動物演化與工程設(shè)計

潘守鴻

摘 要：文章提出動物演化可稱作是個體群體，分化組合，螺旋上升的過程。把動物演化過程應用到工程設(shè)計，并用數(shù)學的方法描述，把這種方法稱作基數(shù)序數(shù)法。

關(guān)鍵詞：動物演化；工程設(shè)計；方法描述；基數(shù)序數(shù)

中圖分類號：TB21 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）22-0096-02

Abstract： This paper argues that the evolution of animals can be described as a process of individual population differentiation， combination， and spiraling up. Thus， the paper suggests that evolutionary process of animals be applied to engineering design and described by mathematically. This method is called cardinal/ordinal number method.

Keywords： animal evolution； engineering design； method description； ordinal/cardinal number

1動物的演化過程

原生動物門（比如：變形蟲）是動物界最原始的動物，主要特征是身體由微小的單個細胞構(gòu)成。單細胞動物的個體如何發(fā)展出多細胞動物個體，容易被接受的是梅契尼柯夫提出的吞噬蟲學說，由一層細胞構(gòu)成的單細胞動物的群體，個別細胞攝取食物后進入群體之內(nèi)形成內(nèi)胚層，起初是實心的，逐漸形成消化腔，就形成了一個組織的動物。多孔動物門（比如：海綿）可以說是最原始的多細胞動物，體壁的基本結(jié)構(gòu)是由兩層細胞構(gòu)成。一個組織動物的群體中的一支，進一步發(fā)展成為幾類組織構(gòu)成一個器官的動物個體，腔腸動物門（比如：海蜇）就是有二胚層、組織分化、原始消化腔的一個器官的動物個體。一個器官動物的群體的一支，進一步發(fā)展成為若干個器官構(gòu)成一個系統(tǒng)的動物個體，一個系統(tǒng)動物群體的一支，進一步發(fā)展成為若干個系統(tǒng)構(gòu)成的動物個體。扁形動物門（比如：渦蟲）就是體型兩側(cè)對稱，有消化系統(tǒng)、排泄系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)的動物。按一般傳統(tǒng)看法，由扁形動物祖先的一支發(fā)展出假體腔動物（比如：線蟲、輪蟲），假體腔是從坯胎期的囊胚腔發(fā)育來的。一般認為，扁形動物的渦蟲綱祖先的一支發(fā)展出真體腔的環(huán)節(jié)動物門（常見的有：蚯蚓、螞蟥）。真體腔是在中胚層中間形成的腔，身體同律分節(jié)，每個體節(jié)一對體腔，真體腔內(nèi)充滿體腔液。扁形動物的渦蟲綱祖先的第二支發(fā)展出真體腔的軟體動物門（常見的有：螺、烏賊、），身體分區(qū)，一般分為7個綱：無板綱、多板綱、單板綱、腹足綱、頭足綱、雙殼綱、掘足綱。無板綱是最原始的類群，多板綱、單板綱是無板綱之后，各自獨立發(fā)展出來的類群。腹足綱、頭足綱是朝著快速運動方向進化的類群，雙殼綱、掘足綱是朝著緩慢運動、適應底埋生活方式演化的類群。扁形動物的渦蟲綱祖先的第三支發(fā)展出節(jié)肢動物門（比如：昆蟲），比環(huán)節(jié)動物高等，身體異律分節(jié)。以上動物類群是原口動物，原口動物的口是胚胎發(fā)育原腸胚期的原口形成的，后口動物的原口發(fā)育形成成體的肛門，在與原口相對的一端形成口。棘皮動物門為后口動物，是無脊椎動物中最高等的類群。可分為兩個亞門、5綱：有柄亞門，海百合綱；游移亞門，海星綱、海膽綱、蛇尾綱、海參綱。棘皮動物中海百合綱是最古老的一類，出現(xiàn)于寒武紀；此后是海參綱、海膽綱、海星綱和蛇尾綱。由棘皮動物共同的祖先分支進化成半索動物門，主要特點：前端有空腔的背神經(jīng)索。由棘皮動物和半索動物發(fā)展出脊索動物門，脊索是身體背部起支持作用的棒狀結(jié)構(gòu)，由富含液泡的脊索細胞組成，脊索動物門是動物界最高等的一門，分為3個亞門：尾索動物亞門、頭索動物亞門、脊椎動物亞門。脊椎動物的脊索只在胚胎階段出現(xiàn)，隨后由單個脊椎骨連接組成脊柱，脊柱代替了脊索；腦和感官集中在身體前端，形成頭部，是脊索動物中進化地位最高的亞門，包括6個綱：圓口綱、魚綱、兩棲綱、爬行綱、鳥綱、哺乳綱。圓口綱動物是現(xiàn)存脊椎動物中最原始的一類，在約5.1億年前的寒武紀晚期地層發(fā)現(xiàn)了最早的脊椎動物化石甲胄魚類，與現(xiàn)存圓口類近似，可推測與圓口類可能有共同的祖先。棘魚類是最早出現(xiàn)在5億年前奧陶紀的原始有頜類，普遍認為是現(xiàn)代硬骨魚類的祖先；盾皮魚類是出現(xiàn)在3.95億年前泥盆紀的另一有頜類，被認為是軟骨魚類的祖先。魚綱是能在水中生活的較低等脊椎動物，分為軟骨魚、硬骨魚類。軟骨魚很早就分為全頭類和板鰓魚類，泥盆紀時期軟骨魚大量發(fā)展，石炭紀已很普遍，隨后許多原始類群絕滅，現(xiàn)代軟骨魚出現(xiàn)。硬骨魚類分：腔棘魚亞綱、肺魚亞綱、輻鰭亞綱。輻鰭亞綱分3個總目：軟骨硬鱗魚總目、全骨總目、真骨魚總目。真骨魚總目占現(xiàn)存魚類的96%，比如：鯉形目、鱸形目、 形目。古總鰭魚發(fā)展出兩棲類的假說一直是兩棲類起源的主流觀點，總鰭魚類的新翼魚與古兩棲類迷齒螈極為相似，是兩棲類的近祖。兩棲類是脊椎動物從水生到陸生的過度類群，是低等四足動物（比如：青蛙）。古兩棲類動物的堅頭類演化出爬行動物，是體被角質(zhì)鱗片、在陸地繁殖的變溫羊膜動物?，F(xiàn)存爬行類分為4個目：龜鱉目、 頭目、有鱗目（分布幾遍全球）、鱷目。當前鳥類起源假說的主流，認為鳥類起源于蜥臀類恐龍的后代獸腳恐龍，它是屬于小型肉食性、兩足行走、頸長而靈活、骨骼輕便并具有空腔的獸腳恐龍中的虛骨龍類。鳥類最突出的特征是新陳代謝旺盛并能飛行，現(xiàn)存鳥類分為3個總目：平胸總目、企鵝總目、突胸總目。突胸總目包括現(xiàn)存鳥類的絕大多數(shù)，比如：雁形目、雞形目、雀形目。古爬行類的盤龍類進化出較先進的獸孔類，獸孔類后裔的一支獸齒類是哺乳類的祖先，獸齒類的化石具備了一些哺乳類的特征。哺乳動物是脊椎動物中軀體結(jié)構(gòu)、功能和行為最復雜的一個高等動物類群，分布幾遍全球，可分為3個亞綱：原獸亞綱、后獸亞綱、真獸亞綱。真獸亞綱常見的比如：食蟲目、靈長目、兔形目、嚙齒目、偶蹄目。靈長目比如：猴科、猩猩科、人科。

以上演化過程可抽象描述如下：第一級個體分化出群體，其中的部分群體組合產(chǎn)生新的個體（第二級個體）；第二級個體分化出第二級群體，群體的一支組合出新的個體（第三級個體）；第三極個體分化出第三極群體，第三極群體的一支組合出新的第四級個體；第四級個體分化出第四極群體，第四極群體的一支組合出第五級個體；第一級、第二級、第三極、第四級、群體也在繼續(xù)分化發(fā)展…等等。已經(jīng)很詳細了，這個過程的名稱可簡單稱作：個體群體，分化組合，螺旋上升的過程。由于該過程許多地方是未知的，所以用數(shù)學方法描述是困難的。

2 工程設(shè)計過程

工程設(shè)計一般分為：初步設(shè)計、施工圖設(shè)計兩個階段，每個階段又分專業(yè)進行。各個專業(yè)的初步設(shè)計文件說明書的詳細內(nèi)容、文字格式、條款、附圖的名稱及表示的內(nèi)容、圖幅大小、張數(shù)、圖例、圖簽、三級審核程序、都有具體行文規(guī)定；各專業(yè)施工圖專業(yè)分工、圖紙目錄、每張圖的內(nèi)容、圖幅大小、比例、張數(shù)、圖例、圖簽、復用圖圖號、審核程序、資料互提、專業(yè)會簽、具體圖式、發(fā)圖順序、也有技術(shù)委員會批準的詳細行文規(guī)定，這些都是多年經(jīng)驗的積累和總結(jié)，但是在程序上還缺乏一個嚴密的細致的數(shù)學方法對其進行整理和創(chuàng)新，好在所有的內(nèi)容是已知的，可把動物演化的過程應用到工程設(shè)計中，所以用數(shù)學方法描述是可實現(xiàn)的。根據(jù)集合論定義：x稱為序數(shù)，如果x是傳遞集，同時關(guān)于∈是正序集，因此每一個自然數(shù)n都是序數(shù)。根據(jù)定義：序數(shù)k稱為基數(shù)，如果？坌x

參考文獻：

[1]劉凌云，鄭光美.普通動物學[M].北京：高等教育出版社，2009.

[2]汪芳庭.公理集論[M].合肥：中國科學技術(shù)大學出版社，1995.

[3]張錦文.公理集合論導引[M].北京：科學出版社，1997.

[4]戴牧民，陳海燕，鄭頂偉.公理集合論導引[M].北京：科學出版社，2011.