مبانی فیزیولوژی جانوری (جلد دوم)

از طرف ناشر کتاب مبانی فیزیولوژی جانوری (جلد دوم)

قرن بیست ویکم برای زیست شناس فوق العاده مهیج است. امروزه زیست شناسان جانوری با بررسی ژنوم های کامل جانوری، از جمله ژنوم های گونه های بسیاری از مهره داران، ماهی ها، تونیکات ها، حشرات و کرم های نماتود به اطلاعات وسیعی دست یافته اند. با وجود این، هنوز به سؤالاتی بنیادی درباره چگونگی فعالیت ژن ها در این ژنوم ها و ایجاد اعمال متنوع فیزیولوژیک در زندگی روزمره جانوران پاسخ داده نشده است. فیزیولوژیست ها برای جمع بندی اطلاعات جدید دربارة توالی ژنومی در چهار چوبی عملکردی و تکاملی پیش قدم اند و این بخشی از تلاش آن ها برای درک چگونگی فعالیت جانوران است. هدف از نوشتن این کتاب درسی، انتقال احساس این هیجان به دانشجویانی است که برای اولین بار می خواهند فیزیولوژی جانوری را مطالعه کنند.

یکی از اولین چالش هایی که دانشجویان هنگام مطالعة واحد فیزیولوژی جانوری با آن روبه رو هستند، دامنه وسیع و متنوع مطالب این درس است. فیزیولوژی هسته مرکزی علوم زیستی است که برای تشکیل پایه های فکری محتوای خود از نظریاتی از شیمی، فیزیک، ریاضیات، زیست شناسی مولکولی و زیست شناسی سلولی استفاده می کند. علاوه بر این، دانشجویان باید برای درک کامل تنوع فیزیولوژیک در جانوران، شناخت مقدماتی از زیست شناسی محیط زیست، اکولوژی، سیستماتیک و زیست شناسی تکوینی داشته باشند. هدف از نگارش این کتاب ارائه یک تفکر کاملاً سازمان دهی شده و جذاب از اصول بنیادی فیزیولوژی جانوری به دانشجویان است. در این کتاب، مفاهیمی از همه سطوح سازماندهی زیستی تا بررسی تنوع در سلول ها و سیستم های فیزیولوژیک همه جانوران جمع آوری شده است. به نظر می رسد که این روش، علاقة دانشجویان را علی رغم آمادگی پیشین برمی انگیزد.

مفاهیم کلیدی

کتاب حاضر برای درک بیشتر دانشجویان از مباحث فیزیولوژی حول مضامین کلیدی و مبانی بنیادی در ساختاری قابل فهم ارائه شده است تا حس یادگیری در دانشجویان را برانگیزد.

تمرکز بر اصول پایه ای

در فصل اول چهار موضوع اصلی در فیزیولوژی جانوری معرفی شده اند.

فرایندهای فیزیولوژیک از قوانین فیزیک و شیمی پیروی می کنند.
فرایندهای فیزیولوژیک از جنبه های هومئوستاتیک تنظیم شده اند.
فرایندهای فیزیولوژیک محصول ژنوتیپ و محیط اند.
تنوع فیزیولوژیکی در میان جانوران نتیجة روند های تکاملی است.

این مطالب کلیدی در هر فصل برای یکسان سازی استنباط های خواننده از فیزیولوژی جانوری آورده شده اند.

تأکیدی بر تنوع و تکامل جانوران

یکی از اهداف این کتاب، آموزش تنوع فیزیولوژیک در جانوران است، چرا که این تنوع از خصوصیات بنیادی جهان طبیعی است. بر این اساس در این کتاب مباحث جامعی در مورد فرایندهای فیزیولوژیک مهره داران و بی مهرگان گنجانده شده است و سعی شده است تا در این مباحث تفکر تکاملی در نظر گرفته شود. همچنین مطالعه کتاب های فیزیولوژی انسانی، باعث شکل گیری تصور نادرستی در ذهن دانشجویان می شود که فرایندهای فیزیولوژیک در انسان ها نمونه مشابهی از این فرایندها در همه جانوران اند. بر این اساس در کتاب حاضر سعی شده است تا مثال هایی متنوع در بخش مربوط به تکامل آورده شود.

توجه به طبیعت هماهنگ کننده فیزیولوژی جانوری

در سراسر این کتاب بر ویژگی هماهنگ کنندگی فیزیولوژی تأکید شده است که به روش های مختلفی مشخص است. برای تقویت این یکپارچگی در قسمت دوم کتاب، هر فصل با بخشی به عنوان سیستم های هماهنگ کننده پایان می یابد. چگونگی برهم کنش سیستم مورد بحث در آن فصل با دیگر سیستم ها در پاسخ به چالش آن با محیط زیست بررسی می شود. همچنین این مطالب به دانشجویان کمک می کنند که چگونگی ارتباط و وابستگی بین سیستم های فیزیولوژیک را بهتر درک کنند.

ائتلاف فیزیولوژی با زیست شناسی سلولی و مولکولی

این کتاب به دو بخش اصلی تقسیم شده است. در بخش اول در مورد پایه سلولی فیزیولوژی جانوری بحث می شود. هدف این بخش ارائه زمینه ای کلی برای فهم فیزیولوژی جانوری به دانشجویان است و نشان می دهد که چگونه جانوران با وجود تشابه در سطح سلولی با دیگر موجودات زنده، متفاوت اند. امید است که این شیوه به دانشجویان کمک کند تا چگونگی ارتباط بین علوم مختلف با فیزیولوژی جانوری را درک کنند. به نظر می رسد که داشتن پایه ای قوی در فیزیولوژی سلولی و مولکولی مسئله ای ضروری و مهم برای دانشجویان باشد، چرا که طی ده سال گذشته با پیشرفت در زمینه هایی چون ژنومیک، زیست شناسی سلولی و مولکولی، درک ما نسبت به فیزیولوژی جانوری به طور چشمگیری تغییر کرده است و درک قوی از این شاخه های درسی به مفهوم فیزیولوژی نوین نزدیک است.

در بخش دوم کتاب، دربارة چگونگی برهم کنش سلول ها و بافت ها برای تشکیل سیستم های یکپارچة فیزیولوژیک در جانوران بحث شده است. هر یک از سیستم های فیزیولوژیک اصلی در جای خود مورد بررسی قرار گرفته اند و برای پاسخ به این سؤال که چگونه جانوران مختلف به طور بنیادی از سدهای ساختاری مشابهی برای روبه رو شدن با چالش های تحمیل شده از سوی محیط زیست استفاده می کنند، بر پایه دو موضوع ثبات و تنوع توجه شده است.

در بخش دوم کتاب تلاش بیشتری برای ادغام فرایندهای سلولی و مولکولی که زیربنای فرایندهای فیزیولوژیک را تشکیل می دهند صورت گرفته است. زیرا این روش به درک ارتباط این مباحث با فیزیولوژی جانوری کمک می کند.

روش ائتلاف تنظیم اندوکرینی

یکی از عوامل منحصر به فرد در سازمان دهی این کتاب، شیوه برخورد با سیستم اندوکرینی است. بر این اساس به جای انتقال مطالب مربوط به سیستم ها به فصلی مجزا، اندوکرینولوژی در بخش اول کتاب در قسمت روش های مختلف سیگنال رسانی و ارتباط سلولی مورد بحث قرار گرفته است و نقش های مختلف فیزیولوژیک آن در فصل های بخش دوم کتاب آمده است. به نظر می رسد که اگر همه مسیر های متنوعی که سلول ها به وسیله آن ها سیگنال ها را ارسال و دریافت می کنند، در ابتدای کار معرفی شوند، دانشجویان چگونگی کنترل سیستم ها توسط هورمون ها را بهتر درک می کنند. با تثبیت مبانی کنترل سلولی در ابتدای کتاب، این امکان به وجود آمده است که تأثیر هورمون ها و غدد ویژه در هر سیستم فیزیولوژیکی مورد بحث قرار گیرد که در افزایش هماهنگی نیز نقش زیادی دارد. این شیوه سیستم اندوکرین را به عنوان یکی از ابزارهای ارتباط درون سلولی در موجودات زنده چند سلولی در چهارچوب تکاملی مناسب خود قرار می دهد و به وضوح نشان می دهد که چگونه ارتباط و هماهنگی در حقیقت برای عملکرد هر سیستم حیاتی ضروری است.

همچنین در کتاب حاضر سعی شده است برای درک بهتر فرایندها و ارتقا یادگیری از تکنیک های مختلف آموزشی کمک گرفته شود. این تکنیک ها عبارت اند از:

کادرهای ژنتیک و ژنومیک

کادرهای ژنتیک و ژنومیک با تصویری از مگس سرکه که در آزمایش های ژنتیک بسیار مهم است، مشخص می شوند. این کادرها به دانشجویان کمک می کنند تا دانش زیست شناسی سلولی و مولکولی خود را با مفاهیم فیزیولوژی جانوری ترکیب کنند و در این میان دریابند که چگونه توالی ژنومی و نتایج حاصل از روش های پروتئومیک و ژنومیک در روشن شدن و فهمیدن فرایندهای فیزیولوژیک به ما کمک می کنند.

کادرهای پیوست های ریاضی

از آنجا که فرایندهای فیزیولوژیک دارای قوانین شیمی و فیزیک مختص به خود هستند، بنابراین در اغلب موارد بدون درک اصول فیزیک، شیمی و ریاضی نمی توان به مطالعة آن ها پرداخت. کادرهای پیوست های ریاضی، پیش زمینه مورد نیاز را برای درک مفاهیم، فراهم می کنند. اعداد فیبوناجی در ناتیلوس یک نمونه آشکار از کاربرد ریاضی در طبیعت است.

ماهیت پویای علم فیزیولوژی جانوری

همچنین در این کتاب به دانشجویان نشان داده شده است که تحقیقات انجام شده در زمینه فیزیولوژی دامنه ای پویا و در حال رشد دارد. علاوه بر این، هرجا که امکان داشته باشد در مورد جنبه های کاربردی تحقیقات فیزیولوژی در زمینه های محیط زیست، کشاورزی، و پزشکی بحث می شود تا اثبات شود که فیزیولوژی با زندگی روزمره سروکار دارد.

کادرهای روش ها و مدل ها

کادر های روش ها و مدل ها فرصتی فراهم می کنند تا روش های مهم آزمایشگاهی معرفی شوند و همچنین قوانین فیزیولوژیک، با استفاده از مدل های آزمایشگاهی و با تأکید به ماهیت پویای فیزیولوژی به عنوان یک علم مورد بحث قرار گیرند.

کادر کاربردها

کادر کاربردها به مطالعة تنوع فیزیولوژیک می پردازد. مطالعه تنوع فیزیولوژیک موجب شناخت نحوه عملکرد سیستم ها می شود و کاربردهای آن ها را در زندگی روزمره در زمینه هایی مثل سلامتی انسان، محیط زیست و کشاورزی مطرح می کند. موش های بزرگ آزمایشگاهی (rats) وسیله مناسبی برای این گونه مطالعات اند.

شکل های جامع

هر فصل با چشم اندازی جامع شروع می شود که مقدمه ای از مفاهیم آن فصل را در اختیار دانشجویان قرار می دهد. در این چشم اندازها مفاهیم کلیدی فصل جمع آوری شده اند و در خود آموزی و دوره کردن فصل به دانشجویان کمک می کنند.

عنوان های مطالب

هر فصل به بخش های متعددی تقسیم شده که در ابتدای هر کدام از آن ها عنوان مطالب آمده است. این عنوان ها به اختصار به خواننده کمک می کنند تا دریابد که در ادامه متن به چه موضوعی پرداخته می شود و همچنین در دوره کردن مؤثر مطالب مفید است.

سؤالات مفهومی

اکثر بخش های هر فصل با تعدادی سؤال مفهومی پایان می یابند که به دانشجویان کمک می کنند تا پیش از آنکه به مطالعه بخش های بعدی بپردازند، مفاهیم قبلی را دوره کنند. پاسخ های این سؤالات در وب سایت مربوط به کتاب، www.aw-bc.com/animalphysiology یافت می شوند.

سؤالات دوره ای، ترکیبی و محاسبه ای

در پایان هر فصل تعدادی سؤال دوره ای، ترکیبی و محاسبه ای مطرح می شود، که بحث در مورد آن ها به دانشجویان در فهم مفاهیم مهم کمک می کند. سؤالات محاسبه ای همگی جدید و مختص ویرایش دوم اند. پاسخ سؤالات پایان فصل در وب سایت مربوط به کتاب www.aw-bc.com/animalphysiology وجود دارد.

شیوه تصویری نوین

تصاویری که در این کتاب آمده اند به دقت طراحی شده اند تا اصول پایه فیزیولوژی را به صورت نکات برجسته ای به نمایش درآورند، همچنین فرایندهای پیچیده را مرحله به مرحله به دانشجویان آموزش دهند.

سبک پله ای

فرایندهای پیچیده سلولی و مولکولی با شکل هایی به سبک پله ای به نمایش گذاشته شده اند. به این ترتیب تقسیم این فرایندها به مراحلی کوتاه و قابل کنترل، امکان فهم بهتر مطالب فراهم شده است.

نمودارها

در این کتاب از تعداد زیادی نمودار استفاده شده است تا بتوان ماهیت پویا و چندلایه ای فرایندهای فیزیولوژیک را به دانشجویان آموخت. نمودارها برای نمایش اصول فیدبک منفی و تنظیمات هومئوستاتیک و همچنین برای نشان دادن نحوه عملکرد چندین حلقه در تنظیم فرایندهای فیزیولوژیک استفاده شده اند.

آناتومی و فیزیولوژی در یک نگاه

این کتاب شامل تصاویر بسیاری است که به دانشجویان این امکان را می دهد تا بین آناتومی و عملکرد فیزیولوژی یا ساختارهای زندة متعددی ارتباط برقرار کنند. در تصاویر آناتومی به وسیلة یک سری نشانه ها، به دانشجویان کمک می شود تا محل اندام مورد نظر را در موجود زنده بیابند. همه اجزای تصاویر، کاملاً به دقت انتخاب شده اند. همچنین بسیاری از بخش ها در ویرایش دوم اصلاح و به روز شده اند.