动物演化与工程设计

潘守鸿

摘 要：文章提出动物演化可称作是个体群体，分化组合，螺旋上升的过程。把动物演化过程应用到工程设计，并用数学的方法描述，把这种方法称作基数序数法。

关键词：动物演化；工程设计；方法描述；基数序数

中图分类号：TB21 文献标志码：A 文章编号：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动物的演化过程

原生动物门（比如：变形虫）是动物界最原始的动物，主要特征是身体由微小的单个细胞构成。单细胞动物的个体如何发展出多细胞动物个体，容易被接受的是梅契尼柯夫提出的吞噬虫学说，由一层细胞构成的单细胞动物的群体，个别细胞摄取食物后进入群体之内形成内胚层，起初是实心的，逐渐形成消化腔，就形成了一个组织的动物。多孔动物门（比如：海绵）可以說是最原始的多细胞动物，体壁的基本结构是由两层细胞构成。一个组织动物的群体中的一支，进一步发展成为几类组织构成一个器官的动物个体，腔肠动物门（比如：海蜇）就是有二胚层、组织分化、原始消化腔的一个器官的动物个体。一个器官动物的群体的一支，进一步发展成为若干个器官构成一个系统的动物个体，一个系统动物群体的一支，进一步发展成为若干个系统构成的动物个体。扁形动物门（比如：涡虫）就是体型两侧对称，有消化系统、排泄系统、神经系统、生殖系统的动物。按一般传统看法，由扁形动物祖先的一支发展出假体腔动物（比如：线虫、轮虫），假体腔是从坯胎期的囊胚腔发育来的。一般认为，扁形动物的涡虫纲祖先的一支发展出真体腔的环节动物门（常见的有：蚯蚓、蚂蟥）。真体腔是在中胚层中间形成的腔，身体同律分节，每个体节一对体腔，真体腔内充满体腔液。扁形动物的涡虫纲祖先的第二支发展出真体腔的软体动物门（常见的有：螺、乌贼、），身体分区，一般分为7个纲：无板纲、多板纲、单板纲、腹足纲、头足纲、双壳纲、掘足纲。无板纲是最原始的类群，多板纲、单板纲是无板纲之后，各自独立发展出来的类群。腹足纲、头足纲是朝着快速运动方向进化的类群，双壳纲、掘足纲是朝着缓慢运动、适应底埋生活方式演化的类群。扁形动物的涡虫纲祖先的第三支发展出节肢动物门（比如：昆虫），比环节动物高等，身体异律分节。以上动物类群是原口动物，原口动物的口是胚胎发育原肠胚期的原口形成的，后口动物的原口发育形成成体的肛门，在与原口相对的一端形成口。棘皮动物门为后口动物，是无脊椎动物中最高等的类群。可分为两个亚门、5纲：有柄亚门，海百合纲；游移亚门，海星纲、海胆纲、蛇尾纲、海参纲。棘皮动物中海百合纲是最古老的一类，出现于寒武纪；此后是海参纲、海胆纲、海星纲和蛇尾纲。由棘皮动物共同的祖先分支进化成半索动物门，主要特点：前端有空腔的背神经索。由棘皮动物和半索动物发展出脊索动物门，脊索是身体背部起支持作用的棒状结构，由富含液泡的脊索细胞组成，脊索动物门是动物界最高等的一门，分为3个亚门：尾索动物亚门、头索动物亚门、脊椎动物亚门。脊椎动物的脊索只在胚胎阶段出现，随后由单个脊椎骨连接组成脊柱，脊柱代替了脊索；脑和感官集中在身体前端，形成头部，是脊索动物中进化地位最高的亚门，包括6个纲：圆口纲、鱼纲、两栖纲、爬行纲、鸟纲、哺乳纲。圆口纲动物是现存脊椎动物中最原始的一类，在约5.1亿年前的寒武纪晚期地层发现了最早的脊椎动物化石甲胄鱼类，与现存圆口类近似，可推测与圆口类可能有共同的祖先。棘鱼类是最早出现在5亿年前奥陶纪的原始有颌类，普遍认为是现代硬骨鱼类的祖先；盾皮鱼类是出现在3.95亿年前泥盆纪的另一有颌类，被认为是软骨鱼类的祖先。鱼纲是能在水中生活的较低等脊椎动物，分为软骨鱼、硬骨鱼类。软骨鱼很早就分为全头类和板鳃鱼类，泥盆纪时期软骨鱼大量发展，石炭纪已很普遍，随后许多原始类群绝灭，现代软骨鱼出现。硬骨鱼类分：腔棘鱼亚纲、肺鱼亚纲、辐鳍亚纲。辐鳍亚纲分3个总目：软骨硬鳞鱼总目、全骨总目、真骨鱼总目。真骨鱼总目占现存鱼类的96%，比如：鲤形目、鲈形目、 形目。古总鳍鱼发展出两栖类的假说一直是两栖类起源的主流观点，总鳍鱼类的新翼鱼与古两栖类迷齿螈极为相似，是两栖类的近祖。两栖类是脊椎动物从水生到陆生的过度类群，是低等四足动物（比如：青蛙）。古两栖类动物的坚头类演化出爬行动物，是体被角质鳞片、在陆地繁殖的变温羊膜动物。现存爬行类分为4个目：龟鳖目、 头目、有鳞目（分布几遍全球）、鳄目。当前鸟类起源假说的主流，认为鸟类起源于蜥臀类恐龙的后代兽脚恐龙，它是属于小型肉食性、两足行走、颈长而灵活、骨骼轻便并具有空腔的兽脚恐龙中的虚骨龙类。鸟类最突出的特征是新陈代谢旺盛并能飞行，现存鸟类分为3个总目：平胸总目、企鹅总目、突胸总目。突胸总目包括现存鸟类的绝大多数，比如：雁形目、鸡形目、雀形目。古爬行类的盘龙类进化出较先进的兽孔类，兽孔类后裔的一支兽齿类是哺乳类的祖先，兽齿类的化石具备了一些哺乳类的特征。哺乳动物是脊椎动物中躯体结构、功能和行为最复杂的一个高等动物类群，分布几遍全球，可分为3个亚纲：原兽亚纲、后兽亚纲、真兽亚纲。真兽亚纲常见的比如：食虫目、灵长目、兔形目、啮齿目、偶蹄目。灵长目比如：猴科、猩猩科、人科。

以上演化过程可抽象描述如下：第一级个体分化出群体，其中的部分群体组合产生新的个体（第二级个体）；第二级个体分化出第二级群体，群体的一支组合出新的个体（第三级个体）；第三极个体分化出第三极群体，第三极群体的一支组合出新的第四级个体；第四级个体分化出第四极群体，第四极群体的一支组合出第五级个体；第一级、第二级、第三极、第四级、群体也在继续分化发展…等等。已经很详细了，这个过程的名称可简单称作：个体群体，分化组合，螺旋上升的过程。由于该过程许多地方是未知的，所以用数学方法描述是困难的。

2 工程设计过程

工程设计一般分为：初步设计、施工图设计两个阶段，每个阶段又分专业进行。各个专业的初步设计文件说明书的详细内容、文字格式、条款、附图的名称及表示的内容、图幅大小、张数、图例、图签、三级审核程序、都有具体行文规定；各专业施工图专业分工、图纸目录、每张图的内容、图幅大小、比例、张数、图例、图签、复用图图号、审核程序、资料互提、专业会签、具体图式、发图顺序、也有技术委员会批准的详细行文规定，这些都是多年经验的积累和总结，但是在程序上还缺乏一个严密的细致的数学方法对其进行整理和创新，好在所有的内容是已知的，可把动物演化的过程应用到工程设计中，所以用数学方法描述是可实现的。根据集合论定义：x称为序数，如果x是传递集，同时关于∈是正序集，因此每一个自然数n都是序数。根据定义：序数k称为基数，如果？坌x

参考文献：

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[3]张锦文.公理集合论导引[M].北京：科学出版社，1997.

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