系、種群與環(huán)境的關系以及種群的自我調節(jié)和遺傳機制等。種群生物學和生態(tài)學是有很大重疊的，實際上種群生物學可以說是生態(tài)學的一個基本部分。 以上所述，還僅僅是當前生物學分科的主要格局，實際的學科比上述的還要多。例如，隨著人類的進入太空，宇宙生物學已在發(fā)展之中。又如隨著實驗精確度的不斷提高，對實驗動物的要求也越來越嚴，研究無菌生物和悉生態(tài)的悉生生物學也由于需要而建立起來?？傊?，一些新的學科不斷地分化出來，一些學科又在走向融合。生物學分科的這種局面，反映了生物學極其豐富的內容，也反映了生物學蓬勃發(fā)展的景象。 學科分支動物學領域 動物學-動物生理學-解剖學-胚胎學-神經生物學-發(fā)育生物學-昆蟲學-行為學-組織學 植物學領域 植物學-植物病理學-藻類學-植物生理學 微生物學/免疫學領域 微生物學-免疫學-病毒學 生物化學領域 生物化學-蛋白質力學-糖類生化學-脂質生化學-代謝生化學 演化及生態(tài)學領域 生態(tài)學-生物分布學-系統(tǒng)分類學-古生物學-演化論-分類學-演化生物學 現(xiàn)代生物技術學領域 生物技術學-基因工程-酵素工程學-生物工程-代謝工程學-基因體學 細胞及分子生物學領域 分子生物學- 細胞學-遺傳學 生物物理領域 生物物理學-結構生物學-生醫(yī)光電學-醫(yī)學工程 生物醫(yī)學領域 感染性疾病-毒理學-放射生物學-癌生物學 生物信息領域 環(huán)境生物學領域 大氣生物學-生物地理學-海洋生物學-淡水生物學 生物分類也稱生物分類學 ： 分類系統(tǒng)是階元系統(tǒng)，通常包括七個主要級別：界、門、綱、目、科、屬、種 。種（物種）是基本單元，近緣的種歸合為屬，近緣的屬歸合為科，科隸于目，目隸于綱，綱隸于門，門隸于界。 隨著研究的進展，分類層次不斷增加，單元上下可以附加次生單元，如總綱（超綱）、亞綱、次綱、總目（超目）、亞目、次目、總科（超科）、亞科等等。此外，還可增設新的單元，如股、群、族、組等等，其中最常設的是族，介于亞科和屬之間。 原核生物界 原核生物界 Kingdom Monera 【原核生物是一種無核膜包圍的細胞核的單細胞生物，它們的細胞內沒有任何帶膜的細胞器。原核生物包括細菌和以前稱作“藍綠藻”的藍細菌，是現(xiàn)存生物中最簡單的一群，以分裂生殖繁殖后代。原核生物曾是地球上獨一的生命形式，它們獨占地球長達20億年以上。如今它們還是很興盛，而且在營養(yǎng)鹽的循環(huán)上扮演著重要角色?！?/span> 原生生物界 原生生物界 Kingdom Protista 【真核原生生物界(Protista)的生物都是有細胞核的，且?guī)缀跏菃渭毎铩Ｄ承┱婧嗽锵裰参颷如矽藻diatom)]，某些像動物[如變形蟲(amoeba)、纖毛蟲(ciliate)]，某些既像植物又像動物[如眼蟲(euglena)]?！?/span> 真菌界 真菌界 Kingdom Fungi【生物的一界。本界成員均屬真核生物，它是真菌的最高分類階元?！?/span> 植物界 植物界 Kingdom Plantae【生物的一界。能夠通過光合作用制造其所需要的食物的生物的總稱?！?/span> 動物界 動物界 Kingdom Animalia【生物的一界。該界成員均屬真核生物，包括一般能自由運動、以（復雜有機物質合成的）碳水化合物和蛋白質為食的所有生物。動物界作為動物分類中最高級的階元，已發(fā)現(xiàn)的共35門70余綱約 350目，150 多萬種?！?/span> 常見分類：
[注：國際上已經采用三域系統(tǒng)] 分類方法人們在不同的歷史時期，都對生物進行過分類。從歷史發(fā)展上看，在分類方 法上有人為分類法和自然分類法兩種，這兩種方法也代表了分類工作發(fā)展的兩個階段。 |
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