СОДЕРЖАНИЕ
Введение 3
1. Биология как наука. 4
2. Этапы развития науки биологии. 5
3. Сущность живого, его основные признаки. 10
4. Структурные уровни живого. 12
Заключение 14
Список использованных источников 15
Введение
Современное естествознание представляет собой совокупность многих наук, которые тесно связаны между собой, так как они отображают единый мир. Но поскольку природный мир многообразен, то каждая из естественных наук имеет свой предмет, изучает тот или иной вид материи. Одной из таких наук и является биология, изучающая живую материю.[1,178]
При благоприятных условиях на планете может существовать жизнь. Сегодня известна одна форма жизни – земная.
Жизнь – явление уникальное, поэтому биология сегодня не в состоянии дать строгое и четкое определение жизни.
Для того чтобы детально рассмотреть и понять особенности биологического уровня организации материи, дать определение жизни, необходимо ознакомиться с предметом биология, иметь представление об этапах развития этой науки, об основных характеристиках живой материи, поэтому рассмотрение данных вопросов является целью данной работы.
1. Биология как наука.
Термин «биология» (от греч. bios– жизнь, logos– наука) введен в начале ХIХ столетия независимо Ж. Б. Ламарком и Г. Тревиранусом для обозначения науки о жизни как особом явлении природы. В настоящее время его используют и в ином смысле, относя к группам организмов, вплоть до вида (биология микроорганизмов, биология северного оленя), биоценозам (биология арктического бассейна), отдельным живым структурам (биология клетки). Однако при рассмотрении биологических предпосылок развития, жизнедеятельности и экологии человека неизбежно затрагиваются общие вопросы сущности жизни, уровней ее организации, механизмов сохранения жизни во времени и эволюции. Наряду с физикой, химией, математикой биология относится к естественным наукам, предмет изучения которых – природа. Особенность предмета биологии в медицине заключается в том, что в центре внимания находится человек. Закономерности же развития человека как личности и человеческого общества в целом изучаются социальными (общественными) науками. Указывая на то, что сущность людей социальна, К. Маркс подчеркивал, что естествознание включит в себя науку о человеке в той же мере, в какой естествознание включит в себя естествознание.[3,4]
В современном представлении биология – наука о живой природе – об огромном многообразии вымерших и ныне населяемых Землю живых существ, их строении и функциях, происхождении, распространении и развитии, связях друг с другом и с неживой природой. Биология устанавливает общие и частные закономерности, присущие жизни во всех ее проявлениях (обмен веществ, размножение, наследственность, изменчивость, приспособляемость, рост, раздражимость, подвижность и др.).[4,285]
В процессе поступательного развития и по мере обогащения новыми фактами биология преобразовалась в комплекс наук, исследующих закономерности, свойственные живым существам, с разных сторон.[3,4] Она включает в себя примерно 300 конкретных наук.
Структуру биологии можно рассматривать с разных точек зрения.
— По объектам исследования биология подразделяется на вирусологию, бактериологию, ботанику, зоологию, антропологию.
— По свойствам, проявлениям живого в биологии выделяются: морфология – наука о строении живых организмов; физиология – наука о функционировании организмов; молекулярная биология, изучающая микроструктуру живых тканей и клеток; экология, рассматривающая образ жизни растений и животных и их взаимосвязи с окружающей средой; генетика, исследующая законы наследственности и изменчивости.
— По уровню организации исследуемых живых объектов выделяются: анатомия, изучающая макроскопическое строение животных: гистология, изучающая строение тканей; цитология, исследующая строение живых клеток.
Эта многоплановость комплекса биологических наук обусловлена чрезвычайным многообразием живого мира. К настоящему времени биологами обнаружено и описано более 1млн видов животных, около полумиллиона растений, несколько сот тысяч видов грибов, более 3 тыс. видов бактерий. Причем мир живой природы исследован далеко не полностью. Число неописанных видов оценивается, по меньшей мере в 1 млн.[1,179]
2. Этапы развития науки биологии.
Современная биологическая наука – результат длительного процесса развития. Интерес к познанию живого у человека возник очень давно, он был связан с его важнейшими потребностями – в пище, в лекарствах, одежде, жилье.
Но только в первых древних цивилизованных обществах люди стали изучать живые организмы более тщательно, составлять перечни животных и растений, населяющих разные регионы, классифицировать их. Одним из первых биологов древности был Аристотель.[1,178]
В развитии биологии выделяют три основных этапа: 1) систематики (К. Линней), 2) эволюционный (Ч. Дарвин), 3) биологии микромира (Г. Мендель).[1,179]
На первом этапе развития биология носила описательный характер. Объект изучения ее – живая природа в ее естественном состоянии и целостности. К первым и наиболее значительным достижениям относятся классификации многообразного растительного и животного мира. Многие принципы классификации были заложены еще в средние века и актуальны по сей день.
Значительный вклад внес шведский естествоиспытатель Карл Линней (1707-1778).[2,415] В своем труде «Система природы» он описал большое количество растений и животных, ввел около 1000 ботанических терминов. Каждому виду животных и растений было присвоено двойное обозначение (существительное – название рода и прилагательное – наименование вида; например: кошка домашняя).
Линней впервые обосновал вид как универсальную единицу и основную форму существования живого. Линней разработал основные принципы систематики растений и животных: объединил сходные виды в роды, которые сгруппировал в отряды, а отряды – в классы. Единые названия растений и животных значительно упростили терминологию и способствовали взаимопониманию ученых.
Линней предложил первую классификацию растений и животных. Например, на основе особенностей кровеносной и дыхательной систем он разделил животный мир на шесть классов: млекопитающие, птицы, гады (земноводные и пресмыкающиеся), рыбы, насекомые и черви. В классе млекопитающих ученый выделил 17 отрядов и к высшему отряду приматов отнес человекообразных обезьян и человека.
Созданная Линнеем классификация носила искусственный характер, так как основывалась не на главных свойствах организмов, а на чисто внешних признаках. Он понимал искусственность своей систематики и указывал на необходимость создания естественной системы с учетом совокупности признаков организмов. Линней придерживался метафизических, религиозных представлений. Каждый вид с его точки зрения представлял потомство одной пары животных или растений, сотворенных Богом и с тех пор постоянных и неизменяемых. Несмотря на это, проделанная ученым работа по систематике растений и животных сыграла значительную роль в изучении живой природы.
Развитие естествознания в конце XVIII– начале XIX в. ознаменовалось углублением материалистических представлений. Некоторые ученые высказывали мнение о естественном возникновении мира и его постепенном развитии и обновлении. Первую теорию эволюции органического мира разработал и опубликовал в труде «Философия зоологии» (1809) французский естествоиспытатель Ж. Б. Ламарк (1744-1829).
Изучая животный и растительный мир, Ламарк обратил внимание на существование в природе переходных форм между видами и на этом основании сделал вывод об изменяемости видов. Он предположил, что все многообразие животных и растений является результатом эволюции, т. е. исторического развития живой природы.
Ламарк выделил две основные причины эволюции: 1) внутреннее стремление организмов к усовершенствованию; 2) способность организмов целесообразно реагировать на изменения условий существования. Согласно его представлениям, признаки, приобретенные организмом в течении индивидуально жизни при последовательном воздействие окружающей среды на многие поколения, передаются по наследству. Этим явлением он объяснял приспособленность организмов к среде обитания.
Таким образом, Ламарк объединил идею об изменяемости видов с идеей прогрессивной эволюции, однако не смог вскрыть механизмы эволюционного процесса. Его гипотеза о наследовании приобретенных признаков оказалась несостоятельной, а утверждение о внутреннем стремлении организмов к усовершенствованию – ненаучным.
Великий английский ученый Ч. Дарвин (1809-1882) обосновал научную теорию эволюции живой природы путем естественного отбора на основе синтеза огромного количества фактов из различных областей науки и сельскохозяйственной практики. Возникновение эволюционной теории Дарвина имело социально-экономические и научные предпосылки. К первым следует отнести интенсивное развитие капитализма в Англии, ставшей великой промышленной и колониальной державой. Шел интенсивный рост городов, требовавший быстрого повышения продуктивности сельского хозяйства, в результате чего развернулась большая селекционная работа, проводились многочисленные научные экспедиции. Научными предпосылками создания эволюционной теории послужили успехи систематики растений и животных, биогеографии, сравнительной анатомии, эмбриологии, палеонтологии, создание клеточной теории и эволюционного учения Ламарка.
В 1859 г. Дарвин опубликовал свою основную работу «Происхождение видов путем естественного отбора, или сохранение благоприятствующих пород в борьбе за жизнь», в которой впервые в истории биологии с материалистических позиций объяснил происхождение видов животных и растений.
Основными положениями эволюционной теории Дарвина являются учения о наследственности, изменчивости и естественном отборе.
Дарвин установил, что различные породы животных и сорта культурных растений созданы человеком в результате искусственного отбора. Из поколения в поколение человек отбирал и оставлял на племя особей с нужными ему наследственными свойствами и отстранял от размножения всех других. Следовательно, движущими силами выведения пород и сортов являются наследственная изменчивость и производимый человеком отбор.
Задумавшись над причинами эволюции в естественных условиях, Дарвин установил, что интенсивность размножения организмов идет в геометрической прогрессии, однако численность взрослых особей каждого вида длительно сохраняется на одном уровне. Следовательно, большинство появляющихся на свет особей гибнет в борьбе за существование, под которой он понимал сложные и многообразные отношения организмов между собой и с условиями неживой природы. Следствием борьбы за существование является естественный отбор – «сохранение благоприятных индивидуальных различий и изменений и уничтожение вредных». Борьба за существование и естественный отбор на основе наследственной изменчивости являются основными движущими силами эволюции органического мира.
Как бы малы ни были индивидуальные наследственные изменения, они в длинном ряду поколений ведут к изменению видов и ко все большей приспособленности к конкретным условиям существования. Другим результатом действия естественного отбора является многообразие видов.
Главная заслуга Дарвина состоит в том, что он вскрыл движущие силы эволюции, материалистически объяснил возникновение и относительный характер приспособленности действием только естественных законов. Он научно обосновал взаимосвязь между изменчивостью, наследственностью и отбором и на большом фактическом материале показал, что главной движущей силой эволюции является естественный отбор. Учение Дарвина позволило научно обосновать происхождение человека.[2,415-419]
Идея единства органического мира, вытекающая из того факта, что клетка является своего рода общим знаменателем живого, получила подкрепление в исследованиях биохимических основ физиологии клеток. Наиболее демонстративны достижения молекулярной биологии. Она приобрела положение самостоятельного направления биологической науки в пятидесятые годы ХХ столетия. Хронологически это было связано с описанием Дж. Уотсоном и Ф. Криком (1953) макромолекулярной структуры ДНК. Молекулярная биология концентрирует внимание на связи процессов жизнедеятельности с биологическими макромолекулами и, прежде всего на закономерностях хранения, использования и передачи в клетках наследственной информации. Молекулярно-биологические исследования открыли физико-химические механизмы, которые обусловливают такие свойства живого, как специфичность структурированность биологических объектов, воспроизводимость клеток и организмов в ряду поколений, а также показали универсальность этих механизмов, их приложимость к существам разных типов организации.
В ХХ в. появляется наука генетика. В ее основу легли закономерности наследственности, обнаруженные австрийским биологом Г. Менделем при проведении им серии опытов по скрещиванию различных сортов гороха.[3,5]
Успехи современной генетики, ее глубокое проникновение в тайны механизма наследственности явились еще одним свидетельством универсального единства живой природы. Достижения генетиков открыли дорогу для познания сущности жизни, новых способов изменения ее сложившихся форм.[1,196]
3. Сущность живого, его основные признаки.
Важнейшим инструментом дальнейшего познания этого мира служит категория «живого», являющаяся ключевой, исходной для всей системы биологических наук.
Интуитивно мы все понимаем, что есть живое и что – мертвое. Однако при попытке определить сущность живого возникают трудности.
Широко известно определение, данное Ф. Энгельсом, что жизнь – это способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой. И все же живая мышь и горящая свеча с физико-химической точки зрения находится в одинаковом состоянии обмена веществ с внешней средой, равно потребляя кислород и выделяя углекислый газ, но в одном случае в результате дыхания, а в другом в процессе горения. Этот простой пример показывает, что обмениваться веществами с окружающей средой могут быть и мертвые объекты. Таким образом, обмен веществ является хотя и необходимым, но недостаточным критерием определения жизни, впрочем, как и наличие белков.
Из всего сказанного можно сделать вывод, что дать точное определение жизни весьма непросто. И это люди поняли очень давно. Так, французский философ-просветитель Д. Дидро писал: «Я могу понять, что такое агрегат, ткань, состоящая из крохотных чувствительных телец, но живой организм!.. Но целое, система, представляющая собой единый организм, индивидуум, составляющий себя как единое целое, выше моего понимания! Не понимаю, не могу понять, что это такое!»
Современная биология при описании живого идет по пути перечисления основных свойств живых организмов. При этом подчеркивается, что только совокупность данных свойств может дать представление о специфики жизни.[1,180]
К числу свойств живого обычно относят следующие.
— Определенный химический состав. Основу живого организма составляют 6 химических элементов, которые составляют 97% веса организма: кислород, водород, углерод, азот, сера, фосфор. Живые организмы характеризуются сложной, упорядоченной структурой. Уровень их организации значительно выше, чем в неживых системах.
— Клеточное строение – все живые организмы состоят из клеток.
— Обмен веществ и энергозависимость. Живые организмы получают энергию из окружающей среды, используя ее на поддержание своей высокой упорядоченности. Большая часть организмов прямо или косвенно использует солнечную энергию.
— Саморегуляция. Живой организм поддерживает постоянный химический состав.
— Раздражимость и психические функции. Живые организмы активно реагируют на окружающую среду. Если толкнуть камень, то он пассивно сдвигается с места. Если толкнуть животное, оно отреагирует активно: убежит, нападет или изменит форму. Способность реагировать на внешние раздражения – универсальное свойство всех живых существ, как растений, так и животных.
— Наследственность – передача признаков в неизменном виде. Сходство потомства с родителями обусловлено еще одной замечательной особенностью живых организмов – передавать потомкам заложенную в них информацию, необходимую для жизни, развития и размножения. Эта информация содержится в генах – единицах наследственности, мельчайших внутриклеточных структурах. Генетический материал определяет направление развития организма. Вот почему потомки похожи на родителей. Однако эта информация в процессе передачи несколько видоизменяется, искажается. В связи с этим потомки не только похожи на родителей, но и отличаются от них.
— Изменчивость – способность приобретать новые признаки.
— Размножение – воспроизведение себе подобных.
— Оптическая активность, хиральность. Под хиральностью понимается способность живых существ поворачивать плоскость поляризованного света, проходящего через них, либо влево, либо вправо. Этот признак указывает на то, что жизнь имеет земное происхождение, так как вне земли это свойство не обнаружено.
— Онтогенез – индивидуальное развитие. Новый организм в большинстве случаев появляется в результате слияния двух гамет.
— Эволюционное развитие – филогенез – необратимое и направленное развитие живой природы, в результате чего появляются новые виды и жизнь самосовершенствуется.
— Целостность и дискретность живых систем. Целостность живой природы означает, что в своем развитии она подчиняется действию биологических законов и ее нельзя объяснить законами физики и химии. Дискретность означает, что в живой материи можно выделить определенные уровни.
Из совокупности этих признаков вытекает следующее обобщенное определение сущности живого: жизнь есть форма существования сложных, открытых систем, способных к самоорганизации и самовоспроизведению. Важнейшими функциональными веществами этих систем являются белки и нуклеиновые кислоты.[1,181]
4. Структурные уровни живого.
Структурный анализ обнаруживает, что мир живого чрезвычайно разнообразен, имеет сложную структуру. На основе разных критериев могут быть выделены различные уровни живого мира. Наиболее распространенным является выделение на основе критерия масштабности следующих уровней организации живого.
— Биосферный – включающий всю совокупность живых организмов Земли вместе с окружающей их природной средой. На этом уровне биологической наукой решается такая, в частности, проблема, как изменение концентрации углекислого газа в атмосфере.
— Уровень биогеоценозов выражает следующую ступень структуры живого, состоящую из участков Земли с определенным составом живых неживых компонентов.
— Популяционно-видовой уровень образуется свободно скрещивающимися между собой особями одного и того же вида. Его изучение важно для выявления факторов, влияющих на численность популяций.
— Организменный и органо-тканевый уровни отражают признаки отдельных особей, их строение, физиологию, поведение, а также строение и функции органов и тканей живых существ.
— Клеточный и субклеточный уровни отражают процессы специализации клеток, а также различные внутриклеточные включения.
— Молекулярный уровень составляет предмет молекулярной биологии, одной из важнейших проблем которой является изучение механизмов передачи генной информации и развитие генной инженерии и биотехнологии.
Разделение живой материи на уровни является, конечно, весьма условным. Решение конкретных биологических проблем, таких, как регуляция численности вида, опирается на данные о всех уровнях живого. Но все биологи согласны с тем, что в мире живого существуют ступенчатые уровни.[1,182-183]
Фундаментальной же основой, так сказать «первокирпичиком» живого мира, служит клетка. Именно она является мельчайшей системой, обладающей всем комплексом свойств живого, в том числе и носителем генетической информации – важнейшей основы эволюционного развития живого мира.[1,184]
Заключение.
Часто острейшие дискуссии ведутся вокруг вопроса о возможности сведения биологических наук к физике и химии. В этих дискуссиях далеко не всегда проводят четкое различие между науками и объектами их изучения. Физика и химия имеют своими объектами изучения как живую, так и неживую природу. Определенность физики и химии существенно зависит от поля их приложения. Биофизика и биохимия – это уже биология, соответственно физическая и химическая. Но важно помнить, что биофизика и биохимия – это не та физика и химия, которые используются при интерпретации неживых явлений природы.[5,212]
Слабость биологического знания часто видят в недостаточной математичности, в перевесе качественных рассуждений над количественными и ставят биологии в пример физику, в которой каждый закон представлен в математической форме. Биология такова, какова она есть. Нет никакой необходимости уподоблять ее физике. Специфика биологии другая, чем у физики.[5,281]
Биология продолжает развиваться и в настоящее время. Особенность современной биологии заключается в утверждении принципа единства главных механизмов жизнеобеспечения, осознании роли эволюционного процесса в существовании и изменениях органического мира, который включает и человека, признании первостепенной важности экологических закономерностей с распространением их на человека.[3,4]
Биология относится к ведущим отраслям естествознания. Высокий уровень ее развития служит необходимым условием подъема и повышения эффективности медицины.
В ходе данной работы описана биология как наука, выявлены основные этапы развития этой науки, показаны основные характеристики живой материи, так как она является главным объектом изучения биологии, рассмотрены структурные уровни живого.
Список использованных источников
1. Концепции современного естествознания: Под ред. проф. В. Н. Лавриненко, В. П. Ратникова. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2002.
2. Пособие по биологии для абитуриентов/ Р. Г. Заяц, И. В. Рачковская. – 3-е изд. – Мн.: Высш. шк., 1997.
3. Биология/ Под ред. В. Н. Ярыгина. – М.: Медицина, 1985.
4. Концепции современного естествознания/ Карпенков С. Х… – М.: Культура и спорт, ЮНИТИ, 1997.
5. Концепции современного естествознания/ Канке В. А. – М.: Логос, 2003.
www.ronl.ru
Биология — науки о живой природе и закономерностях, ею управляющих. Биология изучает все проявления жизни, строение и функции живых существ, а также их сообществ. Она выясняет происхождение, распространение и развитие живых организмов, связи их друг с другом и с неживой природой.
Живому миру характерно необычайное разнообразие. В настоящее время обнаружено и описано примерно 500 тыс. видов растений и более 1 млн, видов животных, более 3 тыс. видов бактерий и сине-зеленых водорослей, сотни тысяч грибов. Число еще не описанных видов оценивается по меньшей мере в 1—2 млн. Выявление и объяснение общих явлений и процессов для всего многообразия организмов — задача общей биологии.
Основные признаки живого. Каждый организм представляет собой совокупность упорядочение взаимодействующих структур, образующих единое целое, т. е. является системой. Живые организмы обладают признаками, которые отсутствуют у большинства неживых систем. Однако среди этих признаков нет ни одного такого, который был бы присущ только живому. Возможный способ описать жизнь — это перечислить основные свойства живых организмов.
1. Одна из наиболее примечательных особенностей живых организмов — это их сложность и высокая степень организации. Они характеризуются усложненным внутренним строением и содержат множество различных сложных молекул.
2. Любая составная часть организма имеет специальное на значение и выполняет определенные функции. Это относится не только к органам (почки, легкие, сердце и т. д.) и клеткам, но и к внутриклеточным структурам и молекулам.
3. Живые организмы обладают способностью извлекать, пре образовывать и использовать энергию окружающей среды -либо в форме органических питательных веществ, либо в видеэнергии солнечного излучения. Благодаря этой энергии и веществам, поступающим из окружающей среды, организмы поддерживают свою целостность (упорядоченность) и осуществляют различные функции, возвращают же в природу продукты распада и преобразованную энергию в виде тепла, т. е. организмы спо собны к обмену веществом и энергией.
4. Организмы способны специфически реагировать на изме нения окружающей среды. Способность реагировать на внешнее раздражение — универсальное свойство живого.
5. Живые организмы хорошо приспособлены к среде обита ния. Они прекрасно соответствуют своему образу жизни. Достаточно ознакомиться со строением крота, рыбы, паразитического червя, чтобы представить в общих чертах, как они живут. Особенности строения, функций и поведения данного организма, отвечающие его образу жизни, называются адаптациями (приспособлениями),
6. Самая поразительная особенность живых организмов -способность к самовоспроизведению, т. е. размножению. Потомство всегда сходно с родителями. Существуют механизмы передачи информации о признаках, свойствах и функциях организмов из поколения в поколение. В этом проявляется наследствен ность. Как установлено, механизмы хранения и передачи наследственных свойств одинаковы для всех видов. Однако сходство родителей и потомков никогда не бывает полным: потомки, будучи похожи на родителей, всегда в чем-то отличаются от них. В этом состоит явление изменчивости, основные законы которой также общие для всех видов. Таким образом, живым организмам свойственны размножение, наследственность и изменчивость.
7. Для живого характерна способность к историческому раз витию и изменению от простого к сложному. Этот процесс называют эволюцией. В результате эволюции возникло все многообразие живых организмов, приспособленных к определенным условиям существования (см. форзац II).
Уровни организации жизни. Для живой природы характерны разные уровни организации ее структур, между которыми существует сложное соподчинение. Жизнь на каждом уровне изучают соответствующие разделы биологии: молекулярная биология, цитология, генетика, анатомия, физиология, эволюционное учение, экология.
Самый нижний, наиболее древний уровень жизни — это уро вень молекулярных структур. Здесь проходит граница между живым и неживым. Выше находится клеточный уровень жизни. И клетка, и заключенные в ней молекулярные структуры в главных чертах строения у всех организмов сходны.
Органно-тканепый уровень характерен только для многоклеточных организмов, у которых клетки и образованные из них части организма достигли высокой степени структурной и функциональной специализации.
Следующий уровень — это уровень целостного организма. Как бы ни различались организмы между собой, их объединяет то, что они все состоят из клеток.
Вид, объединяющий сходные в основных чертах организмы, составляет более сложный уровень организации жизни. Здесь
действуют свои законы —законы внутривидовых отношений организмов.
Наконец, еще более высоким уровнем является уровень био ценозов, т. е. сообществ всех видов, населяющих ту или иную территорию или акваторию. На этом уровне действуют законы межвидовых отношений.
Совокупность всего живого, населяющего Землю, составляет биосферу. Это высший уровень организации жизни. Законы, ха рактерные для более высоких уровней организации живого мира, не исключают действия законов, присущих более низким уровням.
Общая биология изучает законы, характерные для всех уров ней организации жизни.
Методы изучения биологии. Для изучения живой природы биологи применяют различные методы. Наблюдение позволяет выявить объекты и явления. Сравнение дает возможность установить закономерности, общие для разных явлений в живой природе. 8 эксперименте или в опыте создается ситуация, помогающая выявить те или иные свойства биологических объектов. Исторический метод позволяет на основе данных о современном органическом мире и его прошлом познавать процессы развития живой природы. Кроме этих основных методов применяется много других.
При изучении биологических объектов используется самая различная техника: микроскопы, ультрацентрифуги, разнообразные химические анализаторы, компьютеры и множество других приборов, позволяющих раскрыть тайны живой материи. Свой вклад в изучение биологии вносят специалисты, казалось бы, далекие от биологии: химики, физики, математики, инженеры и многие другие.
Значение биологии. Биологические знания лежат в основе медицинских и сельскохозяйственных наук. Биология решает важнейшие практические задачи. Одна из них— производство продовольствия. Для того чтобы обеспечить питанием все увеличивающееся население нашей планеты, необходимо иметь высокопродуктивные сорта сельскохозяйственных растений и породы животных, а также совершенные методы их выращивания. Эти проблемы нельзя решить, не зная законов биологии, прежде всего законов наследственности, и не опираясь на них в агрономии и зоотехнике.
Очень важна задача разработки методов предупреждения и лечения болезней человека, особенно таких тяжелых, как сердечно-сосудистые, рак, СПНД. Решение этой задачи требует глубокого исследования жизненных процессов и механизмов, ими управляющих, как в отдельных клетках, так и в организмах и сообществах.
Важнейшая задача нашего времени, которая встала перед человечеством,— охрана природы и приумножение ее богатств.
Эта задача продиктована тем, что под влиянием хозяйственной деятельности человека идет процесс загрязнения окружающей среды, вследствие чего происходит сокращение численности и даже гибель видов животных и растений. Загрязнение окружи тощей среды отрицательно влияет на здоровье человека.
Остановить развитие промышленности и рост городов невозможно. Но совершенно необходимо предотвратить угрозу, кото рую несет этот процесс природе и самому человеку, что такж< требует глубокого знания законов общей биологии.
Прогресс биологии в XX в., ее возросшая роль среди други>. наук и для существования человечества определяют и ее значи тельно более высокий уровень сравнительно с тем, какой они имела 30—40 лет назад. По уровню биологических исследований можно судить о материально-техническом развитии общества, так как биология становится реальной производительной силой, а также научной основой рациональных отношений между человеком и природой.
www.ronl.ru
СОДЕРЖАНИЕ
Введение 3
1. Биология как наука. 4
2. Этапы развития науки биологии. 5
3. Сущность живого, его основные признаки. 10
4. Структурные уровни живого. 12
Заключение 14
Список использованных источников 15
Введение
Современное естествознание представляет собой совокупность многих наук, которые тесно связаны между собой, так как они отображают единый мир. Но поскольку природный мир многообразен, то каждая из естественных наук имеет свой предмет, изучает тот или иной вид материи. Одной из таких наук и является биология, изучающая живую материю.[1,178]
При благоприятных условиях на планете может существовать жизнь. Сегодня известна одна форма жизни – земная.
Жизнь – явление уникальное, поэтому биология сегодня не в состоянии дать строгое и четкое определение жизни.
Для того чтобы детально рассмотреть и понять особенности биологического уровня организации материи, дать определение жизни, необходимо ознакомиться с предметом биология, иметь представление об этапах развития этой науки, об основных характеристиках живой материи, поэтому рассмотрение данных вопросов является целью данной работы.
1. Биология как наука.
Термин «биология» (от греч. bios – жизнь, logos – наука) введен в начале ХIХ столетия независимо Ж. Б. Ламарком и Г. Тревиранусом для обозначения науки о жизни как особом явлении природы. В настоящее время его используют и в ином смысле, относя к группам организмов, вплоть до вида (биология микроорганизмов, биология северного оленя), биоценозам (биология арктического бассейна), отдельным живым структурам (биология клетки). Однако при рассмотрении биологических предпосылок развития, жизнедеятельности и экологии человека неизбежно затрагиваются общие вопросы сущности жизни, уровней ее организации, механизмов сохранения жизни во времени и эволюции. Наряду с физикой, химией, математикой биология относится к естественным наукам, предмет изучения которых – природа. Особенность предмета биологии в медицине заключается в том, что в центре внимания находится человек. Закономерности же развития человека как личности и человеческого общества в целом изучаются социальными (общественными) науками. Указывая на то, что сущность людей социальна, К. Маркс подчеркивал, что естествознание включит в себя науку о человеке в той же мере, в какой естествознание включит в себя естествознание.[3,4]
В современном представлении биология – наука о живой природе – об огромном многообразии вымерших и ныне населяемых Землю живых существ, их строении и функциях, происхождении, распространении и развитии, связях друг с другом и с неживой природой. Биология устанавливает общие и частные закономерности, присущие жизни во всех ее проявлениях (обмен веществ, размножение, наследственность, изменчивость, приспособляемость, рост, раздражимость, подвижность и др.).[4,285]
В процессе поступательного развития и по мере обогащения новыми фактами биология преобразовалась в комплекс наук, исследующих закономерности, свойственные живым существам, с разных сторон.[3,4] Она включает в себя примерно 300 конкретных наук.
Структуру биологии можно рассматривать с разных точек зрения.
- По объектам исследования биология подразделяется на вирусологию, бактериологию, ботанику, зоологию, антропологию.
- По свойствам, проявлениям живого в биологии выделяются: морфология – наука о строении живых организмов; физиология – наука о функционировании организмов; молекулярная биология, изучающая микроструктуру живых тканей и клеток; экология, рассматривающая образ жизни растений и животных и их взаимосвязи с окружающей средой; генетика, исследующая законы наследственности и изменчивости.
- По уровню организации исследуемых живых объектов выделяются: анатомия, изучающая макроскопическое строение животных: гистология, изучающая строение тканей; цитология, исследующая строение живых клеток.
Эта многоплановость комплекса биологических наук обусловлена чрезвычайным многообразием живого мира. К настоящему времени биологами обнаружено и описано более 1млн видов животных, около полумиллиона растений, несколько сот тысяч видов грибов, более 3 тыс. видов бактерий. Причем мир живой природы исследован далеко не полностью. Число неописанных видов оценивается, по меньшей мере в 1 млн.[1,179]
2. Этапы развития науки биологии.
Современная биологическая наука – результат длительного процесса развития. Интерес к познанию живого у человека возник очень давно, он был связан с его важнейшими потребностями – в пище, в лекарствах, одежде, жилье.
Но только в первых древних цивилизованных обществах люди стали изучать живые организмы более тщательно, составлять перечни животных и растений, населяющих разные регионы, классифицировать их. Одним из первых биологов древности был Аристотель.[1,178]
В развитии биологии выделяют три основных этапа: 1) систематики (К. Линней), 2) эволюционный (Ч. Дарвин), 3) биологии микромира (Г. Мендель).[1,179]
На первом этапе развития биология носила описательный характер. Объект изучения ее – живая природа в ее естественном состоянии и целостности. К первым и наиболее значительным достижениям относятся классификации многообразного растительного и животного мира. Многие принципы классификации были заложены еще в средние века и актуальны по сей день.
Значительный вклад внес шведский естествоиспытатель Карл Линней (1707-1778).[2,415] В своем труде «Система природы» он описал большое количество растений и животных, ввел около 1000 ботанических терминов. Каждому виду животных и растений было присвоено двойное обозначение (существительное – название рода и прилагательное – наименование вида; например: кошка домашняя).
Линней впервые обосновал вид как универсальную единицу и основную форму существования живого. Линней разработал основные принципы систематики растений и животных: объединил сходные виды в роды, которые сгруппировал в отряды, а отряды – в классы. Единые названия растений и животных значительно упростили терминологию и способствовали взаимопониманию ученых.
Линней предложил первую классификацию растений и животных. Например, на основе особенностей кровеносной и дыхательной систем он разделил животный мир на шесть классов: млекопитающие, птицы, гады (земноводные и пресмыкающиеся), рыбы, насекомые и черви. В классе млекопитающих ученый выделил 17 отрядов и к высшему отряду приматов отнес человекообразных обезьян и человека.
Созданная Линнеем классификация носила искусственный характер, так как основывалась не на главных свойствах организмов, а на чисто внешних признаках. Он понимал искусственность своей систематики и указывал на необходимость создания естественной системы с учетом совокупности признаков организмов. Линней придерживался метафизических, религиозных представлений. Каждый вид с его точки зрения представлял потомство одной пары животных или растений, сотворенных Богом и с тех пор постоянных и неизменяемых. Несмотря на это, проделанная ученым работа по систематике растений и животных сыграла значительную роль в изучении живой природы.
Развитие естествознания в конце XVIII – начале XIX в. ознаменовалось углублением материалистических представлений. Некоторые ученые высказывали мнение о естественном возникновении мира и его постепенном развитии и обновлении. Первую теорию эволюции органического мира разработал и опубликовал в труде «Философия зоологии» (1809) французский естествоиспытатель Ж. Б. Ламарк (1744-1829).
Изучая животный и растительный мир, Ламарк обратил внимание на существование в природе переходных форм между видами и на этом основании сделал вывод об изменяемости видов. Он предположил, что все многообразие животных и растений является результатом эволюции, т. е. исторического развития живой природы.
Ламарк выделил две основные причины эволюции: 1) внутреннее стремление организмов к усовершенствованию; 2) способность организмов целесообразно реагировать на изменения условий существования. Согласно его представлениям, признаки, приобретенные организмом в течении индивидуально жизни при последовательном воздействие окружающей среды на многие поколения, передаются по наследству. Этим явлением он объяснял приспособленность организмов к среде обитания.
Таким образом, Ламарк объединил идею об изменяемости видов с идеей прогрессивной эволюции, однако не смог вскрыть механизмы эволюционного процесса. Его гипотеза о наследовании приобретенных признаков оказалась несостоятельной, а утверждение о внутреннем стремлении организмов к усовершенствованию – ненаучным.
Великий английский ученый Ч. Дарвин (1809-1882) обосновал научную теорию эволюции живой природы путем естественного отбора на основе синтеза огромного количества фактов из различных областей науки и сельскохозяйственной практики. Возникновение эволюционной теории Дарвина имело социально-экономические и научные предпосылки. К первым следует отнести интенсивное развитие капитализма в Англии, ставшей великой промышленной и колониальной державой. Шел интенсивный рост городов, требовавший быстрого повышения продуктивности сельского хозяйства, в результате чего развернулась большая селекционная работа, проводились многочисленные научные экспедиции. Научными предпосылками создания эволюционной теории послужили успехи систематики растений и животных, биогеографии, сравнительной анатомии, эмбриологии, палеонтологии, создание клеточной теории и эволюционного учения Ламарка.
В 1859 г. Дарвин опубликовал свою основную работу «Происхождение видов путем естественного отбора, или сохранение благоприятствующих пород в борьбе за жизнь», в которой впервые в истории биологии с материалистических позиций объяснил происхождение видов животных и растений.
Основными положениями эволюционной теории Дарвина являются учения о наследственности, изменчивости и естественном отборе.
Дарвин установил, что различные породы животных и сорта культурных растений созданы человеком в результате искусственного отбора. Из поколения в поколение человек отбирал и оставлял на племя особей с нужными ему наследственными свойствами и отстранял от размножения всех других. Следовательно, движущими силами выведения пород и сортов являются наследственная изменчивость и производимый человеком отбор.
Задумавшись над причинами эволюции в естественных условиях, Дарвин установил, что интенсивность размножения организмов идет в геометрической прогрессии, однако численность взрослых особей каждого вида длительно сохраняется на одном уровне. Следовательно, большинство появляющихся на свет особей гибнет в борьбе за существование, под которой он понимал сложные и многообразные отношения организмов между собой и с условиями неживой природы. Следствием борьбы за существование является естественный отбор – «сохранение благоприятных индивидуальных различий и изменений и уничтожение вредных». Борьба за существование и естественный отбор на основе наследственной изменчивости являются основными движущими силами эволюции органического мира.
Как бы малы ни были индивидуальные наследственные изменения, они в длинном ряду поколений ведут к изменению видов и ко все большей приспособленности к конкретным условиям существования. Другим результатом действия естественного отбора является многообразие видов.
Главная заслуга Дарвина состоит в том, что он вскрыл движущие силы эволюции, материалистически объяснил возникновение и относительный характер приспособленности действием только естественных законов. Он научно обосновал взаимосвязь между изменчивостью, наследственностью и отбором и на большом фактическом материале показал, что главной движущей силой эволюции является естественный отбор. Учение Дарвина позволило научно обосновать происхождение человека.[2,415-419]
Идея единства органического мира, вытекающая из того факта, что клетка является своего рода общим знаменателем живого, получила подкрепление в исследованиях биохимических основ физиологии клеток. Наиболее демонстративны достижения молекулярной биологии. Она приобрела положение самостоятельного направления биологической науки в пятидесятые годы ХХ столетия. Хронологически это было связано с описанием Дж. Уотсоном и Ф. Криком (1953) макромолекулярной структуры ДНК. Молекулярная биология концентрирует внимание на связи процессов жизнедеятельности с биологическими макромолекулами и, прежде всего на закономерностях хранения, использования и передачи в клетках наследственной информации. Молекулярно-биологические исследования открыли физико-химические механизмы, которые обусловливают такие свойства живого, как специфичность структурированность биологических объектов, воспроизводимость клеток и организмов в ряду поколений, а также показали универсальность этих механизмов, их приложимость к существам разных типов организации.
В ХХ в. появляется наука генетика. В ее основу легли закономерности наследственности, обнаруженные австрийским биологом Г. Менделем при проведении им серии опытов по скрещиванию различных сортов гороха.[3,5]
Успехи современной генетики, ее глубокое проникновение в тайны механизма наследственности явились еще одним свидетельством универсального единства живой природы. Достижения генетиков открыли дорогу для познания сущности жизни, новых способов изменения ее сложившихся форм.[1,196]
3. Сущность живого, его основные признаки.
Важнейшим инструментом дальнейшего познания этого мира служит категория «живого», являющаяся ключевой, исходной для всей системы биологических наук.
Интуитивно мы все понимаем, что есть живое и что – мертвое. Однако при попытке определить сущность живого возникают трудности.
Широко известно определение, данное Ф. Энгельсом, что жизнь – это способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой. И все же живая мышь и горящая свеча с физико-химической точки зрения находится в одинаковом состоянии обмена веществ с внешней средой, равно потребляя кислород и выделяя углекислый газ, но в одном случае в результате дыхания, а в другом в процессе горения. Этот простой пример показывает, что обмениваться веществами с окружающей средой могут быть и мертвые объекты. Таким образом, обмен веществ является хотя и необходимым, но недостаточным критерием определения жизни, впрочем, как и наличие белков.
Из всего сказанного можно сделать вывод, что дать точное определение жизни весьма непросто. И это люди поняли очень давно. Так, французский философ-просветитель Д. Дидро писал: «Я могу понять, что такое агрегат, ткань, состоящая из крохотных чувствительных телец, но живой организм!.. Но целое, система, представляющая собой единый организм, индивидуум, составляющий себя как единое целое, выше моего понимания! Не понимаю, не могу понять, что это такое!»
Современная биология при описании живого идет по пути перечисления основных свойств живых организмов. При этом подчеркивается, что только совокупность данных свойств может дать представление о специфики жизни.[1,180]
К числу свойств живого обычно относят следующие.
- Определенный химический состав. Основу живого организма составляют 6 химических элементов, которые составляют 97% веса организма: кислород, водород, углерод, азот, сера, фосфор. Живые организмы характеризуются сложной, упорядоченной структурой. Уровень их организации значительно выше, чем в неживых системах.
- Клеточное строение – все живые организмы состоят из клеток.
- Обмен веществ и энергозависимость. Живые организмы получают энергию из окружающей среды, используя ее на поддержание своей высокой упорядоченности. Большая часть организмов прямо или косвенно использует солнечную энергию.
- Саморегуляция. Живой организм поддерживает постоянный химический состав.
- Раздражимость и психические функции. Живые организмы активно реагируют на окружающую среду. Если толкнуть камень, то он пассивно сдвигается с места. Если толкнуть животное, оно отреагирует активно: убежит, нападет или изменит форму. Способность реагировать на внешние раздражения – универсальное свойство всех живых существ, как растений, так и животных.
- Наследственность – передача признаков в неизменном виде. Сходство потомства с родителями обусловлено еще одной замечательной особенностью живых организмов – передавать потомкам заложенную в них информацию, необходимую для жизни, развития и размножения. Эта информация содержится в генах – единицах наследственности, мельчайших внутриклеточных структурах. Генетический материал определяет направление развития организма. Вот почему потомки похожи на родителей. Однако эта информация в процессе передачи несколько видоизменяется, искажается. В связи с этим потомки не только похожи на родителей, но и отличаются от них.
- Изменчивость – способность приобретать новые признаки.
- Размножение – воспроизведение себе подобных.
- Оптическая активность, хиральность. Под хиральностью понимается способность живых существ поворачивать плоскость поляризованного света, проходящего через них, либо влево, либо вправо. Этот признак указывает на то, что жизнь имеет земное происхождение, так как вне земли это свойство не обнаружено.
- Онтогенез – индивидуальное развитие. Новый организм в большинстве случаев появляется в результате слияния двух гамет.
- Эволюционное развитие – филогенез – необратимое и направленное развитие живой природы, в результате чего появляются новые виды и жизнь самосовершенствуется.
- Целостность и дискретность живых систем. Целостность живой природы означает, что в своем развитии она подчиняется действию биологических законов и ее нельзя объяснить законами физики и химии. Дискретность означает, что в живой материи можно выделить определенные уровни.
Из совокупности этих признаков вытекает следующее обобщенное определение сущности живого: жизнь есть форма существования сложных, открытых систем, способных к самоорганизации и самовоспроизведению. Важнейшими функциональными веществами этих систем являются белки и нуклеиновые кислоты.[1,181]
4. Структурные уровни живого.
Структурный анализ обнаруживает, что мир живого чрезвычайно разнообразен, имеет сложную структуру. На основе разных критериев могут быть выделены различные уровни живого мира. Наиболее распространенным является выделение на основе критерия масштабности следующих уровней организации живого.
- Биосферный – включающий всю совокупность живых организмов Земли вместе с окружающей их природной средой. На этом уровне биологической наукой решается такая, в частности, проблема, как изменение концентрации углекислого газа в атмосфере.
- Уровень биогеоценозов выражает следующую ступень структуры живого, состоящую из участков Земли с определенным составом живых неживых компонентов.
- Популяционно-видовой уровень образуется свободно скрещивающимися между собой особями одного и того же вида. Его изучение важно для выявления факторов, влияющих на численность популяций.
- Организменный и органо-тканевый уровни отражают признаки отдельных особей, их строение, физиологию, поведение, а также строение и функции органов и тканей живых существ.
- Клеточный и субклеточный уровни отражают процессы специализации клеток, а также различные внутриклеточные включения.
- Молекулярный уровень составляет предмет молекулярной биологии, одной из важнейших проблем которой является изучение механизмов передачи генной информации и развитие генной инженерии и биотехнологии.
Разделение живой материи на уровни является, конечно, весьма условным. Решение конкретных биологических проблем, таких, как регуляция численности вида, опирается на данные о всех уровнях живого. Но все биологи согласны с тем, что в мире живого существуют ступенчатые уровни.[1,182-183]
Фундаментальной же основой, так сказать «первокирпичиком» живого мира, служит клетка. Именно она является мельчайшей системой, обладающей всем комплексом свойств живого, в том числе и носителем генетической информации – важнейшей основы эволюционного развития живого мира.[1,184]
Заключение.
Часто острейшие дискуссии ведутся вокруг вопроса о возможности сведения биологических наук к физике и химии. В этих дискуссиях далеко не всегда проводят четкое различие между науками и объектами их изучения. Физика и химия имеют своими объектами изучения как живую, так и неживую природу. Определенность физики и химии существенно зависит от поля их приложения. Биофизика и биохимия – это уже биология, соответственно физическая и химическая. Но важно помнить, что биофизика и биохимия – это не та физика и химия, которые используются при интерпретации неживых явлений природы.[5,212]
Слабость биологического знания часто видят в недостаточной математичности, в перевесе качественных рассуждений над количественными и ставят биологии в пример физику, в которой каждый закон представлен в математической форме. Биология такова, какова она есть. Нет никакой необходимости уподоблять ее физике. Специфика биологии другая, чем у физики.[5,281]
Биология продолжает развиваться и в настоящее время. Особенность современной биологии заключается в утверждении принципа единства главных механизмов жизнеобеспечения, осознании роли эволюционного процесса в существовании и изменениях органического мира, который включает и человека, признании первостепенной важности экологических закономерностей с распространением их на человека.[3,4]
Биология относится к ведущим отраслям естествознания. Высокий уровень ее развития служит необходимым условием подъема и повышения эффективности медицины.
В ходе данной работы описана биология как наука, выявлены основные этапы развития этой науки, показаны основные характеристики живой материи, так как она является главным объектом изучения биологии, рассмотрены структурные уровни живого.
Список использованных источников
1. Концепции современного естествознания: Под ред. проф. В. Н. Лавриненко, В. П. Ратникова. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2002.
2. Пособие по биологии для абитуриентов/ Р. Г. Заяц, И. В. Рачковская. – 3-е изд. – Мн.: Высш. шк., 1997.
3. Биология/ Под ред. В. Н. Ярыгина. – М.: Медицина, 1985.
4. Концепции современного естествознания/ Карпенков С. Х.. – М.: Культура и спорт, ЮНИТИ, 1997.
5. Концепции современного естествознания/ Канке В. А. – М.: Логос, 2003.
www.referatmix.ru
СОДЕРЖАНИЕ
Введение 3
1. Биология как наука. 4
2. Этапы развития науки биологии. 5
3. Сущность живого, его основные признаки. 10
4. Структурные уровни живого. 12
Заключение 14
Список использованных источников 15
Введение
Современное естествознание представляет собой совокупность многих наук, которые тесно связаны между собой, так как они отображают единый мир. Но поскольку природный мир многообразен, то каждая из естественных наук имеет свой предмет, изучает тот или иной вид материи. Одной из таких наук и является биология, изучающая живую материю.[1,178]
При благоприятных условиях на планете может существовать жизнь. Сегодня известна одна форма жизни – земная.
Жизнь – явление уникальное, поэтому биология сегодня не в состоянии дать строгое и четкое определение жизни.
Для того чтобы детально рассмотреть и понять особенности биологического уровня организации материи, дать определение жизни, необходимо ознакомиться с предметом биология, иметь представление об этапах развития этой науки, об основных характеристиках живой материи, поэтому рассмотрение данных вопросов является целью данной работы.
1. Биология как наука.
Термин «биология» (от греч. bios– жизнь, logos– наука) введен в начале ХIХ столетия независимо Ж. Б. Ламарком и Г. Тревиранусом для обозначения науки о жизни как особом явлении природы. В настоящее время его используют и в ином смысле, относя к группам организмов, вплоть до вида (биология микроорганизмов, биология северного оленя), биоценозам (биология арктического бассейна), отдельным живым структурам (биология клетки). Однако при рассмотрении биологических предпосылок развития, жизнедеятельности и экологии человека неизбежно затрагиваются общие вопросы сущности жизни, уровней ее организации, механизмов сохранения жизни во времени и эволюции. Наряду с физикой, химией, математикой биология относится к естественным наукам, предмет изучения которых – природа. Особенность предмета биологии в медицине заключается в том, что в центре внимания находится человек. Закономерности же развития человека как личности и человеческого общества в целом изучаются социальными (общественными) науками. Указывая на то, что сущность людей социальна, К. Маркс подчеркивал, что естествознание включит в себя науку о человеке в той же мере, в какой естествознание включит в себя естествознание.[3,4]
В современном представлении биология – наука о живой природе – об огромном многообразии вымерших и ныне населяемых Землю живых существ, их строении и функциях, происхождении, распространении и развитии, связях друг с другом и с неживой природой. Биология устанавливает общие и частные закономерности, присущие жизни во всех ее проявлениях (обмен веществ, размножение, наследственность, изменчивость, приспособляемость, рост, раздражимость, подвижность и др.).[4,285]
В процессе поступательного развития и по мере обогащения новыми фактами биология преобразовалась в комплекс наук, исследующих закономерности, свойственные живым существам, с разных сторон.[3,4] Она включает в себя примерно 300 конкретных наук.
Структуру биологии можно рассматривать с разных точек зрения.
- По объектам исследования биология подразделяется на вирусологию, бактериологию, ботанику, зоологию, антропологию.
- По свойствам, проявлениям живого в биологии выделяются: морфология – наука о строении живых организмов; физиология – наука о функционировании организмов; молекулярная биология, изучающая микроструктуру живых тканей и клеток; экология, рассматривающая образ жизни растений и животных и их взаимосвязи с окружающей средой; генетика, исследующая законы наследственности и изменчивости.
- По уровню организации исследуемых живых объектов выделяются: анатомия, изучающая макроскопическое строение животных: гистология, изучающая строение тканей; цитология, исследующая строение живых клеток.
Эта многоплановость комплекса биологических наук обусловлена чрезвычайным многообразием живого мира. К настоящему времени биологами обнаружено и описано более 1млн видов животных, около полумиллиона растений, несколько сот тысяч видов грибов, более 3 тыс. видов бактерий. Причем мир живой природы исследован далеко не полностью. Число неописанных видов оценивается, по меньшей мере в 1 млн.[1,179]
2. Этапы развития науки биологии.
Современная биологическая наука – результат длительного процесса развития. Интерес к познанию живого у человека возник очень давно, он был связан с его важнейшими потребностями – в пище, в лекарствах, одежде, жилье.
Но только в первых древних цивилизованных обществах люди стали изучать живые организмы более тщательно, составлять перечни животных и растений, населяющих разные регионы, классифицировать их. Одним из первых биологов древности был Аристотель.[1,178]
В развитии биологии выделяют три основных этапа: 1) систематики (К. Линней), 2) эволюционный (Ч. Дарвин), 3) биологии микромира (Г. Мендель).[1,179]
На первом этапе развития биология носила описательный характер. Объект изучения ее – живая природа в ее естественном состоянии и целостности. К первым и наиболее значительным достижениям относятся классификации многообразного растительного и животного мира. Многие принципы классификации были заложены еще в средние века и актуальны по сей день.
Значительный вклад внес шведский естествоиспытатель Карл Линней (1707-1778).[2,415] В своем труде «Система природы» он описал большое количество растений и животных, ввел около 1000 ботанических терминов. Каждому виду животных и растений было присвоено двойное обозначение (существительное – название рода и прилагательное – наименование вида; например: кошка домашняя).
Линней впервые обосновал вид как универсальную единицу и основную форму существования живого. Линней разработал основные принципы систематики растений и животных: объединил сходные виды в роды, которые сгруппировал в отряды, а отряды – в классы. Единые названия растений и животных значительно упростили терминологию и способствовали взаимопониманию ученых.
Линней предложил первую классификацию растений и животных. Например, на основе особенностей кровеносной и дыхательной систем он разделил животный мир на шесть классов: млекопитающие, птицы, гады (земноводные и пресмыкающиеся), рыбы, насекомые и черви. В классе млекопитающих ученый выделил 17 отрядов и к высшему отряду приматов отнес человекообразных обезьян и человека.
Созданная Линнеем классификация носила искусственный характер, так как основывалась не на главных свойствах организмов, а на чисто внешних признаках. Он понимал искусственность своей систематики и указывал на необходимость создания естественной системы с учетом совокупности признаков организмов. Линней придерживался метафизических, религиозных представлений. Каждый вид с его точки зрения представлял потомство одной пары животных или растений, сотворенных Богом и с тех пор постоянных и неизменяемых. Несмотря на это, проделанная ученым работа по систематике растений и животных сыграла значительную роль в изучении живой природы.
Развитие естествознания в конце XVIII– начале XIX в. ознаменовалось углублением материалистических представлений. Некоторые ученые высказывали мнение о естественном возникновении мира и его постепенном развитии и обновлении. Первую теорию эволюции органического мира разработал и опубликовал в труде «Философия зоологии» (1809) французский естествоиспытатель Ж. Б. Ламарк (1744-1829).
Изучая животный и растительный мир, Ламарк обратил внимание на существование в природе переходных форм между видами и на этом основании сделал вывод об изменяемости видов. Он предположил, что все многообразие животных и растений является результатом эволюции, т. е. исторического развития живой природы.
Ламарк выделил две основные причины эволюции: 1) внутреннее стремление организмов к усовершенствованию; 2) способность организмов целесообразно реагировать на изменения условий существования. Согласно его представлениям, признаки, приобретенные организмом в течении индивидуально жизни при последовательном воздействие окружающей среды на многие поколения, передаются по наследству. Этим явлением он объяснял приспособленность организмов к среде обитания.
Таким образом, Ламарк объединил идею об изменяемости видов с идеей прогрессивной эволюции, однако не смог вскрыть механизмы эволюционного процесса. Его гипотеза о наследовании приобретенных признаков оказалась несостоятельной, а утверждение о внутреннем стремлении организмов к усовершенствованию – ненаучным.
Великий английский ученый Ч. Дарвин (1809-1882) обосновал научную теорию эволюции живой природы путем естественного отбора на основе синтеза огромного количества фактов из различных областей науки и сельскохозяйственной практики. Возникновение эволюционной теории Дарвина имело социально-экономические и научные предпосылки. К первым следует отнести интенсивное развитие капитализма в Англии, ставшей великой промышленной и колониальной державой. Шел интенсивный рост городов, требовавший быстрого повышения продуктивности сельского хозяйства, в результате чего развернулась большая селекционная работа, проводились многочисленные научные экспедиции. Научными предпосылками создания эволюционной теории послужили успехи систематики растений и животных, биогеографии, сравнительной анатомии, эмбриологии, палеонтологии, создание клеточной теории и эволюционного учения Ламарка.
В 1859 г. Дарвин опубликовал свою основную работу «Происхождение видов путем естественного отбора, или сохранение благоприятствующих пород в борьбе за жизнь», в которой впервые в истории биологии с материалистических позиций объяснил происхождение видов животных и растений.
Основными положениями эволюционной теории Дарвина являются учения о наследственности, изменчивости и естественном отборе.
Дарвин установил, что различные породы животных и сорта культурных растений созданы человеком в результате искусственного отбора. Из поколения в поколение человек отбирал и оставлял на племя особей с нужными ему наследственными свойствами и отстранял от размножения всех других. Следовательно, движущими силами выведения пород и сортов являются наследственная изменчивость и производимый человеком отбор.
Задумавшись над причинами эволюции в естественных условиях, Дарвин установил, что интенсивность размножения организмов идет в геометрической прогрессии, однако численность взрослых особей каждого вида длительно сохраняется на одном уровне. Следовательно, большинство появляющихся на свет особей гибнет в борьбе за существование, под которой он понимал сложные и многообразные отношения организмов между собой и с условиями неживой природы. Следствием борьбы за существование является естественный отбор – «сохранение благоприятных индивидуальных различий и изменений и уничтожение вредных». Борьба за существование и естественный отбор на основе наследственной изменчивости являются основными движущими силами эволюции органического мира.
Как бы малы ни были индивидуальные наследственные изменения, они в длинном ряду поколений ведут к изменению видов и ко все большей приспособленности к конкретным условиям существования. Другим результатом действия естественного отбора является многообразие видов.
Главная заслуга Дарвина состоит в том, что он вскрыл движущие силы эволюции, материалистически объяснил возникновение и относительный характер приспособленности действием только естественных законов. Он научно обосновал взаимосвязь между изменчивостью, наследственностью и отбором и на большом фактическом материале показал, что главной движущей силой эволюции является естественный отбор. Учение Дарвина позволило научно обосновать происхождение человека.[2,415-419]
Идея единства органического мира, вытекающая из того факта, что клетка является своего рода общим знаменателем живого, получила подкрепление в исследованиях биохимических основ физиологии клеток. Наиболее демонстративны достижения молекулярной биологии. Она приобрела положение самостоятельного направления биологической науки в пятидесятые годы ХХ столетия. Хронологически это было связано с описанием Дж. Уотсоном и Ф. Криком (1953) макромолекулярной структуры ДНК. Молекулярная биология концентрирует внимание на связи процессов жизнедеятельности с биологическими макромолекулами и, прежде всего на закономерностях хранения, использования и передачи в клетках наследственной информации. Молекулярно-биологические исследования открыли физико-химические механизмы, которые обусловливают такие свойства живого, как специфичность структурированность биологических объектов, воспроизводимость клеток и организмов в ряду поколений, а также показали универсальность этих механизмов, их приложимость к существам разных типов организации.
В ХХ в. появляется наука генетика. В ее основу легли закономерности наследственности, обнаруженные австрийским биологом Г. Менделем при проведении им серии опытов по скрещиванию различных сортов гороха.[3,5]
Успехи современной генетики, ее глубокое проникновение в тайны механизма наследственности явились еще одним свидетельством универсального единства живой природы. Достижения генетиков открыли дорогу для познания сущности жизни, новых способов изменения ее сложившихся форм.[1,196]
3. Сущность живого, его основные признаки.
Важнейшим инструментом дальнейшего познания этого мира служит категория «живого», являющаяся ключевой, исходной для всей системы биологических наук.
Интуитивно мы все понимаем, что есть живое и что – мертвое. Однако при попытке определить сущность живого возникают трудности.
Широко известно определение, данное Ф. Энгельсом, что жизнь – это способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой. И все же живая мышь и горящая свеча с физико-химической точки зрения находится в одинаковом состоянии обмена веществ с внешней средой, равно потребляя кислород и выделяя углекислый газ, но в одном случае в результате дыхания, а в другом в процессе горения. Этот простой пример показывает, что обмениваться веществами с окружающей средой могут быть и мертвые объекты. Таким образом, обмен веществ является хотя и необходимым, но недостаточным критерием определения жизни, впрочем, как и наличие белков.
Из всего сказанного можно сделать вывод, что дать точное определение жизни весьма непросто. И это люди поняли очень давно. Так, французский философ-просветитель Д. Дидро писал: «Я могу понять, что такое агрегат, ткань, состоящая из крохотных чувствительных телец, но живой организм!.. Но целое, система, представляющая собой единый организм, индивидуум, составляющий себя как единое целое, выше моего понимания! Не понимаю, не могу понять, что это такое!»
Современная биология при описании живого идет по пути перечисления основных свойств живых организмов. При этом подчеркивается, что только совокупность данных свойств может дать представление о специфики жизни.[1,180]
К числу свойств живого обычно относят следующие.
- Определенный химический состав. Основу живого организма составляют 6 химических элементов, которые составляют 97% веса организма: кислород, водород, углерод, азот, сера, фосфор. Живые организмы характеризуются сложной, упорядоченной структурой. Уровень их организации значительно выше, чем в неживых системах.
- Клеточное строение – все живые организмы состоят из клеток.
- Обмен веществ и энергозависимость. Живые организмы получают энергию из окружающей среды, используя ее на поддержание своей высокой упорядоченности. Большая часть организмов прямо или косвенно использует солнечную энергию.
- Саморегуляция. Живой организм поддерживает постоянный химический состав.
- Раздражимость и психические функции. Живые организмы активно реагируют на окружающую среду. Если толкнуть камень, то он пассивно сдвигается с места. Если толкнуть животное, оно отреагирует активно: убежит, нападет или изменит форму. Способность реагировать на внешние раздражения – универсальное свойство всех живых существ, как растений, так и животных.
- Наследственность – передача признаков в неизменном виде. Сходство потомства с родителями обусловлено еще одной замечательной особенностью живых организмов – передавать потомкам заложенную в них информацию, необходимую для жизни, развития и размножения. Эта информация содержится в генах – единицах наследственности, мельчайших внутриклеточных структурах. Генетический материал определяет направление развития организма. Вот почему потомки похожи на родителей. Однако эта информация в процессе передачи несколько видоизменяется, искажается. В связи с этим потомки не только похожи на родителей, но и отличаются от них.
- Изменчивость – способность приобретать новые признаки.
- Размножение – воспроизведение себе подобных.
- Оптическая активность, хиральность. Под хиральностью понимается способность живых существ поворачивать плоскость поляризованного света, проходящего через них, либо влево, либо вправо. Этот признак указывает на то, что жизнь имеет земное происхождение, так как вне земли это свойство не обнаружено.
- Онтогенез – индивидуальное развитие. Новый организм в большинстве случаев появляется в результате слияния двух гамет.
- Эволюционное развитие – филогенез – необратимое и направленное развитие живой природы, в результате чего появляются новые виды и жизнь самосовершенствуется.
- Целостность и дискретность живых систем. Целостность живой природы означает, что в своем развитии она подчиняется действию биологических законов и ее нельзя объяснить законами физики и химии. Дискретность означает, что в живой материи можно выделить определенные уровни.
Из совокупности этих признаков вытекает следующее обобщенное определение сущности живого: жизнь есть форма существования сложных, открытых систем, способных к самоорганизации и самовоспроизведению. Важнейшими функциональными веществами этих систем являются белки и нуклеиновые кислоты.[1,181]
4. Структурные уровни живого.
Структурный анализ обнаруживает, что мир живого чрезвычайно разнообразен, имеет сложную структуру. На основе разных критериев могут быть выделены различные уровни живого мира. Наиболее распространенным является выделение на основе критерия масштабности следующих уровней организации живого.
- Биосферный – включающий всю совокупность живых организмов Земли вместе с окружающей их природной средой. На этом уровне биологической наукой решается такая, в частности, проблема, как изменение концентрации углекислого газа в атмосфере.
- Уровень биогеоценозов выражает следующую ступень структуры живого, состоящую из участков Земли с определенным составом живых неживых компонентов.
- Популяционно-видовой уровень образуется свободно скрещивающимися между собой особями одного и того же вида. Его изучение важно для выявления факторов, влияющих на численность популяций.
- Организменный и органо-тканевый уровни отражают признаки отдельных особей, их строение, физиологию, поведение, а также строение и функции органов и тканей живых существ.
- Клеточный и субклеточный уровни отражают процессы специализации клеток, а также различные внутриклеточные включения.
- Молекулярный уровень составляет предмет молекулярной биологии, одной из важнейших проблем которой является изучение механизмов передачи генной информации и развитие генной инженерии и биотехнологии.
Разделение живой материи на уровни является, конечно, весьма условным. Решение конкретных биологических проблем, таких, как регуляция численности вида, опирается на данные о всех уровнях живого. Но все биологи согласны с тем, что в мире живого существуют ступенчатые уровни.[1,182-183]
Фундаментальной же основой, так сказать «первокирпичиком» живого мира, служит клетка. Именно она является мельчайшей системой, обладающей всем комплексом свойств живого, в том числе и носителем генетической информации – важнейшей основы эволюционного развития живого мира.[1,184]
Заключение.
Часто острейшие дискуссии ведутся вокруг вопроса о возможности сведения биологических наук к физике и химии. В этих дискуссиях далеко не всегда проводят четкое различие между науками и объектами их изучения. Физика и химия имеют своими объектами изучения как живую, так и неживую природу. Определенность физики и химии существенно зависит от поля их приложения. Биофизика и биохимия – это уже биология, соответственно физическая и химическая. Но важно помнить, что биофизика и биохимия – это не та физика и химия, которые используются при интерпретации неживых явлений природы.[5,212]
Слабость биологического знания часто видят в недостаточной математичности, в перевесе качественных рассуждений над количественными и ставят биологии в пример физику, в которой каждый закон представлен в математической форме. Биология такова, какова она есть. Нет никакой необходимости уподоблять ее физике. Специфика биологии другая, чем у физики.[5,281]
Биология продолжает развиваться и в настоящее время. Особенность современной биологии заключается в утверждении принципа единства главных механизмов жизнеобеспечения, осознании роли эволюционного процесса в существовании и изменениях органического мира, который включает и человека, признании первостепенной важности экологических закономерностей с распространением их на человека.[3,4]
Биология относится к ведущим отраслям естествознания. Высокий уровень ее развития служит необходимым условием подъема и повышения эффективности медицины.
В ходе данной работы описана биология как наука, выявлены основные этапы развития этой науки, показаны основные характеристики живой материи, так как она является главным объектом изучения биологии, рассмотрены структурные уровни живого.
Список использованных источников
1. Концепции современного естествознания: Под ред. проф. В. Н. Лавриненко, В. П. Ратникова. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2002.
2. Пособие по биологии для абитуриентов/ Р. Г. Заяц, И. В. Рачковская. – 3-е изд. – Мн.: Высш. шк., 1997.
3. Биология/ Под ред. В. Н. Ярыгина. – М.: Медицина, 1985.
4. Концепции современного естествознания/ Карпенков С. Х.. – М.: Культура и спорт, ЮНИТИ, 1997.
5. Концепции современного естествознания/ Канке В. А. – М.: Логос, 2003.
www.yurii.ru
Биология—науки о живой природе и закономерностях, еюуправляющих.Биология изучает все проявления жизни, строение и функции живых существ, а также их сообществ. Она выясняет происхождение, распространение и развитие живых организмов, связи их друг с другом и с неживой природой.
Живому миру характерно необычайное разнообразие. В настоящее время обнаружено и описано примерно 500 тыс. видов растений и более 1 млн, видов животных, более 3 тыс. видов бактерий и сине-зеленых водорослей, сотни тысяч грибов. Число еще не описанных видов оценивается по меньшей мере в 1—2 млн. Выявление и объяснение общих явлений и процессов для всего многообразия организмов — задача общей биологии.
Основные признаки живого. Каждый организм представляет собойсовокупность упорядочение взаимодействующих структур,образующих единое целое, т. е. являетсясистемой.Живые организмы обладают признаками, которые отсутствуют у большинства неживых систем. Однако среди этих признаков нет ни одного такого, который был бы присущ только живому. Возможный способ описать жизнь — это перечислить основные свойства живых организмов.
1. Одна из наиболее примечательных особенностей живых организмов — это ихсложность и высокая степень организации.Они характеризуются усложненным внутренним строением и содержат множество различных сложных молекул.
2. Любая составная часть организма имеетспециальное назначение и выполняет определенные функции.Это относится не только к органам (почки, легкие, сердце и т. д.) и клеткам, но и к внутриклеточным структурам и молекулам.
3. Живые организмыобладают способностью извлекать, преобразовывать и использоватьэнергию окружающей среды -либо в форме органических питательных веществ, либо в видеэнергии солнечного излучения. Благодаря этой энергии и веществам, поступающим из окружающей среды, организмы поддерживают свою целостность (упорядоченность) и осуществляют различные функции, возвращают же в природу продукты распада и преобразованную энергию в виде тепла, т. е.организмы способны к обмену веществом и энергией.
4. Организмыспособны специфически реагировать на изменения окружающей среды.Способность реагировать на внешнее раздражение — универсальное свойство живого.
5. Живые организмыхорошо приспособлены к среде обитания.Они прекрасно соответствуют своему образу жизни. Достаточно ознакомиться со строением крота, рыбы, паразитического червя, чтобы представить в общих чертах, как они живут. Особенности строения, функций и поведения данного организма, отвечающие его образу жизни, называютсяадаптациями (приспособлениями),
6. Самая поразительная особенность живых организмов -способность к самовоспроизведению,т. е.размножению.Потомство всегда сходно с родителями. Существуют механизмы передачи информации о признаках, свойствах и функциях организмов из поколения в поколение. В этом проявляетсянаследственность.Как установлено, механизмы хранения и передачи наследственных свойств одинаковы для всех видов. Однако сходство родителей и потомков никогда не бывает полным: потомки, будучи похожи на родителей, всегда в чем-то отличаются от них. В этом состоит явлениеизменчивости,основные законы которой также общие для всех видов. Таким образом, живым организмам свойственны размножение, наследственность и изменчивость.
7. Для живого характернаспособность к историческому развитиюи изменению от простого к сложному. Этот процесс называютэволюцией.В результате эволюции возникло все многообразие живых организмов, приспособленных к определенным условиям существования (см. форзац II).
Уровни организации жизни. Для живой природы характерны разные уровни организации ее структур, между которыми существует сложное соподчинение. Жизнь на каждом уровне изучают соответствующие разделы биологии: молекулярная биология, цитология, генетика, анатомия, физиология, эволюционное учение, экология.
Самый нижний, наиболее древний уровень жизни — этоуровень молекулярных структур.Здесь проходит граница между живым и неживым. Выше находитсяклеточный уровеньжизни. И клетка, и заключенные в ней молекулярные структуры в главных чертах строения у всех организмов сходны.
Органно-тканепый уровеньхарактерен только для многоклеточных организмов, у которых клетки и образованные из них части организма достигли высокой степени структурной и функциональной специализации.
Следующий уровень — этоуровень целостного организма.Как бы ни различались организмы между собой, их объединяет то, что они все состоят из клеток.
Вид,объединяющий сходные в основных чертах организмы, составляетболее сложный уровень организации жизни.Здесь
действуют свои законы —законы внутривидовых отношений организмов.
Наконец, еще более высоким уровнем являетсяуровень биоценозов,т. е. сообществ всех видов, населяющих ту или иную территорию или акваторию. На этом уровне действуют законы межвидовых отношений.
Совокупность всего живого, населяющего Землю, составляетбиосферу.Этовысший уровеньорганизации жизни. Законы, ха рактерные для более высоких уровней организации живого мира, не исключают действия законов, присущих более низким уровням.
Общая биология изучает законы, характерные для всех уровней организации жизни.
Методы изучения биологии. Для изучения живой природы биологи применяют различные методы.Наблюдениепозволяет выявить объекты и явления.Сравнениедает возможность установить закономерности, общие для разных явлений в живой природе. 8экспериментеили вопытесоздается ситуация, помогающая выявить те или иные свойства биологических объектов.Исторический методпозволяет на основе данных о современном органическом мире и его прошлом познавать процессы развития живой природы. Кроме этих основных методов применяется много других.
При изучении биологических объектов используется самая различная техника: микроскопы, ультрацентрифуги, разнообразные химические анализаторы, компьютеры и множество других приборов, позволяющих раскрыть тайны живой материи. Свой вклад в изучение биологии вносят специалисты, казалось бы, далекие от биологии: химики, физики, математики, инженеры и многие другие.
Значение биологии. Биологические знания лежат в основе медицинских и сельскохозяйственных наук. Биология решает важнейшие практические задачи. Одна из них— производство продовольствия. Для того чтобы обеспечить питанием все увеличивающееся население нашей планеты, необходимо иметь высокопродуктивные сорта сельскохозяйственных растений и породы животных, а также совершенные методы их выращивания. Эти проблемы нельзя решить, не зная законов биологии, прежде всего законов наследственности, и не опираясь на них в агрономии и зоотехнике.
Очень важна задача разработки методов предупреждения и лечения болезней человека, особенно таких тяжелых, как сердечно-сосудистые, рак, СПНД. Решение этой задачи требует глубокого исследования жизненных процессов и механизмов, ими управляющих, как в отдельных клетках, так и в организмах и сообществах.
Важнейшая задача нашего времени, которая встала перед человечеством,— охрана природы и приумножение ее богатств.
Эта задача продиктована тем, что под влиянием хозяйственной деятельности человека идет процесс загрязнения окружающей среды, вследствие чего происходит сокращение численности и даже гибель видов животных и растений. Загрязнение окружи тощей среды отрицательно влияет на здоровье человека.
Остановить развитие промышленности и рост городов невозможно. Но совершенно необходимо предотвратить угрозу, кото рую несет этот процесс природе и самому человеку, что такж< требует глубокого знания законов общей биологии.
Прогресс биологии в XX в., ее возросшая роль среди други>. наук и для существования человечества определяют и ее значи тельно более высокий уровень сравнительно с тем, какой они имела 30—40 лет назад. По уровню биологических исследований можно судить о материально-техническом развитии общества, так как биология становится реальной производительной силой, а также научной основой рациональных отношений между человеком и природой.
superbotanik.net
Реферат на тему:
Биоло́гия (греч. βιολογία — βίος, биос, «жизнь»; др.-греч. λόγος — учение) — наука о жизни (живой природе), одна из естественных наук, предметом которой являются живые существа и их взаимодействие с окружающей средой. Биология 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.
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, в 1802 году Г. Р. Тревиранусом [1] и Жаном Батистом Ламарком.
В основе современной биологии лежат пять фундаментальных принципов: клеточная теория, эволюция, генетика, гомеостаз и энергия[2][3]. В наше время биология — стандартный предмет в средних и высших учебных заведениях всего мира. Ежегодно публикуется более миллиона статей и книг по биологии, медицине и биомедицине[4].
В биологии выделяют следующие уровни организации:
Большинство биологических наук является дисциплинами с более узкой специализацией. Традиционно они группируются по типам исследуемых организмов: ботаника изучает растения, зоология — животных, микробиология — одноклеточные микроорганизмы. Области внутри биологии далее делятся либо по масштабам исследования, либо по применяемым методам: биохимия изучает химические основы жизни, молекулярная биология — сложные взаимодействия между биологическими молекулами, клеточная биология и цитология — основные строительные блоки многоклеточных организмов, клетки, гистология и анатомия — строение тканей и организма из отдельных органов и тканей, физиология — физические и химические функции органов и тканей, этология — поведение живых существ, экология — взаимозависимость различных организмов и их среды.
Передачу наследственной информации изучает генетика. Развитие организма в онтогенезе изучается биологией развития. Зарождение и историческое развитие живой природы — палеобиология и эволюционная биология.
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.
Традиционно научными исследованиями в области биологии занимаются университеты, хотя не всегда соответствующие факультеты называются биологическими. Например, в Московском государственном университете им. М. В. Ломоносова кроме биологического факультета имеются также факультет биоинженерии и биоинформатики, факультет фундаментальной медицины и НИИ физико-химической биологии. Кроме университетов научные исследования проводят государственные и частные институты, которые в России преимущественно относятся к системе Российской академии наук (см. список институтов), Российской академии сельскохозяйственных наук или Российской академии медицинских наук.
Используют несколько методов биологических наук: наблюдения, моделирования, описания, сравнения, экспериментов и исторического сравнения.
Хотя концепция биологии как особой естественной науки возникла в XIX веке, биологические дисциплины зародились ранее в медицине и естественной истории. Обычно их традицию ведут от таких античных учёных как Аристотель и Гален через арабских медиков аль-Джахиза[5], ибн-Сину[6], ибн-Зухра[7] и ибн-аль-Нафиза[8]. В эпоху Возрождения биологическая мысль в Европе была революционизирована благодаря изобретению книгопечатания и распространению печатных трудов, интересу к экспериментальным исследованиям и открытию множества новых видов животных и растений в эпоху Великих географических открытий. В это время работали выдающиеся умы Андрей Везалий и Уильям Гарвей, которые заложили основы современной анатомии и физиологии. Несколько позже Линней и Бюффон совершили огромную работу по классификации форм живых и ископаемых существ. Микроскопия открыла для наблюдения ранее неведомый мир микроорганизмов, заложив основу для развития клеточной теории. Развитие естествознания, отчасти благодаря появлению механистической философии, способствовало развитию естественной истории[9][10].
К началу XIX века некоторые современные биологические дисциплины, такие как ботаника и зоология, достигли профессионального уровня. Лавуазье и другие химики и физики начали сближение представлений о живой и неживой природе. Натуралисты, такие как Александр Гумбольдт, исследовали взаимодействие организмов с окружающей средой и его зависимость от географии, закладывая основы биогеографии, экологии и этологии. В XIX веке развитие учения об эволюции постепенно привело к пониманию роли вымирания и изменчивости видов, а клеточная теория показала в новом свете основы строения живого вещества. В сочетании с данными эмбриологии и палеонтологии эти достижения позволили Чарльзу Дарвину создать целостную теорию эволюции путём естественного отбора. К концу XIX века идеи самозарождения окончательно уступили место теории инфекционного агента как возбудителя заболеваний. Но механизм наследования родительских признаков всё ещё оставался тайной[9][11][12].
В начале XX века Томас Морган и его ученики заново открыли законы, исследованные ещё в середине XIX века Грегором Менделем, после чего начала быстро развиваться генетика. К 1930-м годам сочетание популяционной генетики и теории естественного отбора породило современную эволюционную теорию или неодарвинизм. Благодаря развитию биохимии были открыты ферменты и началась грандиозная работа по описанию всех процессов метаболизма. Раскрытие структуры ДНК Уотсоном и Криком дало мощный толчок для развития молекулярной биологии. За ним последовало постулирование центральной догмы, расшифровка генетического кода, а к концу XX века — и полная расшифровка генетического кода человека и ещё нескольких организмов, наиболее важных для медицины и сельского хозяйства. Благодаря этому появились новые дисциплины геномика и протеомика. Хотя увеличение количества дисциплин и чрезвычайная сложность предмета биологии породили и продолжают порождать среди биологов всё более узкую специализацию, биология продолжает оставаться единой наукой, и данные каждой из биологических дисциплин, в особенности геномики, применимы во всех остальных[13][14][15][16].
Существует пять принципов, объединяющих все биологические дисциплины в единую науку о живой материи [2]:
Клетка — базовая единица жизни. Согласно клеточной теории, всё живое вещество состоит из одной или более клеток, либо из продуктов секреции этих клеток. Например, раковины, кости, кожа, слюна, желудочный сок, ДНК, вирусы. Все клетки происходят из других клеток путём клеточного деления, и все клетки многоклеточного организма происходят из одной оплодотворённой яйцеклетки. Даже протекание патологических процессов, таких как бактериальная или вирусная инфекция, зависит от клеток, являющихся их фундаментальной частью[17].
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[18]. Позже в синтетической теории эволюции дополнительным механизмом эволюционных изменений был постулирован генетический дрейф.
Эволюционная история видов, описывающая их изменения и генеалогические отношения между собой, называется филогенез. Информация о филогенезе накапливается из разных источников, в частности, путём сравнения последовательностей ДНК или ископаемых останков и следов древних организмов. До XIX века считалось, что в определённых условиях жизнь может самозарождаться. Этой концепции противостояли последователи принципа, сформулированного Уильямом Гарвеем: «всё из яйца» («Omne vivum ex ovo», лат.), основополагающего в современной биологии. В частности, это означает, что существует непрерывная линия жизни, соединяющая момент первоначального её возникновения с настоящим временем. Любая группа организмов имеет общее происхождение, если у неё имеется общий предок. Все живые существа на Земле, как ныне живущие, так и вымершие, происходят от общего предка или общей совокупности генов. Общий предок всех живых существ появился на Земле около 3,5 млрд. лет назад. Главным доказательством теории общего предка считается универсальность генетического кода (см. происхождение жизни).
Схематический вид ДНК, первичного генетического материала
Форма и функции биологических объектов воспроизводятся из поколения в поколение генами, которые являются элементарными единицами наследственности. Физиологическая адаптация к окружающей среде не может быть закодирована в генах и быть унаследованной в потомстве (см. Ламаркизм). Примечательно, что все существующие формы земной жизни, в том числе, бактерии, растения, животные и грибы, имеют одни и те же основные механизмы, предназначенные для копирования ДНК и синтеза белка. Например, бактерии, в которые вводят ДНК человека, способны синтезировать человеческие белки.
Совокупность генов организма или клетки называется генотипом. Гены хранятся в одной или нескольких хромосомах. Хромосома — длинная цепочка ДНК, на которой может быть множество генов. Если ген активен, то последовательность его ДНК копируется в последовательности РНК посредством транскрипции. Затем рибосома может использовать РНК, чтобы синтезировать последовательность белка, соответствующую коду РНК, в процессе, именуемом трансляция. Белки могут выполнять каталитическую (ферментативную) функцию, транспортную, рецепторную, защитную, структурную, двигательную функции.
Гомеостаз — способность открытых систем регулировать свою внутреннюю среду так, чтобы поддерживать её постоянство посредством множества корректирующих воздействий, направляемых регуляторными механизмами. Все живые существа, как многоклеточные, так и одноклеточные, способны поддерживать гомеостаз. На клеточном уровне, например, поддерживается постоянная кислотность внутренней среды (pH). На уровне организма у теплокровных животных поддерживается постоянная температура тела. В ассоциации с термином экосистема под гомеостазом понимают, в частности, поддержание растениями постоянной концентрации атмосферной двуокиси углерода на Земле.
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.
Шесть основных структурных уровней жизни:
Акарология — Анатомия — Альгология — Антропология — Бактериология — Биогеография — Биогеоценология — 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 — Колеоптерология — 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 — Эволюционное учение — Эмбриология — Эндокринология — Энтомология — Этология
Первоисточниками информации по биологии являются научные журналы, списки которых предоставляет ряд учреждений, как российских, так и зарубежных:
и др.
Данные первоисточников обобщают авторы обзорных публикаций, которые могут представлять собой как журнальные статьи, так и монографии. На следующем уровне обобщения стоят учебники и справочные пособия.
wreferat.baza-referat.ru
Контрольная работа
Вариант 9
Содержание
1. Уровни организации живой материи
2. Биологический потенциал вида. Изменение численности популяции в зависимости от соотношения биотического потенциала и сопротивления среды
3. Опустынивание, эрозия и засоление почв как результат хозяйственной деятельности людей
Список литературы
Любая живая система, как бы сложно она ни была организована, состоит из биологических макромолекул: нуклеиновых кислот, белков, полисахаридов, а также других важных органических веществ. С этого уровня начинаются разнообразные процессы жизнедеятельности организма: обмен веществ и превращение энергии, передача наследственной информации и др. [2]
Клетки многоклеточных организмов образуют ткани — системы сходных по строению и функциям клеток и связанных с ними межклеточных веществ. Ткани интегрируются в более крупные функциональные единицы, называемые органами. Внутренние органы характерны для животных; здесь они входят в состав систем органов (дыхательной, нервной и пр). Например, система органов пищеварения: полость рта, глотка, пищевод, желудок, двенадцатиперстная кишка, тонкая кишка, толстая кишка, заднепроходное отверстие. Подобная специализация, с одной стороны, улучшает работу организма в целом, а с другой — требует повышения степени координации и интеграции различных тканей и органов.
Клетка — структурная и функциональная единица, а также единица развития всех живых организмов, обитающих на Земле. На клеточном уровне сопрягаются передача информации и превращение веществ и энергии.
Элементарной единицей организменного уровня служит особь, которая рассматривается в развитии — от момента зарождения до прекращения существования — как живая система. Возникают системы органов, специализированных для выполнения различных функций. [6]
Совокупность организмов одного и того же вида, объединенная общим местом обитания, в которой создается популяция — надорганизменная система. В этой системе осуществляются элементарные эволюционные преобразования.
Биогеоценоз — совокупность организмов разных видов и различной сложности организации с факторами среды их обитания. В процессе совместного исторического развития организмов разных систематических групп образуются динамичные, устойчивые сообщества.
Биосфера — совокупность всех биогеоценозов, система, охватывающая все явления жизни на нашей планете. На этом уровне происходит круговорот веществ и превращение энергии, связанные с жизнедеятельностью всех живых организмов. [4]
Таблица 1 Уровни организации живой материи
| Молекулярный | Начальный уровень организации живого. Предмет исследования — молекулы нуклеиновых кислот, белков, углеводов, липидов и других биологических молекул, т.е. молекул, находящихся в клетке. Любая живая система, как бы сложно она ни была организована, состоит из биологических макромолекул: нуклеиновых кислот, белков, полисахаридов, а также других важных органических веществ. С этого уровня начинаются разнообразные процессы жизнедеятельности организма: обмен веществ и превращение энергии, передача наследственной информации и др. |
| Клеточный | Изучение клеток, выступающих в роли самостоятельных организмов (бактерии, простейшие и некоторые другие организмы) и клеток, составляющих многоклеточные организмы. |
| Тканевый | Клетки, имеющие общее происхождение и выполняющие сходные функции, образуют ткани. Выделяют несколько типов животных и растительных тканей, обладающих различными свойствами. |
| Органный | У организмов, начиная с кишечнополостных, формируются органы (системы органов), часто из тканей различных типов. |
| Организменный | Этот уровень представлен одноклеточными и многоклеточными организмами. |
| Популяционно-видовой | Организмы одного и того же вида, совместно обитающие в определенных ареалах, составляют популяцию. Сейчас на Земле насчитывают около 500 тыс. видов растений и около 1,5 млн. видов животных. |
| Биогеоценотический | Представлен совокупностью организмов разных видов, в той или иной степени зависящих друг от друга. |
| Биосферный | Высшая форма организации живого. Включает все биогеоценозы, связанные общим обменом веществ и превращением энергии. |
Каждый из этих уровней довольно специфичен, имеет свои закономерности, свои методы исследования. Даже можно выделить науки, ведущие свои исследования на определенном уровне организации живого. Например, на молекулярном уровне живое изучают такие науки как молекулярная биология, биоорганическая химия, биологическая термодинамика, молекулярная генетика и т.д. Хотя уровни организации живого и выделяются, но они тесно связаны между собой и вытекают один из другого, что говорит о целостности живой природы. [8]
Часто используемое в экологической литературе выражение «природное равновесие» означает состояние сбалансированности (динамического равновесия), характерное для большинства популяций в сообществе; было бы совершенно неправильно понимать в этом случае равновесие как статическое состояние. Изучение колебаний численности животных – важнейшая область экологии, оказывающая влияние на такие казалось бы далекие сферы науки и деятельности, как генетика, сельское хозяйство и медицина. [7]
Сезонные и циклические (охватывающие, как правило, несколько лет) колебания численности уже давно интересовали натуралистов, которые пытались установить корреляции между наблюдаемыми популяционными процессами и различными климатическими факторами. В практическом отношении данная проблема очень важна: от ее решения зависят прогнозы массового размножения вредных насекомых или вспышек эпидемий. Совершенно независимо специалисты, изучающие механизмы естественного отбора, стали интересоваться математическим описанием распространения в популяции новых генетических вариантов организмов. Чтобы провести соответствующие расчеты, необходимо было иметь данные о действительной плотности популяций и о том, насколько быстро она изменяется. Скорость, с которой идет распространение нового генетического варианта, очевидно, будет разной в зависимости от того, возрастает, сокращается или остается стабильной численность популяции в данный период. Генетики обнаружили, что распространение генов в популяции может носить характер правильных циклических колебаний. В целом изучение динамики численности животных чрезвычайно важно для решения самых разных биологических проблем. Динамика популяций растений изучена в меньшей степени, может быть, в связи с относительной стабильностью их распространения. [1]
При изучении динамики популяций широко используется такое важное понятие, как «биотический потенциал», т.е. характерная для данного вида скорость размножения (на величину которой влияют соотношение полов, количество потомков на одну самку, а также число поколений в единицу времени). Биотический потенциал многих организмов, прежде всего наиболее мелких, огромен, и если бы ничто не сдерживало рост их популяций, то они чрезвычайно быстро заселили бы собой всю Землю. Численность любой существующей популяции может быть представлена как отношение биотического потенциала к сопротивлению среды, т.е. к сумме всех факторов, тормозящих рост численности данного вида. Поскольку реальные популяции растений и животных более или менее стабильны во времени, сопротивление среды по отношению к видам с высоким биотическим потенциалом должно быть достаточно сильным.
При благоприятных условиях в популяциях наблюдается рост численности и может быть столь стремительным, что приводит к популяционному взрыву. Совокупность всех факторов способствующих росту численности называется биотическим потенциалом. Он достаточно высок для разных видов, но вероятность достижения популяцией предела численности в естественных условиях низка, т.к. этому противостоят лимитирующие (ограничивающие) факторы. Совокупность факторов, лимитирующих рост численности популяции, называют сопротивлением среды. Состояние равновесия между биотическим потенциалом вида и сопротивлением среды (рис. 1), поддерживающее постоянство численности популяции получило название гомеостаза или динамического равновесия. При нарушении его происходят колебания численности популяции, т. е. изменения ее. [5]
Обезлесивание не единственная причина эрозии почвы. К широкомасштабным ее потерям ведет нерациональное использование полей и пастбищ. Особенно чувствительны в этом плане холмистые ландшафты с крутыми, регулярно распахиваемыми склонами в областях с обильными дождями и давно сведенными лесами. Основные меры по защите почв в таких ситуациях[2]:
· террасирование, традиционно применяющееся, например, в Юго-Восточной Азии и доказавшее свою высокую эффективность;
· контурная (т. е. ведущаяся «поперек» склона) вспашка;
· обваловка полей для удержания на них поверхностного стока.
Хотя эти и другие меры давно известны, ежегодно в результате эрозии утрачивается до 5 млн. га пахотных земель. Перевыпас на пастбищах ведет к изреживанию растительного покрова, закрепляющего грунт. В этом случае дождевая вода свободно течет по его поверхности, вызывая плоскостную эрозию, смывающую верхний плодородный горизонт почвы. Если же водные потоки концентрируются на ограниченных участках, то там образуются глубокие овраги. Ежегодно таким образом теряется 7 млн. га пастбищ, причем значительная часть забрасываемых земель практически превращается в пустыню.
Опустынивание может происходить и естественным путем, например когда в засушливых областях несколько лет подряд выпадает меньше, чем обычно, дождей. Однако сейчас этот процесс ускоряется человеком и понимается более широко. Речь идет не о формировании типичной пустынной экосистемы, а о деградации плодородных земель, ведущей к полной потере их сельскохозяйственной ценности. Причины этого обычно следующие[3]:
· перевыпас;
· выпахивание;
· обезлесивание;
· неправильное орошение.
Перевыпас, или превышение допустимой пастбищной нагрузки, ведет к изреживанию растительного покрова и вытаптыванию почвы с разрушением ее структуры. За этим обычно следует ветровая и водная эрозия. Выпахиванием называют интенсивное использование почвы под производство сельскохозяйственных культур без принятия адекватных мер по восстановлению ее плодородия. Это приводит к уменьшению в почве минеральных элементов питания и гумуса, разрушению структуры, а в результате изреживается растительный покров и идет эрозия.
На орошаемых землях главными проблемами являются переувлажнение и засоление. Переувлажнение наблюдается в тех случаях, когда фунтовые воды находятся вблизи поверхности. Неправильный полив в таких условиях приводит к продолжительному затоплению корней, которого не выдерживают, например, пшеница и хлопчатник. Засолением почвы называют повышение в ней содержания растворимых солей. Это может произойти по разным причинам. В жарких областях промачивание почвы в ходе орошения чередуется с восходящим движением в ней за счет капиллярных сил испаряющейся воды, которая выносит с собой из глубины в верхний горизонт растворенные по дороге соли. Иногда для полива используют глубокие скважины, в которых вода, хотя и считается пресной, содержит слишком много солей. Если почва недостаточно проницаема, то соли будут накапливаться в верхнем горизонте. Концентрацию их в растворе выше 0,5—1,0% способны выдержать лишь немногие культуры, поэтому экономические последствия засоления очевидны. [8]
Борьба с опустыниванием — задача сложная. Временно может потребоваться полный запрет на землепользование вплоть до восстановления растительного покрова. Это означает прекращение хозяйственной деятельности, безработицу, ликвидацию скота и т. п.
О мерах, сокращающих водную эрозию, уже говорилось. Для борьбы с ветровой эрозией можно применять защитные изгороди или лесополосы. Проблемы переувлажнения и засоления решают путем улучшения дренажа и промывания почвы. Правда, все это сопряжено с экономическими, социальными, административными и политическими сложностями. Однако, если не устранить глубинные причины, приведшие к нерациональному землепользованию, надежды на успех программ борьбы с опустыниванием мало. [6]
1. Биология. Большой энциклопедический словарь / Гл. ред. М.С. Гиляров. -М.: Большая Российская Энциклопедия, 1999.-864 с.
2. Бродский А.К. Краткий курс общей экологии: Учебное пособие. — СПб.: Издательство ДЕАН, 2001.-224 с.
3. Вронский В.А. Экология: Словарь-справочник. — Ростов-на-Дону: Феникс, 1999-576 с.
4. Николаев А.С. Экология: Учебное пособие. — СПб.: СПбГИЭУ, 2001.-132 с.
5. Петров К.M. Общая экология: взаимодействие общества и природы: Учебное пособие для вузов. — СПб.: Химиздат, 2000.-352 с.
6. Реймерс Н.Ф. Экология (теории, законы, правила, принципы и гипотезы). —М: 1994.-367 с.
7. Стадницкий Г.В. Основы экологии: Учебное пособие. — СПб.: Химиздат, 2003.-8S с.
8. Стадницкий Г.В. Экология: Учебник для вузов. — СПб.: Химиздат, 2002.-288 с.
www.ronl.ru
