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实验动物学作为一门研究实验动物和动物实验的学科，其产生和发展是实验需要及其与现代科技发展结合的必然结果，实验动物学的理论和实践丰富和发展了现代生物医学的理论和实践。同时，实验动物学所研究的实验动物既是生命科学研究的对象和工具，又作为“活的试剂与度量衡”在许多相关产业中广泛应用。
目前公认，进行生命科学研究需要四个基本条件，即“AEIR”四要素：所谓“A”即animal（实验动物），“E”系equipment（设备），“I”为information（信息），“R”是reagent（试剂）。当今，由于科学技术的发展，要获得高精尖的仪器设备、高纯度试剂及必要的信息并不困难，而实验动物是活的生命体，在饲养繁殖、运输和动物实验中易受环境和管理等不确定因素的影响，要获得符合标准而又满足实验需要的实验动物，有时并不容易。
实验动物在生物医学领域里和生物医药产业里应用很广。
在生物医学研究上，实验动物用于研究生命现象的奥秘，从而揭示生命的本质。探讨人类疾病发生、发展、转归机制和治疗方法是生物医学的主要任务，而实验动物作为人的替身具有可控性强、操作简便、经济等特点，用于疾病机理及诊疗方法（包括药物、物理治疗与手术等）研究，特别是在烈性传染病、放射病研究和新医疗器械的应用等方面，具有不可替代的作用。
在药学研究上，新药的药效学、一般药理学和药代动力学研究绝大多数需在实验动物上进行。新药、兽药、农药、保健品、化妆品、医疗器械等在上市前必须通过临床前安全性评价实验，经大量动物实验确证对机体无毒性或安全可靠后，才能申请进行临床实验。生物制品如疫苗、诊断用血清和免疫血清的生产，有的需要由实验动物提供原材料，有的需要在实验动物身上进行测试。例如从牛体制备牛痘苗，利用金黄地鼠制备乙脑和狂犬病疫苗。
在环境保护上，实验动物用于水质、空气污染的监测，汽车尾气的检测等。
在国防和军事科学上，实验动物作为人的替身，在宇航、核武器、化学、细菌、激光武器的实验中发挥作用。各种武器的杀伤效果，化学、辐射、细菌、激光武器的效果和防护，都需要使用实验动物。
在生物学、医学和畜牧兽医学教学上，如进行解剖、生化、生理、药理、免疫、微生物等基础学科的教学，都需要应用实验动物。
总之，实验动物在生物医学研究、新药的研发、生物制品的生产及鉴定，畜牧科学、农业、轻工业及教学上的应用非常广泛，作为生命科学研究的基础和重要支撑条件，它的重要性随着生命科学的飞速发展越来越得到充分的体现，在某些领域中甚至成了关键性的制约因素。因此，生物医学研究的发展推动了实验动物学的发展，而实验动物学的发展又促进了实验动物品种的多样化、标准化，为进一步生物医学研究提供支撑条件。