Биология - это наука о жизни. Развитие биологии в XXI веке. Основные вехи в изучении органического мира

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 все живые организмы обладают некоторыми общими свойствами и признаками, в совокупности не характерными для неживой природы. Термин «биология» был введён независимо несколькими авторами: Фридрихом Бурдахом в 1800 году, Готфридом Рейнхольдом Тревиранусом в 1802 году и Жаном Батистом Ламарком в 1802 году.

Биологическая картина мира

В настоящее время биология - стандартный предмет в средних и высших учебных заведениях всего мира. Ежегодно публикуется более миллиона статей и книг по биологии, медицине , биомедицине и биоинженерии .

Клеточная теория - учение обо всём, что касается клеток . Все живые организмы состоят как минимум из одной клетки - основной структурно-функциональной единицы организмов. Базовые механизмы и химия всех клеток во всех земных организмах сходны; клетки происходят только от ранее существовавших клеток, которые размножаются путём клеточного деления. Клеточная теория описывает строение клеток, их деление, взаимодействие с внешней средой, состав внутренней среды и клеточной оболочки, механизм действия отдельных частей клетки и их взаимодействия между собой.
Эволюция . Через естественный отбор и генетический дрейф наследственные признаки популяции изменяются из поколения в поколение.
Теория гена . Признаки живых организмов передаются из поколения в поколение вместе с генами , которые закодированы в ДНК . Информация о строении живых существ или генотип используется клетками для создания фенотипа , наблюдаемых физических или биохимических характеристик организма. Хотя фенотип, проявляющийся за счёт экспрессии генов, может подготовить организм к жизни в окружающей его среде, информация о среде не передаётся назад в гены. Гены могут изменяться в ответ на воздействия среды только посредством эволюционного процесса.
Гомеостаз . Физиологические процессы, позволяющие организму поддерживать постоянство своей внутренней среды независимо от изменений во внешней среде.
Энергия . Атрибут любого живого организма, существенный для его состояния.

Клеточная теория

Эволюция

Центральная организующая концепция в биологии состоит в том, что жизнь со временем изменяется и развивается посредством эволюции , и что все известные формы жизни на Земле имеют общее происхождение. Это обусловило сходство основных единиц и процессов жизнедеятельности, упоминавшихся выше. Понятие эволюции было введено в научный лексикон Жаном-Батистом Ламарком в 1809 году. Чарльз Дарвин через пятьдесят лет установил, что её движущей силой является естественный отбор , так же как искусственный отбор сознательно применяется человеком для создания новых пород животных и сортов растений . Позже в синтетической теории эволюции дополнительным механизмом эволюционных изменений был постулирован генетический дрейф .

Теория гена

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

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 (). На уровне организма у теплокровных животных поддерживается постоянная температура тела. В ассоциации с термином экосистема под гомеостазом понимают, в частности, поддержание растениями и водорослями постоянной концентрации атмосферного кислорода и диоксида углерода на Земле.

Энергия

Выживание любого организма зависит от постоянного притока энергии. Энергия черпается из веществ, которые служат пищей, и посредством специальных химических реакций используется для построения и поддержания структуры и функционирования клеток. В этом процессе молекулы пищи используются как для извлечения энергии , так и для синтеза биологических молекул собственного организма.

Первичным источником энергии для подавляющего большинства земных существ является световая энергия, главным образом солнечная , однако некоторые бактерии и археи получают энергию посредством хемосинтеза . Световая энергия посредством фотосинтеза превращается растениями в химическую (органические молекулы) в присутствии воды и некоторых минералов. Часть полученной энергии затрачивается на наращивание биомассы и поддержание жизни, другая часть теряется в виде тепла и отходов жизнедеятельности. Общие механизмы превращения химической энергии в полезную для поддержания жизни называются дыхание и метаболизм .

Уровни организации жизни

Живые организмы представляют собой высокоорганизованные структуры, поэтому в биологии выделяют ряд уровней организации. В различных источниках некоторые уровни опускаются или совмещаются друг с другом. Ниже представлены основные уровни организации живой природы обособленно друг от друга.

Молекулярный - уровень взаимодействия молекул , составляющих клетки и обуславливающих все её процессы.
Клеточный - уровень, на котором рассматриваются клетки как элементарные единицы строения живого.
Тканевой - уровень совокупностей сходных по строению и функциям клеток, образующих ткани .
Органный - уровень отдельных органов , обладающих собственным строением (объединением типов тканей) и местоположением в организме.
Организменный - уровень отдельного организма .
Популяционно-видовой уровень - уровень популяции, составляемой совокупностью особей одного вида .
Биогеоценотический - уровень взаимодействия видов между собой и с различными факторами окружающей среды.
Биосферный уровень - совокупность всех биогеоценозов , включающих и обуславливающих все явления жизни на Земле.

Видео по теме

Биологические науки

Большинство биологических наук является дисциплинами с более узкой специализацией. Традиционно они группируются по типам исследуемых организмов:

ботаника изучает растения , водоросли , грибы и грибоподобные организмы ,
зоология - животных и протистов ,
микробиология - микроорганизмы и вирусы .

биохимия изучает химические основы жизни,
биофизика изучает физические 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,
генетика - закономерности наследственности и изменчивости ,
биология развития - развитие организма в онтогенезе ,
палеобиология и эволюционная биология - зарождение и историческое развитие живой природы.

На границах со смежными науками возникают: биомедицина , биофизика (изучение живых объектов физическими методами), биометрия и т. д. В связи с практическими потребностями человека возникают такие направления, как космическая биология , социобиология , физиология труда , бионика .

Биологические дисциплины

История биологии

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 , ибн-Сину , ибн-Зухра и ибн-аль-Нафиза . 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 .

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, в основе которой лежит естественный отбор . К концу XIX века идеи самозарождения окончательно уступили место теории инфекционного агента как возбудителя заболеваний. Но механизм наследования родительских признаков всё ещё оставался тайной .

Популяризация биологии

См. также


	Портал «Биология »
	Биология в Викисловаре
	Биология в Викицитатнике
	в Викитеке

С первых дней жизни человек неразрывно связан с биологией. Знакомство с этой наукой начинается еще со школьной парты, но сталкиваться с биологическими процессами или явлениями нам приходится каждый день. Далее в статье мы рассмотрим, что такое биология. Определение этого термина поможет лучше понять, что же входит в круг интересов названной науки.

Что изучает биология

Первое, что рассматривается при изучении какой-либо науки, - это теоретическое объяснение ее значения. Так, существует несколько сформулированныхопределений, что такое биология. Мы рассмотрим несколько из них. Например:

Биология — это наука обо всех живых организмах, обитающих на Земле, их взаимодействии друг с другом и с окружающей средой. Подобное разъяснение наиболее распространено в учебной школьной литературе.
Биология — это комплекс учений, который занимается рассмотрением и познанием живых объектов природы. Человек, животные, растения, микроорганизмы - все это представители живых организмов.
А самое короткое определение звучит так: биология — это наука о жизни.

Происхождение термина имеет древнегреческие корни. Если перевести дословно, то перед нами будет еще одно определение, что такое биология. Слово состоит из двух частей: "био" - "жизнь", и "логос" - "учение". То есть все, что тем или иным образом имеет отношение к жизни, попадает в сферу изучения биологии.

Подразделы биологии

Определение биологии станет более полным при перечислении разделов, входящих в эту науку:

Зоология. Она занимается изучением животного мира, классификацией животных, их внутренней и внешней морфологией, жизнедеятельностью, взаимосвязью с миром, влиянием на человеческую жизнь. Кроме того, зоология рассматривает редкие, а также вымершие виды животных.
Ботаника. Это раздел биологии, имеющий отношение к растительному миру. Она занимается изучением видов растений, их строения и физиологических процессов. Помимо основных вопросов, связанных с морфологией растений, эта категория биологии изучает применение растений в промышленности, жизни человека.
Анатомия рассматривает внутреннее и внешнее строение организма человека и животных, систем органов, взаимодействие систем.

Каждый биологический раздел имеет ряд собственных подкатегорий, каждая из которых занимается изучением более узких тем раздела. В этом случае определений биологии будет несколько.

Что изучает биология

Поскольку определения биологии гласят, что это наука о живом, следовательно, объектами ее изучения являются живые организмы. К таковым относятся:

человек;
растения;
животные;
микроорганизмы.

Биология занимается изучением и более точных структур организма. К ним относятся:

Клеточные, молекулярные - это рассмотрение организмов на уровне клеток и более мелких составляющих.
Тканевые - комплекс клеток одной направленности складывается в тканевые структуры.
Органные - клетки и ткани, выполняющие одну функцию, образуют органы.
Организменные - система клеток, тканей и органов и их взаимодействие между собой, образует полноценный живой организм.
Популяционные - структура направлена на изучение жизни особей одного вида на единой территории, а также их взаимодействие внутри системы и с другими видами.
Биосферные.

Биология тесно связана с медициной, поэтому ее учения являются также и медицинскими темами. Изучение микроорганизмов, а также молекулярных структур живых веществ способствует получению новых медикаментозных средств по борьбе с различными заболеваниями.

С какими науками пересекается биология

Биология — это наука, которая обладает тесным взаимодействием с различными науками других направлений. К ним относятся:

Химия. Биология и химия обладают тесным переплетением тем и неразрывно связаны друг с другом. Ведь в биологических объектах непрерывно происходят различные биохимические процессы. Простым примером можно назвать дыхание организмов, фотосинтез растений, метаболизм.
Физика. Даже в биологии есть подраздел, называющийся биофизикой, который исследует физические процессы, связанные с жизнедеятельностью организмов.

Как видите, биология - многогранная наука. Определение, что такое биология, можно перефразировать по разному, но смысл остается один - это учение о живых организмах.

Биология - это наука, изучающая живые организмы. Она раскрывает закономерности жизни и ее развития как особого явления природы.

Среди других наук биология является фундаментальной дисциплиной, относится к ведущим разделам естествознания.

Термин «биология» состоит из двух греческих слов: «биос» – жизнь, «логос» – учение, наука, понятие.

Впервые был употреблен для обозначения науки о жизни в начале XIX. Это сделали независимо друг от друга Ж.-Б. Ламарк и Г. Тревиранус, Ф. Бурдах. В это время биология обособляется из естественных наук.

Биология изучает жизнь во всех ее проявлениях. Предметом биологии являются строение, физиология, поведение, индивидуальное и историческое развитие организмов, их взаимосвязь между собой и окружающей средой. Поэтому биология представляет собой систему, или комплекс, наук, во многом взаимосвязанных. Различные биологические науки возникали на протяжении истории развития науки в следствии обособления различных областей изучения живой природы.

В качестве крупных разделов биологии выделяют зоологию, ботанику, микробиологию, вирусологию и др. как науки, изучающие различные по ключевым моментам строения и жизнедеятельности группы живых организмов. С другой стороны, изучение общих закономерностей живых организмов привело к появлению таких наук как генетика, цитология, молекулярная биология, эмбриология и др. Изучение строения, функциональности, поведения живых существ, их взаимоотношений и исторического развития породило морфологию, физиологию, этологию, экологию, эволюционное учение.

Общая биология изучает наиболее универсальные свойства, закономерности развития и существования живых организмов и экосистем.

Таким образом, биология - это система наук .

Бурное развитие в биологии наблюдалось во второй половине XX века. Это в первую очередь было связано с открытиями в области молекулярной биологии.

Несмотря на свою богатую историю , и в настоящее время в биологических науках продолжают совершаться открытия, ведутся дискуссии, пересматриваются многие концепции.

В биологии особое внимание уделяется клетке (так как она является основной структурно-функциональной единицей живых организмов), эволюции (так как жизнь на Земле претерпевала развитие), наследственности и изменчивости (лежащих в основе преемственности и приспособляемости жизни).

Выделяют ряд последовательных уровней организации жизни: молекулярно-генетический, клеточный, организменный, популяционно-видовой, экосистемный. На каждом из них жизнь проявляется по-своему, что изучается соответствующими биологическими науками.

Значение биологии для человека

Для человека биологические знания в первую очередь имеют следующее значение:

Обеспечение человечества питанием.
Экологическое значение – контроль за окружающей средой, чтобы она была пригодной для нормальной жизни.
Медицинское значение – увеличение продолжительности и качества жизни, борьба с инфекциями и наследственными заболеваниями, разработка лекарств.
Эстетическое, психологическое значение.

Человека можно рассматривать как один из результатов развития жизни на Земле. Жизнь людей все еще находится в сильной зависимости от общебиологических механизмов жизнедеятельности. Кроме того, человек влияет на природу и сам испытывает на себе ее воздействие.

Деятельность человека (развитие промышленности и сельского хозяйства), рост народонаселения стали причиной экологических проблем на планете. Происходит загрязнение окружающей среды, разрушение природных сообществ.

Для разрешения экологических проблем необходимо понимание биологических закономерностей.

Кроме того, многие разделы биологии имеют значение для здоровья человека (медицинское значение). Здоровье людей находится в зависимости от наследственности, среды жизни и образа жизни. С этой точки зрения наиболее важны такие разделы биологии как наследственность и изменчивость, индивидуальное развитие, экология, учения о биосфере и ноосфере.

Биология решает задачи обеспечения людей продуктами питания, лекарствами. Биологические знания лежат в основе развития сельского хозяйства.

Таким образом, высокий уровень развития биологии является необходимым условием благополучия человечества.

С самого начала нашего существования мы постоянно видим вокруг себя проявления жизни. Маленькие дети учатся ходить и разговаривать, называя различных животных, насекомых, наблюдая за ними в природе. Становясь старше, каждый ребенок начинает понимать, что вокруг него огромный и очень богатый живыми существами мир. Ведь и растения, и животные, и насекомые, и грибы - все это живое. Познавая этот удивительный мир, мы становимся мудрее, взрослее и учимся быть ответственными.

Еще позже, когда дети идут в школу, они узнают, что биология - это наука, которая изучает все эти организмы, их жизнь, взаимодействие между собой и с окружающей средой. А также эта наука изучает то влияние, которое оказывают человек и живая природа друг на друга.

Этимология слова "биология"

Любые клетки в многоклеточных эукариотических системах складываются в ткани. И это уже объект изучения другого раздела обширной биологической науки - гистологии. Растительные и животные ткани, их формирование, взаимозаменяемость, функции и прочее - объект изучения гистологов.

Что в растениях, что в животных ткани образуют органы. То, как происходит этот процесс, на чем основывается и какими физиологическими, морфологическими и биохимическими процессами сопровождается, изучает наука органология.

Все вместе они являются составными частями общего единого целого. Их объединяет биология. Это наука, которая изучает буквально все. Масштабами и охватом изучаемых объектов она просто поражает воображение.

Зоология, ботаника, анатомия

Школьный курс биологии подразумевает изучение основ таких наук, как зоология, ботаника и анатомия. И это естественно. Ведь вся биология базируется именно на этих основных разделах.

Зоология изучает разнообразие, строение и поведение животных, всех представителей животного мира, начиная от одноклеточных и заканчивая млекопитающими.

Ботаника изучает все многообразие растительных организмов, их сообщества, физиологию и внешние признаки, а также распространение и происхождение.

Анатомия - наука, базирующаяся на изучении внутреннего строения всего живого, независимо от принадлежности к тому или иному царству природы.

Совокупность этих разделов и есть биология. Это наука, которая изучает все стороны биомассы планеты. Интересно, не правда ли?

Таким образом, несложно сделать вывод о чрезвычайном многообразии знаний, которые дает нам биология как наука. Роль биологии в жизни современного человека бесконечно велика и значима, что доказывается обширностью и комплексностью входящих в нее наук.

Биология - наука о жизни. В настоящее время она представляет собой комплекс наук о живой природе. Объектом изучения биологии являются живые организмы - растения и животные. и изучают многообразие видов, строение тела и функции органов, развитие, распространение, их сообщества, эволюцию.

Первые сведения о живых организмах начал накапливать еще первобытный человек. Живые организмы доставляли ему пищу, материал для одежды и жилища. Уже в то время человек не мог обойтись без знаний о свойствах растений, местах их произрастания, сроках созревания плодов и семян, о местах обитания и повадках животных, на которых охотился, хищниках и ядовитых животных, которые могли угрожать его жизни.

Так постепенно накапливались сведения о живых организмах. Приручение животных и начало возделывания растений потребовали более глубоких сведений о живых организмах.

Первые основатели

Значительный фактический материал о живых организмах был собран великим врачом Греции - Гиппократом (460-377г. до н.э.). Им собраны сведения о строении животных и человека, дано описание костей, мышц, сухожилий, головного и спинного мозга.

Первый большой труд по зоологии принадлежит греческому естествоиспытателю Аристотелю (384-322г. до н.э.). Он описал более 500 видов животных. Аристотель интересовался строением и образом жизни животных, он заложил основы зоологии.

Первая работа по систематизации знаний о растениях (ботаника ) выполнена Теофрастом (372-287г. до н.э.).

Расширением знаний о строении человеческого тела (анатомия) древняя наука обязана врачу Галену (130-200г. до н.э.), производившему вскрытия обезьян и свиней. Труды его оказывали влияние на естествознание и медицину в течение нескольких веков.

В эпоху средневековья под гнетом церкви наука развивалась очень медленно. Важным рубежом в развитии науки явилась эпоха Возрождения, начавшаяся в XVв. Уже в XVIIIв. развивались как самостоятельные науки ботаника, зоология, анатомия человека, физиология.

Основные вехи в изучении органического мира

Постепенно накапливались сведения о многообразии видов, строении тела животных и человека, индивидуальном развитии, функциях органов растений и животных. На протяжении многовековой истории биологии крупнейшими вехами в изучении органического мира можно назвать:

Введение принципов систематики, предложенных К.Линнеем;
изобретение микроскопа;
создание Т.Шванном клеточной теории;
утверждение эволюционного учения Ч.Дарвина;
открытие Г.Менделем основных закономерностей наследственности;
применение электронного микроскопа для биологических исследований;
расшифровка генетического кода;
создание учения о биосфере.

К настоящему времени науке известно около 1 500 000 видов животных и около 500 000 видов растений. Изучение многообразия растений и животных, особенностей их строения и жизнедеятельности имеет большое значение. Биологические науки являются базой для развития растениеводства, животноводства, медицины, бионики, биотехнологии.

Одними из древнейших биологических наук являются анатомия и физиология человека, составляющие теоретический фундамент медицины. Каждому человеку следует иметь представление о строении и функциях своего организма, чтобы в случае необходимости уметь оказать первую помощь, сознательно беречь свое здоровье и выполнять гигиенические правила.

На протяжении веков ботаника, зоология, анатомия, физиология разрабатывались учеными как самостоятельные, изолированные науки. Лишь в XIXв. были обнаружены закономерности, общие для всех живых существ. Так возникли науки, изучающие общие закономерности жизни. К ним относятся:

Цитология - наука о клетке;
генетика - наука об изменчивости и наследственности;
экология - наука о взаимоотношениях организма со средой и в сообществах организмов;
дарвинизм - наука об эволюции органического мира и другие.

В учебном курсе они составляют предмет общей биологии.