Что такое биология?
Биология (от греч. «биос» — «жизнь» и «логос» — «наука») — это совокупность наук о живой природе. Предметом изучения биологии является все многообразие проявления жизни: строение и функции живых существ и природных сообществ, их происхождение, развитие, связи между собой и с неживой природой. Для изучения живых организмов в биологии используются разнообразные методы: наблюдение (без вмешательства в жизнедеятельность организма), сравнение (для выявления закономерностей), эксперимент (для подтверждения теорий), моделирование (искусственное воспроизведение биологических процессов).
Изучение природы
Знания о живой природе человек начал накапливать еще в глубокой древности, занимаясь охотой, скотоводством, земледелием, но растения и животные на протяжении многих веков рассматривались в основном с точки зрения их пользы или вреда для человека, изучение их шло рука об руку с искусством врачевания.
Накопление знаний
В 1628 г. английский врач У. Гарвей опубликовал трактат, в котором описал строение и принципы функционирования кровеносной системы человека, положив начало развитию физиологии. В XVII в. был изобретен двухлинзовый микроскоп, и перед естествоиспытателями открылся мир неведомых ранее мельчайших существ, началось накопление знаний о строении тканей человека, животных и растений. В XVIII в. появились работы по систематике растений и животных, среди которых выделяется «Система природы» К. Линнея (1735).
Рождение науки
Вплоть до XIX в. науки о живом носили описательный характер, а разные их разделы считались частью естественной истории наравне с минералогией, геологией, географией. Сам термин «биология» возник на заре XIX в. Его предложили независимо друг от друга двое ученых: немецкий ботаник Г. Р. Тревиранус и француз Ж. Б. Ламарк. Но любая наука становится таковой только тогда, когда появляются возможности теоретических обобщений, охватывающих весь спектр накопленных в данной области знаний.
Биология ХХ в. большое внимание уделяла изучению явлений жизни на молекулярном уровне (молекулярно-генетическое направление), и в планетарном масштабе (биосферно-экологическое направление). Возникли пограничные биологические дисциплины: биохимия, биофизика, астробиология и др. В наше время наиболее актуальными темами для исследований стали генная инженерия, расшифровка генома человека, медицинская генетика, клонирование клеток и целых организмов, биотехнологии. Без преувеличения можно сказать, что от успехов биологии во многом зависит дальнейшая судьба человечества.
Традиционно большинство биологических наук классифицируются по типам организмов, которые изучаются этими науками, или по методам применяемых исследований. Например:
Введение в биологию. Этапы развития биологии и выдающиеся биологи
Введение в биологию
Биология (от греч. биос — жизнь и логос — учение) — это наука о жизни. Термин был предложен в 1802 году французским ученым Ж.Б. Ламарком.
Предметом биологии является жизнь во всех ее проявлениях: физиология, строение, индивидуальное развитие (онтогенез), поведение, историческое развитие (филогенез, эволюция), взаимоотношения организмов между собой и окружающей средой.
Современная биология является комплексом, системой наук. В зависимости от объекта исследования различают такие биологические науки, как: наука о вирусах — вирусология, наука о бактериях — бактериология, наука о грибах — микология, наука о растениях — ботаника, наука о животных — зоология и т. п. Почти каждая из этих наук делится на более мелкие: наука о водорослях — альгология, наука о мхах — бриология, о насекомых — энтомология, о млекопитающих — маммалиология и т. п. Теоретическим фундаментом медицины являются анатомия и физиология человека. Наиболее универсальные свойства и закономерности развития и существования организмов и их групп изучает общая биология.
Возникли науки, изучающие общие закономерности жизни: генетика — наука об изменчивости и наследственности, экология — наука о взаимоотношениях организмов между собой и средой обитания, эволюционное учение — наука о закономерностях исторического развития живой материи, палеонтология исследует вымершие организмы.
В разных областях биологии все большее значение имеют дисциплины, связывающие биологию с другими науками: физикой, химией и т. п. Возникают такие науки, как биофизика, биохимия, бионика, биокибернетика. Биокибернетика (от греч. биос — жизнь, кибернетике — искусство управления) — это наука об общих закономерностях управления и передачи информации в живых системах.
Биологические науки — это база для развития растениеводства, животноводства, биотехнологий, медицины и т. п. С их помощью можно решить такие важные задачи, как обеспечение человечества продуктами питания, преодоление болезней, стимуляция процессов обновления организма, генетическая коррекция дефектов у людей с наследственными болезнями, для интродукции и акклиматизации организмов, для получения биологически активных и лекарственных веществ, для разработки средств биологической защиты растений и т. п.
Этапы развития биологии
Выдающиеся биологи: Аристотель, Теофраст, Теодор Шванн, Маттиас Шлейден, Карл М. Бэр, Клод Бернар, Луи Пастер, Д. И. Ивановский
Биология как наука возникла с потребностью систематизировать знания о природе, объяснить накопленные знания, опыт о жизни растений и животных. Основателем биологии считают известного древнегреческого ученого Аристотеля (384-322 гг. до н. э.), положившего начало систематике, описавшего многих животных, решавшего некоторые вопросы биологии. Его ученик Теофраст (372-287 гг. до и. э.) основал ботанику.
Систематическое научное исследование природы началось с эпохи Возрождения. С накоплением конкретных знаний о природе, с представлением о многообразии организмов возникла идея единства всего живого. Этапы развития биологии — это цепь великих открытий и обобщений, подтверждающих эту идею и раскрывающих ее содержание.
Развитие микроскопической техники с конца XVI ст. обусловило открытие клеток и тканей живых организмов. Важным научным свидетельством единства живого стала клеточная теория Т. Шванна и М. Шлейдена (1839 г.). Все организмы состоят из клеток, которые хотя и имеют определенные отличия, но в целом построены и функционируют одинаково. К. М. Бэр (1792-1876 гг.) разработал теорию зародышевого сходства, заложившую основу для научного объяснения закономерностей эмбрионального развития. К. Бернар (1813-1878 гг.) изучал механизмы, обеспечивающие постоянство внутренней среды организма животных. Невозможность самозарождения микроорганизмов доказал французский ученый Л. Пастер (1822-1895 гг.). В 1892 году русским ученым Д. И. Ивановским (1864-1920 гг.) были открыты вирусы.
Выдающиеся биологи: Грегор Мендель, Гуго Де Фриз, Карл Корренс, Эрих Чермак, Томас Морган, Джеймс Уотсон, Фрэнсис Крик, Ж. Б. Ламарк
Открытие законов наследственности принадлежит Г. Менделю (1865 г.), Г. Де Фризу, К. Корренсу, Э. Чермаку (1900 г.), Т. Моргану (1910-1916 гг.). Открытие структуры ДНК — Дж. Уотсону и Ф. Крику (1953 г.).
Выдающиеся биологи: Чарльз Дарвин, А. Н. Северцов, Н. И. Вавилов, Рональд Фишер, С. С. Четвериков, Н. В. Тимофеев-Ресовский, И. И. Шмальгаузен
Творцом первого эволюционного учения был французский ученый Ж.Б. Ламарк (1744-1829 гг.). Основы современной теории эволюции разработал английский ученый Ч. Дарвин (1858 г.). Дальнейшее развитие она получила благодаря достижениям генетики и популяционной биологии в научных работах А. Н. Северцова, Н. И. Вавилова, Р. Фишера, С. С. Четверикова, Н. В. Тимофеева-Ресовского, И. И. Шмальгаузена. Появление и развитие математической биологии и биологической статистики обусловили работы английского биолога Р. Фишера (1890-1962 гг.).
В конце XX века значительных успехов достигла биотехнология, то есть использование живых организмов и биологических процессов в промышленности.
Выдающиеся биологи
Выдающиеся биологи: М. А. Максимович, И. М. Сеченов, К. А. Тимирязев, И. И. Мечников, И. П. Павлов, С. Г. Навашин, В. И. Вернадский, Д. К. Заболотный
Развитию биологии посвятили свою жизнь замечательные ученые.
М. А. Максимович (1804-1873) — основоположник ботаники.
И. М. Сеченов (1829-1905) — основатель физиологической школы, обосновавший рефлекторную природу сознательной и бессознательной деятельности, создатель объективной психологии поведения, сравнительной и эволюционной физиологии.
К. А. Тимирязев (1843-1920) — выдающийся естествоиспытатель, раскрывший закономерности фотосинтеза как процесса использования света для образования органических веществ в растении.
И. И. Мечников (1845-1916) — один из основоположников сравнительной патологии, эволюционной эмбриологии, создатель научной школы, разработавший фагоцитарную теорию иммунитета.
И. П. Павлов (1849-1936) — выдающийся физиолог, создатель учения о высшей нервной деятельности, автор классических трудов по теории пищеварения и кровообращения.
С. Г. Навашин (1857-1930) — автор классических исследований в области эмбриологии и цитологии и многие другие.
В. И. Вернадский (1863-1945) — основоположник биогеохимии, учения о живом веществе, биосфере, ноосфере.
Д. К. Заболотный (1866-1929) — выдающийся микробиолог, исследователь особо опасных инфекций и другие.
Как появилась БИОЛОГИЯ.
Биоло́гия — система родственных наук о живых организмах.
Понятие биология упоминается уже в сочинениях Т. Роозе, 1797 и К. Бурдаха, 1800. Но специально предложено как термин Ж. Б. Ламарком и Г. Р. Тревиранусом в 1802, независимо друг от друга.
Термин биология имеет два толкования — более широкое и более узкое.
В более широком значении биология соотносится со всем комплексом наук о жизни, включающим множество самых различных направлений, как традиционные зоологию, ботанику и систематику, так и такие отдалённые друг от друга области, как биофизику и экологию.
В более узком значении термин биология соотносится с общебиологическими исследованиями. Рассматриваются строение и функции индивидуальных организмов и их сообществ; их распространение, происхождение, развитие, связи друг с другом и с окружающей средой.
В отличие от философии биология не пытается понять первые и последние причины жизни путём логических размышлений, но стремится познать её особенности и механизмы, естественнонаучным методом. Таким образом биология входит в число естественных наук, достижениями которых пользуется и успехи которых дополняет, однако, по мнению известного теоретика классификации наук Д. Воскресенского, естественной наукой является только физика.
Направления исследований
Уровни организации жизни
В живой природе выделяют множество уровней организации.
Клеточный, субклеточный и молекулярный уровень: клетки содержат внутриклеточные структуры, которые строятся из молекул.
Организменный и органно-тканевой уровень: у многоклеточных организмов клетки составляют ткани и органы. Органы же в свою очередь взаимодействуют в рамках целого организма.
Популяционный уровень: особи одного и того же вида обитающие на части ареала образуют популяцию.
Видовой уровень: свободно скрещивающиеся друг с другом особи обладающие морфологическим, физиологическим, биохимическим сходством и занимающие определенный ареал (район распространения) формируют вид.
Биогеоценотический и биосферный уровень: на однородном участке земной поверхности складываются биогеоценозы, которые, в свою очередь, образуют, биосферу.
Передачу наследственной информации изучает генетика. Развитие организма в онтогенезе изучается биологией развития. Зарождение и историческое развитие живой природы — палеобиология и эволюционная биология.
Понятие биология упоминается уже в сочинениях Т. Роозе, 1797 и К. Бурдаха, 1800. Но специально предложено как термин Ж. Б. Ламарком и Г. Р. Тревиранусом в 1802, независимо друг от друга.
Царство бактерий
Царство грибов
Царство растений
Царство животных
Никому из ученых не под силу изучить все разнообразие живых организмов, поэтому биология подразделяется на множество разделов, или биологических наук 2. Всего их более 300. Назовем основные из них.
Мы перечислили биологические науки, изучающие отдельные группы организмов. Но есть и такие разделы биологии, которые исследуют общие свойства живых существ.
Молекулярная биология исследует строение и функции молекул, из которых построены живые организмы.
Возделывая землю, приручая и одомашнивая зверей человек получил знания, из которых сложились основы сельскохозяйственных наук.
Рост и углубление человеческих знаний привело к делению древнейших биологических наук на новые самостоятельные науки.
Биология
Содержание
Биология [ ]
Как особая наука биология выделилась из естественных наук в XIX веке, когда учёные обнаружили, что живые организмы обладают некоторыми общими для всех характеристиками. Термин «биология» был введён независимо несколькими авторами: Фридрихом Бурдахом в 1800 году,Готфридом Рейнхольдом Тревиранусом в 1802 году и Жаном Батистом Ламарком.
Биологическая картина мира [ ]
Существует пять принципов, объединяющих все биологические дисциплины в единую науку о живой материи:
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 [ ]
Гомеостаз [ ]
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 функций клеток. В этом процессе молекулы пищи используются как для извлечения энергии, так и для синтеза биологических молекул собственного организма.
Первичным источником энергии для 99 % земных существ является световая энергия, главным образом солнечная (для 1 % — хемосинтез ). 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.
Биологические науки [ ]
Большинство биологических наук является дисциплинами с более узкой специализацией. Традиционно они группируются по типам исследуемых организмов:
Области внутри биологии далее делятся либо по масштабам исследования, либо по применяемым методам:
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 науки используют методы наблюдения, моделирования (в том числе компьютерного), описания, сравнения, экспериментов (опыта) и исторического сравнения.
Биологические дисциплины [ ]
Акарология — Анатомия — Альгология — Антропология — Бактериология — Биогеография — Биогеоцено-логия — Биотехнология — Биоинформатика — Биология океана — Биология развития — Биометрия — Бионика — Биосемиотика — Биоспелеология — Биофизика — Биохимия — Ботаника — Биомеханика — Биоценология — Биоэнергетика — Бриология — Вирусология — Генетика — Геоботаника — Герпетология — Гидробиология — Гистология — Дендрология — Зоология — Зоопсихология — Иммунология — Ихтиология — Колеоптероло-гия —Космическая биология — Ксенобиология — Лепидоптерология — Лихенология — Микология — Микробиология — Мирмекология — Молекулярная биология — Морфология — Нейробиология — Палеонтология — Палинология — Паразитология — Радиобиология — Систематика — Системная биология — Синтетическая биология — Спонгиология — Таксономия — Теоретическая биология — Териология — Токсикология — Фенология — Физиология — Физиология ВНД — Физиология животных и человека — Физиология растений — Фитопатология — Цитология — Эволюционная биология — Экология — Эмбриология — Эндокринология — Энтомология — Этология
История биологии [ ]
Что такое биология?
Что такое биология? В школьной программе имеется предмет с этим названием, кроме того, слово «биология», «биологический» часто встречается в СМИ и интернете.
О том, что изучает наука биология, мы и поговорим в этой статье.
Откуда появилось слово «биология»?
Биология – это наука, изучающая живые существа. Слово образовано от греческих слов «биос», т.е. жизнь, и «логос», что означает учение. Соответственно, биология – это учение о жизни.
Как и слово, наука биология берет начало в глубокой древности. Людей издавна интересовали особенности и закономерности существования окружающих живых существ. Например, животных, птиц, насекомых, растений и т.д.
В древности эти сведения были жизненно важными. Дело в том, что многие люди поддерживали свое существование благодаря охоте, земледелию и животноводству.
Но земледелие тогда велось примитивными способами, а урожайность культурных растений была очень низкой. Дело в том, что селекционная работа находилась в зачаточном состоянии.
Не лучшим образом обстояли дела и в животноводстве – современных пород животных, отличающихся высокими показателями по мясу, молоку, шерсти и другим продуктам, тогда еще не было, зато частыми были эпидемии, сокращавшие поголовье животных.
В более-менее выгодном положении находились те, кто своим ремеслом избрал охоту: дичи было больше, чем сегодня, и найти ее нередко можно было неподалеку от человеческих поселений.
Осенняя листва
В этих условиях изучение животных и растений, их способов существования и размножения являлось условием выживания для большинства людей. Конечно, в течение долгих столетий единственным способом исследований было наблюдение и эксперименты по скрещиванию близкородственных животных и растений.
Однако уже к 18 веку биология имела довольно обширный запас знаний. Кстати, ним и сегодня нередко пользуются современные исследователи.
Что изучает биология?
Наиболее общее определение – биология изучает живую природу. В круг интересов этой науки входит происхождение живых существ, их развитие, образ жизни, взаимодействие друг с другом и с окружающим миром.
Ученых-биологов интересует жизнь в любых ее проявлениях, начиная с молекулярного уровня и заканчивая сложнейшими биосистемами.
Одно из ведущих направлений – это изучение происхождения жизни: в каких условиях и почему зародилась жизнь на нашей планете, можно ли повторить этот эксперимент?
Вплотную к нему примыкает генная инженерия – возможность искусственным способом создавать новые виды живых существ, у которых имелись бы заранее заданные свойства. Пока в этой области биологии человечество сделало только первые шаги. Но перспективы здесь открываются поистине ошеломляющие.
Изучение биоэкосистем – еще одно актуальное направление биологии, которое помогает понять взаимосвязь между жизнедеятельностью самых разных существ.
Кролик
Это очень важно для планирования дальнейших действий человека на планете. Мы должны не просто преобразовывать природу для своего удобства, но и сохранять ее при этом максимально чистой и целостной.
Мы не должны допускать гибели целых популяций живых существ, поскольку это обедняет генофонд Земли.
Крайне важное направление – биология человека. Здесь и создание новых лекарств и методик лечения болезней, и улучшение наследственности, и раскрытие новых возможностей человека для повышения его жизнеспособности и эффективности. Человек – один из наиболее интересных объектов для изучения биологов.
Для чего нужна биология?
Знаменитый датский ученый Нильс Бор сказал однажды: если двадцатое столетие было веком физики, то двадцать первое станет веком биологии. Но сегодня мы уже можем убедиться в правоте великого мыслителя.
С помощью биологии можно решить множество различных задач, стоящих перед человечеством. Например:
Но нет никакого сомнения, что это только часть задач, которые стоят перед биологией сегодня.
Точно так же, как в начале двадцатого века нельзя было представить, какую проблему создадут для современной нам медицины антибиотики, так и мы не можем вообразить, какие проблемы будет решать биология в конце этого века.
Поэтому единственное, что можно сказать – человечество ждут новые великие открытия и потрясающие знания.
