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
Естествознание, или науки о живой и неживой природе
Естествознание представляет собой комплекс наук о природе, включающий в себя сотни дисциплин. Все они направлены на познание мира. Естествознание выступает теоретической основой жизнеобеспечения человека. По объекту исследования различают науки о живой природе и науки о неживой природе. Изучением живой природы занимается биология. Физика изучает явления и процессы, которые происходят в окружающем мире.
Науки, изучающие природу
Все, что существует вокруг человека и произошло без его участия, называется природой. Человек изучает ее на протяжении многих тысячелетий. Со временем знаний становилось все больше, а сами люди старались глубже постичь природу. Так начали развиваться различные естественные науки. Предметы в природе называются телами, а все, что с ними происходит — явлениями. И тех и других огромное количество, поэтому и естественных наук тоже много. Одни из них изучают вещества и явления, а другие — различные тела. Научная деятельность не только удовлетворяет любопытство, но и реализует практические цели, направленные на улучшение качества жизни человека.
Ниже рассмотрены семь базовых естественных наук, изучающих окружающую нас природу:
Астрономия
Наука изучает происхождение небесных тел, их строение, состав и движение в космосе. Астрономия не существует как обособленная наука. Она напрямую связана с геодезией и картографией. Древние навигационные карты составлялись на основе наблюдений за небесными телами. Астрономия имеет огромную связь с химией и биологией в вопросах происхождения химических элементов, и зарождения жизни на нашей планете. Первые научные открытия были сделаны на заре цивилизации, а изобретение телескопа произвело прорыв. Ученые открывали новые галактики, измеряли расстояния до звезд, находили на других планетах воду и лед. Такие достижения являются определяющими моментами в жизни человека. Астрономия показывает, что человек — всего лишь частица природы в огромной Вселенной. Но даже самые примитивные знания о космосе, существенно повышают нашу осведомленность и интеллектуальный уровень.
Физика
В самом широком смысле физика – это наука о природе и ее законах, о материи, ее структуре, и движении. Она изучает вещество, энергию и закономерности, определяющие эволюцию. Каждая теория описывает явления окружающего мира, а совокупность знаний представляет его физическую картину. Именно благодаря физике человек может как можно глубже понять природу и различные явления. Считается, что она выступает основой естествознания. Физика устанавливает универсальные законы, которые действительны не только на Земле, но и во Вселенной, объясняет явления природы с точки зрения фундаментальных принципов и понятий. Физика имеет непосредственную связь с астрономией, математикой, химией. Граница между этими науками достаточно условна. Различают три уровня строения материи: микромир, макромир и мегамир. Все они взаимосвязаны друг с другом и являются объектом взаимного изучения физиков, химиков, биологов и астрономов. Планета Земля и ее природа представляют макромир.
Химия
Химия изучает состав элементов, их превращения и реакции. Каждое вещество обладает уникальными свойствами. Наука тесно связана с биологией, физикой, геологией. Жизнь на Земле является цепочкой химических превращений. Организмы поглощают из окружающего мира одни вещества и выделяют другие. Изучение их жизнедеятельности и природы в целом невозможно без знаний химических процессов, которые в них происходят. Практическая химия возникла на заре цивилизации, когда люди научились использовать огонь. Гончарное производство, металлургия, изготовление лекарств, красок — постепенно химия входила в жизнь человечества. На сегодняшний день химия играет огромную роль в жизни человека. Она интегрирует с остальными науками и является одной из основ естествознания.
География
Наука изучает биосферу Земли, гидросферу, атмосферу и почвенный покров. Ее объектом является географическая оболочка, природные комплексы и их компоненты. Социально-экономическая география состоит из экономической, социальной, политической, культурной и исторической географии. Немаловажным аспектом дисциплины является взаимодействие природы и человека в естественной среде. Очень трудно на сегодняшний момент разграничить географию и геологию. Наука напрямую связана также с физикой и астрономией. Сегодня большая часть земной поверхности видоизменена под влиянием хозяйственной деятельности человека. География включает в себя научные и практические мероприятия по сохранению природы в целом.
Геология
Объектом изучения геологии являются недра Земли. Наука начала самостоятельно развиваться во второй половине XVIII в. Геологией называют совокупность знаний о составе, строении и эволюции природных тел, а также размещении минеральных ресурсов. Она рассказывает, как сформировалась планета и каким изменениям подвергалась за время своего существования. Современная геология не может существовать без связей с географическими и физическими дисциплинами.
Биология
Предметом исследования науки являются вымершие и ныне существующие организмы, их строение, развитие, взаимодействие, распространение и т. д. Она включает в себя ботанику, зоологию, цитологию, генетику, биохимию, анатомию и другие области знаний. Достижения биологии позволяют искоренять болезни, создавать продукты питания, существенно повышать результаты сельскохозяйственной деятельности. Благодаря изучению биологических законов человек может вести правильную природоохранную деятельность и рационально использовать ресурсы.
Экология
Экология сформировалась в начале XX столетия как часть биологии, но сегодня, как правило, рассматривается в качестве отдельной науки. Она изучает взаимодействие живых организмов и их связь с природой. Научно-технический прогресс оказал негативное влияние на окружающий мир. В результате деятельности человека были преобразованы огромные территории. Это вылилось в загрязнения внешней среды, истощения природных ресурсов и уничтожение крупных природных комплексов. Конфликт с природой грозит катастрофой. Экология призвана решить эти проблемы, не допустить гибель живых организмов и создать систему рационального природопользования.
Источник