Лекция № 1. БИОЛОГИЯ КАК НАУКА. ПЛАН. 1. Биология

Лекция № 1.
БИОЛОГИЯ КАК НАУКА.
ПЛАН.
1. Биология. Предмет и задачи изучения.
2. Классификация биологических наук.
3. История развития биологии.
4. История развития биологии.
1. ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ ИЗУЧЕНИЯ.
БИОЛОГИЯ (от греч. Bios - жизнь, logos - наука) - совокупность наук о
живой природе. Предмет изучения - все проявления жизни: строение и функции
живых веществ и их природных сообществ, распространение, происхождение и
развитие, связи друг с другом и с неживой природой.
Задачи: - изучение закономерностей этих проявлений;
- раскрытие сущностей жизни;
- систематизация живых существ.
Биология - естественная наука. Как и другие науки она возникла и
развивалась в связи с желанием человека познать окружающий его мир, а также
в связи с материальными условиями жизни общества, развитием общественного
производства, медицины, практическими потребностями людей.
Термин «биология» предложен в 1802 году Жаном-Батистом Ламарком и
Грегором Тревиранусом независимо друг от друга. Но впервые он упоминается
в 1797 году немецким профессором анатомии Теодором Фузом и в 1800 году
Карлом Пудахом.
Для живой природы характерно сложное иерархическое соподчинение
уровней организации ее структур. Вся совокупность органического мира Земли
вместе с окружающей средой образует биосферный уровень, который
складывается из биогеоценозов (биогеоценотический уровень); свободно
скрещивающиеся между собой особи одного и того же вида образуют
популяции (популяционно-видовой уровень), составляющие их особи
(организменный) у многоклеточных состоят из органов и тканей (органнотканевой), образованных различными клетками (клеточный), состоящими из
внутриклеточных структур и молекул (молекулярный, атомный).
2. КЛАССИФИКАЦИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ НАУК.
Биология - это комплексная наука, ставшая в наше время результатом
дифференциации и интеграции различных биологических наук.
Если образно представить структуру биологии в виде «слоеного пирога», то
его можно разрезать на куски 2 способами:
1. делить по горизонтали - и мы получим фундаментальные науки
(морфология, физиология, генетика, эволюция, эмбриология, экология и т.
д.);
1
2. делить по вертикали - таксономические науки, занимающиеся изучением
естественных групп живых организмов. Среди этих наук: ботаника,
зоология, микробиология.
Морфология
Физиология
Генетика
Эмбриология
Экология и т. д.
Ботаника
Микробиология
Орнитология и т. д.
Таксономические науки.
1) ботаника: - альгология (водоросли),
- бриология (мхи),
- птеридология (папоротники),
- дендрология (кустарники, деревья),
- микология (грибы),
- вирусология,
- лихенология (лишайники).
2) зоология: - протозоология,
-зоологиябеспозвоночных,
зоология позвоночных,
более дробно: энтомология, герпетология, орнитология.
3) микробиология: (бактерии).
Фундаментальные науки.
- Систематика (классификация и филогения),
- морфология (внешнее строение),
- анатомия (внутреннее строение),
- гистология,
- эмбриология (половые элементы, развитие зародыша),
-палеонтология,
- физиология (жизнедеятельность и функции),
- биохимия (химический состав и биохимические процессы),
- экология (взаимоотношение между организмами и со средой),
- биогеография.
В результате интеграции наук возникли биохимия, биофизика,
радиобиология, цитогенетика, космическая биология и другие науки.
Ведущее положение в современном комплексе биологических наук занимает
физико-химическая биология.
Биология относится к ведущим отраслям естествознания. Высокий ее
уровень служит условием прогресса.
Дифференциация науки приводит к углублению ее познания. Для уяснения
биологических основ развития, жизнедеятельности и экологии конкретных
представителей животного и растительного мира неизбежно обращение к общим
2
вопросам сущности жизни, уровням ее организации, механизмам существования
жизни во времени и пространстве. Наиболее универсальные свойства и
закономерности развития и существования организмов и их сообществ изучает
общая биология.
3. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ БИОЛОГИИ.
Основными методами, используемыми в биологических науках, являются:
описательный, сравнительный, исторический, экспериментальный.
А) Описательный - самый старый, основан на наблюдении за организмами.
Он заключается в сборе и описании фактического материала. Описательный
метод широко используется в наше время в ботанике, зоологии, цитологии,
экологии. Изучение клеток с помощью светового или электронного микроскопа
и описание выявленных при этом микроскопических особенностей в их строении
- пример описательного метода.
Б) Сравнительный - заключается в сравнении изучаемых организмов, их
структур и функций между собой с целью выявления сходств и различий. Этот
метод утвердился в биологии в 18 веке. Благодаря этому методу и
описательному методу были заложены основы систематики растений и
животных, сформулирована клеточная теория.
Этот метод приобретает ценность, когда невозможно дать определение
понятия.
В) Исторический - введен во второй половине 19 века Ч. Дарвиным. Этот
метод превратил биологию из описательной науки в обьясняющую. На научную
основу поставлено исследование закономерностей появления и развития
организмов, становление структуры и функций организмов во времени и в
пространстве.
Г) Экспериментальный - заключается в активном изучении того или иного
явления путем эксперимента. В биологии одним из первых этот метод начал
использовать в 17 веке Гарвей - изучение кровообращения. Широко
использоваться начал эксперимент в 19 веке: работы физиологов, генетиков.
Примерно с 40-х годов 20 века экспериментальный метод в биологии начал
усовершенствоваться за счет культивирования соматических клеток, выделения
биологических мутантов. Этот метод обогатился методами физики и химии:
использование электронных приборов, метод меченных атомов, рентген
структурного анализа, спектрафотометрии, хроматографии.
4. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ БИОЛОГИИ.
Как и другие науки, она возникла и всегда развивалась в связи с желанием
человека познать окружающий его мир, а также в связи с материальными
условиями жизни общества, развитием общественного производства, медицины,
практическими потребностями людей.
Самые первые сведения о живых существах человек стал собирать с тех пор,
как осознал свое отличие от окружающего мира. В литературных памятках
3
египтян, вавилонян, индейцев содержатся сведения о строении растений и
животных.
В 14 веке до н. э. клинописные таблицы в Месопотамиии содержали
сведения о животных, растениях, систематизации животных на плотоядных и
травоядных.
В медицинских сочинениях, созданных в 6-1 вв до н. э. В Индии
содержатся представления о наследственности.
В период рабовладельческого строя возникают школы изучения
животных и растений:
а) ионийская школа возникла в Ионии 7-6 вв до н. э. Философы считали,
что миром управляет «естественный закон». Был описан зрительный нерв,
куриный эмбрион, а мозг считали центром мышления и ощущения.
Гиппократ дал подробное описание строения человека и животных и указал
роль среды и наследственности в возникновени болезней;
б) афинская школа.
Аристотель создал 4 тракта, в которых содержались разносторонние
сведения о животных, была сделана 1 классификация животных: четвероногие,
летающие, пернатые, рыбы. (Костные и хрящевые).
Аристотель дал описание наружных и внутренних органов человека, половых
различий у животных, происхождения пола, образа жизни животных.
Теофраст - сведения о строении и размножении растений, различия между
однодольными и двудольными, ввел термины - «плод», «околоплодник». Он
основоположник ботаники;
в) александрийская школа - ученые занимались изучением анатомиии
человека и животных, различия между артериями и венами, описаны полушария
и извилины головного мозга, мозжечок;
г) римская школа - коллекционировала сведения, добытые греками:
целебные свойства растений.
К. Гален дал первое сравнительно-анатомическое описание человека и
обезьяны.
В средние века господствовала религия, поэтому большого развития науки не
происходило.
- В России в 11 в сведения о растениях и животных были обобщены в
«Поучении Владимира Мономаха».
- Абу-Али ибн Сина (Авиценно) - признавал причинные закономерности в
природе.
Эпоха возрождения.
- Леонардо да Винчи - гомология органов, описал многие растения,
поведение птиц в полете, описал соединение костей суставами, открыл
щитовидную железу, отметил сходство костей человека и животных.
- Андрес Вуалий - «семь книг о строении человеческого тела».
- Гарвей - открыл кровообращение.
- Порелли - механизмы движения животных, что заложило научные основы
физиологии.
4
Быстрое накопление научных данных о живых организмах вело к
дифференциации биологических знаний, к разделению биологии на отдельные
науки по обьектам и задачам изучения. В 16-17 вв стремительно развивается
ботаника, с 16 в - развивается зоология.
В 17 в фундаментальную «Систему природы», основанную на признании
неизменности мира, дал Линней, применив бинарную номенклатуру.
- Сенебье и Соссюр - установили роль солнечного света в способности
зеленых листьев выделять О2 и использовать СО2.
- Спаланцанни осуществил опыты, опровергнувшие идею саморождения
организиов.
- Идеи исторического развития живой природы возникают все чаще. Шарль
Поне развил идею «лестницы существ», которую эволюционно истолковал
Ламарк.
Идея развития организмов нашла убедительное подтверждение в
эмбриологических исследованиях Вольфа и Пандера.
В 1839 году Шлейден и Шванн обосновали клеточную теорию, которая
сыграла огромную роль в понимании единства органического мира и в развитии
цитологии и гистологии.
В середине 19 в установлены особенности питания растений, сформулирован
принцип круговорота веществ в природе (Либих, Буссенго).
Сегенов заложил основы материалистического понимания высшей нервной
деятельности (1863 «Рефлексы головного мозга»). Пастер окончательно
опроверг возможность самозарождения современных организмов. Ивановский в
1892 году открыл вирусы.
Крупнейшим завоеванием 19 века было эволюционное учение Ч. Дарвина, в
котором он вскрыл механизм эволюционного процесса путем естественного
отбора. Возникли новые направления: эволюционная эмбриология (Мечников,
Ковалевский), изучение процессов клеточного деления, созревание половых
клеток и оплодотворение и связанных с ними закономерностей распределения
хромосом в митозе и мейозе породили множество теорий, искавших в ядре
половых клеток носителей наследственности. Однако , закономерности
наследственности, обнаруженные Менделем (1865 г.), остались незамеченными
вплоть до 1900г., когда они были подтверждены и легли в основу генетики.
В 1902-07 гг. Повери была сформулирована хромосомная теория
наследственности, но завершил ее обоснование Морган в 1909 г.
- Химическая природа генов и матричный принцип их воспроизведения
сначала постулировался теоретически (Кольцов, 1927). В 1944 г. Было
показано, что носителями генетической информации являются молекулы
ДНК. Структура ДНК установлена в 1953 г. Уотсоном и Криком. Это
привело к развитию молекулярной биологии и генной инженерии.
- Физиология растений добилась успехов в изучении фотосинтеза. Павловым
разработано учение об условных рефлексах и высшей нервной деятельности.
5
- Крупнейшим достижением биологи является созданное Вернадким
биогеохимия и учения о биосфере (1926), Тенсль - учение об экосистемах
(1935), Сукачев биогеоценология (1945).
В наше время биология характеризуется исключительно широким перечнем
разрабатываемых фундаментальных проблем, начиная с исследований
элементарных клеточных структур и реакций, протекающих в клетках, и
заканчивая познанием процессов, развернутых и развивающихся на глобальном
(биосферном) уровне.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.
1. Биология - Большой энциклопедический словарь,2001.
2. Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. Биология в 3 т. М.: Мир, 1990.
3. Кемп П., Арлес К. Введение в биологию. М.: Мир, 1986.
4. Мамонтов С. Г., Захаров В. Б. Общая биология. М.: Высшая школа, 2000.
(с. 317)
5. Медников П. М. Биология: формы и уровни жизни. М.: Просвещение,
1994. (с. 415)
6. Пехов А. П. Биология с основами экологии. С-П.: Издательство «Лань»,
2001.
7. Пикерина В. Р. Биология. Школьный курс в 120 таблицах. М.: 1997.
8. Биология в 2 кн. (под ред. Ярыгина). М.: Высшая школа, 2001. (с. 432)
6