Как и любая другая наука, биология имеет свой арсенал методов. Помимо научного метода познания, применяемого в других отраслях, в биологии широко используются такие методы, как исторический, сравнительно-описательный и др.
Научный метод познания включает в себя наблюдение, формулировку гипотез, эксперимент, моделирование, анализ результатов и выведение общих закономерностей (рис. 1.1).
Наблюдение — это целенаправленное восприятие объектов и явлений с помощью органов чувств или приборов, обусловленное задачей деятельности. Основным условием научного наблюдения является его объективность, т.е. возможность проверки полученных данных путем повторного наблюдения или применения иных методов исследования, например эксперимента. Полученные в результате наблюдения факты называются данными. Они могут быть как качественными (описывающими запах, вкус, цвет, форму и т. д.), так и количественными, причем количественные данные являются более точными, чем качественные.
Рис. 1.1. Схематическое изображение научного метода исследования
На основе данных наблюдений формулируется гипотеза — предположительное суждение о закономерной связи явлений. Гипотеза подвергается проверке в серии экспериментов. Экспериментом называется научно поставленный опыт, наблюдение исследуемого явления в контролируемых условиях, позволяющих выявить характеристики данного объекта или явления. Высшей формой эксперимента является моделирование — исследование каких-либо явлений, процессов или систем объектов путем построения и изучения их моделей. По существу это одна из основных категорий теории познания: на идее моделирования базируется любой метод научного исследования — как теоретический, так и экспериментальный.
Результаты эксперимента и моделирования подвергаются тщательному анализу. Анализом называют метод научного исследования путем разложения предмета на составные части или мысленного расчленения объекта путем логической абстракции. Анализ неразрывно связан с синтезом. Синтез — это метод изучения предмета в его целостности, в единстве и взаимной связи его частей. В результате анализа и синтеза наиболее удачная гипотеза исследования становится рабочей гипотезой, и если она способна устоять при попытках ее опровержения и по-прежнему удачно предсказывает ранее необъясненные факты и взаимосвязи, то она может стать теорией.
Под теорией понимают такую форму научного знания, которая дает целостное представление о закономерностях и существенных связях действительности. Общее направление научного исследования состоит в достижении более высоких уровней предсказуемости. Если теорию не способны изменить никакие факты, а встречающиеся отклонения от нее регулярны и предсказуемы, то ее можно возвести в ранг закона — необходимого, существенного, устойчивого, повторяющегося отношения между явлениями в природе.
По мере увеличения совокупности знаний и совершенствования методов исследования гипотезы и даже прочно укоренившиеся теории могут оспариваться, видоизменяться и даже отвергаться, поскольку сами научные знания по своей природе динамичны и постоянно подвергаются критическому переосмыслению.
Исторический метод выявляет закономерности появления и развития организмов, становления их структуры и функции. В ряде случаев с помощью этого метода новую жизнь обретают гипотезы и теории, ранее считавшиеся ложными. Так, например, произошло с предположениями Ч. Дарвина о природе передачи сигналов по растению в ответ на воздействия окружающей среды.
Сравнительно-описательный метод предусматривает проведение анатомо-морфологического анализа объектов исследования. Он лежит в основе классификации организмов, выявления закономерностей возникновения и развития различных форм жизни.
Мониторинг — это система мероприятий по наблюдению, оценке и прогнозу изменения состояния исследуемого объекта, в частности биосферы.
Проведение наблюдений и экспериментов требует зачастую применения специального оборудования, такого как микроскопы, центрифуги, спектрофотометры и др.
Микроскопия широко применяется в зоологии, ботанике, анатомии человека, гистологии, цитологии, генетике, эмбриологии, палеонтологии, экологии и других разделах биологии. Она позволяет изучить тонкое строение объектов с использованием световых, электронных, рентгеновских и других типов микроскопов.
Устройство светового микроскопа. Световой микроскоп состоит из оптических и механических частей. Оптические части участвуют в построении изображения, а механические служат для удобства пользования оптическими частями (рис. 1.2).
Общее увеличение микроскопа определяется по формуле:
увеличение объектива х увеличение окуляра = увеличение микроскопа.
Например, если объектив увеличивает объект в 8 раз, а окуляр — в 7, то общее увеличение микроскопа равно 56.
Дифференциальное центрифугирование, или фракционирование, позволяет разделить частицы по их размерам и плотности под действием центробежной силы, что активно используется при изучении строения биологических молекул и клеток.
Арсенал методов биологии постоянно обновляется, и в настоящее время охватить его полностью практически невозможно. Поэтому некоторые методы, используемые в отдельных биологических науках, будут рассмотрены далее.
Роль биологии в формировании современной естественнонаучной картины мира
На этапе становления биология еще не существовала отдельно от других естественных наук и ограничивалась лишь наблюдением, изучением, описанием и классификацией представителей животного и растительного мира, т. е. была описательной наукой. Однако это не помешало античным естествоиспытателям Гиппократу (ок. 460-377 гг. до н. э.), Аристотелю (384-322 гг. до н. э.) и Теофрасту (настоящее имя Тиртам, 372-287 гг. до н. э.) внести значительный вклад в развитие представлений о строении тела человека и животных, а также о биологическом разнообразии животных и растений, заложив тем самым основы анатомии и физиологии человека, зоологии и ботаники.
Углубление познаний о живой природе и систематизация ранее накопленных фактов, происходившие в XVI-XVIII веках, увенчались введением бинарной номенклатуры и созданием стройной систематики растений (К. Линней) и животных (Ж.-Б. Ламарк).
Описание значительного числа видов со сходными морфологическими признаками, а также палеонтологические находки стали предпосылками к развитию представлений о происхождении видов и путях исторического развития органического мира. Так, опыты Ф. Реди, Л. Спалланцани и Л. Пастера в XVII-XIX веках опровергли гипотезу спонтанного самозарождения, выдвинутую еще Аристотелем и бытовавшую в средние века, а теория биохимической эволюции А. И. Опарина и Дж. Холдейна, блестяще подтвержденная С. Миллером и Г. Юри, позволила дать ответ на вопрос о происхождении всего живого.
Если сам процесс возникновения живого из неживых компонентов и его эволюция сами по себе уже не вызывают сомнений, то механизмы, пути и направления исторического развития органического мира все еще до конца не выяснены, поскольку ни одна из двух основных соперничающих между собой теорий эволюции (синтетическая теория эволюции, созданная на основе теории Ч. Дарвина, и теория Ж.-Б. Ламарка) все еще не могут предъявить исчерпывающих доказательств.
Применение микроскопии и других методов смежных наук, обусловленное прогрессом в области других естественных наук, а также внедрение практики эксперимента позволило немецким ученым Т. Шванну и М. Шлейдену еще в XIX веке сформулировать клеточную теорию, позднее дополненную Р. Вирховым и К. Бэром. Она стала важнейшим обобщением в биологии, которое краеугольным камнем легло в основу современных представлений о единстве органического мира.
Открытие закономерностей передачи наследственной информации чешским монахом Г. Менделем послужило толчком к дальнейшему бурному развитию биологии в XX-XXI веках и привело не только к открытию универсального носителя наследственности — ДНК, но и генетического кода, а также фундаментальных механизмов контроля, считывания и изменчивости наследственной информации.
Развитие представлений об окружающей среде привело к возникновению такой науки, как экология, и формулировке учения о биосфере как о сложной многокомпонентной планетарной системе связанных между собой огромных биологических комплексов, а также химических и геологических процессов, происходящих на Земле (В.И. Вернадский), что в конечном итоге позволяет хотя бы в небольшой степени уменьшить негативные последствия хозяйственной деятельности человека.
Таким образом, биология сыграла немаловажную роль в становлении современной естественнонаучной картины мира.
Уровневая организация и эволюция. Основные уровни организации живой природы: клеточный, организменный, популяционно-видовой, биогеоценотический, биосферный Биологические системы. Общие признаки биологических систем: клеточное строение, особенности химического состава, обмен веществ и превращения энергии, гомеостаз, раздражимость, движение, рост и развитие, воспроизведение, эволюция
Уровневая организация и эволюция
Живая природа — не однородное образование, подобное кристаллу, она представлена бесконечным разнообразием составляющих ее объектов (одних только видов организмов в настоящее время описано около 2 млн.). Вместе с тем это разнообразие «не является и свидетельством хаоса, царящего в ней, поскольку организмы имеют клеточное строение, организмы одного вида образуют популяции, все популяции, обитающие на одном участке суши или воды, образуют сообщества, а во взаимодействии с телами неживой природы формируют биогеоценозы, в свою очередь составляющие биосферу.
Таким образом, живая природа является системой, компоненты которой можно расположить в строгом порядке: от низших к высшим. Данный принцип организации позволяет выделить в живой природе отдельные уровни и дает комплексное представление о жизни как о природном явлении. На каждом из уровней организации определяют элементарную единицу и элементарное явление. В качестве элементарной единицы рассматривают структуру или объект, изменения которых составляют специфический для соответствующего уровня вклад в процесс сохранения и развития жизни, тогда как само это изменение является элементарным явлением.
Формирование такой многоуровневой структуры не могло произойти мгновенно — это результат миллиардов лет исторического развития, в процессе которого происходило прогрессивное усложнение форм жизни: от комплексов органических молекул к клеткам, от клеток — к организмам и т. д. Однажды возникнув, эта структура поддерживает свое существование за счет сложной системы регуляции и продолжает развиваться, причем на каждом из уровней организации живой материи происходят соответствующие эволюционные преобразования.
studfiles.net
Раздел 1. Биология – наука о жизни.
План
Тема 1. Биология как наука, ее достижения, методы исследования, связи с другими науками. Роль биологии в жизни и практической деятельности человека.
Тема 2. Признаки и свойства живого: клеточное строение, особенности химического состава, обмен веществ и превращения энергии, гомеостаз, раздражимость, воспроизведение, развитие
Тема 3. Основные уровни организации живой природы: клеточный, организменный, популяционно-видовой, биогеоценотический
Биология как наука, ее достижения, методы познания живой природы. Роль биологии в формировании современной естественнонаучной картины мира.
Биология как наука.
Биология (от греч. биос — жизнь, логос — слово, наука) — это комплекс наук о живой природе.
Предметом биологии являются все проявления жизни: строение и функции живых существ, их разнообразие, происхождение и развитие, а также взаимодействие с окружающей средой. Основная задача биологии как науки состоит в истолковании всех явлений живой природы на научной основе, учитывая при этом, что целому организму присущи свойства, в корне отличающиеся от его составляющих.
Термин «биология» встречается в трудах немецких анатомов Т. Роозе (1779) и К.-Ф. Бурдаха (1800), однако только в 1802 году он был впервые употреблен независимо друг от друга Ж.-Б. Лaмарком и Г.-Р. Тревиранусом для обозначения науки, изучающей живые организмы.
Биологические науки.
В настоящее время в состав биологии включают целый ряд наук, которые можно систематизировать по таким критериям: по предмету и преобладающим методам исследования и по изучаемому уровню организации живой природы. По предмету исследования биологические науки делят на бактериологию, ботанику, вирусологию, зоологию, микологию.
Ботаника — это биологическая наука, комплексно изучающая растения и растительный покров Земли. Зоология — раздел биологии, наука о многообразии, строении, жизнедеятельности, распространении и взаимосвязи животных со средой обитания, их происхождении и развитии. Бактериология — биологическая наука, изучающая строение и жизнедеятельность бактерий, а также их роль в природе. Вирусология — биологическая наука, изучающая вирусы. Основным объектом микологии являются грибы, их строение и особенности жизнедеятельности. Лихенология — биологическая наука, изучающая лишайники. Бактериология, вирусология и некоторые аспекты микологии часто рассматриваются в составе микробиологии — раздела биологии, науке о микроорганизмах (бактериях, вирусах и микроскопических грибах). Систематика, или таксономия, — биологическая наука, которая описывает и классифицирует по группам все живые и вымершие существа.
В свою очередь, каждая из перечисленных биологических наук подразделяется на биохимию, морфологию, анатомию, физиологию, эмбриологию, генетику и систематику (растений, животных или микроорганизмов). Биохимия — это наука о химическом составе живой материи, химических процессах, происходящих в живых организмах и лежащих в основе их жизнедеятельности. Морфология — биологическая наука, изучающая форму и строение организмов, а также закономерности их развития. В широком смысле она включает в себя цитологию, анатомию, гистологию и эмбриологию. Различают морфологию животных и растений. Анатомия — это раздел биологии (точнее — морфологии), наука, изучающая внутреннее строение и форму отдельных органов, систем и организма в целом. Анатомия растений рассматривается в составе ботаники, анатомия животных — в составе зоологии, а анатомия человека является отдельной наукой. Физиология — биологическая наука, изучающая процессы жизнедеятельности растительных и животных организмов, их отдельных систем, органов, тканей и клеток. Существуют физиология растений, животных и человека. Эмбриология (биология развития) — раздел биологии, наука об индивидуальном развитии организма, в том числе развитии зародыша.
Объектом генетики являются закономерности наследственности и изменчивости. В настоящее время это одна из наиболее динамично развивающихся биологических наук.
По изучаемому уровню организации живой природы выделяют молекулярную биологию, цитологию, гистологию, органологию, биологию организмов и надорганизменных систем. Молекулярная биология является одним из наиболее молодых разделов биологии, наука, изучающая, в частности, организацию наследственной информации и биосинтез белка. Цитология, или клеточная биология, — биологическая наука, объектом изучения которой являются клетки как одноклеточных, так и многоклеточных организмов. Гистология — биологическая наука, раздел морфологии, объектом которой является строение тканей растений и животных. К сфере органологии относят морфологию, анатомию и физиологию различных органов и их систем.
Биология организмов включает все науки, предметом которых являются живые организмы, например, этологию — науку о поведении организмов.
Биология надорганизменных систем подразделяется на биогеографию и экологию. Распространение живых организмов изучает биогеография, тогда как экология — организацию и функционирование надорганизменных систем различных уровней: популяций, биоценозов (сообществ), биогеоценозов (экосистем) и биосферы.
По преобладающим методам исследования можно выделить описательную (например, морфологию), экспериментальную (например, физиологию) и теоретическую биологию.
Выявление и объяснение закономерностей строения, функционирования и развития живой природы на различных уровнях ее организации является задачей общей биологии. К ней относят биохимию, молекулярную биологию, цитологию, эмбриологию, генетику, экологию, эволюционное учение и антропологию. Эволюционное учение изучает причины, движущие силы, механизмы и общие закономерности эволюции живых организмов. Одним из его разделов является палеонтология — наука, предметом которой являются ископаемые останки живых организмов. Антропология — раздел общей биологии, наука о происхождении и развитии человека как биологического вида, а также разнообразии популяций современного человека и закономерностях их взаимодействия.
Прикладные аспекты биологии отнесены к сфере биотехнологии, селекции и других быстро- развивающихся наук. Биотехнологией называют биологическую науку, изучающую использование живых организмов и биологических процессов в производстве. Она широко применяется в пищевой (хлебопечение, сыроделие, пивоварение и др.) и фармацевтической промышленностях (получение антибиотиков, витаминов), для очистки вод и т. п. Селекция — наука о методах создания пород домашних животных, сортов культурных растений и штаммов микроорганизмов с нужными человеку свойствами. Под селекцией понимают и сам процесс изменения живых организмов, осуществляемый человеком для своих потребностей.
Прогресс биологии тесно связан с успехами других естественных и точных наук, таких как физика, химия, математика, информатика и др. Например, микроскопирование, ультразвуковые исследования (УЗИ), томография и другие методы биологии основываются на физических закономерностях, а изучение структуры биологических молекул и процессов, происходящих в живых системах, было бы невозможным без применения химических и физических методов. Применение математических методов позволяет, с одной стороны, выявить наличие закономерной связи между объектами или явлениями, подтвердить достоверность полученных результатов, а с другой — смоделировать явление или процесс. В последнее время все большее значение в биологии приобретают компьютерные методы, например моделирование. На стыке биологии и других наук возник целый ряд новых наук, таких как биофизика, биохимия, бионика и др.
studfiles.net
Биология – наука о жизни. Биологические науки.
Критерии живых систем.
Уровни организации живой материи.
Методы познания живой природы
1. Основные вопросы теорииБиология – наука о жизни (с греч. bios – жизнь, logos – учение, наука).
1779 г. – Т. Руз впервые употребил термин «биология». 1802 г. – Ж.Б. Ламарк и Г.Р. Тревиранус ввели термин «биология» для обозначения науки о жизни.
«Жизнь есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой, причем с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к разложению белка». (Ф. Энгельс)
«Живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые, саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров – белков и нуклеиновых кислот». (М.В. Волькенштейн)
| Биологические науки | ||
| ↓ | ↓ | ↓ |
| от объекта исследования | сквозные | специальные |
| ботаника альгология лихенология бриология дендрология микология зоология энтомология ихтиология орнитология териология микробиология вирусология паразитология | систематика палеонтология морфология анатомия физиология биогеография | цитология гистология эмбриология биохимия молекулярная биология генетика эволюционное учение экология этология гигиена |
Критерии живых систем
| 1. Метаболизм – обмен веществ. | |
| Метаболизм | |
| ↓ | ↓ |
| анаболизм, | катаболизм, |
| или ассимиляция, | или диссимиляция, |
| или пластический обмен | или энергетический обмен |
| 2. Репродукция – самовоспроизведение. | |
| Размножение | |
| ↓ | ↓ |
| половое | бесполое |
3. Наследственность – способность организмов передавать свои признаки и свойства из поколения в поколение. В основе – носители генетической информации – ДНК, РНК.4. Изменчивость – способность организмов приобретать новые признаки и свойства. В основе – изменение ДНК.
| 5. Рост и развитие. Рост всегда сопровождается развитием. | ||||
| Развитие живой формы материи | ||||
| ↓ | ↓ | |||
| онтогенез | филогенез | |||
| (индивидуальное развитие) | (историческое развитие) | |||
| 6. Раздражимость – способность организмов избирательно реагировать на воздействия. | ||||
| ↓ | ↓ | ↓ | ↓ | |
| тропизмы | настии | таксисы | рефлекс | |
| изменение характера роста | движение отдельных частей растительного организма | изменение характера движения | ответная реакция организма на раздражение, осуществляемая и контролируемая нервной системой | |
| у растений: геотропизм, гелиотропизм | движение листьев к свету | у простейших: хемотаксис, фототаксис | у многоклеточных животных | |
7. Саморегуляция – способность организмов, обитающих в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды, поддерживать постоянство своего химического состава и интенсивность физиологических процессов – гомеостаз.8. Дискретность. Каждая биологическая система состоит из обособленных, но взаимодействующих частей, образующих структурно-функциональное единство.9. Ритмичность – периодические изменения интенсивности физиологических функций с различными периодами колебаний (суточные и сезонные ритмы).10. Энергозависимость. Живые тела представляют собой открытые для поступления энергии системы.11. Единство химического состава.Для определения живого все критерии нужно использовать в совокупности.
Уровни организации живой материи
Живая природа представляет собой целостную, сложно организованную, иерархическую систему. Выделяют следующие связанные между собой уровни организации живой материи.
| Уровни организации | Биологическая система | Элементы, образующие систему |
| 1. Молекулярный | Клетка | Молекулы неорганических и органических веществ |
| 2. Клеточный | Клетка (организм) | Органоиды |
| 3. Организменный | Организм | Системы органов |
| 4. Популяционно-видовой | Популяция | Особи |
| 5. Биогеоценотический | Биоценоз | Популяции |
| 6. Биосферный | Биосфера | Биогеоценозы |
Методы исследования живой природы
2. Тесты с выбором одного правильного ответа
б) природные явления;
в) закономерности развития и функционирования живыхсистем;
г) строение и функции растений и животных.2. На каком минимальном уровне организации жизни проявляется такое свойство живых систем, как способность к обмену веществами, энергией, информацией?
а) на биосферном;
б) на молекулярном;
в) на организменном;
г) на клеточном.3. Какой из уровней является высшим уровнем организации жизни?
а) биосферный;
б) биогеоценотический;
в) популяционно-видовой;
г) организменный.4. Какой из научных методов исследования был основным в самый ранний период развития биологии?
а) экспериментальный;
б) микроскопия;
в) сравнительно-исторический;
г) метод наблюдения и описания объектов.5. Живые системы считаются открытыми, потому что:
а) они построены из тех же химических элементов, что и неживые;
б) они обмениваются веществом, энергией и информацией со средой;
в) они обладают способностью к адаптации;
г) они способны размножаться.
6. Межвидовые отношения начинают проявляться:
а) на биогеоценотическом уровне;
б) на популяционно-видовом уровне;
в) на организменном уровне;
г) на биосферном уровне.7. Какой из уровней жизни является первым надорганизменным?
а) биосферный;
б) популяционно-видовой;
в) биогеоценотический;
г) организменный.8. Развитие организма животного от момента образования зиготы до рождения изучает наука:
а) генетика;
б) селекция;
в) систематика;
г) эмбриология.9. Изучением роли митохондрий в метаболизме занимается наука:
а) генетика;
б) селекция;
в) органическая химия;
г) молекулярная биология.10. Какой метод позволяет избирательно выделять и изучать органоиды клетки?
а) окрашивание;
б) центрифугирование;
в) моделирование;
г) биохимический.11. Какой уровень организации живого служит основным объектом изучения цитологии?
а) клеточный;
б) популяционно-видовой;
в) биогеоценотический;
г) биосферный.
12. Круговорот в природе химических элементов и воды, осуществляемый при участии живых организмов, изучает раздел науки:
а) палеонтологии;
б) молекулярной биологии;
в) сравнительной физиологии;
г) экологии.13. Какая наука изучает многообразие организмов и объединяет их в группы на основе родства?
а) морфология;
б) систематика;
в) экология;
г) физиология.14. Палеонтология – наука, которая изучает:
а) ископаемые остатки организмов;
б) причины мутаций;
в) законы наследственности;
г) зародышевое развитие организмов.15. Клевер красный, занимающий определенный ареал, представляет собой уровень организации живой природы:
а) организменный;
б) биогеоценотический;
в) биосферный;
г) популяционно-видовой.16. В ходе пластического обмена происходит:
а) окисление глюкозы;
б) окисление липидов;
в) синтез неорганических веществ;
г) синтез органических веществ.17. Изменение структуры хромосом изучают с помощью метода:
а) центрифугирования;
б) гибридологического;
в) цитогенетического;
г) биохимического.
18. Гомеостаз – это:
а) обмен веществ и превращение энергии;
б) регулярное снабжение организма пищей;
в) поддержание постоянства среды;
г) поддержание изменчивости организма.19. Какие органоиды клетки можно увидеть в школьный световой микроскоп?
а) лизосомы;
б) рибосомы;
в) клеточный центр;
г) хлоропласты.20. Живым организмам, в отличие от тел неживой природы, присущи:
а) рост;
б) движение;
в) раздражимость;
г) ритмичность.
3. Установите соответствие1. Установите соответствие между характеристикой живого и его свойством.
| Характеристика живого | Свойства живого |
| А) использование внешних источников энергии в виде пищи и света. Б) увеличение размеров и массы. В) постепенное и последовательное проявление всех свойств организма в процессе индивидуального развития. Г) в основе сбалансированные процессы ассимиляции и диссимиляции. Д) обеспечение относительного постоянства химического состава всех частей организма. Е) в результате этого свойства возникает новое качественное состояние объекта. | 1) способность к росту и развитию; 2) обмен веществ и энергии. |
2. Установите соответствие между характеристикой и уровнем организации, к которому она относится.
| Характеристика | Уровень организации |
| А) состоит из биологических макромолекул. Б) элементарной единицей уровня служит особь. В) возникают системы органов, специализированных для выполнения различных функций. Г) с этого уровня начинаются процессы передачи наследственной информации. Д) с этого уровня начинаются процессы обмена веществ и энергии. Е) особь рассматривается от момента зарождения до момента прекращения существования. | 1) молекулярный; 2) организменный. |
eco.na5bal.ru
Биология – наука о жизни. Биологические науки.
Критерии живых систем.
Уровни организации живой материи.
Методы познания живой природы
1. Основные вопросы теорииБиология – наука о жизни (с греч. bios – жизнь, logos – учение, наука).
1779 г. – Т. Руз впервые употребил термин «биология». 1802 г. – Ж.Б. Ламарк и Г.Р. Тревиранус ввели термин «биология» для обозначения науки о жизни.
«Жизнь есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой, причем с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к разложению белка». (Ф. Энгельс)
«Живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые, саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров – белков и нуклеиновых кислот». (М.В. Волькенштейн)
| Биологические науки | ||
| ↓ | ↓ | ↓ |
| от объекта исследования | сквозные | специальные |
| ботаника альгология лихенология бриология дендрология микология зоология энтомология ихтиология орнитология териология микробиология вирусология паразитология | систематика палеонтология морфология анатомия физиология биогеография | цитология гистология эмбриология биохимия молекулярная биология генетика эволюционное учение экология этология гигиена |
Критерии живых систем
| 1. Метаболизм – обмен веществ. | |
| Метаболизм | |
| ↓ | ↓ |
| анаболизм, | катаболизм, |
| или ассимиляция, | или диссимиляция, |
| или пластический обмен | или энергетический обмен |
| 2. Репродукция – самовоспроизведение. | |
| Размножение | |
| ↓ | ↓ |
| половое | бесполое |
3. Наследственность – способность организмов передавать свои признаки и свойства из поколения в поколение. В основе – носители генетической информации – ДНК, РНК.4. Изменчивость – способность организмов приобретать новые признаки и свойства. В основе – изменение ДНК.
| 5. Рост и развитие. Рост всегда сопровождается развитием. | ||||
| Развитие живой формы материи | ||||
| ↓ | ↓ | |||
| онтогенез | филогенез | |||
| (индивидуальное развитие) | (историческое развитие) | |||
| 6. Раздражимость – способность организмов избирательно реагировать на воздействия. | ||||
| ↓ | ↓ | ↓ | ↓ | |
| тропизмы | настии | таксисы | рефлекс | |
| изменение характера роста | движение отдельных частей растительного организма | изменение характера движения | ответная реакция организма на раздражение, осуществляемая и контролируемая нервной системой | |
| у растений: геотропизм, гелиотропизм | движение листьев к свету | у простейших: хемотаксис, фототаксис | у многоклеточных животных | |
7. Саморегуляция – способность организмов, обитающих в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды, поддерживать постоянство своего химического состава и интенсивность физиологических процессов – гомеостаз.8. Дискретность. Каждая биологическая система состоит из обособленных, но взаимодействующих частей, образующих структурно-функциональное единство.9. Ритмичность – периодические изменения интенсивности физиологических функций с различными периодами колебаний (суточные и сезонные ритмы).10. Энергозависимость. Живые тела представляют собой открытые для поступления энергии системы.11. Единство химического состава.Для определения живого все критерии нужно использовать в совокупности.
Уровни организации живой материи
Живая природа представляет собой целостную, сложно организованную, иерархическую систему. Выделяют следующие связанные между собой уровни организации живой материи.
| Уровни организации | Биологическая система | Элементы, образующие систему |
| 1. Молекулярный | Клетка | Молекулы неорганических и органических веществ |
| 2. Клеточный | Клетка (организм) | Органоиды |
| 3. Организменный | Организм | Системы органов |
| 4. Популяционно-видовой | Популяция | Особи |
| 5. Биогеоценотический | Биоценоз | Популяции |
| 6. Биосферный | Биосфера | Биогеоценозы |
Методы исследования живой природы
2. Тесты с выбором одного правильного ответа
б) природные явления;
в) закономерности развития и функционирования живыхсистем;
г) строение и функции растений и животных.2. На каком минимальном уровне организации жизни проявляется такое свойство живых систем, как способность к обмену веществами, энергией, информацией?
а) на биосферном;
б) на молекулярном;
в) на организменном;
г) на клеточном.3. Какой из уровней является высшим уровнем организации жизни?
а) биосферный;
б) биогеоценотический;
в) популяционно-видовой;
г) организменный.4. Какой из научных методов исследования был основным в самый ранний период развития биологии?
а) экспериментальный;
б) микроскопия;
в) сравнительно-исторический;
г) метод наблюдения и описания объектов.5. Живые системы считаются открытыми, потому что:
а) они построены из тех же химических элементов, что и неживые;
б) они обмениваются веществом, энергией и информацией со средой;
в) они обладают способностью к адаптации;
г) они способны размножаться.
6. Межвидовые отношения начинают проявляться:
а) на биогеоценотическом уровне;
б) на популяционно-видовом уровне;
в) на организменном уровне;
г) на биосферном уровне.7. Какой из уровней жизни является первым надорганизменным?
а) биосферный;
б) популяционно-видовой;
в) биогеоценотический;
г) организменный.8. Развитие организма животного от момента образования зиготы до рождения изучает наука:
а) генетика;
б) селекция;
в) систематика;
г) эмбриология.9. Изучением роли митохондрий в метаболизме занимается наука:
а) генетика;
б) селекция;
в) органическая химия;
г) молекулярная биология.10. Какой метод позволяет избирательно выделять и изучать органоиды клетки?
а) окрашивание;
б) центрифугирование;
в) моделирование;
г) биохимический.11. Какой уровень организации живого служит основным объектом изучения цитологии?
а) клеточный;
б) популяционно-видовой;
в) биогеоценотический;
г) биосферный.
12. Круговорот в природе химических элементов и воды, осуществляемый при участии живых организмов, изучает раздел науки:
а) палеонтологии;
б) молекулярной биологии;
в) сравнительной физиологии;
г) экологии.13. Какая наука изучает многообразие организмов и объединяет их в группы на основе родства?
а) морфология;
б) систематика;
в) экология;
г) физиология.14. Палеонтология – наука, которая изучает:
а) ископаемые остатки организмов;
б) причины мутаций;
в) законы наследственности;
г) зародышевое развитие организмов.15. Клевер красный, занимающий определенный ареал, представляет собой уровень организации живой природы:
а) организменный;
б) биогеоценотический;
в) биосферный;
г) популяционно-видовой.16. В ходе пластического обмена происходит:
а) окисление глюкозы;
б) окисление липидов;
в) синтез неорганических веществ;
г) синтез органических веществ.17. Изменение структуры хромосом изучают с помощью метода:
а) центрифугирования;
б) гибридологического;
в) цитогенетического;
г) биохимического.
18. Гомеостаз – это:
а) обмен веществ и превращение энергии;
б) регулярное снабжение организма пищей;
в) поддержание постоянства среды;
г) поддержание изменчивости организма.19. Какие органоиды клетки можно увидеть в школьный световой микроскоп?
а) лизосомы;
б) рибосомы;
в) клеточный центр;
г) хлоропласты.20. Живым организмам, в отличие от тел неживой природы, присущи:
а) рост;
б) движение;
в) раздражимость;
г) ритмичность.
3. Установите соответствие1. Установите соответствие между характеристикой живого и его свойством.
| Характеристика живого | Свойства живого |
| А) использование внешних источников энергии в виде пищи и света. Б) увеличение размеров и массы. В) постепенное и последовательное проявление всех свойств организма в процессе индивидуального развития. Г) в основе сбалансированные процессы ассимиляции и диссимиляции. Д) обеспечение относительного постоянства химического состава всех частей организма. Е) в результате этого свойства возникает новое качественное состояние объекта. | 1) способность к росту и развитию; 2) обмен веществ и энергии. |
2. Установите соответствие между характеристикой и уровнем организации, к которому она относится.
| Характеристика | Уровень организации |
| А) состоит из биологических макромолекул. Б) элементарной единицей уровня служит особь. В) возникают системы органов, специализированных для выполнения различных функций. Г) с этого уровня начинаются процессы передачи наследственной информации. Д) с этого уровня начинаются процессы обмена веществ и энергии. Е) особь рассматривается от момента зарождения до момента прекращения существования. | 1) молекулярный; 2) организменный. |
bio.na5bal.ru
