动物是属于动物界(又称后生动物界)的多细胞真核生物。动物从其他生物或其产物中获取有机营养物质,而不是完全利用无机物自行合成。动物的细胞没有细胞壁,大多数动物具有专门化的组织,并且至少在生命周期的某个阶段能够运动。动物界包括海绵、水母、蠕虫、昆虫、软体动物以及包括人类在内的脊椎动物。因此,在生物学中,“动物”的含义比日常用语中指代人类以外的哺乳动物更为广泛。(openstax.org)
基本特征
动物细胞具有细胞核和其他由膜包围的结构。与植物细胞不同,动物细胞外没有坚硬的细胞壁。细胞彼此黏附,并与细胞外物质相互作用,从而使发育过程和生理功能得以协调。在大多数类群中,分化的细胞形成组织和器官;海绵则具有专门化的细胞,却没有大多数其他动物所具有的典型组织结构。(openstax.org)
动物是异养生物,其摄食方式包括植食、捕食、食腐、滤食和寄生。食物既提供构建身体所需的物质,也提供化学能量。大多数动物摄入食物,并通过消化将其分解,但一些寄生动物通过体表吸收营养物质。运动、感觉反应和协调活动通常涉及肌细胞和神经元,但这些特征并非所有动物都具备:海绵既没有肌肉,也没有神经系统。(openstax.org)
分类与主要类群
动物分类学将物种归入层层嵌套的分类等级,包括门、纲、目、科和属。现代分类利用比较解剖学、胚胎发育和分子证据,尤其是脱氧核糖核酸序列,来重建进化关系。仅凭外形相似并不一定能确认亲缘关系密切;随着新证据的出现,分类也可能发生变化。(openstax.org)
主要动物类群包括:
- **多孔动物门:**即海绵,其多孔的身体使水流经摄食腔室。
- **刺胞动物门:**包括水母、珊瑚和海葵,以具有专门化的刺细胞为特征。
- **软体动物门:**包括蜗牛、蛤蜊、章鱼及其近缘动物。
- **环节动物门:**身体分节的蠕虫,包括蚯蚓和水蛭。
- **节肢动物门:**包括昆虫、蛛形类、甲壳类及其近缘动物,具有分节的附肢和外骨骼。
- **棘皮动物门:**包括海星、海胆及其近缘海洋动物。
- **脊索动物门:**至少在某个发育阶段具有脊索及其他特征性结构的动物。(openstax.org)
脊椎动物是脊索动物的一个分支,包括鱼类、两栖类、爬行类、鸟类和哺乳类。“无脊椎动物”是没有脊柱的动物的统称,并非单一的进化谱系。一些脊索动物,如被囊动物和文昌鱼,也属于无脊椎动物。在已描述的动物多样性中,节肢动物所占的比例尤为庞大。(openstax.org)
身体构型与发育
动物的身体构型在对称性、组织层次、内部腔隙、分节方式和器官排列等方面各不相同。许多海绵的身体不对称。刺胞动物通常呈辐射对称,各种结构围绕中央轴排列。其他大多数常见动物属于两侧对称动物,其祖先的身体构型具有明确的左右两侧、前后两端以及上下表面。两侧对称的身体结构往往与定向运动及感觉结构集中于身体前端有关。(openstax.org)
胚胎的各胚层发育成不同的成体结构。两侧对称动物通常形成三个主要胚层:外胚层、中胚层和内胚层。它们体内的空间可能包括充满液体、称为体腔的腔隙。发育特征曾帮助确立原口动物与后口动物的区分;如今,分子证据进一步补充了这些比较。棘皮动物的成体说明了为什么分类不能仅依赖外部对称性:它们通常呈辐射对称,却由两侧对称的幼体发育而来。(openstax.org)
繁殖与生命周期
有性生殖通过卵细胞和精子的融合,使遗传物质结合。不同物种的个体可能雌雄异体,也可能同时具有雄性和雌性的生殖功能。动物也存在无性生殖,包括出芽生殖、断裂生殖和孤雌生殖;孤雌生殖是指后代由未受精的卵发育而来。一些物种会在不同条件下交替进行有性生殖和无性生殖。(openstax.org)
动物的发育可以是直接发育,即幼体与成体相似;也可以是间接发育,即具有明显不同的幼体阶段。变态发育使幼体的结构转变为成体的身体结构。例如,蝴蝶的发育依次经历卵、毛虫、蛹和成虫阶段。不同阶段采用不同的食物和栖息地,可以减少幼体与成体之间的竞争。(openstax.org)
进化历史
动物的多样性反映了它们由共同祖先进化而来的历程。化石和分子比较提供了相互补充的证据:化石记录过去的生物及其环境,分子数据则有助于重建现存谱系之间的关系。这两类记录各有局限,因此,一些早期动物谱系分化的时间和分支顺序仍是研究课题。(openstax.org)
动物在寒武纪大爆发之前就已存在。这次大规模的多样化过程发生于五亿多年前,并在地质记录中留下了证据。在此期间,许多主要动物类群开始在化石记录中大量出现。这一事件是持续较长时间的进化辐射,而不是现代物种在瞬间出现。对它的解释涉及发育上的创新、环境条件和生态关系之间的相互作用。(repository.si.edu)
生态作用与保护
动物在生态系统中占据多种位置。植食动物摄食初级生产者,捕食者摄食其他动物,食腐动物和碎屑食者则利用死亡的有机物。这些关系形成相互连接的食物网,能量通过食物网在生物之间传递,而随着营养级逐级升高,可利用的能量逐渐减少。(openstax.org)
动物参与的传粉和种子传播有助于植物繁殖。昆虫、鸟类和哺乳动物在花朵之间传递花粉,而食果动物可能将种子带到远离母株的地方。这些相互作用将动物种群与植物群落联系起来,并有助于维持生物多样性。(openstax.org)
动物种群受到土地和海洋利用方式变化、直接开发利用、气候变化、污染以及外来入侵物种的影响。这些压力可能改变动物的数量、分布和生态相互作用,并增加灭绝风险。保护研究考察这些驱动因素及其在陆地、淡水和海洋环境中的综合影响。(files.ipbes.net)