Биология как наука

Биология как наука

С чего началась биология?

Биология (др.-греч. «биос» - жизнь, «логос» - учение) – это наука о живых существах и взаимодействии их с окружающей средой

История развития биологии насчитывает более 2000 лет.

Еще в древности мыслителями Древнего Египта, Ассирии, Вавилона были предприняты попытки познания живых объектов. В те времена это диктовалось религиозно-практическими целями.

Традиционно рождение биологии как науки относят к эпохе Античности: именно в Древней Греции, колыбели науки, происходит первая рациональная систематизация накопленных к этому времени знаний о живом.

Фундаментальные труды принадлежат философам Аристотелю, Теофрасту, врачам Гиппократу и Галену.

В Средневековье развитие наук уступило место глубокой религиозной пропаганде, однако и в это время естественнонаучные знания пополняются исследованиями в области медицины.

Новый расцвет науки приходится на Эпоху Возрождения: с уходом феодализма, развитием мореплавания, получает развитие естествознание, развивается представление о многообразии органического мира. Здесь заложены рациональные основы будущих наук - ботаники, зоологии, анатомии и физиологии.

Именно с Эпохи Возрождения начинается современная история естествознания.

А уже в Новое время развитие молодой биологии приобретает просто стремительные обороты.

Многие смелые исследования стали впоследствии фундаментальными:

У. Гарвей (1578—1657) открыл механизм кровообращения; изготовил микроскоп;

1665 г. — Р. Гук описал клеточное строение пробки; ввел термин «клетка»;

1677 г. — А. Левенгук наблюдал под микроскопом (увеличивающим в 300 раз) простейших, бактерии, сперматозоиды;

1826 г. — К. Бэр наблюдал яйцеклетку млекопитающих;

1828 г. — Р. Броун открыл клеточное ядро;

1735 г. — К. Линней создал систему классификации растений и животных;

XVIII в. — в России и Л. Эйлер создали современный по тем временам микроскоп, позволяющий вести наблюдения за разнообразными биологическими объектами;

1838, 1839 гг. — Т. Шванн, М. Шлейден независимо друг от друга сформулировали клеточную теорию, согласно которой клетки признавались элементарной единицей строения растений и животных;

1858 г. — Р. Вирхов создал учение о клеточной патологии, ввел постулат: «каждая клетка из клетки»;

1859 г. — Ч. Дарвин создал знаменитую эволюционную теорию;

1865 г. — Г. Мендель открыл закон наследования признаков, что способствовало рождению генетики как науки;

1881 г. — Л. Пастер открыл принцип вакцин, заложил основы микробиологии и иммунологии;

1882 г. — И. Мечников сформулировал фагоцитарную теорию, был награжден Нобелевской премией;

1900 г. — К. Ландштейнер открыл группы крови человека, был награжден Нобелевской премией;

1953 г. — Дж. Уотсон и Ф. Крик расшифровали структуры ДНК, были награждены Нобелевской премией.

Что представляет собой биология XXI века?

Современная биология представляет собой целый комплекс наук, который изучает все аспекты жизни, в частности, структуру, функционирование, рост, происхождение, эволюцию и распределение живых организмов на Земле. Классифицирует и описывает живые существа, происхождение их видов, взаимодействие между собой и с окружающей средой.

Методы научного познания

Биология подразделяется на ряд самостоятельных наук и направлений, в зависимости от изучаемых объектов, уровней организации живого, методов исследования, практического использования биологических знаний:

Уровни организации живого - молекулярная биология, цитология, гистология  и т. д. Науки о развитии живой материи - биология индивидуального развития организмов эволюционная теория палеонтология Биология систематических групп: ботаника, зоология, вирусология, микробиология, микология, антропология и др. Развитие - эмбриология, эволюция и др. Строение - морфология, анатомия, гистология и др. Распространение - зоогеография и фитогеография Классификация - систематика растений и животных Практическая деятельность человека - биотехнология, агробиология, животноводство, селекция, медицинская биология, биология охраны природы Методы исследования - биохимия, биофизика, биометрия и др.

Значение биологии для человека невозможно переоценить:  биология является теоретической основой ведения промыслового, сельского и лесного хозяйства, на её достижения опирается медицина, пищевая и даже военная промышленность; знание её законов помогает сохранять биоразнообразие на планете и моделировать будущее развитие человечества в XXI в.

Биологические науки теснейшим образом связаны с физикой, химией, математикой, геологией, географией и принадлежат к единому комплексу естественных наук, то есть наук о природе.

Всех их объединяет не только предмет изучения — природа, но и методы, которыми пользуются исследователи для выяснения тех или иных закономерностей.

Наиболее общими методами исследования в биологии являются:

наблюдение - позволяет описать биологические явления сравнение - дает возможность найти общие закономерности в строении и жизнедеятельности разных организмов эксперимент или опыт - помогает изучать свойства биологических объектов в контролируемых условиях моделирование - имитируются многие процессы, недоступные для непосредственного наблюдения или экспериментального воспроизведения исторический метод - позволяет на основе данных о современном органическом мире и его прошлом познать процессы развития живой природы

Научный метод (греч. "methodos" — путь исследования) — это совокупность приемов и операций, используемых при построении системы научных знаний

Научное исследование, как правило, состоит из нескольких этапов:

На основании сбора фактов формулируется проблема. Для ее решения выдвигаются гипотезы (греч. hypothesis — предположение). Каждая гипотеза проверяется экспериментально в ходе получения новых фактов. Если полученные факты противоречат гипотезе, то она отвергается. Если гипотеза согласуется с фактами и позволяет делать верные прогнозы, то она может стать теорией (греч. theoria — исследование). Однако даже верная теория по мере накопления новых фактов может пересматриваться и уточняться.

Вернемся к биологии...

Признаки и уровни организации живой природы

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, раздражимость (движение), самовоспроизведение и изменчивость (способность к эволюции).

Метаболизм - обмен веществ и энергии с окружающей средой, за счет которого поддерживается постоянство внутренней среды организма (гомеостаз). Раздражимость и движение: все живое избирательно реагирует на внешние воздействия специфическими реакциями Самовоспроизведение – способность организма передавать генетическую информацию потомству Изменчивость - появление новых признаков в процессе репродукции, что закладывает основы эволюции

Каждый из этих признаков не является уникальным: обмен веществ и энергии характерен для лесного пруда, самовоспроизведение – для кристаллов, эволюция – для звёзд. Именно поэтому понятие жизни - сложное, комплексное.

С чего же начинается Жизнь?

Как бы сложно ни была организована любая живая система, ее основа - биологические макромолекулы: нуклеиновые кислоты, белки, углеводы и другие органические вещества.

Это и есть - Первый Уровень Жизни

Чаще всего выделяют семь основных структурных уровней жизни:

молекулярно-генетический (биологические макромолекулы) - здесь происходят химические реакции - процессы кодирования и передачи наследственной информации, обмен веществ, превращение энергии; клеточный: клетка - это структурно-функциональная единица всего живого.

Существуют и неклеточные живые объекты (вирусы), однако и те используют клетку для своей жизнедеятельности;

органо-тканевой: совокупности клеток в многоклеточном организме образуют многообразие тканей, которые объединяются в функциональные структуры-органы целостного организма; организменный:  организм — это целостная одноклеточная или многоклеточная живая система, способная к самостоятельному существованию и поддержанию постоянства внутренней среды - гомеостазу; популяционно-видовой: на этом уровне организмы, сходные по строению, имеющие общее происхождение, свободно скрещивающиеся между собой и дающие плодовитое потомство, объединяются в группы - популяции, которые объединяются в виды.

Именно здесь зарождается эволюция;

биогеоценотический: здесь ведущими являются проблемы взаимоотношений организмов в биоценозах (экосистемах), условия, определяющие их численность и продуктивность биоценозов, их устойчивость и роль влияний человека на их сохранение. На этом уровне происходит кругооборот веществ и энергии; И, наконец, биосферный уровень: все биоценозы объединяются в глобальную систему, в котором происходит взаимодействие живого и неживого, глобальные потоки вещества и энергии.