Animal Physiology（動物生理學）

引用

Hill, R. W., Cavanaugh, D. J., & Anderson, M. (2022). Animal Physiology (5th ed.). Sinauer Associates (Oxford University Press).

章節概要

第五版約 900 頁，分為六個部分、三十章，另有九個附錄、術語表和索引。出版社把它的特色概括為：在從基因組、分子到細胞、組織、器官和器官系統的每個層次上，都提供生態和進化的背景。第二至第六部分的末尾各有一章“At Work”，把該部分的內容應用到一個具體案例上。《耶魯生物學與醫學雜誌》上對第二版的書評（Montague，2009）描述了同樣的安排：共有五章這樣的內容，每個部分後面一章。下面的章名來自出版社的目錄，描述緊貼章名和這篇書評。

第一部分，第1–5章：Fundamentals of Physiology（生理學基礎）

第1章“Animals and Environments: Function on the Ecological Stage”（動物與環境：生態舞臺上的功能）確立了全書的前提：要理解動物的生理，最好先問環境對它提出了什麼要求。接下來四章提供工具：“Molecules and Cells in Animal Physiology”（動物生理學中的分子與細胞）、“Genomics, Proteomics, and Related Approaches to Physiology”（基因組學、蛋白質組學及相關的生理學研究方法）、“Physiological Development and Epigenetics”（生理發育與表觀遺傳學）和“Transport of Solutes and Water”（溶質與水的運輸）。

第二部分，第6–11章：Food, Energy, and Temperature（食物、能量與溫度）

營養、攝食與消化（第6章）引向能量代謝（7）、有氧與無氧代謝形式（8）、有氧活動的能量學（9）和熱關係（10）。第11章是這一部分的整合章，章名為“Food, Energy, and Temperature”，並配有一個 At Work 案例：“The Lives of Mammals in Frigid Places”（嚴寒之地的哺乳動物）。

第三部分，第12–18章：Integrating Systems（整合系統）

神經元（12）、突觸（13）、感覺過程（14）、神經系統的組織與生物鐘（15）、內分泌與神經內分泌生理（16）和生殖（17）。第18章“Integrating Systems”配有 At Work 案例“Animal Navigation”（動物導航）。Montague 的書評提到，第二版中的這一部分圍繞神經、內分泌和生殖系統展開。

第四部分，第19–21章：Movement and Muscle（運動與肌肉）

“Control of Movement”（運動的控制，19）和“Muscle”（肌肉，20），隨後是第21章“Movement and Muscle”，配有 At Work 案例“Plasticity in Response to Use and Disuse”（對使用與廢用的可塑性反應）。

第五部分，第22–26章：Oxygen, Carbon Dioxide, and Internal Transport（氧氣、二氧化碳與體內運輸）

生理學中氧氣與二氧化碳導論（22）、外呼吸與呼吸生理（23）、氧氣和二氧化碳在體液中的運輸（附酸鹼生理導論，24）和迴圈（25）。第26章“Oxygen, Carbon Dioxide, and Internal Transport”配有“Diving by Marine Mammals”（海洋哺乳動物的潛水）。對第二版的書評特別提到潛水案例，作為呼吸適應的例子：潛水時間可超過一小時。

第六部分，第27–30章：Water, Salts, and Excretion（水、鹽與排洩）

水鹽生理：導論與機制（27）、動物在其環境中的水鹽生理（28），以及腎臟與排洩（附氮排洩說明，29）。第30章“Water, Salts, and Excretion”配有“Mammals of Deserts and Dry Savannas”（沙漠與乾旱稀樹草原的哺乳動物）。

附錄

九個附錄依次是：國際單位制，數量級字首，標準溫度和壓力下的氣體，對數，指數與異速生長方程，系統發育獨立對比，標準胺基酸，基礎物理術語，以及哺乳動物主要血源激素一覽。

核心概念

第一部分

• 生態背景下的功能：動物的生理由其所處環境來解釋，這是第1章的出發點。
• 表觀遺傳學與生理發育：第4章的主題。
• 溶質與水的運輸：第5章的主題。

第二、三部分

• 有氧與無氧代謝：第8章對比二者。
• 熱關係：動物如何應對溫度，第10章。
• 神經內分泌整合：神經元、突觸、感覺、激素和生物鐘作為同一套控制系統的組成部分（第12–16章）。

第四至六部分

• 肌肉與運動控制：第19–20章。
• 氧氣和二氧化碳的運輸與酸鹼生理：第24章。
• 水鹽平衡與排洩：第27–29章。
• 異速生長方程與系統發育獨立對比：附錄講解的定量工具。

評析

優點

• 比較的廣度。 Montague 的書評把本書與通常只關注人類的生理學教材相比，指出它描述的是所有動物共有的原理，並在一般原理與多種物種的例項之間往返。第五版按功能組織的目錄保持了這種結構。
• 生態與進化的框架。 出版社把生態和進化與分子、細胞生理的結合視為本書不同於範圍更窄的教材之處，第1章和各 At Work 章使之落到實處。
• 案例章節。 五個 At Work 章（寒冷地區的哺乳動物、動物導航、肌肉的可塑性、海洋哺乳動物潛水、沙漠哺乳動物）在每個部分之後給出一個詳細的例項，書評認為這樣做能把概念放進更大的背景中。
• 學習輔助。 對第二版的書評提到每章末尾的簡短參考文獻、各節之後的小結和學習問題。出版社提供含自測題、閃卡和動畫圖的增強版電子書，其中第7、14、23章有樣章可看。

侷限

• 篇幅。 約 900 頁，超出一個學期課程能夠消化的量；教師和學生需要在六個部分中做選擇。
• 部分內容來自對早期版本的書評。 關於章首案例、小節小結和學習問題的詳細描述來自對第二版的書評；第五版的作者組成不同，章節目錄中也包含該書評沒有提到的主題（如基因組學和表觀遺傳學），這些細節應對照原書核實。
• 人體生理學是次要主線。 準備人體方向課程的學生會發現比較的視角很有價值，但不應期待本書按人體器官系統的順序展開。

在課程中的定位

本課程的其他書籍大多以人體為中心。Anatomy and Physiology 2e 是供兩學期人體課程使用的免費、按系統編排的教材；Ross 與 Wilson 的 Anatomy and Physiology in Health and Illness 是簡明的插圖入門書，把正常功能與常見疾病對照；Silverthorn 的 Human Physiology: An Integrated Approach 圍繞反覆出現的主題和貫穿全章的問題來構建各個系統；Boron 與 Boulpaep 的 Medical Physiology 是從分子到器官系統的全面論述。Taiz 等人的 Plant Physiology and Development 則是植物方面的對應讀物。

Hill、Cavanaugh 與 Anderson 的書是動物方面的對應讀物：它解釋為什麼一個物種的生理與另一個物種不同，這是以人體為中心的教材並不打算做的。它最好在人體生理學或解剖學課程之後讀，或者在需要比較視角時與 Silverthorn 的書對照閱讀；若讀者打算專攻生態或進化生理學，則應先讀它，再讀 Boron 與 Boulpaep 的書。

如何使用本書

本書面向生物學、動物學、生態學等相關專業的高年級本科生，他們應已學過普通生物學和化學，最好還學過細胞生物學或生理學的入門課，這與前置資訊一致。

實用的閱讀安排：

• 核心： 第1章和第5章，它們確立生態前提和運輸原理；然後選讀一兩個與課程相匹配的部分（第二部分關於能量與溫度，相對最為自成一體）。
• 各系統： 第三至第六部分可以任意順序閱讀；每個部分內把最後的 At Work 章放在最後讀，因為它會用到該部分的內容。
• 可選： 以器官系統為主的課程，可把第3、4章（基因組學、蛋白質組學與表觀遺傳學）留到第二遍再讀；在對物種做定量比較時，異速生長與系統發育獨立對比的附錄就很重要。
• 練習： 使用各章的學習問題；如果有增強版電子書，也可使用自測題。