Биология – наука о живой природе

Биология – наука о живой природе
Основные понятия:
биология, цель и методы исследования, признаки и свойства живого, биологическая система,
основные уровни организации живой природы
Биология (от греч. «bios» – жизнь и «logos» – наука) – наука о живой природе и ее
закономерностях. Биология изучает живую природу – живые организмы, вымерших и ныне
населяющих нашу Землю, их строение и развитие, распространение и происхождение,
взаимоотношения друг с другом и с окружающей средой.
Термин «биология» был предложен в 1797 г. Т. Рузом (1771 - 1803), немецким ученым,
общепринятым стал благодаря работам Ж.Б. Ламарка (1744 – 1829) и Л.К. Тревирантуса (1779 –
1864).
Цель науки – это изучить окружающий нас мир. Целью биологии является изучение и
познание мира живой природы.
Научный метод – это совокупность различных приемов, операций, которые необходимы
для построения системы научных знаний. Принцип научного метода состоит в том, что ничего
нельзя принимать на веру. События, явления должны быть тщательно проверены и
перепроверены в результате исследований.
Для первых этапов развития биологической науки наиболее характерен описательный
метод исследования (собирание и описание фактов), не утративший своего значения и в
настоящее время. При сопоставлении результатов наблюдений используется сравнительный
метод. Исторический метод позволяет выяснить закономерности появления и развития
организмов, сопоставить результаты исследований с ранее известными фактами.
В биологии используются такие методы, как наблюдение, эксперимент, опыты,
сравнение, анализ и др. Результаты, которые были получены в процессе наблюдения,
необходимо проверить, проведя эксперименты и поставив контрольные опыты. Если в
результате исследований будут получены неопровержимые доказательства, то тогда эти
результаты могут называться научными фактами. Примером может послужить эксперимент по
изучению условий прорастания семян. Главное условие прорастания семян – наличие живого
зародыша в семени, это доказанный научный факт, другие условия – определенная
температура, наличие воды и воздуха, также доказаны в результате проведения экспериментов
и контрольных опытов.
Научный эксперимент – это ряд исследований, которые проводятся для проверки
выдвинутой гипотезы.
Научный факт – это результат, доказанный в ходе экспериментов и подтвержденный
контрольным опытом.
Гипотеза отличается от закона тем, что гипотеза – это предположение, которое
высказывается для объяснения того или иного наблюдаемого объекта или явления, а доказанная
в ходе эксперимента гипотеза и ставшая научным фактом будет называться теорией или
законом.
Теория - это обобщение основных идей в какой-либо научной области знания. Например,
теория эволюции обобщает все достоверные научные данные, полученные исследователями на
протяжении многих десятилетий. Со временем теории дополняются новыми данными,
развиваются. Некоторые теории могут опровергаться новыми фактами. Верные научные теории
подтверждаются практикой. Так, например, генетическая теория Г. Менделя и хромосомная
теория Т. Моргана подтвердились экспериментальными исследованиями ученых разных стран.
При изучении биологических объектов используется самая разная техника: микроскопы,
центрифуги, компьютеры и другие приборы. Биология тесно связана с другими науками химией, физикой, математикой, экологией, географией. Биология делится на множество
частных наук, изучающих различные биологические объекты: ботаника, зоология, физиология,
морфология, генетика, систематика, селекция, микология и др. Биологические знания лежат в
основе медицины и сельского хозяйства.
1
Основные свойства живых организмов:
1 – единство химического состава живых организмов
Живые организмы и объекты неживой природы состоят из одних и тех же химических
элементов, отличаются их соотношением: в живых организмах преобладают четыре элемента –
углерод C, кислород O, азот N, водород H (98%), образующие органические соединения (белки,
жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты).
2 – единый принцип строения
Все организмы имеют клеточное строение (за исключением вирусов – неклеточная
форма жизни). Данное положение можно проиллюстрировать на примере строения сложного,
многоклеточного организма:
Клетка
ткани
органы
системы органов
организм
3 – обмен веществ и энергии (метаболизм)
Живые организмы существуют до тех пор, пока в них поступают питательные вещества
и энергия из окружающей среды. Все живые организмы - «открытые системы».
4 – раздражимость (способность организмов реагировать на действие факторов внешней и
внутренней среды – раздражителей)
Все живые организмы способны избирательно реагировать на факторы внешней или
внутренней среды: одни организмы, например животные, могут нападать или убегать, а
растения поворачивают листья к свету.
5 – рост и развитие
Рост – это увеличение в размерах и массе с сохранением общих черт строения. Рост
сопровождается развитием организма. В результате развития возникает новое качественное
состояние объекта. Различают развитие индивидуальное и историческое (филогенез). На
протяжении индивидуального развития постепенно проявляются все свойства и признаки
организма. Историческое развитие сопровождается образованием новых видов и
прогрессивным усложнением живого. В результате возникло все многообразие живых
организмов на Земле.
6 – самовоспроизведение (репродукция)
Все организмы на нашей планете возникают в результате размножения – бесполого и
полового. Данное свойство обеспечивает преемственность и непрерывность жизни, так как
каждая биологическая система (клетка или целостный организм) существует ограниченный
промежуток времени.
7 – наследственность и изменчивость
Наследственность – способность организмов передавать свои признаки, свойства и
особенности развития следующему поколению.
Изменчивость – способность организмов приобретать новые признаки и свойства.
Благодаря изменчивости организмы адаптируются к постоянно меняющимся условиям среды
обитания, создаются предпосылки для исторического развития органического мира (эволюции).
8 - приспособленность к определенной среде обитания (адаптации)
Разнообразные приспособления имеют животные и растения: у рыб обтекаемая форма
тела, кожная слизь – приспособления к водной среде обитания, колючки кактуса –
приспособления к уменьшению испарения воды.
9 – гомеостаз
Это свойство обеспечивает способность живого сохранять постоянство внутренней
среды организма. Стойкое нарушение гомеостаза ведет к гибели организма.
10 – целостность и дискретность
Любая живая система представляет собой единое целое (клетка, организм, биогеоценоз и
т.д.). В то же время, она может быть структурирована, т.е. разделена на составляющие ее части,
элементы. Например, отдельный многоклеточный организм образован системами органов,
системы органов – органами, органы – тканями, ткани – клетками и т.д.
Живая природа – совокупность биологических систем разного уровня организации и
различной соподчиненности. Живая материя существует на разных уровнях организации.
2
Биологическая система – совокупность биологических объектов разной сложности,
соответствующих определенному уровню организации:
Уровень организации
Молекулярный
Клеточный
Тканевый
Органный
Организменный
Популяционно-видовой
Биоценотический
Биогеоценотический, или
экосистемный
Биосферный
Примеры
Молекулы ДНК, РНК, белковые и др.
Клетки одноклеточных и многоклеточных организмов
Ткани растений (образовательная, проводящая и др.) и
животных (нервная, эпителиальная и др.)
Органы растений (вегетативные: корень, стебель, лист и
генеративные: цветок, семя, плод) и животных (сердце,
сосуды, органы чувств и др.)
Организм как единое целое (одноклеточные и
многоклеточные)
Различные виды бактерий, грибов, растений, животных
Организмы разных царств – компоненты одного биоценоза
Биогеоценоз (лес, болото и др.)
Биосфера
Все уровни организации живого связаны между собой, вытекают один из другого, что
указывает на целостность живой природы.
3