Биология - это наука о жизни. Задача биологии и обзор основных проблем

Биология - термин, которым называют целую систему наук. Она в целом изучает живые существа, а также их взаимодействие с окружающим миром. Биология исследует совершенно все аспекты жизни любого живого организма, включая эволюцию, формы поведения, его происхождение, размножение и рост.

Когда появился термин "биология"? Как отдельная наука она начала зарождаться только в начале XIX века. А кто ввел термин "биология"? Об этом вы узнаете далее.

Античность и зарождение первых биологических дисциплин

Прежде чем узнать, когда появился термин "биология", следует немного поговорить об зарождении этой дисциплины как таковой. Считается, что именно древнегреческий философ Аристотель первым заложил основы биологических дисциплин - фундамент таких наук, как зоология и ботаника. Археологи нашли массу материальных артефактов, на которых записаны труды Аристотеля о животных. Он первым привел связи между определенными видами животных. Именно Аристотель заметил, что все парнокопытные животные жуют жвачку.

Не менее важным научным деятелем в области биологии считается Диоскорид, который за всю свою жизнь составил большой список лекарственных растений и описал их действие (всего порядка шестиста растений).

Другой античный философ, Теофраст, написал огромный труд под названием «Исследования о растениях». В нем он развил мысли Аристотеля, но исключительно о растениях и их свойствах.

Средние века

Кто ввел термин "биология" и когда это произошло? Об этом говорить еще слишком рано, так как после упадка Западной римской империи многие знания, в том числе и о медицине, биологии были утрачены. Арабы в период раннего средневековья захватывают обширную территорию и в их руки попадают труды Аристотеля - после они будут переведены на арабский язык.

В VIII веке огромных успехов достигают арабские исследователи в области ботаники и анатомии. В зоологии больших успехов добился арабский писатель - Аль Джахис, который первым уже выдвинул теорию об эволюции, также им была предложена теория пищевых цепей.

Аль-Данавари стал основателем ботаники арабского мира. Как и Аристотель, Аль Данавари описал приблизительно шестьсот видов растений, а также их развитие и фазы роста каждого из них.

Невероятно большой вклад в развитие биологии и в особенности медицины внес арабский врач Авиаценна. Им была написана известная книга «Канон врачебной науки», которая оставалась на вооружении европейских врачей до XVIII века включительно. Именно Авиаценна подарил человечеству фармакологию и описал первые клинические исследования, что в дальнейшем серьезно повлияло на изучение анатомии человека и способы борьбы с болезнями.

Ибн Зухр изучил природу такой болезни, как чесотка, и проводил хирургические операции, а также первые клинических опыты на животных. В средневековой Европе медицина и изучение таких наук, как ботаника, зоология, не было распространено, прежде всего, благодаря влиянию католической церкви.

Эпоха Возрождения и интерес к медицине, биологии

В эпоху Возрождения значение термина "биология" еще было не известно. Но позиция церкви значительно ослабела, и ученые, в большинстве своем в Италии, начали проявлять интерес к ботанике, зоологии, анатомии и медицине - они стали изучать труды научных деятелей Античности.

Уже в XVI веке нидерландский ученый Везалий заложил основы современной анатомии. Для написания своих трудов он собственноручно вскрывал человеческие тела и исследовал строение внутренних органов.

Исследователи вернулись к плотному изучению растений, то есть к ботанике, так как поняли, что многие травы имеют довольно сильные лечебные свойства и помогают в излечении болезней.

В XVI веке описание животных и образа их жизни превратилось в целое научное направление по исследованию всего известного животного мира.

Не менее важный вклад в развитие биологии сделали Леонардо да Винчи, Парацельс, которые продолжали изучать анатомию и фармакологию.

В XVII веке ученый Каспар Баугин описал все известные на тот момент в Европе растения - более шести тысяч видов. Ульям Гарвей, проводя вскрытие животных, сделал ряд важных открытий, которые касаются кровообращения.

В XVII веке зародилась новая биологическая дисциплина, связанная с изобретением микроскопа. Благодаря его открытию, люди узнали о существовании микроскопических одноклеточных организмов, что вызвало резонанс в обществе. Тогда же впервые были изучены сперматозоиды человека.

Какой ученый употребил термин "биология"?

В начале XIX века биологические дисциплины переросли в полноценную науку, которая была признана научным обществом.

Так какой ученый предложил использовать термин "биология"? Когда это произошло?

Термин "биология" был предложен немецким анатомом и физиологом Фридрихом Бурдахом, который специализировался на исследовании головного мозга человека. Произошло данное событие в 1800 году.

Также, стоит сказать, что биология - термин, который предложили еще два ученых, которые не знали о предложении Бурдаха. В 1802 году Готфрид Тревиранус и Жан Батист Ламарк параллельно заявили об этом. Определение термина "биология" стало известно всем ученым, работающим в этом направлении.

Биология в XIX веке

Теперь, когда известно, кто предложил термин "биология", стоит поговорить о ее дальнейшем развитии. Одним из ключевых трудов XIX века стала публикация работы Чарльза Дарвина «Происхождение видов». В это же время ученые обнаружили принципиальные отличия между неживым и живым мирами. Врачи и ученые продолжали экспериментировать на животных, что дало огромный толчок в понимании работы внутренних органов.

Биология в XX веке

Фармацевтику и другие дисциплины в корне изменило открытие Менделеева - им была создана так называемая периодическая таблица Менделеева. После открытия Менделеева ученые открыли хромосомы как носители генетической информации.

Генетика зародилась уже в 1920-х годах. Приблизительно в этот же период началось изучение витаминов и их применение. В конце 1960-х годов был расшифрован код ДНК, что привело к зарождению такой биологической дисциплины, как Она в данный момент занимается активным изучением генов человека и животных, а также ищет пути их изменения благодаря проведению штучных мутаций.

Развитие биологии в XXI веке

В XXI веке остались нерешенными многие проблемы. Одной из наиболее важных является проблема происхождения жизни на Земле. Также исследователи не пришли к единому мнению в вопросе о том, как возник триплетный код.

Очень активно биологи и генетики работают над вопросом старения. Ученые пытаются понять, почему организмы стареют, и что вызывает процесс старения. Эту проблему называют одной из величайших загадок человечества, решение которой навсегда изменит мир.

Не менее активно исследователи, а в особенности ботаники, работают над проблемой зарождения жизни на других планетах. Подобные исследования будут играть большую роль в освоении космоса и других планет.

Принципы биологии

В общей сложности, существует всего пять фундаментальных принципов. Они объединяют абсолютно все биологические дисциплины в одну-единственную науку о живых организмах, название которой - биология. Термин включает в себя следующие принципы:

• Эволюция - естественный процесс развития любого живого организма, во время которого происходит изменение генетического кода организма.
• Энергия - незаменимый атрибут любого живого организма. Если говорить кратко, то приток энергии, причем только постоянный, обеспечивает выживание организма.
• Клеточная теория (клетка - основная единица живого существа). Все клетки организма берут свое начало с одной единственной яйцеклетки. Их размножение происходит благодаря делению одной клетки на две.
• Теория гена (маленькая часть ДНК-молекулы, которая отвечает за хранение и передачу генетической информации от одного поколения к другому).
• Гомеостаз - процесс саморегуляции организма и его восстановления до нормам баланса.

Биологические дисциплины

В данный момент биология - термин, который включает в себя несколько десятков дисциплин, каждая из которых имеет узкую специализацию, но ко всем ним применимы выше указанные принципы этой науки.

Среди наиболее популярных дисциплин можно выделить:

• Анатомию - дисциплину, которая изучает строение многоклеточных организмов, строение, а также функции внутренних органов.
• Ботанику - дисциплину, которая занимается изучением сугубо растений, как многоклеточных, так и одноклеточных.
• Вирусологию - важный раздел микробиологии, который занимается изучением и борьбой с опасными для человека, а также для животных вирусами. В данный момент вирусология - это оружие для борьбы с вирусами, а значит, и спасения миллионов людей.
• Генетику и генетическую инженерию - науки, которые изучают закономерности наследственности и изменчивости организмов. Последняя занимается манипуляцией генами, что дает возможность видоизменять организмы и даже создавать новые.
• Зоологию - науку, которая занимается изучением животного мира или, проще говоря, фауны.
• Экологию - науку, которая изучает взаимодействие любого живого организма с другими организмами, а также их взаимодействие и окружающим миром.

Теперь вам известно, какой ученый предложил термин "биология", какой путь развития прошла эта наука. Надеемся, информация была полезной.

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.

История становления и развития

Термин «биология» был введен в науку французским биологом Ж.-Б. Ламарком.

Человек издавна, с доисторических времен, жила рядом с живыми существами. Еще больше ознакомилась она с ними, когда начала культивировать растения и одомашнивать животных. По мере освоения растительного и животного мира развивались и углублялись знания человека. С этажных и часто неточных представлений о природе постепенно формировались более определенные и точные знания. Памятники древних культур - китайской, индийской, Асир-вавилонской, египетской, греческой - свидетельствуют о том, что еще задолго до начала нашей эры был накоплен значительный эмпирический материал в области биологии. Наряду с практическими вопросами, важными для сельского хозяйства и медицины, древние естествоиспытатели-мыслители (Гераклит, Демокрит, Гиппократ и др.) пытались решить и ряд общебиологических вопросов, в частности вопросов, касающихся происхождения и эволюции живых существ. Важное значение для развития биологии имели произведения Аристотеля (384-322 до н.э.).

Первые систематические попытки познания живой природы были сделаны античными врачами и философами (Гиппократ, Аристотель, Теофраст, Гален). Их работы, продолженные в эпоху Возрождения, положили начало ботанике и зоологии, а также анатомии и физиологии человека (Везалий и др.). В 17 - 18 веках в биологию проникают экспериментальные методы. На основе количественных измерений и применения законов гидравлики был открыт механизм кровообращения (Уильям Гарвей, 1628). Изобретение микроскопа раздвинул границы известного мира живых существ, углубило представление об их строении. Одно из главных достижений этой эпохи создания системы классификации растений и животных (Карл Линней, 1735). Вместе с тем преобладали умозрительные теории о развитии и свойства живых существ (самозарождения, преформации и др.).

В 19 веке в результате резкого увеличения количества биологических исследований (новые методы, экспедиции в тропические и малодоступные районы Земли и др.), накопления и дифференциации знаний сформировалось много специальных биологических наук. Так, в ботанике и зоологии появляются разделы, изучающие отдельные систематические группы, развиваются эмбриология, гистология, микробиология, палеонтология, биогеография и т.д. Среди достижений биологии клеточная теория (Т. Шванн, 1839), открытие закономерностей наследственности (Грегор Мендель, 1865). К фундаментальным изменениям в биологии привело эволюционное учение Чарльза Дарвина (1859).

Для биологии 20 века характерны две взаимосвязанные тенденции. С одной стороны, сформировалось представление о качественно различные уровни организации живой природы: молекулярный (молекулярная биология, биохимия и другие науки, которые объединяют понятием физико-химическая биология), клеточный (клеточная биология), уровень организмов (анатомия, физиология, эмбриология), популяционно -видовой (экология, биогеография). С другой стороны, стремление к целостному, синтетического познания живой природы привело к прогрессу наук, изучающих определенные свойства живой природы на всех структурных уровнях ее организации (генетика, систематика, эволюционное учение и т.д.). Поразительных успехов начиная с 1950-х годов достигла молекулярная биология, которая раскрыла химические основы наследственности (строение ДНК, генетический код, матричный принцип синтеза биополимеров). Учение о биосфере (В. И. Вернадский) раскрыло масштабы геохимической деятельности живых организмов, их неразрывную связь с неживой природой. Практическое значение биологических исследований и методов (в том числе генной инженерии, биотехнологии) для медицины, сельского хозяйства, промышленности, разумного использования природных ресурсов и охраны природы, а также проникновение в эти исследования идей и методов точных наук выдвинули биологию в середине 20 века на передовые рубеже естествознания.

Задача биологии и обзор основных проблем

Задачей биологии является всестороннее изучение всей совокупности организмов как современных, так и ископаемых. Число современных видов организмов достигает около 2 млн., в том числе более 1,5 млн. животных. Примерно столько же известно ископаемых видов. Биологи исследуют строение растений и животных, их жизненные функции, образ жизни и распространения на Земле, их историческое развитие и значение, пути использования и т.д. Эти исследования дают возможность все больше и рационально использовать в интересах человека полезные формы, все успешнее уничтожать вредные.

Вопрос об историческом развитии органического мира и происхождения человека являются одними из важнейших в современной биологии, они всегда стояли в центре борьбы между материализмом и идеализмом. Именно раздел биологии, охватывает эти вопросы, испытывал и испытывает сильных нападок со стороны реакционных сил в биологии.

Биология теперь - сложная система научных дисциплин, каждая из которых имеет свои задачи, свои методы и объекты исследования.

Весь мир организмов, в зависимости от степени их родства, делится на определенные группы: типы, классы, ряды, семьи, роды, виды. Распределение организмов по группам, или их классификацию, осуществляет систематика. Основоположником научной систематики был К. Линней.

Строение организмов и ее изменения в индивидуальном и историческом развитии исследует морфология, которая является базой для развития других биологических наук. Для изучения внутреннего строения организмов морфология пользуется методом сечений и срезов, поэтому этот ее раздел известен еще под названием анатомии. Применение сравнительного анализа внутренних структур позволило сделать ряд важных обобщений. Без сравнительной анатомии невозможно решение такой важной проблемы, как эволюция органического мира.

Микроскопическое исследование тончайшей строения тела организмов, недоступной для невооруженного человеческого глаза, осуществляет наука о тканях - гистология. Параллельно со сравнительной анатомией развилась сравнительная гистология. Микроскопическое исследование строения клеток привело к развитию клеточной биологии - науки о строении, химическом составе, физиологические свойства и развитие этой основной структурной единицы живых существ.

Морфологические науки тесно переплетаются с физиологией, изучающей жизненные функции организмов, т.е. процессы их жизнедеятельности (движение, питание, дыхание, кровообращение, выделение, передачу нервного возбуждения и т.п.). С физиологией близко родственная биохимия, или физиологическая химия, которая исследует химические процессы, лежащие в основе обмена веществ, проводит химический анализ тканей и различных выделений организма.

Взаимоотношения и взаимодействие организма и внешней среды изучает экология. Важным ее разделом является ценология, изучающая биоценозы. Из данных экологии и ценология исходит в своих выводах биогеография, которая делится на фитогеография (география растений) и зоогеографии (география животных).

Индивидуальное развитие организмов (онтогенез) делится на два этапа - эмбриональный (зародышевый) и постэмбриональный (послезародышевый). Закономерности эмбрионального развития изучает эмбриология, которая, естественно, делится на эмбриологию растений и эмбриологии животных и человека. Вопрос наследственности и изменчивости организмов исследует генетика.

Эволюционное учение, или дарвинизм, охватывает как общие закономерности эволюции организмов, так и факторы исторического (филогенетического) и индивидуального развития животных и растений. Конкретные пути исторического развития, родство различных систематических групп организмов-их филогению изучает филогенетика. Очень важное значение для выявления родства организмов имеет палеонтология, которая исследует ископаемые растения (палеоботаники) и ископаемых животных (палеозоологии) и их развитие на протяжении всех геологических эпох. Именно она позволял на основании документальных данных - окаменевших остатков ископаемых организмов - воссоздать реальную картину эволюции органического мира, последовательные этапы развития жизни на Земле.

При анализе сложных биологических явлений необходимо рассматривать их в тесной связи с процессами, происходящими в неживой природе. Поэтому Б. широко пользуется услугами физики, химии, геологии и др. естественных наук. Изучение физических закономерностей в биологических явлениях, в частности влияния радиоактивных веществ на организмы, привело к возникновению новых разделов Б. - биофизики и радиобиологии.

Биологические дисциплины

Анатомия - сборная группа разделов биологии, изучающих структуру организмов или их частей на уровне выше клеточного.
Альгология - наука о водорослях, раздел ботаники.
Антропология - биологическая наука, изучающая телесную природу человека, его происхождении и дальнейшее развитие.
Бактериология - раздел микробиологии, изучающий строение, жизнь и свойства бактерий.
Биогеография - наука, изучающая закономерности географического распространения животных и растений и их группировок, а также характер фауны и флоры отдельных территорий.
Биогеоценологии - научная дисциплина, которая исследуются строение и функционирование комплексов живой и неживой природы в биогеоценозов.
Биоинженерия - отрасль биологии и медицины, занимающаяся сознательным внесением изменений в живые организмы для управления их свойствами.
Биоинформатика - область вычислительной биологии, применяет машинные алгоритмы и статистические методы для анализа больших наборов биологических данных
Биология океана - наука, раздел биологии и океанологии, изучающий жизнь морских организмов (биоты) и их экологические взаимодействия.
Биология развития - раздел биологии, изучающий причинные механизмы и движущие силы индивидуального развития (онтогенеза) организмов животных и растений.
Биометрия - совокупность методов математической обработки данных, полученных при измерении тела или отдельных органов организмов.
Бионика - использование биологических методов и структур для разработки инженерных решений и технологических методов.
Биосемиотика - наука, исследующая свойства знаков и знаковых систем (знаковые процессы) в живых системах.
Биоспелеология - раздел биологии, занимающийся изучением организмов, обитающих в пещерах.
Биофизика - область науки, изучающая физические и физико-химические явления зарождения, формирования, життедияльнисть, воспроизведение жизни на всех уровнях, начиная с молекул, клеток, органов органов и тканей, заканчивая организмами и биосферы в целом.
Биохимия - наука о химическом составе организмов и их составных частей и о химических процессах, протекающих в организмах.
Биомеханика - наука, которая изучает на основе идей и методов механики свойства биологических объектов
Биоценологии - раздел экологии, изучающий биоценозы, их возникновение, происхождение и развитие, строение и распределение в пространстве и времени, взаимоотношение с окружающей средой и между собой как самих биоценозов, так и отдельных их компонентов.
Ботаника - раздел биологии, изучающий растения, грибы и водоросли.
Ботаническая география - наука о закономерностях географического распространения растительного покрова в связи с рельефом, климатом, почвами и другими составляющими ландшафта.
Бриология - наука, изучающая мохообразные (мхи и Печеночники)
Вирусология - область науки, изучающая свойства вирусов человека, животных, растений, бактерий, грибов
Генетика - это наука о генах, наследственность и вариативность организмов.
Гидробиология - комплексная биологическая наука, изучающая население гидросферы.
Гистология - раздел биологии, изучающий строение тканей живых организмов.
Дендрология - раздел ботаники, изучающий древесные растения (деревья, кустарники и кустарники).
Эволюционная биология - отрасль биологии, изучающий происхождение видов, их изменения, разделения и возникновения биоразнообразия.
Экология - один из разделов биологии, исследующий взаимоотношения между биотическими и социальной целостности и их средой.
Эмбриология - раздел биологии развития (онтогенеза), изучающий эмбриональный период онтогенеза, т.е. эмбрионы различных видов животных, их анатомию и физиологию, закономерности их роста, развития и созревания, патологии и аномалии эмбрионов.
Эндокринология - наука о строении и функции желез внутренней секреции (эндокринных желез); по веществам, которыми производятся (гормоны) и их воздействие на организм человека (или животного)
Энтомология - научная дисциплина, изучающая насекомых. Иногда это определение приобретает более широкий смысл и включает в себя также изучение других наземных членистоногих, таких как пауки, скорпионы и клещи.
Этология - полевая дисциплина зоологии, изучающий поведение животных.
Зоология - это биологическая дисциплина, изучающая животных и их взаимосвязи с окружающей средой.
Иммунология - область биомедицинских наук, покрывающий изучения всех аспектов иммунной системы всех организмов
Ихтиология - наука о рыбах.
Клеточная биология - раздел биологии, изучающий структурно-функциональной организации прокариотических и эукариотических клеток.
Космическая биология - биологическая наука, или раздел биологии, изучающий возможность существования живых организмов в космосе и на других планетах кроме Земли.
Ксенобиология - наука о формах жизни внеземного происхождения.
Микология - наука, исследующая грибы как особую группу организмов, составляющих самостоятельное царство живой природы.
Микробиология - раздел биологии, занимающаяся изучением микроорганизмов, главным образом вирусов, бактерий, грибков, одноклеточных водорослей и простейших.
Молекулярная биология - область науки, изучающая биологические процессы на уровне биополимеров - нуклеиновых кислот и белков и их надмолекулярных структур.
Морфология - форма и структура организма.
Нейробиология - наука, изучающая устройство, функционирование, развитие, генетику, биохимию, физиологию и патологию нервной системы.
Орнитология - наука о птицах, один из разделов зоологии.
Палеонтология - наука, изучающая вымершие организмы, пытающаяся реконструировать по найденным останкам их внешний вид.
Систематика - наука о многообразии живых организмов, задачей которой является описание и приведение различных существующих и вымерших видов, их распределение.
Системная биология - Есть междисциплинарной наукой о жизни.
Синтетическая биология - наука, целью которой является создание и изучение биологических систем, не существовавших ранее.
Териология - наука о млекопитающих, один из разделов зоологии
Математическая и теоретическая биология - наука, изучающая закономерности функционирования живого, пытается формально их описать.
Токсикология - наука, изучающая ядовитые, токсичные и вредные вещества, потенциальную опасность их воздействия на организмы и экосистемы.
Физиология растений - наука, изучающая все процессы деятельности и функции растительного организма, их взаимосвязи и связи с окружающей обстановкой.
Физиология животных и человека - область науки, изучающая механизмы и закономерности всех проявлений жизнедеятельности организма, его органов, тканей, клеток и сублитинних образований, используя для изучения и объяснения этих проявлений методы и понятия физики, химии, математики и кибернетики.
Физиология грибов - наука, изучающая процессы жизнедеятельности грибов.
Исследования биологии

Цитология

Разрез животной клетки
Цитология (греч. κύτος - «вместилище», здесь: «клетка» и λόγος - «учение», «наука») - раздел биологии, изучающий живые клетки, их органоиды, их строение, функционирование, процессы клеточного размножения, старения и смерти.

Генетика

Генетика (греч. Γενητως - что происходит от кого) - наука о законах и механизмах наследственности и изменчивости. В зависимости от объекта исследования классифицируют генетику растений, животных, микроорганизмов, человека и другие, в зависимости от используемых методов - наука о генетике, экологическую генетику и другие. Идеи и методы генетики играют важную роль в медицине, сельском хозяйстве, микробиологической промышленности, а также в генетической инженерии.

Генетика как наука появилась не так давно! В 1865 году Грегор Мендель опубликовал доклад «Опыты над растительными гибридами», с этого и принято считать начало науки генетики, а Грегора Менделя за это прозвали «Отцом генетики».

Экология

Экология (греч. Οικος - дом, жилище, хозяйство, жилье, местожительства, родина и λόγος - понятие, учение, наука) - наука об отношениях живых организмов и их сообществ между собой и с окружающей средой. Термин впервые предложил немецкий биолог Эрнст Геккель в 1866 году в книге «Общая морфология организмов».

Взаимный симбиоз рыбы из рода Amphiprion, живущих среди щупалец тропических актиний. Территориальной рыбы защищает от анемоны, питающиеся актиний, и в свою очередь, язвительные щупальца анемоны защищает рыбы-клоуна от хищников.
Экология как наука стала очень популярна в наше время, в связи с ухудшением окружающей среды.

Объекты исследования экологии - в основном, системы выше уровня отдельных организмов: популяции, биоценозы, экосистемы, а также вся биосфера. Предмет изучения - организация и функционирование таких систем.

Главная задача прикладной экологии - разработка принципов рационального использования природных ресурсов на основе сформулированных общих закономерностей организации жизни.

Методы исследований в экологии подразделяются на полевые, исторические, экспериментальные, метод сравнения и метод моделирования.

Полевые методы представляют собой наблюдения за функционированием организмов в их естественной среде обитания.

Экспериментальные методы включают в себя варьирования различных факторов, влияющих на организмы, по выработанной программе в стационарных лабораторных условиях.

Методы моделирования позволяют прогнозировать развитие различных процессов взаимодействия живых систем между собой и с окружающей их средой.

Метод сравнения позволяет выявить общие закономерности в строении и жизнедеятельности различных организмов.

Исторический метод допоматае на основе данных о современном органическом мире и его прошлое, познать процессы развития живой природы.

Биологическая классификация

Биологическая классификация - научная дисциплина, в задачи которой входит разработка принципов классификации живых организмов и практическое применение этих принципов к построению системы. Под классификацией здесь понимается описание и размещение в системе всех существующих и вымерших организмов.

Биологическая безопасность

Биологическая безопасность - это сохранение функционирования живых систем, их целостности, биологических функций, взаимосвязей с другими системами, предотвращение широкомасштабной потери биологической целостности, которая может иметь место в результате интродукции видов в экосистемы, загрязнение окружающей среды (воды, почвы, воздуха) и т.д. ;

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

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.