Как изучают живую природу

Биология как наука. Изучение природы. Организация живой природы

Биология (греч. bio — жизнь и logos — знание, учение, наука) — наука о живой природе. Термин биология был предложен в 1802 году Ж. Б. Ламарком и Г. Р. Тревиранусом независимо друг от друга.

Многообразие живой природы настолько велико, что современная биология представляет собой комплекс биологических наук, значительно отличающихся одна от другой. При этом каждая имеет собственный предмет изучения, методы, цели и задачи.

Система биологических наук

Биологические науки можно разделить по направлениям исследований.

НАУКА	ПРЕДМЕТ ИЗУЧЕНИЯ
Науки, изучающие систематические группы живых организмов
Вирусология	Наука о вирусах
Микробиология	Наука о микроорганизмах
Микология	Наука о грибах
Ботаника (фитология)	Наука о растениях
Зоология	Наука о животных
Антропология	Наука о человеке
Науки, изучающие структуру, свойства и проявления жизни
Анатомия	Наука о внутреннем строении
Морфология	Наука о внешнем строении
Физиология	Наука о жизнедеятельности целостного организма и его частей
Генетика	Наука о наследственности и изменчивости организмов отдельных организмов
Науки, изучающие разные уровни организации всего живого
Молекулярная биология	Наука о свойствах и проявлении жизни на молекулярном уровне
Цитология	Наука о клетках
Гистология	Наука о тканях
Науки, изучающие структуру, свойства и проявления коллективной жизни и сообществ живых организмов
Экология	Наука об отношениях живых организмов между собой и с окружающей их средой
Биогеография	Наука о закономерностях географического распространения живых организмов
Науки о развитии живой материи
Биология индивидуального развития	Наука о развитии живого организма от момента его зарождения до смерти
Эволюционное учение	Наука об историческом развитии живой природы
Палеонтология	Наука о развитии жизни в прошлые геологические времена
Науки, использующие различные методы исследований
Биохимия (на стыке биологии и химии)	Наука о химических веществах и процессах в живых организмах
Биофизика (на стыке биологии и физики)	Наука о физических и физико-химических явлениях в живых организмах
Прикладные науки
Биотехнология	Совокупность методов получения полезных для человека продуктов и явлений с помощью живых организмов
Бионика	Разработка технических устройств по подобию живых систем
Растениеводство	Разработка технологий выращивания сельскохозяйственных растений
Животноводство	Разработка технологий выращивания сельскохозяйственных животных
Ветеринария	Разработка технологий лечения сельскохозяйственных животных

• изучение закономерностей проявления жизни (строения и функций живых организмов и их сообществ, распространение, происхождение и развитие, связи друг с другом и неживой природой);
• раскрытие сущности жизни;
• систематизация многообразия живых организмов.

Методы биологии

Современная биология располагает широким набором методов исследования. Основными являются следующие методы.

Название метода	Характеристика
Метод наблюдения и описания	Сбор и описание фактов
Метод измерений	Измерение характеристик объектов
Сравнительный метод	Анализ сходства и различий изучаемых объектов
Исторический метод	Изучение хода развития исследуемого объекта
Метод эксперимента	Изучение явления природы в заданных условиях
Метод моделирования	Описание сложных природных явлений относительно простыми моделями
Метод прогнозирования	Предсказание будущего объекта или процесса

Связь биологии с другими науками. Биология принадлежит к комплексу естественных наук, то есть наук о природе, и тесно связана с другими науками:

• фундаментальными (математикой, физикой, химией);
• естественными (геологией, географией, почвоведением);
• общественными (психологией, социологией);
• прикладными (биотехнологией, бионикой, растениеводством, охраной природы).

• Биология является теоретической основой таких наук, как медицина, психология, социология.
• Биологические знания используются в пищевой промышленности, фармакологии, сельском, лесном и промысловом хозяйствах.
• Достижения биологии используются при решении глобальных проблем современности: взаимоотношения общества с окружающей средой, рационального природопользования и охраны природы, продовольственного обеспечения.

Уровни организации живой природы

Иерархичность организации живой материи позволяет условно подразделить её на ряд уровней. Уровень организации живой материи — это функциональное место биологической структуры определённой степени сложности в общей иерархии живого.
Выделяют следующие уровни организации живой материи.

Уровни организации живой материи

Уровень	Характеристика
Молекулярный (молекулярно-генетический)	На этом уровне живая материя организуется в сложные высокомолекулярные органические соединения, такие как белки, нуклеиновые кислоты и др.
Субклеточный (надмолекулярный)	На этом уровне живая материя организуется в органоиды: хромосомы, клеточную мембрану, эндоплазматическую сеть, митохондрии, комплекс Гольджи, лизосомы, рибосомы и другие субклеточные структуры.
Клеточный	На этом уровне живая материя представлена клетками. Клетка является элементарной структурной и функциональной единицей живого.
Органно-тканевой	На этом уровне живая материя организуется в ткани и органы. Ткань — совокупность клеток, сходных по строению и функциям, а также связанных с ними межклеточных веществ. Орган — часть многоклеточного организма, выполняющая определённую функцию или функции.
Организменный (онтогенетический)	На этом уровне живая материя представлена организмами. Организм (особь, индивид) — неделимая единица жизни, её реальный носитель, характеризующийся всеми её признаками.
Популяционно-видовой	На этом уровне живая материя организуется в популяции. Популяция — совокупность особей одного вида, образующих обособленную генетическую систему, которая длительно существует в определённой части ареала относительно обособленно от других совокупностей того же вида. Вид — совокупность особей (популяций особей), способных к скрещиванию с образованием плодовитого потомства и занимающих в природе определённую область (ареал).
Биоценотический	На этом уровне живая материя образует биоценозы. Биоценоз — совокупность популяций разных видов, обитающих на определённой территории.
Биогеоценотический	На этом уровне живая материя формирует биогеоценозы. Биогеоценоз — совокупность биоценоза и абиотических факторов среды обитания (климат, почва).
Биосферный	На этом уровне живая материя формирует биосферу. Биосфера — оболочка Земли, преобразованная деятельностью живых организмов.

Необходимо отметить, что биогеоценотический и биосферный уровни организации живой материи выделяют не всегда, поскольку они представлены биокосными системами, включающими не только живое вещество, но и неживое. Также часто не выделяют субклеточный и органно-тканевой уровни, включая их в клеточный и организменный соответственно.

Источник

Методы изучения живой природы.

Кроме основных методов существуют специфические: при изучении клетки — цитологические ме­тоды, при изучении генов — генетические методы. Так же инструментальные методы, световая и электронная микроскопия.

Предметы и задачи общей биологии.

Под термином «Общая биология» понимают отдельные фундаментальные области биологии (ци­толо­гия, биохимия, генетика, экология, эволюционное учение, биология развития и т.д.), изучаю­щие наиболее универсальные и общие закономерности, присущие всем живым организмам.

Общая биология отвечает на вопросы:

1. Кто такое жизнь?
2. Как она возникла?
3. Чем живые организмы отличаются от неживых тел?
4. Каковы наиболее общие свойства, присущие всем живым организмам на всех уровнях органи­за­ции?

Предметом общей биологии являются живые объекты различных уровней организации.

Основные задачи.

1. Производство продовольствия и медицинских препаратов (для обеспечения питания необхо­димо иметь высокопродуктивные сорта сельхоз. растений и пород домашних жи­вотных). Теоритической основой являются генетика и селекция.
2. Разработка методов предупреждения заболевания человека. Решение требует глубокого ис­следо­вания жизненных процессов и механизмов в отдельных клетках и в организме в целом.
3. Охрана природы и преумножение ее богатств. Под влиянием жизнедеятельности человека про­исходит загрязнение , следовательно, уменьшается численность и гибель многих видов животных и растений.

Общие свойства живых организмов.

Биология является наукой, изучающей жизнь во всех направлениях и общие свойства живого.

По Энгельсу, жизнь – способ существования белковых тел, существенным моментом которого явл. постоянный обмен веществ с окружающей средой, с прекращением которого прекращается и жизнь, что приводит к распаду белков.

Современное определение: живые тела, существующие на Земле – открытые саморегулирующиеся и самовос­про­изводящиеся системы, построенные из биополимеров – белков и нуклеиновых кислот.

Для живых организмов характерны свойства, отличающие их от объектов неживой природы:

В состав живых организмов входят те же химические элементы, что и в неживые объекты, но в различных пропорциях. Из 100 элементов необходимы 20. Выделяют обязательные (органо­генные) элементы – водород, углерод, кислород, азот.

Так же важны натрий, калий, кальций, магний, сера, фосфор. Все организмы построены из белков, жиров, углеводов и нуклеиновых кислот.

Клетка – структурно-функциональная единица живого.

Живой организм – открытая устойчивая система, которая при поступлении энергии извне, находится в динамическом равновесии.

Гомеостаз – способность поддерживать постоянство химическо-физических свойств.

Показатели гомеостаза: температура, давление, количество воды, энергия, скорость обмен­ных процессов.

В тканях показатель гомеостаза – количество клеток.

В органах – интенсивность работы.

В популяциях – соотношение возрастных групп и половой состав.

1. Способность к самовоспроизведению.

1. Воспроизведение себе подобных.
2. Передача наследственной информации.
3. Главным переносчиком информации явл. хромосомы.

1. Наследственность.

Наследственность – способность живых организмов передавать признаки и свойства из поко­ления в поколение при помощи ДНК и РНК. Закономерности изучает генетика. Мен­дель предположил, что признаки определяются генами. Ген – участок молекулы ДНК, ко­дирую­щий первичную структуру белка.

Изменчивость – способность живых организмов приобретать новые признаки и свойства в процессе индивидуального развития. Изменчивость создает материал для естественного от­бора.

Онтогенез – процесс индивидуального развития организма от момента оплодотворения до момента смерти. Развитие сопровождается ростом, продолжительность роста ограничена процессами старения.

Ι. Проэнтогенез-гаметогенез, оплодотворение.

ΙΙ. Эмбриональный период – рождение.

ΙΙΙ. Постэмбриональный – ювенильный, этап зрелости, этап старости.

Филогенез – историческое развитие мира; необратимое и направленное развитие живой при­роды, сопровождающееся появлением новых видов и прогрессивным усложнением жизни. Все разнообразие видов растений и животных есть результат эволюции.

Раздражимость – способность живых организмов отвечать на внешние и внутренние раз­дра­жители специфическими реакциями.

фототропизм (поворот листьев в сторону солнца);

геотропизм (рост кончика корня по отношению к центру Земли);

таксис (однонаправленное движение К или ОТ источника раздражения);

рефлекс (свойство организма отвечать на действие раздражителей при обязательном уча­стии нервной системы).

Организмы способны двигаться различными способами:

1. Амебоидная – с помощью ложноножек (амеба обыкновенная, лейкоциты);
2. Реактивная – с помощью выстреливания струи воды (медузы, головоногие мол­люски);
3. Ресничные – с помощью ресничек — выростов клетки, окруженных цитолеммой, (ин­фузо­рия-туфелька).
4. Жгутиковые – с помощью жгутика – выроста клетки, окруженного цитолеммой, но длин­нее реснички (эвглена зеленая, Вольвокс, сперматозоид).
5. С помощью сократительных мышц.

1. Ритмичность.

Ритмичность – повторение состояний организма через промежуток времени в ответ на из­ме­нения внешней среды. Биоритмы (эктогенные – внешние; эндогенные – внутренние).

С одной стороны, живая природа целостна, организованна, подчиняется определенным за­ко­нам. С другой стороны, природа дискретна, т.е. любая биологическая система состоит из обособленных, но тесно связанных элементов.

Принцип дискретности лег в основу представлений об уровне организации живой материи.

Источник