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
Основные методы познания и изучения живой природы
Все люди так или иначе познают живую природу, являясь при этом её неотъемлемой частью. Многолетние исследования учёных позволили раскрыть множество тайн и загадок о жизни на нашей планете, но и сейчас у природы остаются для нас сюрпризы. В данной статье мы расскажем об основных методах, применяемых при изучении живой природы, позволяющих ответить на вопросы о происхождении организмов, их строении, развитии, поведении, о явлениях живой природы и о многом другом.
Исторический
Суть данного метода заключается в анализе информации о современном органическом мире и данных о его прошлом. Сопоставляя факты разных временных периодов, учёные делают выводы о процессах развития живой природы. У современных исследователей появилась возможность подтвердить или опровергнуть некоторые теории и гипотезы своих коллег из прошлого, но, как правило, для этого приходится использовать не только исторический, но и другие методы.
Сравнительно-описательный
Предполагает проведение исследований, с помощью которых удаётся выявить сходства и различия организмов и их частей. Такой метод лежит в основе классификации организмов. Его применяют, к примеру, при изучении организмов одного вида, распространённых на разных территориях. Или в исследованиях растений или животных, принадлежащих к определённому роду и обитающих в одной и той же местности, с целью установления их индивидуальных диагностических признаков. Также анатомо-морфолическое исследование помогает выявить нарушения в работе органов конкретного организма, путем сравнительного анализа больного органа и одноимённого здорового.
Мониторинг
Это комплекс мероприятий, предполагающий наблюдение за объектом исследования, оценку полученных сведений и составление прогноза вероятных изменений состояния объекта в будущем. Данные мониторинга помимо прочего позволяют своевременно реагировать на возможность появления различных угроз и предпринимать действия для предотвращения негативных последствий. Самый глобальный мониторинг — биосферный, при котором ведётся регистрация, сбор, передача, накопление, хранение и анализ сведений о глобально-фоновых изменениях в природе, таких как: циркуляция тепла, газообмен между воздушной оболочкой земли и океаном, погодно-климатические изменения, мировая миграция животных и растений и т. д.
Научный
Одной из важнейших характеристик данного метода является его объективность, ни одно предположение не принимается на веру, даже если исходит от авторитетного учёного. Для исследования какого-либо объекта или явления живой природы учёные проводят наблюдения за ними, формулируют гипотезы, ставят эксперименты, анализируют результаты, создают модели и выводят общие закономерности.
Научное наблюдение всегда проводится с определённой целью. При использовании данного метода могут быть задействованы как органы чувств (органы слуха, зрения, обоняния и др.), так и специализированное оборудование. В процессе наблюдения выделяют общие и индивидуальные признаки исследуемого предмета или явления, устанавливают закономерности, и затем на основании полученных данных делают выводы и обобщения. При этом субъективные оценки не допускаются, все итоги исследований должны быть основаны исключительно на фактах. Поэтому всегда учитывается возможность проверки полученной информации с помощью повторных наблюдений и, при необходимости, с использованием других методов познания.
На основании полученных в ходе наблюдения данных учёные выдвигают гипотезы, пытаясь объяснить те или иные факты. Предположения могут быть истинными и ложными, но, чтобы понять это, исследователи обычно проводят серию экспериментов. Каждый научный опыт совмещает в себе естественное поведение природных объектов и их поведение с учётом целенаправленного воздействия извне. Такое внешнее воздействие организуют и контролируют субъекты познавательной деятельности. Высшей формой научного опыта считается моделирование. С его помощью воссоздаются различные процессы живой природы, которые недоступны для наблюдения в естественных условиях или их невозможно воспроизвести экспериментально.
Все полученные в ходе наблюдения, эксперимента и моделирования данные тщательно фиксируются и анализируются. На основании результатов из ранее высказанных предположений выбирается так называемая рабочая гипотеза, имеющая все шансы стать теорией, если в дальнейшем она не будет опровергнута.
Инструментальные методы
В процессе наблюдений и опытов с объектами живой природы часто задействуется специальное оборудование, в частности центрифуги, микроскопы, измерительные приборы и т. д. Исследования с помощью определённых инструментов позволяют более детально изучить предметы и их свойства.
- Метод дифференциального центрифугирования позволяет извлечь отдельные клеточные компоненты, которые в дальнейшем подвергаются биохимическому и цитохимического анализу.
- С помощью радиолокации учёные получают важные сведения о скоплениях насекомых и перемещениях больших стай птиц.
- Электрографический метод основывается на регистрации и анализе биоэлектических процессов организмов (животных и людей). Он позволяет получить сведения о патологических изменениях в тканях, органах и системах.
- Микроскопия — исследование объектов с помощью микроскопа. Данный метод широко применяется в медицине, поскольку позволяет исследовать организм человека или животного на клеточном уровне.
Источник