Био ло гия. Биология как наука. Изучение природы. Организация живой природы. С какими науками пересекается биология

13.06.2024Рубрика: Дизайн интерьера

В 1802 году.

Энциклопедичный YouTube

1 / 5

✪ Введение в эволюцию и естественный отбор

✪ Высшая нервная деятельность Рефлексы | Биология 7 класс #53 | Инфоурок

✪ Строение клетки. Видеоурок по биологии 5 класс

✪ СТРОЕНИЕ КЛЕТКИ

✪ ТОП 7 ЖИВОТНЫХ СОЗДАННЫХ ЧЕЛОВЕКОМ. ЗАЧЕМ УЧЁНЫМ БИОРОБОТЫ - МУТАНТЫ. ШОКИРУЮЩИЕ НАУЧНЫЕ ОПЫТЫ С ДНК

Субтитры

Научная концепция, которую часто неправильно понимают и о которой ведётся много споров (не столько в науке, сколько в общественном сознании), - это теория эволюции. Эволюция. Где бы мы ни слышали это слово (даже если мы слышим его не в контексте биологии), мы сразу думаем об изменениях, о развитии. Когда люди используют его в повседневной речи, они подразумевают изменения, которые... Не знаю, смогу ли я это нарисовать... Вот, скажем, обезьяна, согнутая... Мы все видели эту картинку в музеях естественной истории. Она ходит сгорбившись, примерно так, голова опущена... Это человекоподобная обезьяна, пусть она ещё будет в шляпе... А дальше мы видим картинку, где она медленно-медленно выпрямляется и в конце концов превращается в какого-то парня, идущего на работу. В том же отличном настроении. И теперь он держится совсем прямо. Конечно подтекст такой: стоять прямо лучше, чем не стоять прямо... (У него больше нет хвоста...) Давайте я это сотру. А у этого парня он как раз есть. Нарисую его подходящей толщины. У этого парня хвост есть. (Извините, уж как могу.) Вы это видели, если были в музее естественной истории. Дальше идёт ещё несколько обезьян, всё более прямоходящих, и наконец они превращаются в человека. И есть эта идея, что обезьяны как-то превратились в людей. Я слышал это в разных ситуациях: на уроках биологии и даже среди учёных. Они говорят: обезьяна развилась в человека или обезьяна развилась в прачеловека. Такой, знаете, стоял почти прямо, немного сутулый, был похож на обезьяну и несколько на человека и так далее. Я хочу предельно ясно сказать: хотя этот процесс действительно прошёл, были существа, со временем накапливающие изменения, может, их предки выглядели сначала так, потом так, нет никакого направленного процесса, называемого эволюцией. Не то чтобы обезьяна думала: «Вот бы мои дети походили на того парня. Надо как-то набрать изменений в свою ДНК, чтобы они так выглядели». И ДНК тоже не в курсе. ДНК не говорила: «Эй, ходите прямо, не горбатьтесь, как обезьяна. А я постараюсь как-нибудь внезапно превратить нас в этого парня». Такого не происходило. Понимаете? Нужно четко осознавать, эволюция - нечто иное. Это не так, как некоторые представляют себе... Вот дерево, и на нём, на самом верху, много прекрасных фруктов. Много вкусных фруктов наверху. Возможно, это яблоки. И было какое-то животное, типа коровы, или лошади. И оно думало: вот бы мне достать те яблоки. И потому, что они хотят добраться до яблок через пару поколений, они будут всё время вытягивать шею, и из поколения в поколение их шеи будут всё длиннее, пока они не превратятся в жирафов. Это не эволюция, она подразумевает не это, хотя обычное понимание эволюции иногда наводит нас именно на эту мысль. Вообще, я предпочитаю другой термин: естественный отбор. Давайте я запишу этот термин: Естественный отбор. Буквально это означает, что в любой популяции живых существ будет изменчивость. Это ключевое слово. Это значит, что есть какие-то вариации. Если вы посмотрите на детей в школе, то увидите изменчивость. Кто-то выше, кто-то ниже, кто-то светловолосый, кто-то тёмноволосый. И так далее. Изменчивость есть всегда. И что такое естественный отбор: это процесс, связанный с тем, что иногда некоторые факторы окружающей среды оказываются более подходящими для определённых вариаций. Некоторые вариации могут не иметь значения, а некоторые очень важны. Один пример повторяется в каждой книге по биологии, но он интересен. Кажется, эта бабочка называется пяденица берёзовая. Это было в Англии до промышленной революции. Эти бабочки были... (Сейчас попробую нарисовать её.) Вроде, похоже. Нарисую несколько, берёзовых пядениц. Парочку здесь, и тут ещё одну. Так вот, большинство пядениц были такими, а некоторые из них были более пятнистыми. Некоторые могли выглядеть так. (Давайте нарисуем белым цветом.) Вот у этой есть пятнышки. Некоторые, возможно, выглядели так. Ещё у них были и чёрные пятнышки. А некоторые были вообще почти без пятнышек. Это и есть естественная изменчивость, которую можно видеть в любой популяции животных. Есть немного разные расцветки. Они жили долго и счастливо, возможно, тысячи лет, это естественная изменчивость. Просто для этих бабочек это была не важная черта. Но потом в Англии вдруг случилась промышленная революция, и стало очень много сажи от заводов, от паровых двигателей тоже, работающих на угле. И вдруг многое, что некогда было серым и белым, например, стволы некоторых деревьев... Может, были деревья, которые раньше выглядели так, сохранился цвет... а может, стволы выглядели как-то так. Например, так. И тут пяденицам было бы вполне хорошо. Какие-то стволы были довольно тёмные... Но вдруг случилась промышленная революция, всё покрывается сажей от сжигаемого угля, и внезапно все деревья совершенно чёрные, как смола, или гораздо темнее, чем были. Среда, в которой жили бабочки, внезапно изменилась. Как вы думаете: какие будут факторы отбора для этих бабочек? Бабочку могут съесть птицы, тут важно, насколько птице легко её видеть. Внезапно среда обитания становится намного темнее, чем раньше. Вы догадываетесь, что произойдёт: птицам теперь намного легче увидеть эту бабочку, чем эту, потому что на тёмном фоне эту бабочку гораздо сложнее заметить. И это не значит, что птицы вообще никогда не поймают эту, просто вот эту они будут ловить гораздо чаще. Ну и вы понимаете, что будет, если птицы переловят этих бабочек до того, как они оставят потомство, или во время брачного периода. Эта бабочка, тёмные бабочки будут размножаться намного чаще, и у нас внезапно окажется в разы больше бабочек, которые выглядят так. Таких будет намного больше. Итак, что у нас произошло? Был тут у бабочек какой-то замысел или план развития? Казалось бы, почернеть - самое разумное решение. Всё вокруг стало чёрным, у бабочек сменяется пара поколений, все бабочки внезапно оказываются чёрными, и вы думаете: О, эти бабочки гениальны, они как-то все решили стать чёрными, чтобы лучше прятаться от птиц. Но всё было не так. Их было много. В популяции бабочек было много разных вариантов, и когда окружающая среда начала становиться темнее, вот этим красавицам и красавцам стало гораздо меньше везти с размножением. А эти плодились и плодились, пока тех доедали до того, как они успевали оставить потомство. Или в процессе. Они не смогли оставить достаточно потомков, и тогда доминировать стал другой вариант. И тогда пяденицы стали совсем чёрными, как вы видите. Вы можете сказать: «Ладно, Сал, это только один пример, мне нужно больше. Этот естественный отбор должен действовать везде, он может объяснить, как мы эволюционировали из примитивных бактерий или из самореплицирующейся РНК (о ней я подробно расскажу позже). Мне нужны ещё доказательства, я хочу видеть, как он работает сейчас». И лучший пример - это грипп. Я сделаю ролики о том, что такое вирусы и как они размножаются. Вирусы - это очень интересно, потому что на самом деле не очень понятно, живые они или нет. По сути это просто контейнеры с ДНК и иногда с РНК, а это - просто генетическая информация, содержащаяся в этих маленьких белковых контейнерах правильной геометрической формы. И это всё, что они из себя представляют, это не обычные живые организмы, которые активно передвигаются, имеют активный метаболизм и прочее. Они берут эту ДНК и внедряют её в другие клетки, которые могут её обработать, а потом используют эту ДНК, чтобы создать больше вирусов. В общем, мы можем сделать целую серию видео о вирусах. Словом, грипп - это вирус. Каждый год мы видим определённый штамм вируса... тип вируса, и они все немного различаются. Я обозначу различия разным количеством точек. Давайте это будет вирус гриппа, человеческий грипп, он заражает человека, и наша иммунная система, о которой будет сразу несколько видео, медленно учится распознавать этот вирус и атаковать его, пока он не нанёс большого вреда. И вы представляете, что происходит. Например, это сегодняшний вирус гриппа... Давайте я их все нарисую, они все с двумя точками... Вот так, я ещё расскажу, что означают эти точки. Пока скажем, что по ним иммунная система их распознаёт. Она понимает: так, когда я вижу этого зелёного парня с двумя точками, это не к добру. Я на него нападу и уничтожу, пока он не повредил мне иммунную систему, ДНК и всё остальное. Как только иммунная система понимает, что из себя представляет данный вирус, начинается жёсткий отбор. Мы ещё поговорим о том, как иммунная система учится. Она начнёт атаковать этих парней. Вы можете подумать, что грипп хитрит, но он не хитрый, он вообще не разумен. Что он делает: он постоянно изменяется. Так что в каждой популяции гриппа всегда есть небольшие вариации. Может, подавляющее большинство вирусов с двумя точками, но время от времени появится один вирус с одной точкой, другой - с тремя, может, это случайная мутация. Возможно, один из (возьму любое число) ...один из миллиона этих вирусов имеет одну точку вместо двух. И вот что происходит: как только иммунная система человека привыкает атаковать вирус с двумя красными точками, вот этому парню уже не придётся конкурировать с другими вирусами за место в человеке, ему и так достанется вся человеческая ДНК. И тогда этот вирус будет более успешным. Так что к следующему гриппозному сезону, когда люди опять начнут чихать, везде распространяя заразу, новым вирусом гриппа будет этот парень. Так что когда вы год за годом наблюдаете этот процесс, Это новый вирус гриппа, эволюция и естественный отбор в прямом эфире. Всё работает! Этот процесс не всегда занимает миллионы лет. Хотя самые значительные его проявления, которые мы видим вокруг и в себе, - это обычно результат процессов, длившихся миллионы лет, но то же самое происходит каждый год. Ещё пример - это бактерии и антибиотики. Бактерии - это маленькие клетки, которые могут перемещаться. Мы ещё поговорим о них. Они определённо живые, у них есть обмен веществ и всё остальное. И это просто полезно знать: когда люди говорят об инфекциях, это может быть либо вирусная инфекция, которая заражает нашу ДНК и использует наши клеточные механизмы для размножения, либо бактериальная, это заражение маленькими клетками, которые перемещаются и выделяют токсины, от которых нам плохо. Так вот, именно бактерии убивают антибиотиками. Анти-биотики. Хотя нет, там нет дефиса. Антибиотики. Они атакуют бактерии и убивают их. Если у вас, может, есть знакомые врачи и вы им скажете: «Я заболел, это, наверное, бактериальная инфекция, дайте мне антибиотик», то ответственный доктор ответит: «Нет, я не могу давать антибиотики просто так, потому что чем чаще вы используете антибиотики, тем больше шансов, создать новые варианты... (надо быть осторожнее со словом «создать», тут нет целенаправленного создания... и надо закончить это предложение) Очень вероятно, что вы таким образом помогаете отбору бактерий, устойчивых к антибиотикам. Как это работает? Скажем, это зелёное... скажем, это всё бактерии, их тут квадриллионы. И время от времени появляется одна, которая немного отличается от других. Все бактерии из случайной популяции одинаково могут вас заразить, и это случайные различия между этими бактериями. Может, в её ДНК произошли незначительные изменения, но это всё те бактерии, которые не нужны в организме в большом количестве. Ваша иммунная система может атаковать их и справиться с ними. Но их будет очень много, и вы можете заболеть, умереть и так далее. Допустим, все начнут использовать антибиотики, когда не болеют, когда нет реальной необходимости, не так, что вопрос жизни и смерти И допустим, есть антибиотик, который очень хорошо убивает зелёные бактерии. Что произойдёт, если вы внезапно убьёте все зелёные бактерии? После этого синие бактерии займут всю экосистему, где они раньше конкурировали со всеми этими зелёными за доступ ко всему внутри вашего тела. А теперь он совсем один и может свободно размножаться, так что он будет это делать, разумеется... Ещё раз повторю: здесь нет никакого плана и разумного процесса: вроде того, что какая-то бактерия думает: «Я поступлю умнее, обзаведусь устойчивостью к антибиотикам». Нет.Такого, отнюдь, не происходит. Просто существуют случайные изменения, а мутации в вирусах и бактериях происходят очень часто. Есть вот эти случайные изменения, может, одно изменение на миллион. Но если вдруг вы начнёте убивать всех её конкурентов, то эта бактерия сможет воспроизводиться очень быстро и станет доминирующей. И антибиотик, созданный специально для уничтожения зелёных бактерий, окажется абсолютно бесполезен. А вы получите супербактерию. Может, вы слышали слово «супермикроб». Это он. Это не они себя как-то создали. Это мы научились очень хорошо убивать их конкурентов и позволили им взять верх. Теперь не можем их убить, потому что все наши лекарства работали только против их конкурентов. Бактерии продолжают и продолжают мутировать. И если мы слишком налегаем на антибиотики, то всегда способствуем отбору вариаций, которые к этим антибиотикам не чувствительны. Я думаю, уже достаточно долго говорил. Вообще это очень увлекательная тема. Я хотел сделать её темой моего первого ролика (или лекции, если позволите) по биологии, потому что если... Биология - это наука о жизни, и мы можем говорить о жизни независимо от того, являются ли вирусы живыми, но если вы действительно хотите изучать живые системы, единственное, что мы всегда увидим - это естественный отбор. Мы можем попасть на другую планету, где у живых существ нет ДНК. Или они могут иметь другой тип наследственной информации, хранящийся в клетках, или они размножаются каким-то другим способом, или вообще они не на углеродной основе, а на основе кремния... И если бы мы попали на такую планету и стали изучать их биологию, то всё, что мы знаем о биологии, вирусах, ДНК, было бы бесполезно. Но если мы понимаем одну эту концепцию естественного отбора, о том, что окружающая среда отбирает какие-то изменения и нет какого-то волевого процесса, а происходят лишь случайные события, идёт случайный отбор случайных вариаций, и что за большое время, за невообразимо большое время эти изменения просто накапливаются, и их накапливание может дать очень значительные результаты. Мы ещё поговорим об этом в другом видео. До скорой встречи! Subtitles by the Amara.org community

Биологическая картина мира

В основе современной биологии лежат пять фундаментальных принципов: клеточная теория , эволюция , генетика , гомеостаз и энергия . В настоящее время биология - стандартный предмет в средних и высших учебных заведениях всего мира. Ежегодно публикуется более миллиона статей и книг по биологии, медицине , биомедицине и биоинженерии .

Существует пять принципов, объединяющих все биологические дисциплины в единую науку о живой материи :

Клеточная теория - учение обо всём, что касается клеток . Все живые организмы состоят как минимум из одной клетки - основной структурно-функциональной единицы организмов. Базовые механизмы и химия всех клеток во всех земных организмах сходны; клетки происходят только от ранее существовавших клеток, которые размножаются путём клеточного деления. Клеточная теория описывает строение клеток, их деление, взаимодействие с внешней средой, состав внутренней среды и клеточной оболочки, механизм действия отдельных частей клетки и их взаимодействия между собой.
Эволюция . Через естественный отбор и генетический дрейф наследственные признаки популяции изменяются из поколения в поколение.
Теория гена . Признаки живых организмов передаются из поколения в поколение вместе с генами , которые закодированы в ДНК . Информация о строении живых существ или генотип используется клетками для создания фенотипа , наблюдаемых физических или биохимических характеристик организма. Хотя фенотип, проявляющийся за счёт экспрессии генов, может подготовить организм к жизни в окружающей его среде, информация о среде не передаётся назад в гены. Гены могут изменяться в ответ на воздействия среды только посредством эволюционного процесса.
Гомеостаз . Физиологические процессы, позволяющие организму поддерживать постоянство своей внутренней среды независимо от изменений во внешней среде.
Энергия . Атрибут любого живого организма, существенный для его состояния.

Клеточная теория

Эволюция

Центральная организующая концепция в биологии состоит в том, что жизнь со временем изменяется и развивается посредством эволюции , и что все известные формы жизни на Земле имеют общее происхождение. Это обусловило сходство основных единиц и процессов жизнедеятельности, упоминавшихся выше. Понятие эволюции было введено в научный лексикон Жаном-Батистом Ламарком в 1809 году. Чарльз Дарвин через пятьдесят лет установил, что её движущей силой является естественный отбор , так же как искусственный отбор сознательно применяется человеком для создания новых пород животных и сортов растений . Позже в синтетической теории эволюции дополнительным механизмом эволюционных изменений был постулирован генетический дрейф .

Теория гена

Форма и функции биологических объектов воспроизводятся из поколения в поколение генами , которые являются элементарными единицами наследственности. Физиологическая адаптация к окружающей среде не может быть закодирована в генах и быть унаследованной в потомстве (см. Ламаркизм). Примечательно, что все существующие формы земной жизни, в том числе, бактерии, растения, животные и грибы, имеют одни и те же основные механизмы, предназначенные для копирования ДНК и синтеза белка. Например, бактерии, в которые вводят ДНК человека, способны синтезировать человеческие белки.

Совокупность генов организма или клетки называется генотипом . Гены хранятся в одной или нескольких хромосомах. Хромосома - длинная цепочка ДНК, на которой может быть множество генов. Если ген активен, то последовательность его ДНК копируется в последовательности РНК посредством транскрипции . Затем рибосома может использовать РНК, чтобы синтезировать последовательность белка , соответствующую коду РНК, в процессе, именуемом трансляция . Белки могут выполнять каталитическую (ферментативную) функцию, транспортную, рецепторную , защитную, структурную, двигательную функции.

Гомеостаз

Гомеостаз - способность открытых систем регулировать свою внутреннюю среду так, чтобы поддерживать её постоянство посредством множества корректирующих воздействий, направляемых регуляторными механизмами. Все живые существа, как многоклеточные, так и одноклеточные, способны поддерживать гомеостаз . На клеточном уровне, например, поддерживается постоянная кислотность внутренней среды (). На уровне организма у теплокровных животных поддерживается постоянная температура тела. В ассоциации с термином экосистема под гомеостазом понимают, в частности, поддержание растениями и водорослями постоянной концентрации атмосферного кислорода и диоксида углерода на Земле.

Энергия

Выживание любого организма зависит от постоянного притока энергии. Энергия черпается из веществ, которые служат пищей, и посредством специальных химических реакций используется для построения и поддержания структуры и функционирования клеток. В этом процессе молекулы пищи используются как для извлечения энергии , так и для синтеза биологических молекул собственного организма.

Первичным источником энергии для подавляющего большинства земных существ является световая энергия, главным образом солнечная , однако некоторые бактерии и археи получают энергию посредством хемосинтеза . Световая энергия посредством фотосинтеза превращается растениями в химическую (органические молекулы) в присутствии воды и некоторых минералов. Часть полученной энергии затрачивается на наращивание биомассы и поддержание жизни, другая часть теряется в виде тепла и отходов жизнедеятельности. Общие механизмы превращения химической энергии в полезную для поддержания жизни называются дыхание и метаболизм .

Уровни организации жизни

Живые организмы представляют собой высокоорганизованные структуры, поэтому в биологии выделяют ряд уровней организации. В различных источниках некоторые уровни опускаются или совмещаются друг с другом. Ниже представлены основные уровни организации живой природы обособленно друг от друга.

Молекулярный - уровень взаимодействия молекул , составляющих клетки и обуславливающих все её процессы.
Клеточный - уровень, на котором рассматриваются клетки как элементарные единицы строения живого.
Тканевой - уровень совокупностей сходных по строению и функциям клеток, образующих ткани .
Органный - уровень отдельных органов , обладающих собственным строением (объединением типов тканей) и местоположением в организме.
Организменный - уровень отдельного организма .
Популяционно-видовой уровень - уровень популяции, составляемой совокупностью особей одного вида .
Биогеоценотический - уровень взаимодействия видов между собой и с различными факторами окружающей среды.
Биосферный уровень - совокупность всех биогеоценозов , включающих и обуславливающих все явления жизни на Земле.

Биологические науки

Большинство биологических наук является дисциплинами с более узкой специализацией. Традиционно они группируются по типам исследуемых организмов:

ботаника изучает растения , водоросли , грибы и грибоподобные организмы ,
зоология - животных и протистов ,
микробиология - микроорганизмы и вирусы .

биохимия изучает химические основы жизни,
биофизика изучает физические основы жизни,
молекулярная биология - сложные взаимодействия между биологическими молекулами,
клеточная биология и цитология - основные строительные блоки многоклеточных организмов, клетки,
гистология и анатомия - строение тканей и организма из отдельных органов и тканей,
физиология - физические и химические функции органов и тканей,
этология - поведение живых существ,
экология - взаимозависимость различных организмов и их среды,
генетика - закономерности наследственности и изменчивости ,
биология развития - развитие организма в онтогенезе ,
палеобиология и эволюционная биология - зарождение и историческое развитие живой природы.

На границах со смежными науками возникают: биомедицина , биофизика (изучение живых объектов физическими методами), биометрия и т. д. В связи с практическими потребностями человека возникают такие направления, как космическая биология , социобиология , физиология труда , бионика .

Биологические дисциплины

История биологии

Хотя концепция биологии как особой естественной науки возникла в XIX веке , биологические дисциплины зародились ранее в медицине и естественной истории . Обычно их традицию ведут от таких античных учёных, как Аристотель и Гален через арабских медиков аль-Джахиза , ибн-Сину , ибн-Зухра и ибн-аль-Нафиза . В эпоху Возрождения биологическая мысль в Европе была революционизирована благодаря изобретению книгопечатания и распространению печатных трудов, интересу к экспериментальным исследованиям и открытию множества новых видов животных и растений в эпоху Великих географических открытий . В это время работали выдающиеся умы Андрей Везалий и Уильям Гарвей , которые заложили основы современной анатомии и физиологии . Несколько позже Линней и Бюффон совершили огромную работу по классификации форм живых и ископаемых существ. Микроскопия открыла для наблюдения ранее неведомый мир микроорганизмов, заложив основу для развития клеточной теории . Развитие естествознания, отчасти благодаря появлению механистической философии , способствовало развитию естественной истории .

К началу XIX века некоторые современные биологические дисциплины, такие как ботаника и зоология , достигли профессионального уровня. Лавуазье и другие химики и физики начали сближение представлений о живой и неживой природе. Натуралисты, такие как Александр Гумбольдт , исследовали взаимодействие организмов с окружающей средой и его зависимость от географии, закладывая основы биогеографии , экологии и этологии . В XIX веке развитие учения об эволюции постепенно привело к пониманию роли вымирания и изменчивости видов , а клеточная теория показала в новом свете основы строения живого вещества. В сочетании с данными эмбриологии и палеонтологии эти достижения позволили Чарльзу Дарвину создать целостную теорию эволюции, в основе которой лежит естественный отбор . К концу XIX века идеи самозарождения окончательно уступили место теории инфекционного агента как возбудителя заболеваний. Но механизм наследования родительских признаков всё ещё оставался тайной .

Традиционно научными исследованиями в области биологии занимаются университеты, хотя не всегда соответствующие факультеты называются биологическими. Например, в Московском государственном университете им. М. В. Ломоносова кроме имеются также факультет биоинженерии и биоинформатики , факультет фундаментальной медицины и НИИ физико-химической биологии . Кроме университетов научные исследования проводят государственные и частные институты, которые в России преимущественно относятся к системе

Биология - наука о жизни. В настоящее время она представляет собой комплекс наук о живой природе. Объектом изучения биологии являются живые организмы - растения и животные. и изучают многообразие видов, строение тела и функции органов, развитие, распространение, их сообщества, эволюцию.

Первые сведения о живых организмах начал накапливать еще первобытный человек. Живые организмы доставляли ему пищу, материал для одежды и жилища. Уже в то время человек не мог обойтись без знаний о свойствах растений, местах их произрастания, сроках созревания плодов и семян, о местах обитания и повадках животных, на которых охотился, хищниках и ядовитых животных, которые могли угрожать его жизни.

Так постепенно накапливались сведения о живых организмах. Приручение животных и начало возделывания растений потребовали более глубоких сведений о живых организмах.

Первые основатели

Значительный фактический материал о живых организмах был собран великим врачом Греции - Гиппократом (460-377г. до н.э.). Им собраны сведения о строении животных и человека, дано описание костей, мышц, сухожилий, головного и спинного мозга.

Первый большой труд по зоологии принадлежит греческому естествоиспытателю Аристотелю (384-322г. до н.э.). Он описал более 500 видов животных. Аристотель интересовался строением и образом жизни животных, он заложил основы зоологии.

Первая работа по систематизации знаний о растениях (ботаника ) выполнена Теофрастом (372-287г. до н.э.).

Расширением знаний о строении человеческого тела (анатомия) древняя наука обязана врачу Галену (130-200г. до н.э.), производившему вскрытия обезьян и свиней. Труды его оказывали влияние на естествознание и медицину в течение нескольких веков.

В эпоху средневековья под гнетом церкви наука развивалась очень медленно. Важным рубежом в развитии науки явилась эпоха Возрождения, начавшаяся в XVв. Уже в XVIIIв. развивались как самостоятельные науки ботаника, зоология, анатомия человека, физиология.

Основные вехи в изучении органического мира

Постепенно накапливались сведения о многообразии видов, строении тела животных и человека, индивидуальном развитии, функциях органов растений и животных. На протяжении многовековой истории биологии крупнейшими вехами в изучении органического мира можно назвать:

Введение принципов систематики, предложенных К.Линнеем;
изобретение микроскопа;
создание Т.Шванном клеточной теории;
утверждение эволюционного учения Ч.Дарвина;
открытие Г.Менделем основных закономерностей наследственности;
применение электронного микроскопа для биологических исследований;
расшифровка генетического кода;
создание учения о биосфере.

К настоящему времени науке известно около 1 500 000 видов животных и около 500 000 видов растений. Изучение многообразия растений и животных, особенностей их строения и жизнедеятельности имеет большое значение. Биологические науки являются базой для развития растениеводства, животноводства, медицины, бионики, биотехнологии.

Одними из древнейших биологических наук являются анатомия и физиология человека, составляющие теоретический фундамент медицины. Каждому человеку следует иметь представление о строении и функциях своего организма, чтобы в случае необходимости уметь оказать первую помощь, сознательно беречь свое здоровье и выполнять гигиенические правила.

На протяжении веков ботаника, зоология, анатомия, физиология разрабатывались учеными как самостоятельные, изолированные науки. Лишь в XIXв. были обнаружены закономерности, общие для всех живых существ. Так возникли науки, изучающие общие закономерности жизни. К ним относятся:

Цитология - наука о клетке;
генетика - наука об изменчивости и наследственности;
экология - наука о взаимоотношениях организма со средой и в сообществах организмов;
дарвинизм - наука об эволюции органического мира и другие.

В учебном курсе они составляют предмет общей биологии.

Человек на протяжении всего своего существования на Земле изучает разнообразие растительного и животного мира. Биологические науки, список которых постоянно пополняется, имеют большое значение для формирования современной естественнонаучной картины мира. Методы и подходы со временем совершенствуются, позволяя раскрывать многочисленные природные секреты.

Вконтакте

Появление термина

В основе термина лежат два греческих слова: bios – жизнь, logos – наука, учение. Кто ввел этот термин. Понятие биология означает совокупность наук о живой природе, раскрывает сущность жизни. Его предложили два видных ученых Г. Тревинарус и Ж.-Б. Лемарк еще в начале 19 века. Спустя два столетия наука продолжает активно развиваться, ученые уже достаточно далеко продвинулась в своих исследованиях.

Главные научные направления

Сегодня существуют многочисленные биологические дисциплины и отрасли , направленные на изучение живых существ, начиная от амебы с инфузорией и заканчивая человеческим организмом. Жизнь – основной предмет исследования. Разнообразие ее проявлений, влияние на окружающие процессы и явления, организация на всех уровнях и сегментах, входят в число объектов.

Назовем основные биологические дисциплины и подробно расскажем о некоторых из них:

общая биология,
системная,
вирусология,
микрология,
микробиология,
генетика,
анатомия,
этология,
цитология,
биология развития,
палеонтология и прочие.

Важно знать, какая наука изучает строение и функции , является одной из основных дисциплин. Ее название — цитология . Предметом изучения являются все процессы, происходящие с клеткой: рождение, жизнедеятельность, размножение, питание, старение и гибель.

Биологические дисциплины

Любые проявления жизни становятся предметом изучения для биологов. К ним относят:

распределение по территории,
строение,
происхождение,
функции,
развитие видов,
связи с другими живыми существами и предметами .

Важно! Задача биологии – раскрыть и изучить суть всех биологических закономерностей, с целью их освоения и управления.

Методы изучения:

наблюдение с целью описания явлений;
сравнение – обнаружение общих закономерностей;
эксперимент – искусственное создание ситуаций, выявляющие свойства организмов;
исторический метод – познание окружающего мира с помощью имеющихся данных;
моделирование — создания моделей разнообразных биологических систем;
современные усовершенствованные методы, основанные на новейших технологиях и достижениях.

Основные отрасли, которые нужно знать, и предметы их изучения:

зоология – животные;
энтомология – насекомых;
ботаника – растения;
анатомия –строение тканей и органов;
генетика – законы изменчивости и наследственности;
физиология –сущность всего живого, жизнь при патологиях и норме;
– взаимоотношение организмов с окружающей средой;
бионика – организацию, структуру, свойства живой природы;
биохимия – химический состав организмов и клеток, основные процессы, составляющие основу жизнедеятельности;
биофизика – физические аспектах существования живой природы;
микробиология – бактерии и прочие микроорганизмы;
молекулярная биология – способы хранения и передачи генетической информации;
клеточная инженерия – получение гибридных клеток;
битехнология – использование продуктов жизнедеятельности организмов для технологических решений;
селекция – выведение новых сортов, устойчивых к вредителям и суровому климату, улучшение качеств культурных растений.

Здесь перечислены далеко не все биологические науки, этот список может быть гораздо длиннее.

Экология – раздел биологии, изучающий отношения организмов друг с другом и окружающей средой. Раздел затрагивает не только факторы среды , ее физическую сущность, химический состав, но и ее загрязнение, нарушение ЭКО-цикла .

Эрнест Геккель в 1866 году придумал специальное название для этого научного направления. Раздел биологии, изучающий отношения организмов, их взаимодействие не только друг с другом, но и со средой, именуется прикладной экологией .

Она относится к отрасли биологии и является прикладной наукой, изучает механизмы разрушения человеком биосферы и способы предотвращения экологических катастроф. Отличается от прочих биологических областей тем, что ученым не приходится узнавать или изучать что-то новое, а использовать уже имеющиеся методики и разработки на практике.

Именно применением практических методов отличаются прикладные . Таким образом, мы ответили на вопрос, какая из биологических наук является практической или прикладной.

Чтобы добиться на практике реальных целей, нужны заказчик и инвестор. Часто крупные проекты и их реализацию финансирует государство: сохранение исчезающих видов животных , рациональное уничтожение отходов и сведение к минимуму загрязнения окружающей среды. Прикладной экологию принято считать потому, что она неразрывно связана со всеми процессами, происходящими с живыми существами.

Классификация

Любая обширная научная область предполагает деление на отдельные отрасли. Классификация биологических наук осуществляется на основании нескольких признаков. В зависимости от предмета или объекта изучения выделяются:

зоология,
ботаника,
микробиология и другие.

По уровню, на котором рассматривается живая материя :

цитология,
гистология,
молекулярная биология и другие.

По обобщенным свойствам организмов :

биохимия,
генетика,
экология и прочие.

Классификация биологических наук не означает их всецелой принадлежности к определенной области, каждая тесно взаимосвязана с другими. Например, изучать клетки невозможно без знания о происходящих в них биохимических процессах.

Интересно! Таксономия грибов современности (гриб) — это ни растение, ни живое существо. Гриб относят к отдельному типу живых организмов, так что для его изучения применяют совсем иные способы. Это находится в ведении микологии — отрасли биологии.

Уникальный метод

Культура тканей – это метод, позволяющий выращивать ткани, а также их клетки вне организма. В теории его предложил еще в 1874 году Голубев А.Е., а на практике применил лишь в 1885 году Скворцов И.П. Затем этот метод совершенствовался и развивался.

Выращивание тканей вне организма — пример метода культуры клеток.

Суть методики такова: берется небольшой кусочек нужной ткани конкретного организма и помещается в специально подготовленную питательную среду . Процесс происходит в стерильных условиях и при оптимальной температуре. Через некоторое время из спокойного состояния ткань начинает переходить в нормальное, с делением, питанием и выделением продуктов жизнедеятельности. Находясь в такой среде, ткань может генерироваться с огромной скоростью, но нужно вовремя менять раствор, потому что загрязненная среда угрожает измельчением клеток и их гибелью.

Что изучает биология с помощью метода культуры тканей . В основном технология используется при доказательствах теорий не только в биологии, но и в медицине. Так был исследован один из сложных процессов – митоз . Изучалось деление клеток на стадии развития эмбриона у птиц и млекопитающих. Есть несколько заболеваний, подтвердить которые можно лишь с помощью этого метода, например, неправильное количество хромосом у человека. Всем известные вакцины от полиомиелита, оспы или кори разработаны с помощью культуры тканей. Это удивительный подход. Также его широко применяют в парфюмерии.

Создание органов или их частей пока не находит большого распространения в связи с этическими нормами. Кроме того, технология эта дорогостоящая. Подобные передовые методики востребованы во многих областях науки.признаков живого существа , а вторая – внутренних. Что изучает морфология в разделе эндономии: критерии, по которым разделяют организмы на виды. Проводится классификация по внешнему виду, форме, размеру, окрасу и прочим признакам.

Долгое время именно они оставались единственными определяющими факторами, а внутреннее строение не учитывалось. Позже оказалось, что особи одного биологического вида могут делится на самцов и самок, появилось новое понятие — половой диморфизм .

Анатомия изучает внутреннее строение, находящееся выше клеточного уровня. На основе полученных данных производится систематизация видов в группы, что позволило выделить две основные группы органов: аналогичные, то есть одинаковые у всех видов, и гомологичные. К первым относят части тела, которые схожи по функциям, но имеют различное происхождение, а вторые – различное происхождение, но одинаковые функции. Пример гомологичных – передние конечности млекопитающих и крылья у птиц.

Биология – наука о живой природе

ЕГЭ Биология 1.1. Биология как наука, методы познания живой природы

Вывод

Набор дисциплин имеет огромное значение для дальнейшего развития практически всех сфер деятельности человека. Знание законов природы и устройства организмов помогает улучшить качество нашей жизни: совершенствовать способы лечения, производить новые медицинские препараты, косметические средства, улучшать качество продуктов питания, сохранить чистоту окружающей среды и многое другое.

С первых дней жизни человек неразрывно связан с биологией. Знакомство с этой наукой начинается еще со школьной парты, но сталкиваться с биологическими процессами или явлениями нам приходится каждый день. Далее в статье мы рассмотрим, что такое биология. Определение этого термина поможет лучше понять, что же входит в круг интересов названной науки.

Что изучает биология

Первое, что рассматривается при изучении какой-либо науки, - это теоретическое объяснение ее значения. Так, существует несколько сформулированныхопределений, что такое биология. Мы рассмотрим несколько из них. Например:

Биология — это наука обо всех живых организмах, обитающих на Земле, их взаимодействии друг с другом и с окружающей средой. Подобное разъяснение наиболее распространено в учебной школьной литературе.
Биология — это комплекс учений, который занимается рассмотрением и познанием живых объектов природы. Человек, животные, растения, микроорганизмы - все это представители живых организмов.
А самое короткое определение звучит так: биология — это наука о жизни.

Происхождение термина имеет древнегреческие корни. Если перевести дословно, то перед нами будет еще одно определение, что такое биология. Слово состоит из двух частей: "био" - "жизнь", и "логос" - "учение". То есть все, что тем или иным образом имеет отношение к жизни, попадает в сферу изучения биологии.

Подразделы биологии

Определение биологии станет более полным при перечислении разделов, входящих в эту науку:

Зоология. Она занимается изучением животного мира, классификацией животных, их внутренней и внешней морфологией, жизнедеятельностью, взаимосвязью с миром, влиянием на человеческую жизнь. Кроме того, зоология рассматривает редкие, а также вымершие виды животных.
Ботаника. Это раздел биологии, имеющий отношение к растительному миру. Она занимается изучением видов растений, их строения и физиологических процессов. Помимо основных вопросов, связанных с морфологией растений, эта категория биологии изучает применение растений в промышленности, жизни человека.
Анатомия рассматривает внутреннее и внешнее строение организма человека и животных, систем органов, взаимодействие систем.

Каждый биологический раздел имеет ряд собственных подкатегорий, каждая из которых занимается изучением более узких тем раздела. В этом случае определений биологии будет несколько.

Что изучает биология

Поскольку определения биологии гласят, что это наука о живом, следовательно, объектами ее изучения являются живые организмы. К таковым относятся:

человек;
растения;
животные;
микроорганизмы.

Биология занимается изучением и более точных структур организма. К ним относятся:

Клеточные, молекулярные - это рассмотрение организмов на уровне клеток и более мелких составляющих.
Тканевые - комплекс клеток одной направленности складывается в тканевые структуры.
Органные - клетки и ткани, выполняющие одну функцию, образуют органы.
Организменные - система клеток, тканей и органов и их взаимодействие между собой, образует полноценный живой организм.
Популяционные - структура направлена на изучение жизни особей одного вида на единой территории, а также их взаимодействие внутри системы и с другими видами.
Биосферные.

Биология тесно связана с медициной, поэтому ее учения являются также и медицинскими темами. Изучение микроорганизмов, а также молекулярных структур живых веществ способствует получению новых медикаментозных средств по борьбе с различными заболеваниями.

С какими науками пересекается биология

Биология — это наука, которая обладает тесным взаимодействием с различными науками других направлений. К ним относятся:

Химия. Биология и химия обладают тесным переплетением тем и неразрывно связаны друг с другом. Ведь в биологических объектах непрерывно происходят различные биохимические процессы. Простым примером можно назвать дыхание организмов, фотосинтез растений, метаболизм.
Физика. Даже в биологии есть подраздел, называющийся биофизикой, который исследует физические процессы, связанные с жизнедеятельностью организмов.

Как видите, биология - многогранная наука. Определение, что такое биология, можно перефразировать по разному, но смысл остается один - это учение о живых организмах.

Биология – наука, изучающая свойства живых систем. Однако определить, что такое живая система, достаточно сложно. Именно поэтому ученые установили несколько критериев, по которым организм можно отнести к живым. Главными из этих критериев являются обмен веществ или метаболизм, самовоспроизведение и саморегуляция.

Понятие наука определяется, как «сфера человеческой деятельности по получению, систематизации объективных знаний о действительности». В соответствии с этим определением объектом науки – биологии является жизнь во всех ее проявлениях и формах, а также на разных уровнях .

Каждая наука, в том числе и биология, пользуется определенными методами исследования. Некоторые из них универсальны для всех наук, например такие, как наблюдение, выдвижение и проверка гипотез, построение теорий. Другие научные методы могут быть использованы только определенной наукой : генеалогический, гибридизация, метод культуры тканей и т.д.

Биология тесно связана с другими науками – химией, физикой, экологией, географией. Собственно биология делится на множество частных наук, изучающих различные биологические объекты: биология растений и животных, физиология растений, морфология, генетика, систематика, селекция, микология, гельминтология и множество других наук.

Метод – это путь исследования, который проходит ученый, решая какую-либо научную задачу, проблему.

Методы науки:

1.Универсальные:

Моделирование – метод, при котором создается некий образ объекта, модель, с помощью которой ученые получают необходимые сведения об объекте (Джеймс Уотсон и Френсис Крик создали из пластмассовых элементов модель – двойную спираль ДНК, отвечающую данным рентгенологических и биохимических исследований. Эта модель вполне удовлетворяла требованиям, предъявляемым к ДНК).

Наблюдение – метод, с помощью которого исследователь собирает информацию об объекте (можно визуально наблюдать за поведением животных, с помощью приборов за изменениями в живых объектах, за сезонными изменениями в природе). Выводы, сделанные наблюдателем, проверяются либо повторными наблюдениями, либо экспериментально.

Эксперимент (опыт) – метод, с помощью которого проверяют результаты наблюдений, выдвинутые предположения – гипотезы (получение новых знаний с помощью поставленного опыта). Примеры экспериментов: скрещивания животных или растений с целью получения нового сорта или породы, проверка нового лекарства.

Проблема – вопрос, задача, требующие решения. Решение проблемы ведет к получению нового знания. Научная проблема всегда скрывает какое-то противоречие между известным и неизвестным. Решение проблемы требует от ученого сбора фактов, их анализа, систематизации.

Сформулировать проблему бывает достаточно сложно, однако всегда, когда есть затруднение, противоречие, появляется проблема.

Гипотеза – предположение, предварительное решение поставленной проблемы. Выдвигая гипотезы, исследователь ищет взаимосвязи между фактами, явлениями, процессами. Именно поэтому гипотеза чаще всего имеет форму предположения: «если … тогда». Гипотеза проверяется экспериментально.

Теория – это обобщение основных идей в какой-либо научной области знания. Со временем теории дополняются новыми данными, развиваются. Некоторые теории могут опровергаться новыми фактами. Верные научные теории подтверждаются практикой.

2.Частные научные методы:

Генеалогический – применяется при составлении родословных людей, выявлении характера наследования некоторых признаков.

Исторический – установление взаимосвязей между фактами, процессами, явлениями, происходившими на протяжении исторически длительного времени (несколько миллиардов лет).

Палеонтологический – метод, позволяющий выяснить родство между древними организмами, останки которых находятся в земной коре, в разных геологических слоях.

Центрифугирование – разделение смесей на составные части под действием центробежной силы. Применяется при разделении органоидов клетки, легких и тяжелых фракций (составляющих) органических веществ и т.д.

Цитологический или цитогенетический – исследование строения клетки, ее структур с помощью различных микроскопов.

Биохимический – исследование химических процессов, происходящих в организме.

Каждая частная биологическая наука (ботаника, зоология, анатомия и физиология, цитология, эмбриология, генетика, селекция, экология и другие) пользуется своими более частными методами исследования.

У каждой науки есть объект и предмет исследования.

У биологии объектом исследования является ЖИЗНЬ. Предмет изучения науки всегда несколько уже, ограниченнее, чем объект. Так, например, кого-то из ученых интересует обмен веществ организмов. Тогда объектом изучения будет жизнь, а предметом изучения – обмен веществ. С другой стороны, обмен веществ тоже может быть объектом исследования, но тогда предметом исследования будет одна из его характеристик, например обмен белков, или жиров, или углеводов.

ТЕМАТИЧЕСКИЕ ЗАДАНИЯ

Часть А

А1. Биология как наука изучает
1) общие признаки строения растений и животных
2) взаимосвязь живой и неживой природы
3) процессы, происходящие в живых системах
4) происхождение жизни на Земле

А2. И.П. Павлов в своих работах по пищеварению применял метод исследования:
1) исторический
2) описательный
3) экспериментальный
4) биохимический

А3. Предположение Ч. Дарвина о том, что у каждого современного вида или группы видов были общие предки – это:
1) теория
2) гипотеза
3) факт
4) доказательство

А4. Эмбриология изучает
1) развитие организма от зиготы до рождения
2) строение и функции яйцеклетки
3) послеродовое развитие человека
4) развитие организма от рождения до смерти

А5. Количество и форма хромосом в клетке устанавливается методом исследования
1) биохимическим
2) цитологическим
3) центрифугированием
4) сравнительным

А6. Селекция как наука решает задачи
1) создания новых сортов растений и пород животных
2) сохранения биосферы
3) создания агроценозов
4) создания новых удобрений

А7. Закономерности наследования признаков у человека устанавливаются методом
1) экспериментальным
2) гибридологическим
3) генеалогическим
4) наблюдения

А8. Специальность ученого, изучающего тонкие структуры хромосом, называется:
1) селекционер
2) цитогенетик
3) морфолог
4) эмбриолог

А9. Систематика – это наука, занимающаяся
1) изучением внешнего строения организмов
2) изучением функций организма
3) выявлением связей между организмами
4) классификацией организмов

Часть В

В1. Укажите три функции, которые выполняет современная клеточная теория
1) Экспериментально подтверждает научные данные о строении организмов
2) Прогнозирует появление новых фактов, явлений
3) Описывает клеточное строение разных организмов
4) Систематизирует, анализирует и объясняет новые факты о клеточном строении организмов
5) Выдвигает гипотезы о клеточном строении всех организмов
6) Создает новые методы исследования клетки

Часть С

С1. Французский ученый Луи Пастер прославился как «спаситель человечества», благодаря созданию вакцин против инфекционных заболеваний, в том числе таких как, бешенство, сибирская язва и др. Предложите гипотезы, которые он мог выдвинуть. Каким из методов исследования он доказывал свою правоту?