У 1802 році.
енциклопедичний YouTube
1 / 5
✪ Введення в еволюцію і природний відбір
✪ Вища нервова діяльність Рефлекси | Біологія 7 клас # 53 | Інфоурок
✪ Будова клітини. Відеоурок по біології 5 клас
✪ БУДОВА КЛІТИНИ
✪ ТОП 7 ТВАРИН СТВОРЕНИХ ЛЮДИНОЮ. НАВІЩО вчені біороботів - мутанти. ШОКУЮЧІ НАУКОВІ ДОСВІДИ З ДНК
субтитри
Наукова концепція, яку часто неправильно розуміють і про яку ведеться багато суперечок (не стільки в науці, скільки в суспільній свідомості), - це теорія еволюції. Еволюція. Де б ми не чули це слово (навіть якщо ми чуємо його не в контексті біології), ми відразу думаємо про зміни, про розвиток. Коли люди використовують його в повсякденній мові, вони мають на увазі зміни, які ... Не знаю, чи зможу я це намалювати ... Ось, скажімо, мавпа, зігнута ... Ми всі бачили цю картинку в музеях природної історії. Вона ходить згорбившись, приблизно так, голова опущена ... Це людиноподібна мавпа, нехай вона ще буде в капелюсі ... А далі ми бачимо картинку, де вона повільно-повільно випрямляється і врешті-решт перетворюється на якогось хлопця, що йде на роботу. У тому ж чудовому настрої. І тепер він тримається зовсім прямо. Звичайно підтекст такої: стояти прямо краще, ніж не стояти прямо ... (У нього більше немає хвоста ...) Давайте я це зітру. А у цього хлопця він якраз є. Намалюю його відповідної товщини. У цього хлопця хвіст є. (Вибачте, вже як можу.) Ви це бачили, якщо були в музеї природної історії. Далі йде ще кілька мавп, все більше ходить на двох, і нарешті вони перетворюються в людини. І є ця ідея, що мавпи якось перетворилися в людей. Я чув це в різних ситуаціях: на уроках біології та навіть серед учених. Вони кажуть: мавпа розвинулася в людини або мавпа розвинулася в прачеловека. Такий, знаєте, стояв майже прямо, трохи сутулий, був схожий на мавпу і кілька на людину і так далі. Я хочу гранично ясно сказати: хоча цей процес дійсно пройшов, були істоти, з часом накопичують зміни, може, їх предки виглядали спочатку так, потім так, немає ніякого спрямованого процесу, званого еволюцією. Не те щоб мавпа думала: «От би мої діти були схожі на того хлопця. Треба якось набрати змін в свою ДНК, щоб вони так виглядали ». І ДНК теж не в курсі. ДНК не говорила: «Гей, ходіть прямо, не горбатьтесь, як мавпа. А я постараюся як-небудь раптово перетворити нас в цього хлопця ». Такого не відбувалося. Розумієте? Потрібно чітко усвідомлювати, еволюція - це дещо інше. Це не так, як деякі уявляють собі ... Ось дерево, і на ньому, на самому верху, багато прекрасних фруктів. Багато смачних фруктів нагорі. Можливо, це яблука. І було якесь тварина, типу корови, або коні. І воно думало: от би мені дістати ті яблука. І тому, що вони хочуть дістатися до яблук через пару поколінь, вони будуть весь час витягати шию, і з покоління в покоління їх шиї будуть все довше, поки вони не перетворяться на жирафів. Це не еволюція, вона має на увазі не це, хоча традиційне розуміння еволюції іноді наводить нас саме на цю думку. Взагалі, я вважаю за краще інший термін: природний відбір. Давайте я запишу цей термін: Природний відбір. Буквально це означає, що в будь-якій популяції живих істот буде мінливість. Це ключове слово. Це означає, що є якісь варіації. Якщо ви подивіться на дітей в школі, то побачите мінливість. Хтось вище, хтось нижче, хтось зі світлим волоссям, хтось тёмноволосий. І так далі. Мінливість є завжди. І що таке природний відбір: це процес, пов'язаний з тим, що іноді деякі фактори навколишнього середовища виявляються більш придатними для певних варіацій. Деякі варіації можуть не мати значення, а деякі дуже важливі. Один приклад повторюється в кожній книзі по біології, але він цікавий. Здається, цей метелик називається п'ядун березовий. Це було в Англії до промислової революції. Ці метелики були ... (Зараз спробую намалювати її.) Начебто, схоже. Намалюю кілька, березових п'ядунів. Парочку тут, і тут ще одну. Так ось, більшість п'ядаків були такими, а деякі з них були більш плямистими. Деякі могли виглядати так. (Давайте намалюємо білим кольором.) Ось у цій є цятки. Деякі, можливо, виглядали так. Ще у них були і чорні цятки. А деякі були взагалі майже без цяток. Це і є природна мінливість, яку можна бачити в будь-якій популяції тварин. Є трохи різні забарвлення. Вони жили довго і щасливо, можливо, тисячі років, це природна мінливість. Просто для цих метеликів це була не важлива риса. Але потім в Англії раптом трапилася промислова революція, і стало дуже багато сажі від заводів, від парових двигунів теж, що працюють на вугіллі. І раптом багато, що колись було сірим і білим, наприклад, стовбури деяких дерев ... Може, були дерева, які раніше виглядали так, зберігся колір ... а може, стовбури виглядали якось так. Наприклад, так. І тут П'ядун було б цілком добре. Якісь стовбури були досить темні ... Але раптом трапилася промислова революція, все покривається сажею від спалюваного вугілля, і раптово все дерева абсолютно чорні, як смола, або набагато темніше, ніж були. Середовище, в якому жили метелики, раптово змінилася. Як ви думаєте: які будуть фактори відбору для цих метеликів? Метелика можуть з'їсти птиці, тут важливо, наскільки птиці легко її бачити. Раптово середовище проживання стає набагато темніше, ніж раніше. Ви здогадуєтеся, що відбудеться: птахам тепер набагато легше побачити цю метелика, ніж цю, тому що на темному тлі цього метелика набагато складніше помітити. І це не означає, що птахи взагалі ніколи не зловлять цю, просто ось цю вони будуть ловити набагато частіше. Ну і ви розумієте, що буде, якщо птахи переловлять цих метеликів до того, як вони залишать потомство, або під час шлюбного періоду. Цей метелик, темні метелики будуть розмножуватися набагато частіше, і у нас раптово виявиться в рази більше метеликів, які виглядають так. Таких буде набагато більше. Отже, що у нас сталося? Був тут у метеликів якийсь задум або план розвитку? Здавалося б, почорніти - найрозумніше рішення. Все навколо стало чорним, у метеликів змінюється пара поколінь, все метелики раптово виявляються чорними, і ви думаєте: О, ці метелики геніальні, вони якось все вирішили стати чорними, щоб краще ховатися від птахів. Але все було не так. Їх було багато. У популяції метеликів було багато різних варіантів, і коли навколишнє середовище почало ставати темніше, ось цим красуням і красеня стало набагато менше везти з розмноженням. А ці плодилися і розмножувалися, поки тих доїдали до того, як вони встигали залишити потомство. Або в процесі. Вони не змогли залишити достатньо нащадків, і тоді домінувати став інший варіант. І тоді п'ядака стали зовсім чорними, як ви бачите. Ви можете сказати: «Гаразд, Сал, це тільки один приклад, мені потрібно більше. Цей природний відбір повинен діяти всюди, він може пояснити, як ми еволюціонували з примітивних бактерій або з самореплицирующихся РНК (про неї я детально розповім пізніше). Мені потрібні ще докази, я хочу бачити, як він працює зараз ». І кращий приклад - це грип. Я зроблю ролики про те, що таке віруси і як вони розмножуються. Віруси - це дуже цікаво, тому що насправді не дуже зрозуміло, живі вони чи ні. По суті це просто контейнери з ДНК і іноді з РНК, а це - просто генетична інформація, що міститься в цих маленьких білкових контейнерах правильної геометричної форми. І це все, що вони з себе представляють, це не звичайні живі організми, які активно пересуваються, мають активний метаболізм та інше. Вони беруть цю ДНК і впроваджують її в інші клітини, які можуть її обробити, а потім використовують цю ДНК, щоб створити більше вірусів. Загалом, ми можемо зробити цілу серію відео про віруси. Словом, грип - це вірус. Щороку ми бачимо певний штам вірусу. .. тип вірусу, і вони все трохи розрізняються. Я позначу відмінності різною кількістю точок. Давайте це буде вірус грипу, людський грип, він заражає людини, і наша імунна система, про яку буде відразу кілька відео, поволі вчиться розпізнавати цей вірус і атакувати його, поки він не завдав великої шкоди. І ви уявляєте, що відбувається. Наприклад, це сьогоднішній вірус грипу ... Давайте я їх все намалюю, вони все з двома точками ... Ось так, я ще розповім, що означають ці точки. Поки скажімо, що по ним імунна система їх розпізнає. Вона розуміє: так, коли я бачу цього зеленого хлопця з двома точками, це не до добра. Я на нього нападу і знищу, поки він не пошкодив мені імунну систему, ДНК і все інше. Як тільки імунна система розуміє, що з себе представляє даний вірус, починається жорсткий відбір. Ми ще поговоримо про те, як імунна система вчиться. Вона почне атакувати цих хлопців. Ви можете подумати, що грип хитрує, але він не хитрий, він взагалі не розумний. Що він робить: він постійно змінюється. Так що в кожній популяції грипу завжди є невеликі варіації. Може, переважна більшість вірусів з двома точками, але час від часу з'явиться один вірус з однією точкою, інший - з трьома, може, це випадкова мутація. Можливо, один з (візьму будь-яке число) ... один з мільйона цих вірусів має одну точку замість двох. І ось що відбувається: як тільки імунна система людини звикає атакувати вірус з двома червоними крапками, ось цьому хлопцю вже не доведеться конкурувати з іншими вірусами за місце в людині, йому і так дістанеться вся людська ДНК. І тоді цей вірус буде більш успішним. Так що до наступного грипозного сезону, коли люди знову почнуть чхати, всюди поширюючи заразу, новим вірусом грипу буде цей хлопець. Так що коли ви рік за роком спостерігаєте цей процес, Це новий вірус грипу, еволюція і природний відбір в прямому ефірі. Все працює! Цей процес не завжди займає мільйони років. Хоча найзначніші його прояви, які ми бачимо навколо і в собі, - це зазвичай результат процесів, що тривали мільйони років, але те ж саме відбувається щороку. Ще приклад - це бактерії та антибіотики. Бактерії - це маленькі клітки, які можуть переміщатися. Ми ще поговоримо про них. Вони виразно живі, у них є обмін речовин і все інше. І це просто корисно знати: коли люди говорять про інфекції, це може бути або вірусна інфекція, яка заражає нашу ДНК і використовує наші клітинні механізми для розмноження, або бактеріальна, це зараження маленькими клітинами, які переміщаються і виділяють токсини, від яких нам погано. Так ось, саме бактерії вбивають антибіотиками. Анти-биотики. Хоча ні, там немає дефіса. Антибіотики. Вони атакують бактерії і вбивають їх. Якщо у вас, може, є знайомі лікарі і ви їм скажете: «Я захворів, це, напевно, бактеріальна інфекція, дайте мені антибіотик», то відповідальний доктор відповість: «Ні, я не можу давати антибіотики просто так, тому що чим частіше ви використовуєте антибіотики, тим більше шансів, створити нові варіанти ... (треба бути обережніше зі словом «створити», тут немає цілеспрямованого створення ... і треба закінчити цю пропозицію) Дуже ймовірно, що ви таким чином допомагаєте відбору бактерій, стійких до антибіотиків. Як це працює? Скажімо, це зелене ... скажімо, це все бактерії, їх тут квадрильйонів. І час від часу з'являється одна, яка трохи відрізняється від інших. Всі бактерії з випадковою популяції однаково можуть вас заразити, і це випадкові відмінності між цими бактеріями. Може, в її ДНК відбулися незначні зміни, але це все ті бактерії, які не потрібні в організмі у великій кількості. Ваша імунна система може атакувати їх і впоратися з ними. Але їх буде дуже багато, і ви можете захворіти, померти і так далі. Припустимо, все почнуть використовувати антибіотики, коли не хворіють, коли немає реальної необхідності, не так, що питання життя і смерті І припустимо, є антибіотик, який дуже добре вбиває зелені бактерії. Що станеться, якщо ви раптово вб'єте всі зелені бактерії? Після цього сині бактерії займуть всю екосистему, де вони раніше конкурували з усіма цими зеленими за доступ до всього всередині вашого тіла. А тепер він зовсім один і може вільно розмножуватися, так що він буде це робити, зрозуміло ... Ще раз повторю: тут немає ніякого плану і розумного процесу: на кшталт того, що якась бактерія думає: «Я зроблю розумнішими, заведу стійкістю до антибіотиків ». Нет.Такого, аж ніяк, не відбувається. Просто існують випадкові зміни, а мутації в віруси і бактерії відбуваються дуже часто. Є ось ці випадкові зміни, може, одна зміна на мільйон. Але якщо раптом ви почнете вбивати всіх її конкурентів, то ця бактерія зможе відтворюватися дуже швидко і стане домінуючою. І антибіотик, створений спеціально для знищення зелених бактерій, виявиться абсолютно даремний. А ви отримаєте супербактеріі. Може, ви чули слово «супермикроб». Це він. Це не вони себе якось створили. Це ми навчилися дуже добре вбивати їх конкурентів і дозволили їм взяти верх. Тепер не можемо їх убити, тому що всі наші ліки працювали тільки проти їх конкурентів. Бактерії продовжують і продовжують мутувати. І якщо ми занадто налягаємо на антибіотики, то завжди сприяємо відбору варіацій, які до цих антибіотиків не чутливі. Я думаю, вже досить довго говорив. Взагалі це дуже захоплююча тема. Я хотів зробити її темою мого першого ролика (або лекції, якщо дозволите) з біології, тому що якщо ... Біологія - це наука про життя, і ми можемо говорити про життя незалежно від того, чи є віруси живими, але якщо ви дійсно хочете вивчати живі системи, єдине, що ми завжди побачимо - це природний відбір. Ми можемо потрапити на іншу планету, де у живих істот немає ДНК. Або вони можуть мати інший тип спадкової інформації, що зберігається в клітинах, або вони розмножуються якимось іншим способом, або взагалі вони не на вуглецевій основі, а на основі кремнію ... І якби ми потрапили на таку планету і стали вивчати їх біологію , то все, що ми знаємо про біології, віруси, ДНК, було б марно. Але якщо ми розуміємо одну цю концепцію природного відбору, про те, що навколишнє середовище відбирає якісь зміни і немає якогось вольового процесу, а відбуваються лише випадкові події, йде випадковий відбір випадкових варіацій, і що за великий час, за неймовірно велике час ці зміни просто накопичуються, і їх накопичення може дати дуже значні результати. Ми ще поговоримо про це в іншому відео. До скорої зустрічі! Subtitles by the Amara.org community
Біологічна картина світу
В основі сучасної біології лежать п'ять фундаментальних принципів: клітинна теорія, еволюція, генетика, гомеостаз і енергія. В даний час біологія - стандартний предмет в середніх і вищих навчальних закладах усього світу. Щорічно публікується більше мільйона статей і книг з біології, медицині, біомедицині та біоінженерії.
Існує п'ять принципів, які об'єднують всі біологічні дисципліни в єдину науку про живу матерію:
- Клітинна теорія - вчення про все, що стосується клітин. Всі живі організми складаються як мінімум з однієї клітини - основний структурно-функціональної одиниці організмів. Базові механізми і хімія всіх клітин у всіх земних організмах подібні; клітини відбуваються тільки від раніше існуючих клітин, які розмножуються шляхом клітинного поділу. Клітинна теорія описує будову клітин, їх розподіл, взаємодія з зовнішнім середовищем, склад внутрішнього середовища і клітинної оболонки, механізм дії окремих частин клітини і їх взаємодії між собою.
- Еволюція. Через природний відбір і генетичний дрейф спадкові ознаки популяції змінюються з покоління в покоління.
- Теорія гена. Ознаки живих організмів передаються з покоління в покоління разом з генами, які закодовані в ДНК. Інформації про будову живих істот або генотип використовується клітинами для створення фенотипу, які спостерігаються фізичних або біохімічних характеристик організму. Хоча фенотип, що виявляється за рахунок експресії генів, може підготувати організм до життя в навколишньому його середовищі, інформація про середовище не передається назад в гени. Гени можуть змінюватися у відповідь на дії середовища тільки за допомогою еволюційного процесу.
- Гомеостаз. Фізіологічні процеси, що дозволяють організму підтримувати сталість свого внутрішнього середовища незалежно від змін у зовнішньому середовищі.
- Енергія. Атрибут будь-якого живого організму, істотний для його стану.
клітинна теорія
еволюція
Центральна організуюча концепція в біології полягає в тому, що життя з часом змінюється і розвивається за допомогою еволюції, і що всі відомі форми життя на Землі мають спільне походження. Це зумовило схожість основних одиниць і процесів життєдіяльності, згадуваних вище. Поняття еволюції було введено в науковий лексикон Жаном-Батистом Ламарком в 1809 році. Чарльз Дарвін через п'ятдесят років встановив, що її рушійною силою є природний відбір, так само як штучний відбір свідомо застосовується людиною для створення нових порід тварин і сортів рослин. Пізніше в синтетичної теорії еволюції додатковим механізмом еволюційних змін був постулював генетичний дрейф.
теорія гена
Форма і функції біологічних об'єктів відтворюються з покоління в покоління генами, які є елементарними одиницями спадковості. Фізіологічна адаптація до навколишнього середовища не може бути закодована в генах і бути успадкованою в потомстві (див. Ламаркізм). Примітно, що всі існуючі форми земного життя, в тому числі, бактерії, рослини, тварини і гриби, мають одні і ті ж основні механізми, призначені для копіювання ДНК і синтезу білка. Наприклад, бактерії, в які вводять ДНК людини, здатні синтезувати людські білки.
Сукупність генів організму або клітини називається генотипом. Гени зберігаються в одній або декількох хромосомах. Хромосома - довгий ланцюжок ДНК, на якій може бути безліч генів. Якщо ген активний, то послідовність його ДНК копіюється в послідовності РНК за допомогою транскрипції. Потім рибосома може використовувати РНК, щоб синтезувати послідовність білка, відповідну коду РНК, в процесі, званому трансляція. Білки можуть виконувати каталітичну (ферментативну) функцію, транспортну, рецепторну, захисну, структурну, рухову функції.
гомеостаз
Гомеостаз - здатність відкритих систем регулювати свою внутрішню середу так, щоб підтримувати її сталість за допомогою безлічі коригувальних впливів, які направляються регуляторними механізмами. Всі живі істоти, як багатоклітинні, так і одноклітинні, здатні підтримувати гомеостаз. На клітинному рівні, наприклад, підтримується постійна кислотність внутрішнього середовища (). На рівні організму у теплокровних тварин підтримується постійна температура тіла. В асоціації з терміном екосистема під гомеостазом розуміють, зокрема, підтримку рослинами і водоростями постійної концентрації атмосферного кисню і діоксиду вуглецю на Землі.
енергія
Виживання будь-якого організму залежить від постійного припливу енергії. Енергія черпається з речовин, які служать їжею, і за допомогою спеціальних хімічних реакцій використовується для побудови і підтримки структури і функціонування клітин. У цьому процесі молекули їжі використовуються як для добування енергії, так і для синтезу біологічних молекул власного організму.
Первинним джерелом енергії для переважної більшості земних істот є світлова енергія, головним чином сонячна, однак деякі бактерії і археї отримують енергію за допомогою хемосинтезу. Світлова енергія за допомогою фотосинтезу перетворюється рослинами в хімічну (органічні молекули) в присутності води і деяких мінералів. Частина отриманої енергії витрачається на нарощування біомаси та підтримання життя, інша частина втрачається у вигляді тепла і відходів життєдіяльності. Загальні механізми перетворення хімічної енергії в корисну для підтримки життя називаються дихання і метаболізм.
Рівні організації життя
Живі організми являють собою високоорганізовані структури, тому в біології виділяють ряд рівнів організації. У різних джерелах деякі рівні опускаються або поєднуються один з одним. Нижче представлені основні рівні організації живої природи відокремлено одна від одної.
- Молекулярний - рівень взаємодії молекул, складових клітини і обумовлюють все її процеси.
- Клітинний - рівень, на якому розглядаються клітини як елементарні одиниці будови живого.
- Тканинної - рівень сукупностей подібних за будовою і функціями клітин, що утворюють тканини.
- Органний - рівень окремих органів, які мають власним будовою (об'єднанням типів тканин) і місцем розташування в організмі.
- Організменний - рівень окремого організму.
- Популяційно-видовий рівень - рівень популяції, яку зводять сукупністю особин одного виду.
- Біогеоценотіческій - рівень взаємодії видів між собою і з різними факторами навколишнього середовища.
- Біосферний рівень - сукупність всіх біогеоценозів, що включають і обумовлюють всі явища життя на Землі.
біологічні науки
Більшість біологічних наук є дисциплінами з більш вузькою спеціалізацією. Традиційно вони групуються за типами досліджуваних організмів:
- ботаніка вивчає рослини, водорості, гриби і грибоподібних організми,
- зоологія - тварин і протистов,
- мікробіологія - мікроорганізми і віруси.
- біохімія вивчає хімічні основи життя,
- біофізика вивчає фізичні основи життя,
- молекулярна біологія - складні взаємодії між біологічними молекулами,
- клітинна біологія та цитологія - основні будівельні блоки багатоклітинних організмів, клітини,
- гістологія і анатомія - будова тканин і організму з окремих органів і тканин,
- фізіологія - фізичні і хімічні функції органів і тканин,
- етологія - поведінка живих істот,
- екологія - взаємозалежність різних організмів і їх середовища,
- генетика - закономірності спадковості і мінливості,
- біологія розвитку - розвиток організму в онтогенезі,
- палеобіологія і еволюційна біологія - зародження та історичний розвиток живої природи.
На кордонах з суміжними науками виникають: біомедицина, біофізика (вивчення живих об'єктів фізичними методами), біометрія і т. Д. У зв'язку з практичними потребами людини виникають такі напрямки, як космічна біологія, соціобіологія, фізіологія праці, біоніка.
біологічні дисципліни
Історія біології
Хоча концепція біології як особливої \u200b\u200bприродної науки виникла в XIX столітті, біологічні дисципліни зародилися раніше в медицині і природної історії. Зазвичай їх традицію ведуть від таких античних вчених, як Арістотель і Гален через арабських медиків аль-Джахіз, ібн-Сіна, ібн-Зухра і ібн-аль-Нафіз. В епоху Відродження біологічна думка в Європі була революціонізувати завдяки винаходу друкарства і розповсюдження друкованих праць, інтересу до експериментальних досліджень і відкриття безлічі нових видів тварин і рослин в епоху Великих географічних відкриттів. В цей час працювали видатні уми Андрій Везалий і Вільям Гарвей, які заклали основи сучасної анатомії і фізіології. Трохи пізніше Лінней і Бюффон здійснили величезну роботу по класифікації форм живих і викопних істот. Мікроскопія відкрила для спостереження раніше невідомий світ мікроорганізмів, заклавши основу для розвитку клітинної теорії. Розвиток природознавства, почасти завдяки появі механістичної філософії, сприяло розвитку природної історії.
До початку XIX століття деякі сучасні біологічні дисципліни, такі як ботаніка та зоологія, досягли професійного рівня. Лавуазьє та інші хіміки і фізики почали зближення уявлень про живу і неживу природу. Натуралісти, такі як Олександр Гумбольдт, досліджували взаємодію організмів з навколишнім середовищем і його залежність від географії, закладаючи основи біогеографії, екології та етології. У XIX столітті розвиток вчення про еволюцію поступово призвело до розуміння ролі вимирання і мінливості видів, а клітинна теорія показала в новому світлі основи будови живого речовини. У поєднанні з даними ембріології і палеонтології ці досягнення дозволили Чарльзу Дарвіну створити цілісну теорію еволюції, в основі якої лежить природний відбір. До кінця XIX століття ідеї самозародження остаточно поступилися місцем теорії інфекційного агента як збудника захворювань. Але механізм успадкування батьківських ознак все ще залишався таємницею.
Традиційно науковими дослідженнями в області біології займаються університети, хоча не завжди відповідні факультети називаються біологічними. Наприклад, в Московському державному університеті ім. М. В. Ломоносова крім є також факультет біоінженерії та біоінформатики, факультет фундаментальної медицини та НДІ фізико-хімічної біології. Крім університетів наукові дослідження проводять державні та приватні інститути, які в Росії переважно відносяться до системи
Біологія (Від грец. Біос - життя, логос - слово, наука) - це комплекс наук про живу природу.
Предметом біології є всі прояви життя: будова і функції живих істот, їх різноманітність, походження і розвиток, а також взаємодія з навколишнім середовищем. Основне завдання біології як науки полягає в тлумаченні всіх явищ живої природи на науковій основі, враховуючи при цьому, що цілому організму притаманні властивості, в корені відрізняються від його складових.
Біологія вивчає всі аспекти життя, зокрема, структуру, функціонування, зростання, походження, еволюцію і розподіл живих організмів на Землі, класифікує і описує живі істоти, походження їх видів, взаємодія між собою і з навколишнім середовищем.
В основі сучасної біології лежать 5 фундаментальних принципів:
- клітинна теорія
- еволюція
- генетика
- гомеостаз
- енергія
біологічні науки
В даний час до складу біології включають цілий ряд наук, які можна систематизувати за такими критеріями: по предмету і переважаючим методам дослідження і по досліджуваному рівню організації живої природи.
за предмету исследования біологічні науки ділять на бактеріологію, ботаніку, вірусологію, зоологію, мікології.
ботаніка - це біологічна наука, що комплексно вивчає рослини і рослинний покрив Землі.
Екологія - розділ біології, наука про різноманіття, будову, життєдіяльності, поширення та взаємозв'язку тварин із середовищем проживання, їх походження і розвитку.
бактеріологія - біологічна наука, що вивчає будову і життєдіяльність бактерій, а також їх роль в природі.
вірусологія - біологічна наука, що вивчає віруси.
основним об'єктом мікології є гриби, їх будова і особливості життєдіяльності.
ліхенологія - біологічна наука, що вивчає лишайники.
Бактеріологія, вірусологія та деякі аспекти мікології часто розглядаються в складі мікробіології - розділу біології, науці про мікроорганізмах (бактеріях, віруси і мікроскопічних грибах).
систематика, або таксономія, - біологічна наука, яка описує і класифікує по групах всі живі і вимерлі істоти.
У свою чергу, кожна з перерахованих біологічних наук підрозділяється на біохімію, морфологію, анатомію, фізіологію, ембріологію, генетику і систематику (рослин, тварин або мікроорганізмів). біохімія - це наука про хімічний склад живої матерії, хімічних процесах, що відбуваються в живих організмах і лежать в основі їх життєдіяльності.
Морфологія - біологічна наука, що вивчає форму і будову організмів, а також закономірності їх розвитку. У широкому сенсі вона включає в себе цитологію, анатомію, гістологію і ембріологію. Розрізняють морфологію тварин і рослин.
анатомія - це розділ біології (точніше - морфології), наука, що вивчає внутрішню будову і форму окремих органів, систем і організму в цілому. Анатомія рослин розглядається в складі ботаніки, анатомія тварин - в складі зоології, а анатомія людини є окремою наукою.
фізіологія - біологічна наука, що вивчає процеси життєдіяльності рослинних і тваринних організмів, їх окремих систем, органів, тканин і клітин. Існують фізіологія рослин, тварин і людини.
ембріологія (Біологія розвитку) - розділ біології, наука про індивідуальний розвиток організму, в тому числі розвитку зародка.
об'єктом генетики є закономірності спадковості і мінливості. В даний час це одна з найбільш динамічно розвиваються біологічних наук.
за досліджуваному рівню організації живої природи виділяють молекулярну біологію, цитологію, гістологію, органологію, біологію організмів і надорганізменних систем.
молекулярна біологія є одним з наймолодших розділів біології, наука, що вивчає, зокрема, організацію спадкової інформації і біосинтез білка.
цитологія, або клітинна біологія, - біологічна наука, об'єктом вивчення якої є клітини як одноклітинних, так і багатоклітинних організмів.
Гістологія - біологічна наука, розділ морфології, об'єктом якої є будова тканин рослин і тварин.
До сфери органологіі відносять морфологію, анатомію і фізіологію різних органів і їх систем. Біологія організмів включає всі науки, предметом яких є живі організми, наприклад, етологію - науку про поведінку організмів.
Біологія надорганізменних систем підрозділяється на биогеографию і екологію. Поширення живих організмів вивчає біогеографія, тоді як екологія - організацію і функціонування надорганізменних систем різних рівнів: популяцій, біоценозів (спільнот), біогеоценозів (екосистем) і біосфери.
за переважаючим методам дослідження можна виділити описову (наприклад, морфологію), експериментальну (наприклад, фізіологію) і теоретичну біологію. Виявлення та пояснення закономірностей будови, функціонування і розвитку живої природи на різних рівнях її організації є завданням загальної біології. До неї відносять біохімію, молекулярну біологію, цитологію, ембріологію, генетику, екологію, еволюційне вчення і антропологію. еволюційне вчення вивчає причини, рушійні сили, механізми і загальні закономірності еволюції живих організмів. Одним з його розділів є палеонтологія - наука, предметом якої є викопні останки живих організмів. антропологія - розділ загальної біології, наука про походження і розвиток людини як біологічного виду, а також різноманітності популяцій сучасної людини і закономірності їх взаємодії. Прикладні аспекти біології віднесені до сфери біотехнології, селекції та інших швидко-розвиваються наук. біотехнологією називають біологічну науку, що вивчає використання живих організмів і біологічних процесів у виробництві. Вона широко застосовується в харчовій (хлібопечення, сироваріння, пивоваріння та ін.) І фармацевтичній промисловості (отримання антибіотиків, вітамінів), для очищення вод і т. П. селекція - наука про методи створення порід домашніх тварин, сортів культурних рослин і штамів мікроорганізмів з потрібними людині властивостями. Під селекцією розуміють і сам процес зміни живих організмів, здійснюваний людиною для своїх потреб.
Поступ біології тісно пов'язаний з успіхами інших природних і точних наук, таких як фізика, хімія, математика, інформатика та ін. Наприклад, мікроскопірованіе, ультразвукові дослідження (УЗД), томографія та інші методи біології грунтуються на фізичних закономірностях, а вивчення структури біологічних молекул і процесів, що відбуваються в живих системах, було б неможливим без застосування хімічних і фізичних методів. Застосування математичних методів дозволяє, з одного боку, виявити наявність закономірного зв'язку між об'єктами або явищами, підтвердити достовірність отриманих результатів, а з іншого - змоделювати явище або процес. Останнім часом все більшого значення в біології набувають комп'ютерні методи, наприклад моделювання. На стику біології та інших наук виник цілий ряд нових наук, таких як біофізика, біохімія, біоніка та ін.
Роль біології в формуванні сучасної природничо-наукової картини світу
На етапі становлення біологія ще не існувала окремо від інших природничих наук і обмежувалася лише спостереженням, вивченням, описом і класифікацією представників тваринного і рослинного світу, т. Е. Була описової наукою. Однак це не завадило античним натуралістам Гіппократа (бл. 460-377 рр. До н. Е.), Аристотеля (384-322 рр. До н. Е.) І Теофрасту (справжнє ім'я Тіртей, 372-287 рр. До н. е.) внести значний вклад в розвиток уявлень про будову тіла людини і тварин, а також про біологічне різноманіття тварин і рослин, заклавши тим самим основи анатомії та фізіології людини, зоології та ботаніки. Поглиблення знань про живу природу і систематизація раніше накопичених фактів, що відбувалися в XVI-XVIII століттях, увінчалися введенням бінарної номенклатури і створенням стрункої систематики рослин (К. Лінней) і тварин (Ж.-Б. Ламарк). Опис значного числа видів з подібними морфологічними ознаками, а також палеонтологічні знахідки стали передумовами до розвитку уявлень про походження видів і шляхи історичного розвитку органічного світу. Так, досліди Ф. Реді, Л. Спалланцани і Л. Пастера в XVII-XIX століттях спростували гіпотезу спонтанного самозародження, висунуту ще Аристотелем і існувала в середні століття, а теорія біохімічної еволюції А. І. Опаріна і Дж. Холдейна, блискуче підтверджена З . Міллером і Г. Юри, дозволила дати відповідь на питання про походження всього живого. Якщо сам процес виникнення живого з неживих компонентів і його еволюція самі по собі вже не викликають сумнівів, то механізми, шляхи та напрямки історичного розвитку органічного світу все ще до кінця не з'ясовані, оскільки жодна з двох основних конкуруючих між собою теорій еволюції (синтетична теорія еволюції, створена на основі теорії Ч. Дарвіна, і теорія Ж.-Б. Ламарка) все ще не можуть пред'явити вичерпних доказів. Застосування мікроскопії та інших методів суміжних наук, обумовлене прогресом в області інших природничих наук, а також впровадження практики експерименту дозволило німецьким вченим Т. Шванна і М. Шлейденом ще в XIX столітті сформулювати клітинну теорію, пізніше доповнену Р. Вірхова і К. Бером. Вона стала найважливішим узагальненням в біології, яке наріжним каменем лягло в основу сучасних уявлень про єдність органічного світу. Відкриття закономірностей передачі спадкової інформації чеським ченцем Г. Менделем послужило поштовхом до подальшого бурхливого розвитку біології в XX-XXI століттях і привело не тільки до відкриття універсального носія спадковості - ДНК, але і генетичного коду, а також фундаментальних механізмів контролю, зчитування і мінливості спадкової інформації . Розвиток уявлень про навколишнє середовище призвело до виникнення такої науки, як екологія,і формулюванні вчення про біосферуяк про складну багатокомпонентної планетарну систему пов'язаних між собою величезних біологічних комплексів, а також хімічних і геологічних процесів, що відбуваються на Землі (В.І. Вернадський), що в кінцевому підсумку дозволяє хоча б незначною мірою зменшити негативні наслідки господарської діяльності людини. Таким чином, біологія зіграла важливу роль у становленні сучасної наукової картини світу.
Методи вивчення живих об'єктів
Як і будь-яка інша наука, біологія має свій арсенал методів. Крім наукового методу пізнання, що застосовується в інших галузях, в біології широко використовуються такі методи, як історичний, порівняльно-описовий та ін.
науковий метод пізнання включає в себе спостереження, формулювання гіпотез, експеримент, моделювання, аналіз результатів і виведення загальних закономірностей.
спостереження - це цілеспрямоване сприйняття об'єктів і явищ за допомогою органів почуттів або приладів, обумовлене завданням діяльності. Основною умовою наукового спостереження є його об'єктивність, тобто можливість перевірки отриманих даних шляхом повторного спостереження або застосування інших методів дослідження, наприклад експерименту. Отримані в результаті спостереження факти називаються даними. Вони можуть бути як якісними(Описують запах, смак, колір, форму і т. Д.), Так і кількісними, причому кількісні дані є більш точними, ніж якісні.
На основі даних спостережень формулюється гіпотеза - можливе судження про закономірний зв'язок явищ. Гіпотеза піддається перевірці в серії експериментів.
експериментом називається науково поставлений досвід, спостереження досліджуваного явища в контрольованих умовах, що дозволяють виявити характеристики даного об'єкта або явища. Вищою формою експерименту є моделювання - дослідження будь-яких явищ, процесів або систем об'єктів шляхом побудови і вивчення їх моделей. По суті це одна з основних категорій теорії пізнання: на ідеї моделювання базується будь-який метод наукового дослідження - як теоретичний, так і експериментальний. Результати експерименту та моделювання піддаються ретельному аналізу.
аналізом називають метод наукового дослідження шляхом розкладання предмета на складові частини або уявного розчленування об'єкта шляхом логічної абстракції. Аналіз нерозривно пов'язаний з синтезом.
синтез - це метод вивчення предмета в його цілісності, в єдності і взаємного зв'язку його частин. В результаті аналізу і синтезу найбільш вдала гіпотеза дослідження стає робочою гіпотезою, і якщо вона здатна встояти при спробах її спростування і як і раніше вдало пророкує раніше непояснені факти і взаємозв'язку, то вона може стати теорією.
під теорією розуміють таку форму наукового знання, яка дає цілісне уявлення про закономірності та суттєві зв'язки дійсності. Загальний напрямок наукового дослідження полягає в досягненні більш високих рівнів передбачуваності. Якщо теорію не здатні змінити ніякі факти, а зустрічаються відхилення від неї регулярні і передбачувані, то її можна звести в ранг закону - необхідного, істотного, сталого, повторюваного відносини між явищами в природі. У міру збільшення сукупності знань і вдосконалення методів дослідження гіпотези і навіть міцно вкорінені теорії можуть оскаржуватися, видозмінюватися і навіть відхилятися, оскільки самі наукові знання за своєю природою динамічні і постійно піддаються критичного переосмислення.
Історичний метод виявляє закономірності появи і розвитку організмів, становлення їх структури і функції. У ряді випадків за допомогою цього методу нове життя знаходять гіпотези і теорії, які раніше вважалися помилковими. Так, наприклад, сталося з припущеннями Дарвіна про природу передачі сигналів по рослині у відповідь на дії навколишнього середовища. Порівняльно-описовий метод передбачає проведення анатомо-морфологічного аналізу об'єктів дослідження. Він лежить в основі класифікації організмів, виявлення закономірностей виникнення і розвитку різних форм життя.
Моніторинг - це система заходів зі спостереження, оцінки і прогнозу зміни стану досліджуваного об'єкта, зокрема біосфери. Проведення спостережень і експериментів вимагає найчастіше застосування спеціального обладнання, такого як мікроскопи, центрифуги, спектрофотометри та ін. Мікроскопія широко застосовується в зоології, ботаніки, анатомії людини, гістології, цитології, генетики, ембріології, палеонтології, екології та інших розділах біології. Вона дозволяє вивчити тонку будову об'єктів з використанням світлових, електронних, рентгенівських і інших типів мікроскопів.
Світловий мікроскоп складається з оптичних і механічних частин. Оптичні частини беруть участь в побудові зображення, а механічні служать для зручності користування оптичними частинами. Загальне збільшення мікроскопа визначається за формулою: збільшення об'єктива х збільшення окуляра \u003d збільшення мікроскопа.
Наприклад, якщо об'єктив збільшує об'єкт в 8 разів, а окуляр - в 7, то загальне збільшення мікроскопа дорівнює 56.
Диференціальне центрифугування, або фракціонування, дозволяє розділити частки за їх розмірами та щільності під дією відцентрової сили, що активно використовується при вивченні будови біологічних молекул і клітин.
Основні рівні організації живої природи
- Молекулярно-генетичний. Найважливішими завданнями біології на цьому етапі є вивчення механізмів передачі генної інформації, спадковості і мінливості.
- Клітинний рівень. Елементарною одиницею клітинного рівня організації є клітина, а елементарним явищем - реакції клітинного метаболізму.
- Тканинний рівень. Цей рівень представлений тканинами, що поєднують клітини певного будови, розмірів, розташування і східних функцій. Тканини виникли в ході історичного розвитку разом з багатоклітинних. У багатоклітинних організмів вони утворюються в процесі онтогенезу як наслідок диференціювання клітин.
- Органний рівень. Органний рівень представлений органами організмів. У найпростіших травлення, дихання, циркуляція речовин, виділення, пересування і розмноження здійснюються за рахунок різних органел. У більш досконалих організмів є системи органів. У рослин і тварин органи формуються за рахунок різної кількості тканин.
- Організменний рівень. Елементарною одиницею даного рівня є особина в її індивідуальному розвитку, або онтогенезі, тому організменний рівень також називають онтогенетическим. Елементарним явищем даного рівня є зміни організму в його індивідуальному розвитку.
- Популяційно-видовий рівень. Популяція - це сукупність особин одного виду, що вільно схрещуються між собою і проживають окремо від інших таких же груп особин. У популяціях відбувається вільний обмін спадковою інформацією та її передача нащадкам. Популяція є елементарною одиницею популяції видового рівня, а елементарним явищем в даному випадку є еволюційні перетворення, наприклад мутації і природний відбір.
- Біогеоценотіческій рівень. Біогеоценоз є історично склалося співтовариство популяцій різних видів, взаємопов'язаних між собою і навколишнім середовищем обміном речовин і енергії. Біогеоценози є елементарними системами, в яких здійснюється речовинно- енергетичний круговорот, обумовлений життєдіяльністю організмів. Самі біогеоценози - це елементарні одиниці даного рівня, тоді як елементарні явища - це потоки енергії і кругообіг речовин в них. Біогеоценози складають біосферу і обумовлюють всі процеси, що протікають в ній.
- Біосферний рівень. Біосфера - оболонка Землі, населена живими організмами і перетворюються ними. Біосфера є найвищим рівнем організації життя на планеті. Ця оболонка охоплює нижню частину атмосфери, гідросферу і верхній шар літосфери. Біосфера, як і всі інші біологічні системи, динамічна і активно перетворюється живими істотами. Вона сама є елементарною одиницею біосферного рівня, а в якості елементарного явища розглядають процеси кругообігу речовин і енергії, що відбуваються за участю живих організмів.
Як вже було сказано вище, кожен з рівнів організації живої матерії вносить свою лепту в єдиний еволюційний процес: в клітці не тільки відтворюється закладена спадкова інформація, а й відбувається її зміна, що призводить до виникнення нових поєднань ознак і властивостей організму, в свою чергу піддаються дії природного відбору на популяційно-видовому рівні і т. д.
від грец. ???? - життя і????? - вчення) - сукупність наук про життя. У предмет Б. входить вивчення життя як особливої \u200b\u200bформи руху матерії, законів розвитку живої природи, а також вивчення живого у всьому різноманітті його проявів і на всіх рівнях орг-ції: субмікроскопіческом (макромолекулярному), мікроскопічному (клітинному), на рівні багатоклітинного індивіда ( организменном) і на більш високих рівнях - видовому, биоценотическом і живої речовини біосфери в цілому. Б. тісно пов'язана з філософією і на всьому протязі свого розвитку, особливо в суч. умовах, є ареною боротьби матеріалізму та ідеалізму. Ряд важливих естеств.-науч. обґрунтувань диалектич. матеріалізм черпає з даних Б., а ідеалістіч. філософія паразитує на ще не вирішених проблемах і на гносеологіч. протиріччях, що виникають в процесі пізнання. Б. є теоретич. основою медицини і всіх галузей х-ва, пов'язаних з живими організмами. Б. вивчає сутність і закономірності Біологічний. форми руху матерії, що є в порівнянні з хімічною, фізичною та механічної вищою формою руху матерії. Неправильне розуміння співвідношення Біологічний. форми руху матерії з іншими формами є джерелом двох крайніх метафізичний. концепцій живого: з одного боку, механічні. концепції, що заперечує специфіку живого і зводить його до форм руху, що діють в неорганіч. природі (особливо до фізичного і хімічного і, в кінцевому рахунку, механічні. руху), а з іншого - віталістіч. концепції (див. Віталізм) зі спробою розірвати і принципово протиставити живе і неживе, абсолютизувати специфіку живого і перетворити її в якесь самостійне "початок" або "субстанцію життя", к-раю нібито не може перебувати в зв'язку з фізико-хімічних. процесами. Відповідно до цього було виявлено два крайніх уявлення про методи пізнання живого. Відповідно до одного з них, сутність Біологічний. явищ може розкрити тільки хімія і фізика; згідно з іншим, хімія і фізика незастосовні до їх пізнання. Обидва ці підходи однобічні і помилкові. Оскільки Біологічний. форма руху матерії включає в себе в якості підлеглого моменту простіші - хімічну, фізичну та механічні. форми руху матерії, і вищої форми руху матерії властивий ряд закономірностей і процесів, пов'язаних з вхідними в неї нижчими формами, остільки до дослідження життєвих процесів певною мірою цілком застосовні химич. і физич. методи (напр., до дослідження ферментативних реакцій, матеріальних основ спадковості і ін. ). Але так як Біологічний. форма руху матерії - якісно нова форма, вона вимагає в той же час нових методів дослідження, методів розкриття специфічно Біологічний. закономірностей (напр., закономірностей видоутворення в живій природі і ін.). Т.ч., для пізнання сутності закономірностей життєвих процесів відповідно до співвідношення і взаємозв'язком різних форм руху матерії в живій природі повинні застосовуватися і биологич., І хімічні., І физич. методи дослідження. Прикладом конкретного прояви взаємозв'язків форм руху матерії в природі є єдність організму і умов його життя на основі Біологічний. обміну речовин, розкриття догрого (єдності) є найбільшим завоюванням суч. біології (див. Мічурінському вчення). У цій єдності в наявності перетворення физич. (Напр., Світло, тепло), хімічні. (Напр., Їжа, волога, повітря) рухів і їх матеріальних носіїв в биологич. рух матерії і його носіїв (живе тіло). Пізнати його можливо тільки на основі комплексного застосування методів дослідження, відповідно вказаними формами руху матерії; Біологічний. поняття дозволяють пояснювати Біологічний. явища тільки при обліку зв'язку цих явищ з їх фізико-хімічні. стороною. Суч. Б. являє собою складний комплекс галузей і є однією з найбільш диференційованих наук. Поділ Б. на галузі відбувалося стихійно в зв'язку з ростом потреб практики, у міру поглиблення і зростання обсягу знань, розвитку методів дослідження. У 17-18 вв. Б. поділялася на ботаніку і зоологію, кожна з яких брало поділялась всього на 4 галузі: систематику, морфологію, анатомію і фізіологію. Осн. задача Б. полягала в розробці зручної системи класифікації живих істот. Відповідно до цього провідною галуззю Б. була систематика, а господств. способом досліджень - описовий. Гл. досягненням цієї епохи була система Ліннея. Протягом 1-й пол. 19 в. сформувалося ще 5 галузей: ембріологія, гістологія, біогеографія, порівняє. анатомія і палеонтологія. Осн. задача Б. в цей період полягала у встановленні та обгрунтуванні факту єдності будови живих істот. Переважним способом дослідження став порівняє. метод, провідною галуззю виявилася морфологія. Були створені теорія типів будови Ж.Кюв'є - К. Бера і клітинна теорія Шлейдена - Шванна. Як осн. ідей Б. в той час панували положення про незмінність форми, сталості видів, встановленою понад доцільності організму. Істотні матеріальні причини явищ органічного. життя ще майже не були відомі, і це давало великий простір для створення ідеалістіч. гіпотез (віталізм, преформізм і ідеалістіч. епігенез, телеологіч. теорії наперед заданій гармонії живої природи). Цей період розвитку Б. отримав, відповідно до Енгельсу, назва метафізичного. Після перевороту, виробленого в сер. 19 в. вченням Дарвіна, Б. вперше стала наукою в повному розумінні слова. Відкриттям осн. факторів і рушійних сил еволюції Дарвін обгрунтував материалистич. Як оптимізувати витрати на органічну. доцільності і тим самим зруйнував телеологіч. доктрину доцільності, колишню одним з оплотів ідеалізму в Б. Почав широко впроваджуватися історич. метод, на основі к-якого в уже сформованих галузях виникли нові напрямки: еволюції. ембріологія (А. О. Ковалевський, І. І. Мечников, Е. Геккель), еволюції. фізіологія (І. М. Сєченов, К. А. Тімірязєв), еволюції. палеонтологія (В. О. Ковалевський), еволюції. морфологія (А. Дорн, Л. Долло, А. Н. Северцов і ін.). Нек-риє з цих напрямків переросли в особливі галузі Б. Найважливішим результатом впливу еволюції. теорії стало також висунення на перший план досліджень кожного фактора еволюції окремо. У 2-й пол. 19 в. предметом систематич. вивчення вперше став не тільки багатоклітинний індивід, а й нижчий рівень організації живого - клітинний (Л. Пастер і ін.). Завдяки вдосконаленню мікроскопа і введення ряду нових методик (мікротомірованіе, фіксування препаратів, фарбування, стерилізація, чисті культури та ін.) В 20 в. швидко розвинулися такі науки, як цитологія, мікробіологія, протістология. Успіхи органічного. і колоїдної хімії в кінці 19 - поч. 20 ст., А також вимоги розвитку фізіології і медицини зробили можливим формування особливої \u200b\u200bнауки - біохімії. Тим самим вперше була створена можливість науч. пізнання обміну речовин в цілісному організмі і з'ясування самого корінного процесу, що характеризує життя, - автоматичним. саморепродукції білка. Однак конкретне вивчення способів синтезу білка в живому організмі стало можливим лише останнім часом, у зв'язку з переходом до дослідження самого нижчого - макромолекулярної - рівня орг-ції живого, на основі використання цілої сукупності даних новітніх галузей (вірусології, цитогенетики, цитохімії, хімії полімерів , біофізики) і найдосконаліших методик (рентгеноструктурний аналіз, електронна мікроскопія, радіоактивні ізотопи, експериментальне отримання мутацій іонізуючим випромінюванням і т.п.). Поряд з пізнанням живого на мікроскопіч. (Клітинному), а потім і на субмікроскопіч. (Макромолекулярному) рівнях в Б. виникли методи вивчення високих рівнів орг-ції живого (надорганізменних). З 20-40-х рр. 20 в. швидко розвиваються дослідження динаміки популяцій (генетичні, еволюційно-екологічні та ін.). Популяція представляє собою комплекс родств. спільно живуть і вільно схрещуються між собою організмів. Це - елементарна форма існування виду і одиниця еволюції. Вивчення популяцій не тільки поглиблює знання про сутність виду і перших кроків еволюції. процесу, але і дозволяє вирішити капітальну проблему зв'язку між різними рівнями орг-ції живого. Саме в надрах популяцій здійснюються складні залежності між видовим, організмовому, клітинним, а також макромолекулярних рівнями. Пізнання цих залежностей вимагало застосування статистич. методів і ін. способів математичного. аналізу, без яких брало не можуть бути розкриті закономірності, що діють серед маси компонентів, що входять до складу спадщин. основи кожної клітини, серед мільярдів клітин і безлічі організмів. З 80-х рр. 19 в. висуваються на перший план і стають центральними в Б. наступні проблеми: причини мінливості організмів, суть спадковості і способи накопичення спадщин. змін в поколіннях, значення факторів зовнішнього середовища в процесі розвитку організму і виду, відносить. роль спадковості і впливу зовнішнього середовища в процесі пристосування організму в онтогенезі. Розробка цих проблем вимагала застосування експерименту, к-рий незабаром зайняв господств. становище серед ін. способів дослідження, зумовивши появу на початку 20 ст. цілої групи нових галузей Б .: експериментальної ембріології і експериментальної морфології, генетики, експериментальної екології та ін. На основі еволюції. вчення, задовольняючи запити розвивалося с. х-ва, почав формуватися ряд науково-практич. дисциплін (селекція, грунтознавство і ін.). Розвиток нових експериментальних галузей Б. супроводжується ідейною боротьбою між материалистич. і ідеалістіч. тлумаченнями осн. закономірностей і явищ життя. Ідеалізм проникав в Б. не тільки з ідеалістіч. філософії, але і виникав безпосередньо в ній самій в результаті гносеологіч. помилок при формулюванні гіпотез і тлумаченні фактів. Ідеалістіч. погляди часто виростали на ґрунті абсолютизації до.-л. одного боку або одного з елементів складної орг-ції живого, вивченого в умовах експериментально досягнутої ізоляції від цілого. Саме такі помилки призвели до появи в нач. 20 в. ідеалістіч. течій в генетиці, експериментальної ембріології, фізіології та ін. В якості прикладів можна навести абсолютизацію стійкості спадковості і захист ідей про її незмінності, відрив зовнішніх чинників від внутрішніх і переоцінку ролі внутр. (Автогенез) або зовнішніх (ектогенез) факторів, відрив цілого від частин і захист ідеї про "цілому" як нематеріальної сутності (організмізм, холізм і ін.), Абсолютизацію здатності отд. клітин і організмів до пристосувати. перебудовам (регуляцій) і захист ідей про початкової доцільності (неовіталізм) і телеологіч. теорій еволюції (номогенез) і т.д. Однак поступово самим ходом розвитку пізнання ці ідеалістіч. концепції спростовуються і одна за одною виганяють з науки. Цьому процесу сприяли роботи І. П. Павлова, І. В. Мічуріна, тощо Лисенко та ін. В області закономірностей пристосувати. мінливості організмів в індивідуальному розвитку під впливом факторів зовнішнього середовища і по управлінню формуванням і реагуванням організмів, а з 30-х рр. 20 в. - все розвиток світової генетики, фізіології, екології та ін. Наук. Експеримент був об'єднаний з історич. підходом до об'єкта; все більше число вчених стихійно або свідомо працювало на основі методу материалистич. діалектики. В кінці 19 ст. зародилася, а в 20 ст. сформувалася особлива галузь - біоценологія, в завдання до-рій входить пізнання закономірностей, властивих співтовариствам живих організмів (биоценозам), що складається з представників мн. видів тварин, рослин і мікроорганізмів. Вивчення біоценозів диктувалося не тільки необхідністю відкриття законів, керуючих міжвидовими і внутрішньовидовими відносинами, а й потребами нар. х-ва (відновлення і розвиток деревних насаджень, лугів і степових пасовищ, населення водойм і т.п., необхідні для раціональної орг-ції кормової бази, рибного і хутрового х-ва, експлуатації лісів і ін.). Закономірності ще більш високого рівня, що діють в природних комплексах, що виникають в результаті взаємодії живого з геохіміч. процесами на отд. ділянках території або на всій географич. оболонці земної кулі, розглядаються біогеохімією і недо-римі ін. науками, що виникли в 20 ст. Таким чином, протягом останніх 100 років диференціація Б. проходила з небувалою швидкістю і здійснювалася відразу в декількох різних планах, в кінцевому рахунку під впливом зростаючих вимог з боку нар. х-ва і медицини. Розвиток Б. відбувалося в процесі складної взаємодії тенденцій до аналізу і синтезу знань. Кожне нове велике узагальнення призводило до об'єднання раніше відокремлених один від одного галузей і разом з тим стимулювало створення нових галузей і роздроблення вже сформованих. Диференціація суч. Б. стала результатом різних процесів: 1) відокремлення в особливі галузі розділів раніше єдиних наук в міру накопичення матеріалу (напр., Формування ентомології, іхтіології та ін. Галузей зоології, мікології, альгології, ліхенології і ін. Галузей ботаніки); 2) новоутворення галузей після відкриття нового об'єкта (напр., Вірусологія), нової загальної боку живого, напр. спадщин. мінливості (генетика) або загальної закономірності (еволюції. теорія); 3) розробки нових підходів або методик дослідження (напр., Еволюції. Фізіологія, біологія, біохімічн. Генетика, екологічний. Гістологія, фізіологія вищої нервової діяльності); 4) у зв'язку з вивченням областей явищ, прикордонних між органічного. та ін. формами руху матерії (біофізика, біохімія, біогеохімія, комплекс біогеографіч. дисциплін, антропологія та ін.); 5) через відокремлення в особливу галузь отд. розділів, що мають важливе практич. значення для нар. х-ва або медицини (рослинництво, фітопатологія, рибництво, паразитології, бактеріологія і т.п.). Слідом за біохімією і спадкуванням химич. основ життєвих явищ виник і почав розвиватися новий молодий розділ Б., що перетворюється в наст. час в самостійно. дисципліну - біофізику. У завдання біофізики входить дослідження физич. і фізико-хімічні. властивостей Біологічний. об'єктів, физич. процесів, що відбуваються в живій системі, а також биологич. дії физич. факторів і, в першу чергу, іонізуючих випромінювань. Велику роль у розвитку та становленні біофізики грають все б? Льшие і б? Льшие можливості застосування різноманітних физич. методів, зокрема згаданих вище. Часто ці методи є не тільки більш зручним і точним прийомом дослідження, але, розкриваючи нові сторони физич. або фізико-хімічні. властивостей і процесів, створюють принципово нові аспекти розгляду явищ. Так, перехід в область субмікроскопіч. досліджень за допомогою електронної оптики і рентгеноструктурного аналізу створює своєрідну область - "молекулярну морфологію". Тут, при переході на молекулярний рівень, в описат. підхід, властивий морфології, неминуче входять уявлення про хімічні. і физич. властивості молекул і про природу сил, які керують їх взаємодією. Виключить. значення набуває різноманітне використання в біології електроніки. Крім нових можливостей найтоншого вимірювання найрізноманітніших процесів, що відбуваються навіть в мікроструктурі клітин, електроніка відкриває перспективи електричні. моделювання надзвичайно складному взаємозв'язку різних сторін життєвих явищ, допомагаючи розкривати сутність неповторною специфіки живого. Розвиток фізичної. методів, використання теоретич. уявлень суч. фізики неминуче широко відкривають доступ в біологію для математичного. аналізу і математичного. узагальнень. У наст. час Б. стоїть біля порога нових кардинальних відкриттів, к-які дозволять встановити більш глибокі зв'язки між різними формами руху матерії, глибше пізнати сутність самого життя і більш ефективно управляти процесами, що протікають в отд. організмах і в живій природі в цілому (синтез живої речовини, суть спадщин. мінливості, закони регулювання процесів на різних рівнях орг-ції живого). Істот. роль в пізнанні закономірностей життя зіграє все більше і більше використання досягнень суч. хімії та фізики і застосування нових техніч. коштів експерименту. Це широке використання суміжних дисциплін не стирає межі між живою і мертвою природою, не веде до спрощенцям і схематизації, а є цілком правильним науч. методом, зрозуміло, не виключає, а доповнює ін. методи Біологічний. дослідження, в комплексі з до-римі він дозволяє розкрити більш глибоко і більш повно интимнейшие боку матеріальних основ життєвих явищ як особливої \u200b\u200bі специфічної форми руху матерії. К. Завадський. Ленінград. Г. Франк. Москва.
Біологія - наука, що вивчає властивості живих систем. Однак визначити, що таке жива система, досить складно. Саме тому вчені встановили кілька критеріїв, за якими організм можна віднести до живих. Головними з цих критеріїв є обмін речовин або метаболізм, самовідтворення і саморегуляція.
поняття наука визначається, як «сфера людської діяльності з отримання, систематизації об'єктивних знань про дійсність». Відповідно до цього визначення об'єктом науки - біології є життя у всіх її проявах і формах, а також на різних рівнях .
Кожна наука, в тому числі і біологія, користується певними методами дослідження. Деякі з них універсальні для всіх наук, наприклад такі, як спостереження, висування і перевірка гіпотез, побудова теорій. Інші наукові методи можуть бути використані тільки певною наукою: Генеалогічний, гібридизація, метод культури тканин і т.д.
Біологія тісно пов'язана з іншими науками - хімією, фізикою, екологією, географією. Власне біологія ділиться на безліч приватних наук, які вивчають різні біологічні об'єкти: біологія рослин і тварин, фізіологія рослин, морфологія, генетика, систематика, селекція, мікологія, гельмінтологія і безліч інших наук.
метод - це шлях дослідження, який проходить вчений, вирішуючи якусь наукову задачу, проблему.
Методи науки:
1.Універсальние:
моделювання - метод, при якому створюється якийсь образ об'єкта, модель, за допомогою якої вчені отримують необхідні відомості про об'єкт (Джеймс Уотсон і Френсіс Крік створили з пластмасових елементів модель - подвійну спіраль ДНК, що відповідає даним рентгенологічних і біохімічних досліджень. Ця модель цілком задовольняла вимогам, пред'являються до ДНК).
спостереження - метод, за допомогою якого дослідник збирає інформацію про об'єкт (можна візуально спостерігати за поведінкою тварин, за допомогою приладів за змінами в живих об'єктах, за сезонними змінами в природі). Висновки, зроблені спостерігачем, перевіряються або повторними спостереженнями, або експериментально.
Експеримент (досвід) - метод, за допомогою якого перевіряють результати спостережень, висунуті припущення - гіпотези (Отримання нових знань за допомогою поставленого досвіду). Приклади експериментів: схрещування тварин або рослин з метою отримання нового сорту або породи, перевірка нових ліків.
проблема - питання, завдання, які потребують вирішення. Рішення проблеми веде до отримання нового знання. Наукова проблема завжди приховує якусь суперечність між відомим і невідомим. Рішення проблеми вимагає від вченого збору фактів, їх аналізу, систематизації.
Сформулювати проблему буває досить складно, однак завжди, коли є утруднення, протиріччя, з'являється проблема.
гіпотеза - припущення, попереднє рішення поставленої проблеми. Висуваючи гіпотези, дослідник шукає взаємозв'язку між фактами, явищами, процесами. Саме тому гіпотеза найчастіше має форму припущення: «якщо ... тоді». Гіпотеза перевіряється експериментально.
теорія - це узагальнення основних ідей в будь-якої наукової галузі знання. Згодом теорії доповнюються новими даними, розвиваються. Деякі теорії можуть спростовувати новими фактами. Вірні наукові теорії підтверджуються практикою.
2.Частние наукові методи:
генеалогічний - застосовується при складанні родоводів людей, виявленні характеру успадкування деяких ознак.
історичний - встановлення взаємозв'язків між фактами, процесами, явищами, що відбувалися протягом історично тривалого часу (кілька мільярдів років).
Палеонтологічний - метод, що дозволяє з'ясувати родинні зв'язки між древніми організмами, останки яких знаходяться в земній корі, в різних геологічних шарах.
центрифугування - поділ сумішей на складові частини під дією відцентрової сили. Застосовується при поділі органоїдів клітини, легких і важких фракцій (складових) органічних речовин і т.д.
цитологічний або цитогенетический - дослідження будови клітини, її структур за допомогою різних мікроскопів.
біохімічний - дослідження хімічних процесів, що відбуваються в організмі.
Кожна приватна біологічна наука (ботаніка, зоологія, анатомія і фізіологія, цитологія, ембріологія, генетика, селекція, екологія та інші) користується своїми більш приватними методами дослідження.
У кожної науки є об'єкт і предмет дослідження.
У біології об'єктом дослідження є ЖИТТЯ. Предмет вивчення науки завжди кілька вже, ограниченнее, ніж об'єкт. Так, наприклад, когось із вчених цікавить обмін речовин організмів. Тоді об'єктом вивчення буде життя, а предметом вивчення - обмін речовин. З іншого боку, обмін речовин теж може бути об'єктом дослідження, але тоді предметом дослідження буде одна з його характеристик, наприклад обмін білків, або жирів, або вуглеводів.
ТЕМАТИЧНІ ЗАВДАННЯ
частина А
А1. Біологія як наука вивчає
1) загальні ознаки будови рослин і тварин
2) взаємозв'язок живої і неживої природи
3) процеси, що відбуваються в живих системах
4) походження життя на Землі
А2. І.П. Павлов у своїх роботах по травленню застосовував метод дослідження:
1) історичний
2) описовий
3) експериментальний
4) біохімічний
А3. Припущення Ч. Дарвіна про те, що у кожного сучасного виду або групи видів були спільні предки - це:
1) теорія
2) гіпотеза
3) факт
4) доказ
А4. ембріологія вивчає
1) розвиток організму від зиготи до народження
2) будова і функції яйцеклітини
3) післяпологовий розвиток людини
4) розвиток організму від народження до смерті
А5. Кількість і форма хромосом в клітині встановлюється методом дослідження
1) біохімічним
2) цитологічним
3) центрифугуванням
4) порівняльним
А6. Селекція як наука вирішує завдання
1) створення нових сортів рослин і порід тварин
2) збереження біосфери
3) створення агроценозів
4) створення нових добрив
А7. Закономірності успадкування ознак у людини встановлюються методом
1) експериментальним
2) гибридологический
3) генеалогічним
4) спостереження
А8. Спеціальність вченого, який вивчає тонкі структури хромосом, називається:
1) селекціонер
2) цитогенетик
3) морфолог
4) ембріолог
А9. Систематика - це наука, що займається
1) вивченням зовнішньої будови організмів
2) вивченням функцій організму
3) виявленням зв'язків між організмами
4) класифікацією організмів
частина В
В 1. Вкажіть три функції, які виконує сучасна клітинна теорія
1) Експериментально підтверджує наукові дані про будову організмів
2) Прогнозує поява нових фактів, явищ
3) визначає клітинну будову різних організмів
4) Систематизує, аналізує і пояснює нові факти про клітинному будову організмів
5) Висуває гіпотези про клітинному будову всіх організмів
6) Створює нові методи дослідження клітини
частина С
З 1. Французький вчений Луї Пастер прославився як «рятівник людства», завдяки створенню вакцин проти інфекційних захворювань, в тому числі таких як, сказ, сибірка та ін. Запропонуйте гіпотези, які він міг висунути. Яким з методів дослідження він доводив свою правоту?
Біологія (від грец. биос - життя і логос - вчення) - це наука про життя. Термін був запропонований в 1802 році французьким ученим Ж. Б. Ламарком.
Предметом біології є життя у всіх її проявах: фізіологія, будова, індивідуальний розвиток (онтогенез), поведінка, історичний розвиток (філогенез, еволюція), взаємини організмів між собою і навколишнім середовищем.
Сучасна біологія є комплексом, системою наук. Залежно від об'єкта дослідження розрізняють такі біологічні науки, як: наука про віруси - вірусологія, наука про бактеріях - бактеріологія, наука про гриби - мікологія, наука про рослини - ботаніка, наука про тварин - зоологія і т. П. Майже кожна з цих наук ділиться на більш дрібні: наука про водорості - альгологія, наука про мохи - бріологія, про комах - ентомологія, про ссавців - маммаліологія і т. п. Теоретичним фундаментом медицини є анатомія і фізіологія людини. Найбільш універсальні властивості і закономірності розвитку і існування організмів і їх груп вивчає загальна біологія.
Виникли науки, які вивчають загальні закономірності життя: генетика - наука про мінливість і спадковість, екологія - наука про взаємини організмів між собою і середовищем проживання, еволюційне вчення - наука про закономірності історичного розвитку живої матерії, палеонтологія досліджує вимерлі організми.
У різних областях біології все більшого значення мають дисципліни, що зв'язують біологію з іншими науками: фізикою, хімією і т. П. Виникають такі науки, як біофізика, біохімія, біоніка, біокібернетика. Біокібернетика (від грец. Біос - життя, кібернетиці - мистецтво управління) - це наука про загальні закономірності управління і передачі інформації в живих системах.
Біологічні науки - це база для розвитку рослинництва, тваринництва, біотехнологій, медицини і т. П. З їх допомогою можна вирішити такі важливі завдання, як забезпечення людства продуктами харчування, подолання хвороб, стимуляція процесів відновлення організму, генетична корекція дефектів у людей зі спадковими хворобами , для інтродукції та акліматизації організмів, для отримання біологічно активних і лікарських речовин, для розробки засобів біологічного захисту рослин і т. п.
Етапи розвитку біології
Видатні біологи: Аристотель, Теофраст, Теодор Шванн, Маттіас Шлейден, Карл М. Бер, Клод Бернар, Луї Пастер, Д. І. Івановський
Біологія як наука виникла з потребою систематизувати знання про природу, пояснити накопичені знання, досвід про життя рослин і тварин. Засновником біології вважають відомого давньогрецького вченого Аристотеля (384-322 рр. До н. Е.), Який поклав початок систематики, який описав багатьох тварин, яке вирішувало деякі питання біології. його учень Теофраст (372-287 рр. До н. Е.) Заснував ботаніку.
Систематичне наукове дослідження природи почалося з епохи Відродження. З накопиченням конкретних знань про природу, з поданням про різноманіття організмів виникла ідея єдності всього живого. Етапи розвитку біології - це ланцюг великих відкриттів і узагальнень, що підтверджують цю ідею і розкривають її зміст.
Розвиток мікроскопічної техніки з кінця XVI ст. зумовило відкриття клітин і тканин живих організмів. Важливим науковим свідченням єдності живого стала клітинна теорія Т. Шванна і М. Шлейдена (1839 г.). Всі організми складаються з клітин, які хоча і мають певні відмінності, але в цілому побудовані і функціонують однаково. К. М. Бер (1792-1876 рр.) Розробив теорію зародкової схожості, що заклала основу для наукового пояснення закономірностей ембріонального розвитку. К. Бернар (1813-1878 рр.) Вивчав механізми, що забезпечують постійність внутрішнього середовища організму тварин. Неможливість самозародження мікроорганізмів довів французький вчений Л. Пастер (1822-1895 рр.). У 1892 році російським вченим Д. І. Івановського (1864-1920 рр.) Були відкриті віруси.
Видатні біологи: Грегор Мендель, Гуго де Фріз, Карл Корренс, Еріх Чермак, Томас Морган, Джеймс Уотсон, Френсіс Крік, Ж. Б. Ламарк
Відкриття законів спадковості належить Г. Менделя (1865), Г. Де Фриз, К. Корренс, Е . Чермаку (1900), Т. Моргану (1910-1916 рр.). Відкриття структури ДНК - Дж. Уотсоном і Ф. Крику (1953 р).
Видатні біологи: Чарльз Дарвін, А. Н. Северцов, Н. І. Вавилов, Рональд Фішер, С. С. Четвериков, Н. В. Тимофєєв-Ресовський, І. І. Шмальгаузен
Творцем першого еволюційного вчення був французький вчений Ж.б. Ламарк (1744-1829 рр.). Основи сучасної теорії еволюції розробив англійський учений Ч. Дарвін (1858 г.). Подальший розвиток вона отримала завдяки досягненням генетики і популяційної біології в наукових роботах А. Н. Северцова, Н. І. Вавилова, Р. Фішера, С. С. Четверикова, Н. В. Тимофєєва-Ресовський, І. І. Шмальгаузена. Поява і розвиток математичної біології і біологічної статистики зумовили роботи англійського біолога Р. Фішера (1890-1962 рр.).
В кінці XX століття значних успіхів досягла біотехнологія, тобто використання живих організмів і біологічних процесів в промисловості.
видатні біологи
Видатні біологи: М. А. Максимович, І. М. Сєченов, К. А. Тімірязєв, І. І. Мечников, І. П. Павлов, С. Г. Навашин, В. І. Вернадський, Д. К. Заболотний
Розвитку біології присвятили своє життя чудові вчені.
М. А. Максимович (1804-1873) - основоположник ботаніки.
І. М. Сєченов (1829-1905) - засновник фізіологічної школи, що обгрунтував рефлекторну природу свідомої і несвідомої діяльності, творець об'єктивної психології поведінки, порівняльної і еволюційної фізіології.
К. А. Тімірязєв \u200b\u200b(1843-1920) - видатний дослідник природи, який розкрив закономірності фотосинтезу як процесу використання світла для утворення органічних речовин в рослині.
І. І. Мечников (1845-1916) - один з основоположників порівняльної патології, еволюційної ембріології, творець наукової школи, який розробив фагоцитарну теорію імунітету.
І. П. Павлов (1849-1936) - видатний фізіолог, творець вчення про вищу нервову діяльність, автор класичних праць з теорії травлення і кровообігу.
В. І. Вернадський (1863-1945) - основоположник біогеохімії, вчення про живу речовину, біосферу, ноосферу.
Д. К. Заболотний (1866-1929) - видатний мікробіолог, дослідник особливо небезпечних інфекцій та інші.
