Что делает биология – Зачем человеку нужно знание биологии 🚩 биология и человек 🚩 Образование 🚩 Другое

Почему необходимо изучать биологию? Биология

Почему необходимо изучать биологию? Хотя бы потому, что это наука о жизни. Биологи изучают структуру, функции, рост, происхождение, эволюцию и распределение живых организмов в экосистеме. Своими исследованиями эта наука призвана убедить людей в необходимости заботливого отношения к природе, знания и соблюдения ее законов. Многие называют ее наукой будущего, и они совершенно правы.

Такая разная биология

Биохимия занимается изучением материалов веществ, из которых состоит все живое. Ботаника исследует растения, включая сельскохозяйственные культуры. Клеточная биология отвечает за исследование клеток, из которых состоят живые организмы. Экология наблюдает, как организмы взаимодействуют с окружающей их средой. Эволюционная биология занимается изучением происхождения и временными изменениями в разнообразии форм жизни.

Генетика изучает наследственность, молекулярная биология – молекулы, физиология – функции организмов и их частей, зоология – животных, в том числе их поведение. И что самое интересное, все эти науки неразрывно связаны друг с другом, невозможно изучать зоологию, не разбираясь в эволюции, физиологии и экологии. Нельзя также изучать клеточную биологию, не зная биохимии и молекулярной биологии и так далее.

История биологии

С древнейших времен человечество знает, какое значение имеет биология в жизни человека. Даже древние люди вынуждены были изучать животных и растения, чтобы охотиться и обеспечивать себе питание и лечение. В античные времена Аристотель был автором некоторых трудов по научной зоологии. Известно, что он занимался обширными исследованиями морских организмов и растений. Его студент, Теофраст, написал один из самых ранних известных текстов по ботанике, датирующихся 300 г. до нашей эры, а именно о строении, жизненном цикле и использовании растений.

Римский врач Гален использовал свой опыт лечения гладиаторов после битв на арене для написания трудов о хирургических вмешательствах. В эпоху Возрождения Леонардо да Винчи, рискуя заслужить порицание со стороны общественности, создавал подробные анатомические рисунки, которые до сих пор считаются одними из самых красивых из когда-либо созданных. Одна из первых иллюстрированных книг по биологии была написана немецким ботаником Леонардо Фуксом в 1542 году.

Увлечение биологией

Биология – наука о жизни, изучение которой после изобретения микроскопов открыло ученым новые миры и горизонты. В 1665 году Роберт Гук, используя простейший микроскоп, выяснил, что растительная ткань состоит из прямоугольных блоков, которые он назвал клетками. В 1676 году Антон фон Левенгук опубликовал первые рисунки живых одноклеточных организмов.

Повальное увлечение биологией началось в викторианскую эру. В течение всего 19-го века естественные науки были чем-то вроде мании. Были обнаружены тысячи новых видов животных и растений, и появлялись новые отважные смельчаки в лице ботаников и энтомологов, не боящихся выдвигать все новые гипотезы и предположения. Чарльз Дарвин опубликовал свою легендарную теорию о происхождении видов, которая навсегда изменила мир.

Биологическая революция

20-й и 21-й века стали началом настоящей биологической революции. В 1953 году была расшифрована структура и исследованы функции ДНК. Постепенно все области биологии расширяются и затрагивают все стороны жизни. Почему необходимо изучать биологию? Эта жизненно важная наука неразрывно связана с медициной. Совместными усилиями эти фундаментальные знания могут творить настоящие чудеса.

Отвечая на вопрос о том, для чего нужно изучать биологию, стоит отметить важность и безграничность возможностей, которые она предоставляет. Экономики государств зависят от правильного управления, в том числе экологическими ресурсами. Человечество может открыть путь для сохранения лесов, морей и океанов, используя их для производства достаточного количества продовольствия. Можно научиться «выращивать» батарейки из бактерий или возводить легкие постройки из биолюминесцентных грибов.

Биология как наука

Биология – наука о жизни, которая охватывает все аспекты изучения живых организмов, начиная с понятия генов и заканчивая управлением целыми экосистемами. Почему необходимо изучать биологию? Исследуя биологические науки, можно узнать все о животных, растениях и микроорганизмах на генетическом уровне, их клеточном строении и взаимодействии в природных условиях.

В переводе с греческого, биология – это наука о жизни и живых организмах. Организм – это живое существо, состоящее из одной (бактерии) или нескольких клеток (животные, растения, грибы). Биология часто пересекается с другими науками. Взаимосвязанными являются биохимия, токсикология и биология, химия и медицина, биофизика – с биологией и физикой, стратиграфия – с биологией и географией, астробиология – с биологией и астрономией.

Почему необходимо изучать биологию?

Биология является неотъемлемой частью жизни общества, так как испокон веков человечество находится в прямой зависимости от мира природы. Это ключевая дисциплина, жизненно важная для человеческого существования. Изучение естественных наук помогает развивать передовые технологии, с помощью которых можно исследовать проблемные вопросы, которые, казалось бы, решить невозможно.

Для чего нужно изучать биологию? Каждый год множество высших и средних учебных заведений открывают свои ворота и приглашают самых амбициозных и любознательных абитуриентов, желающих связать свою жизнь с этой многогранной наукой. Поступление и учеба открывают для будущих студентов огромное количество возможностей для их образования, исследований и карьеры.

Увлекательная наука

Уже в школе детям рассказывают, для чего нужно знать биологию. Это удивительная наука, которая подразумевает детальное изучение растительной и животной жизни, как в теоретическом, так и практическом плане. Она является отличным предметом исследования для самообразования, и, что немаловажно, это может быть очень полезным для карьеры в области медицины, экологии, здравоохранения и пищевой промышленности.

Зачем изучать биологию? Результаты многочисленных биологических исследований могут помочь в решении многих насущных проблем современности. Это касается охраны здоровья, обеспечения продовольственными ресурсами, а также сохранения разнообразных форм жизни на Земле. Уничтожение природных сокровищ может, в конечном счете, негативно отразиться на человеческом существовании, поэтому так важно заботиться и охранять окружающий мир, а также изучать и исследовать такую жизненно важную науку, как биология.

fb.ru

Биолог – это… Что такое Биолог?

Биоло́гия (с греческого βιολογία — βίος, биос, «жизнь»; -λογία, -логия, «наука») — наука о жизни, одна из естественных наук, предметом которой являются живые существа и их взаимодействие с окружающей средой. Биология изучает все аспекты жизни, 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 живые организмы обладают некоторыми общими для всех характеристиками. В основе современной биологии лежат пять фундаментальных принципов: клеточная теория, эволюция, генетика, гомеостаз и энергия ^[1][2]. В наше время биология — стандартный предмет в средних и высших учебных заведениях всего мира. Ежегодно публикуется более миллиона статей и книг по биологии и медицине

[3].

В биологии выделяют следующие уровни организации:

• Клеточный, субклеточный и молекулярный уровень: клетки содержат внутриклеточные структуры, которые строятся из молекул.

• Организменный и органно-тканевой уровень: у многоклеточных организмов клетки составляют ткани и органы. Органы же в свою очередь взаимодействуют в рамках целого организма.

• Популяционный уровень: особи одного и того же вида обитающие на части ареала образуют популяцию.

• Видовой уровень: свободно скрещивающиеся друг с другом особи обладающие морфологическим, физиологическим, биохимическим сходством и занимающие определённый ареал (район распространения) формируют вид.

• Биогеоценотический и биосферный уровень: на однородном участке земной поверхности складываются биогеоценозы, которые, в свою очередь, образуют, биосферу.

Большинство биологических наук является

дисциплинами с более узкой специализацией. Традиционно они группируются по типам исследуемых организмов: ботаника изучает растения, зоология — животных, микробиология — одноклеточные микроорганизмы. Области внутри биологии далее делятся либо по масштабам исследования, либо по применяемым методам: биохимия изучает химические 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.

Передачу наследственной информации изучает генетика. Развитие организма в онтогенезе изучается биологией развития. Зарождение и историческое развитие живой природы — палеобиология и эволюционная биология.

На границах со смежными науками возникают: 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.

Биологи

Биологические общества

Биологические организации

Традиционно научными исследованиями в области биологии занимаются университеты, хотя не всегда соответствующие факультеты называются биологическими. Например, в Московском государственном университете им. М. В. Ломоносова кроме биологического факультета имеются также факультет биоинженерии и биоинформатики, факультет фундаментальной медицины и НИИ физико-химической биологии. Кроме университетов научные исследования проводят государственные и частные институты, которые в России преимущественно относятся к системе Российской академии наук (см. список институтов), Российской академии сельскохозяйственных наук или Российской академии медицинских наук.

Биологи

Биологический метод

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 ^[4], ибн-Сину ^[5], ибн-Зухра ^[6] и ибн-аль-Нафиза ^[7]. 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

[8]^[9].

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 путём естественного отбора. К концу XIX века идеи самозарождения окончательно уступили место теории инфекционного агента как возбудителя заболеваний. Но механизм наследования родительских признаков все еще оставался тайной

[8]^[10][11].

В начале XX века Томас Морган и его ученики заново открыли законы, исследованные ещё в середине XIX века Грегором Менделем, после чего начала быстро развиваться генетика. К 1930-м годам сочетание популяционной генетики и теории естественного отбора породило современную эволюционную теорию или неодарвинизм. Благодаря развитию биохимии были открыты ферменты и началась грандиозная работа по описанию всех процессов метаболизма. Раскрытие структуры ДНК Уотсоном и Криком дало мощный толчок для развития молекулярной биологии. За ним последовало постулирование центральной догмы, расшифровка генетического кода, а к концу XX века — и полная расшифровка генетического кода человека и ещё нескольких организмов, наиболее важных для медицины и сельского хозяйства. Благодаря этому появились новые дисциплины геномика и протеомика. Хотя увеличение количества дисциплин и чрезвычайная сложность предмета биологии породили и продолжают порождать среди биологов все более узкую специализацию, биология продолжает оставаться единой наукой, и данные каждой из биологических дисциплин, в особенности геномики, применимы во всех остальных

[12]^[13][14][15]

Биологическая картина мира

Существует пять принципов, объединяющих все биологические дисциплины в единую науку о живой материи ^[16]:

• Клеточная теория. Клеточная теория — учение обо всем, что касается клеток. Все живые организмы состоят, как минимум, из одной клетки, основной функциональной единицы каждого организма. Базовые механизмы и химия всех клеток во всех земных организмах сходны; клетки происходят только от ранее существовавших клеток, которые размножаются путем 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.

• 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 передается 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

Клетка — базовая единица жизни. Согласно клеточной теории, все живое вещество состоит из одной или более клеток, либо из продуктов секреции этих клеток. Например, раковины, кости, кожа, слюна, желудочный сок, ДНК, вирусы. Все клетки происходят из других клеток путём клеточного деления, и все клетки многоклеточного организма происходят из одной оплодотворённой яйцеклетки. Даже протекание патологических процессов, таких как бактериальная или вирусная инфекция, зависит от клеток, являющихся их фундаментальной частью

[17].

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 г.. Чарльз Дарвин через пятьдесят лет установил, что её движущей силой является естественный отбор, так же как искусственый отбор сознательно применяется человеком для создания новых пород животных и сортов растений

[18]. Позже в синтетической теории эволюции дополнительным механизмом эволюционных изменений был постулирован генетический дрейф.

Эволюционная история видов, описывающая их изменения и генеалогические отношения между собой, называется филогенез. Информация о филогенезе накапливается из разных источников, в частности, путем сравнения последовательностей ДНК или ископаемых останков и следов древних организмов. До XIX века считалось, что в определенных условиях жизнь может самозарождаться. Этой концепции противостояли последователи принципа, сформулированного Уильямом Гарвеем: «все из яйца» («Omne vivum ex ovo», лат), основополагающего в современной биологии. В частности, это означает, что существует непрерывная линия жизни, соединяющая момент первоначального её возникновения с настоящим временем. Любая группа организмов имеет общее происхождение, если у неё имеется общий предок. Все живые существа на Земле, как ныне живущие, так и вымершие, происходят от общего предка или общей совокупности генов. Общий предок всех живых существ появился на Земле около 3,5 млрд лет назад. Главным доказательством теории общего предка считается универсальность генетического кода (см. происхождение жизни).

Теория гена

Основная статья: Ген

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 геном. Он хранится 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, с процессе, именуемом трансляция. Белки могут выполнять как структурные, так и каталитические функции (см. фермент).

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 (рН). На уровне организма у теплокровных животных поддерживается постоянная температура тела. В ассоциации с термином экосистема под гомеостазом понимают, в частности, поддержание растениями постоянной концентрации атмосферной двуокиси 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 функций клеток. В этом процессе молекулы пищи используются как для извлечения энергии, так и для синтеза биологических молекул собственного организма.

Первичным источником энергии для всех земных существ является Солнце. Световая энергия 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 живого

Биологические дисциплины

Анатомия — Альгология — Антропология — Бактериология — Биогеография — Биогеоценология — Биоинженерия — Биоинформатика — Биология океана — Биология развития — Биометрия — Бионика — Биосемиотика – Биоспелеология — Биофизика — Биохимия — Ботаника — Биомеханика — Биоценология — Бриология — Вирусология — Генетика — Геоботаника — Гидробиология — Гистология — Дендрология — Зоология — Иммунология — Ихтиология — Космическая биология — Ксенобиология — Микология — Микробиология — Молекулярная биология — Морфология — Нейробиология — Палеонтология — Систематика — Таксономия — Теоретическая биология — Токсикология — Фенология — Физиология — Физиология ВНД — Физиология животных и человека — Физиология растений — Цитология — Эволюционное учение — Эмбриология — Эндокринология — Энтомология — Этология

Биологическая литература

Первоисточниками информации по биологии являются научные журналы, списки которых предоставляет ряд учреждений, как российских, так и зарубежных:

и др.

Данные первоисточников обобщают авторы обзорных публикаций, которые могут представлять собой как журнальные статьи, так и монографии. На следующем уровне обобщения стоят учебники и справочные пособия.

Популяризация биологии

Наиболее известным примером псевдонауки в биологии считается лысенковщина, учение, распространённое в СССР в середине XX века и надолго задержавшее развитие научной биологии в России и других странах постсоветского пространства. Для лысенковщины была характерна подмена науки политическими и идеологическими спекуляциями, научной дискуссии — политическими преследованиями и профессиональной научной школы — псевдонаучным образованием на идеологической основе. (См. также гонения в СССР на генетику, кибернетику)

Биологическая безопасность

См. также

Примечания

1. ↑ Biology: investigating life on earth. — Boston: Jones and Bartlett, 1995. — С. 11—18. — ISBN 0-86720-942-9
2. ↑ Neil A. Campbell Biology: Exploring Life. — Boston, Massachusetts: Pearson Prentice Hall. — ISBN 0-13-250882-6
3. ↑ Biology: A Functional Approach. — Thomas Nelson and Sons. — ISBN 978-0174480358
4. ↑ Conway Zirkle (1941), Natural Selection before the «Origin of Species», Proceedings of the American Philosophical Society 84 (1): 71-123.
5. ↑ D. Craig Brater and Walter J. Daly (2000), «Clinical pharmacology in the Middle Ages: Principles that presage the 21st century», Clinical Pharmacology & Therapeutics 67 (5), p. 447—450 [449].
6. ↑ Islamic medicine, Hutchinson Encyclopedia.
7. ↑ S. A. Al-Dabbagh (1978). «Ibn Al-Nafis and the pulmonary circulation», The Lancet 1, p. 1148.
8. ↑ ^{1 2} The Growth of Biological Thought. — Belknap Press. — ISBN 978-0674364462
9. ↑ A History of the Life Sciences. — TF-CRC. — ISBN 978-0824708245
10. ↑ Evolution. — Sinauer Associates. — ISBN 978-0878931873
11. ↑ Biology in the Nineteenth Century: Problems of Form, Function and Transformation. — Cambridge University Press. — ISBN 978-0521292931
12. ↑ Life Science in the Twentieth Century. — Cambridge University Press. — ISBN 978-0521292962
13. ↑ Proteins, Enzymes, Genes: The Interplay of Chemistry and Biology. — Yale University Press. — ISBN 978-0300076080
14. ↑ A History of Molecular Biology. — Harvard University Press. — ISBN 978-0674001695
15. ↑ Unifying Biology. — Princeton University Press. — ISBN 978-0691033433
16. ↑ Biology: investigating life on earth. — Boston: Jones and Bartlett, 1995. — С. 11—18. — ISBN 0-86720-942-9
17. ↑ Mazzarello, P (1999). “A unifying concept: the history of cell theory”. Nature Cell Biology 1: E13–E15. DOI:10.1038/8964.
18. ↑ Darwin, Charles (1859). On the Origin of Species, 1st, John Murray

Литература

• Биологический энциклопедический словарь. М.: Сов. энциклопедия., 1989, С. 66

Ссылки

Порталы

Каталоги, списки ссылок

Базы данных

Учебники

Периодические издания

Статьи

Прочее

Wikimedia Foundation. 2010.

dic.academic.ru

Что такое биология?

Что такое биология? В школьной программе имеется предмет с этим названием, кроме того, слово «биология», «биологический» часто встречается в СМИ и интернете.


О том, что изучает наука биология, мы и поговорим в этой статье.

Откуда появилось слово «биология»?
Что изучает биология?
Для чего нужна биология?

Откуда появилось слово «биология»?

Биология – это наука, изучающая живые существа. Слово образовано от греческих слов «биос», т.е. жизнь, и «логос», что означает учение. Соответственно, биология – это учение о жизни.

Как и слово, наука биология берет начало в глубокой древности. Людей издавна интересовали особенности и закономерности существования окружающих живых существ: животных, птиц, насекомых, растений и т.д.

В древности эти сведения были жизненно важными, поскольку многие люди поддерживали свое существование благодаря охоте, земледелию и животноводству.

Земледелие тогда велось примитивными способами, а урожайность культурных растений была очень низкой, поскольку селекционная работа находилась в зачаточном состоянии.

Не лучшим образом обстояли дела и в животноводстве – современных пород животных, отличающихся высокими показателями по мясу, молоку, шерсти и другим продуктам, тогда еще не было, зато частыми были эпидемии, сокращавшие поголовье животных.

В более-менее выгодном положении находились те, кто своим ремеслом избрал охоту: дичи было больше, чем сегодня, и найти ее нередко можно было неподалеку от человеческих поселений.

Однако и охотничье оружие было достаточно примитивным: самодельные лук и стрелы, копья, силки, ловушки. Охотников выручало знание повадок дичи и собственная ловкость.

В этих условиях изучение животных и растений, их способов существования и размножения являлось условием выживания для большинства людей. Конечно, в течение долгих столетий единственным способом исследований было наблюдение и эксперименты по скрещиванию близкородственных животных и растений.

Однако уже к восемнадцатому столетию биология имела довольно обширный запас знаний, которым нередко пользуются и современные исследователи.

Что изучает биология?

Наиболее общее определение – биология изучает живую природу. В круг интересов этой науки входит происхождение живых существ, их развитие, образ жизни, взаимодействие друг с другом и с окружающим миром.

Ученых-биологов интересует жизнь в любых ее проявлениях, начиная с молекулярного уровня и заканчивая сложнейшими биосистемами.

Одно из ведущих направлений – это изучение происхождения жизни: в каких условиях и почему зародилась жизнь на нашей планете, можно ли повторить этот эксперимент?

Вплотную к нему примыкает генная инженерия – возможность искусственным способом создавать новые виды живых существ, у которых имелись бы заранее заданные свойства. Пока в этой области биологии человечество сделало только первые шаги, но перспективы здесь открываются поистине ошеломляющие.

Изучение биоэкосистем – еще одно актуальное направление биологии, которое помогает понять взаимосвязь между жизнедеятельностью самых разных существ.

Это очень важно для планирования дальнейших действий человека на планете, ведь мы должны не просто преобразовывать природу для своего удобства, но и сохранять ее при этом максимально чистой и целостной.

Мы не должны допускать гибели целых популяций живых существ, поскольку это обедняет генофонд Земли.

Крайне важное направление – биология человека. Здесь и создание новых лекарств и методик лечения болезней, и улучшение наследственности, и раскрытие новых возможностей человека для повышения его жизнеспособности и эффективности. Человек – один из наиболее интересных объектов для изучения биологов.

Для чего нужна биология?

Знаменитый датский ученый Нильс Бор сказал однажды: если двадцатое столетие было веком физики, то двадцать первое станет веком биологии. Сегодня мы уже можем убедиться в правоте великого мыслителя.

С помощью биологии можно решить множество различных задач, стоящих перед человечеством:

— создать новые супер-урожайные культуры растений и суперпродуктивные породы животных, чтобы навсегда избавить человечество от голода;

— разработать новые методики лечения болезней, которые исцеляли бы весь организм, а не один больной орган;

— продлить человеческую жизнь;

— отодвинуть срок старения организма;

— решить проблему загрязнения окружающей среды.

Нет никакого сомнения, что это только часть задач, которые стоят перед биологией в двадцать первом столетии.

Точно так же, как в начале двадцатого века нельзя было представить, какую проблему создадут для современной нам медицины антибиотики, так и мы не можем вообразить, какие проблемы будет решать биология в конце этого века.

Единственное, что можно сказать – человечество ждут новые великие открытия и потрясающие знания.

www.vseznaika.org

Биология как наука и ее методы |

Теория для подготовки к блоку №1 ОГЭ/№1 ЕГЭ по биологии: биология как наука

Биология (от греч. биос — жизнь, логос — слово, наука) — это комплекс наук о живой природе.

Предметом биологии являются все проявления жизни: строение и функции живых существ, их разнообразие, происхождение и развитие, а также взаимодействие с окружающей средой. Основная задача биологии как науки состоит в истолковании всех явлений живой природы на научной основе, учитывая при этом, что целому организму присущи свойства, в корне отличающиеся от его составляющих.

Биология изучает все аспекты жизни, 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.

В основе современной биологии лежат 5 фундаментальных принципов:

1. клеточная теория
2. эволюция
3. генетика
4. гомеостаз
5. энергия

Биологические науки

В настоящее время в состав биологии включают целый ряд наук, которые можно систематизировать по таким критериям: по предмету и преобладающим методам исследования и по изучаемому уровню организации живой природы.

По предмету исследования биологические науки делят на бактериологию, ботанику, вирусологию, зоологию, микологию.

Ботаника — это биологическая наука, комплексно изучающая растения и растительный покров Земли.

Зоология — раздел биологии, наука о многообразии, строении, жизнедеятельности, распространении и взаимосвязи животных со средой обитания, их происхождении и развитии.

Бактериология — биологическая наука, изучающая строение и жизнедеятельность бактерий, а также их роль в природе.

Вирусология — биологическая наука, изучающая вирусы.

Основным объектом микологии являются грибы, их строение и особенности жизнедеятельности.

Лихенология — биологическая наука, изучающая лишайники.

Бактериология, вирусология и некоторые аспекты микологии часто рассматриваются в составе микробиологии — раздела биологии, науке о микроорганизмах (бактериях, вирусах и микроскопических грибах).

Систематика, или таксономия, — биологическая наука, которая описывает и классифицирует по группам все живые и вымершие существа.

В свою очередь, каждая из перечисленных биологических наук подразделяется на биохимию, морфологию, анатомию, физиологию, эмбриологию, генетику и систематику (растений, животных или микроорганизмов). Биохимия — это наука о химическом составе живой материи, химических процессах, происходящих в живых организмах и лежащих в основе их жизнедеятельности.

Морфология — биологическая наука, изучающая форму и строение организмов, а также закономерности их развития. В широком смысле она включает в себя цитологию, анатомию, гистологию и эмбриологию. Различают морфологию животных и растений.

Анатомия — это раздел биологии (точнее — морфологии), наука, изучающая внутреннее строение и форму отдельных органов, систем и организма в целом. Анатомия растений рассматривается в составе ботаники, анатомия животных — в составе зоологии, а анатомия человека является отдельной наукой.

Физиология — биологическая наука, изучающая процессы жизнедеятельности растительных и животных организмов, их отдельных систем, органов, тканей и клеток. Существуют физиология растений, животных и человека.

Эмбриология (биология развития) — раздел биологии, наука об индивидуальном развитии организма, в том числе развитии зародыша.

Объектом генетики являются закономерности наследственности и изменчивости. В настоящее время это одна из наиболее динамично развивающихся биологических наук.

По изучаемому уровню организации живой природы выделяют молекулярную биологию, цитологию, гистологию, органологию, биологию организмов и надорганизменных систем.

Молекулярная биология является одним из наиболее молодых разделов биологии, наука, изучающая, в частности, организацию наследственной информации и биосинтез белка.

Цитология, или клеточная биология, — биологическая наука, объектом изучения которой являются клетки как одноклеточных, так и многоклеточных организмов.

Гистология — биологическая наука, раздел морфологии, объектом которой является строение тканей растений и животных.

К сфере органологии относят морфологию, анатомию и физиологию различных органов и их систем. Биология организмов включает все науки, предметом которых являются живые организмы, например, этологию — науку о поведении организмов.

Биология надорганизменных систем подразделяется на биогеографию и экологию. Распространение живых организмов изучает биогеография, тогда как экология — организацию и функционирование надорганизменных систем различных уровней: популяций, биоценозов (сообществ), биогеоценозов (экосистем) и биосферы.

По преобладающим методам исследования можно выделить описательную (например, морфологию), экспериментальную (например, физиологию) и теоретическую биологию. Выявление и объяснение закономерностей строения, функционирования и развития живой природы на различных уровнях ее организации является задачей общей биологии. К ней относят биохимию, молекулярную биологию, цитологию, эмбриологию, генетику, экологию, эволюционное учение и антропологию. Эволюционное учение изучает причины, движущие силы, механизмы и общие закономерности эволюции живых организмов. Одним из его разделов является палеонтология — наука, предметом которой являются ископаемые останки живых организмов. Антропология — раздел общей биологии, наука о происхождении и развитии человека как биологического вида, а также разнообразии популяций современного человека и закономерностях их взаимодействия. Прикладные аспекты биологии отнесены к сфере биотехнологии, селекции и других быстро- развивающихся наук. Биотехнологией называют биологическую науку, изучающую использование живых организмов и биологических процессов в производстве. Она широко применяется в пищевой (хлебопечение, сыроделие, пивоварение и др.) и фармацевтической промышленностях (получение антибиотиков, витаминов), для очистки вод и т. п. Селекция — наука о методах создания пород домашних животных, сортов культурных растений и штаммов микроорганизмов с нужными человеку свойствами. Под селекцией понимают и сам процесс изменения живых организмов, осуществляемый человеком для своих потребностей.

Прогресс биологии тесно связан с успехами других естественных и точных наук, таких как физика, химия, математика, информатика и др. Например, микроскопирование, ультразвуковые исследования (УЗИ), томография и другие методы биологии основываются на физических закономерностях, а изучение структуры биологических молекул и процессов, происходящих в живых системах, было бы невозможным без применения химических и физических методов. Применение математических методов позволяет, с одной стороны, выявить наличие закономерной связи между объектами или явлениями, подтвердить достоверность полученных результатов, а с другой — смоделировать явление или процесс. В последнее время все большее значение в биологии приобретают компьютерные методы, например моделирование. На стыке биологии и других наук возник целый ряд новых наук, таких как биофизика, биохимия, бионика и др.

Роль биологии в формировании современной естественнонаучной картины мира

На этапе становления биология еще не существовала отдельно от других естественных наук и ограничивалась лишь наблюдением, изучением, описанием и классификацией представителей животного и растительного мира, т. е. была описательной наукой. Однако это не помешало античным естествоиспытателям Гиппократу (ок. 460-377 гг. до н. э.), Аристотелю (384-322 гг. до н. э.) и Теофрасту (настоящее имя Тиртам, 372-287 гг. до н. э.) внести значительный вклад в развитие представлений о строении тела человека и животных, а также о биологическом разнообразии животных и растений, заложив тем самым основы анатомии и физиологии человека, зоологии и ботаники. Углубление познаний о живой природе и систематизация ранее накопленных фактов, происходившие в XVI-XVIII веках, увенчались введением бинарной номенклатуры и созданием стройной систематики растений (К. Линней) и животных (Ж.-Б. Ламарк). Описание значительного числа видов со сходными морфологическими признаками, а также палеонтологические находки стали предпосылками к развитию представлений о происхождении видов и путях исторического развития органического мира. Так, опыты Ф. Реди, Л. Спалланцани и Л. Пастера в XVII-XIX веках опровергли гипотезу спонтанного самозарождения, выдвинутую еще Аристотелем и бытовавшую в средние века, а теория биохимической эволюции А. И. Опарина и Дж. Холдейна, блестяще подтвержденная С. Миллером и Г. Юри, позволила дать ответ на вопрос о происхождении всего живого. Если сам процесс возникновения живого из неживых компонентов и его эволюция сами по себе уже не вызывают сомнений, то механизмы, пути и направления исторического развития органического мира все еще до конца не выяснены, поскольку ни одна из двух основных соперничающих между собой теорий эволюции (синтетическая теория эволюции, созданная на основе теории Ч. Дарвина, и теория Ж.-Б. Ламарка) все еще не могут предъявить исчерпывающих доказательств. Применение микроскопии и других методов смежных наук, обусловленное прогрессом в области других естественных наук, а также внедрение практики эксперимента позволило немецким ученым Т. Шванну и М. Шлейдену еще в XIX веке сформулировать клеточную теорию, позднее дополненную Р. Вирховым и К. Бэром. Она стала важнейшим обобщением в биологии, которое краеугольным камнем легло в основу современных представлений о единстве органического мира. Открытие закономерностей передачи наследственной информации чешским монахом Г. Менделем послужило толчком к дальнейшему бурному развитию биологии в XX-XXI веках и привело не только к открытию универсального носителя наследственности — ДНК, но и генетического кода, а также фундаментальных механизмов контроля, считывания и изменчивости наследственной информации. Развитие представлений об окружающей среде привело к возникновению такой науки, как экология, и формулировке учения о биосфере как о сложной многокомпонентной планетарной системе связанных между собой огромных биологических комплексов, а также химических и геологических процессов, происходящих на Земле (В.И. Вернадский), что в конечном итоге позволяет хотя бы в небольшой степени уменьшить негативные последствия хозяйственной деятельности человека. Таким образом, биология сыграла немаловажную роль в становлении современной естественнонаучной картины мира.

Методы изучения живых объектов

Как и любая другая наука, биология имеет свой арсенал методов. Помимо научного метода познания, применяемого в других отраслях, в биологии широко используются такие методы, как исторический, сравнительно-описательный и др.

Научный метод познания включает в себя наблюдение, формулировку гипотез, эксперимент, моделирование, анализ результатов и выведение общих закономерностей.

Наблюдение — это целенаправленное восприятие объектов и явлений с помощью органов чувств или приборов, обусловленное задачей деятельности. Основным условием научного наблюдения является его объективность, т.е. возможность проверки полученных данных путем повторного наблюдения или применения иных методов исследования, например эксперимента. Полученные в результате наблюдения факты называются данными. Они могут быть как качественными (описывающими запах, вкус, цвет, форму и т. д.), так и количественными, причем количественные данные являются более точными, чем качественные.

На основе данных наблюдений формулируется гипотеза — предположительное суждение о закономерной связи явлений. Гипотеза подвергается проверке в серии экспериментов.

Экспериментом называется научно поставленный опыт, наблюдение исследуемого явления в контролируемых условиях, позволяющих выявить характеристики данного объекта или явления. Высшей формой эксперимента является моделирование — исследование каких-либо явлений, процессов или систем объектов путем построения и изучения их моделей. По существу это одна из основных категорий теории познания: на идее моделирования базируется любой метод научного исследования — как теоретический, так и экспериментальный. Результаты эксперимента и моделирования подвергаются тщательному анализу.

Анализом называют метод научного исследования путем разложения предмета на составные части или мысленного расчленения объекта путем логической абстракции. Анализ неразрывно связан с синтезом.

Синтез — это метод изучения предмета в его целостности, в единстве и взаимной связи его частей. В результате анализа и синтеза наиболее удачная гипотеза исследования становится рабочей гипотезой, и если она способна устоять при попытках ее опровержения и по-прежнему удачно предсказывает ранее необъясненные факты и взаимосвязи, то она может стать теорией.

Под теорией понимают такую форму научного знания, которая дает целостное представление о закономерностях и существенных связях действительности. Общее направление научного исследования состоит в достижении более высоких уровней предсказуемости. Если теорию не способны изменить никакие факты, а встречающиеся отклонения от нее регулярны и предсказуемы, то ее можно возвести в ранг закона — необходимого, существенного, устойчивого, повторяющегося отношения между явлениями в природе. По мере увеличения совокупности знаний и совершенствования методов исследования гипотезы и даже прочно укоренившиеся теории могут оспариваться, видоизменяться и даже отвергаться, поскольку сами научные знания по своей природе динамичны и постоянно подвергаются критическому переосмыслению.

Исторический метод выявляет закономерности появления и развития организмов, становления их структуры и функции. В ряде случаев с помощью этого метода новую жизнь обретают гипотезы и теории, ранее считавшиеся ложными. Так, например, произошло с предположениями Дарвина о природе передачи сигналов по растению в ответ на воздействия окружающей среды. Сравнительно-описательный метод предусматривает проведение анатомо-морфологического анализа объектов исследования. Он лежит в основе классификации организмов, выявления закономерностей возникновения и развития различных форм жизни.

Мониторинг — это система мероприятий по наблюдению, оценке и прогнозу изменения состояния исследуемого объекта, в частности биосферы. Проведение наблюдений и экспериментов требует зачастую применения специального оборудования, такого как микроскопы, центрифуги, спектрофотометры и др. Микроскопия широко применяется в зоологии, ботанике, анатомии человека, гистологии, цитологии, генетике, эмбриологии, палеонтологии, экологии и других разделах биологии. Она позволяет изучить тонкое строение объектов с использованием световых, электронных, рентгеновских и других типов микроскопов.

Световой микроскоп состоит из оптических и механических частей. Оптические части участвуют в построении изображения, а механические служат для удобства пользования оптическими частями. Общее увеличение микроскопа определяется по формуле: увеличение объектива х увеличение окуляра = увеличение микроскопа.

Например, если объектив увеличивает объект в 8 раз, а окуляр — в 7, то общее увеличение микроскопа равно 56.

Дифференциальное центрифугирование, или фракционирование, позволяет разделить частицы по их размерам и плотности под действием центробежной силы, что активно используется при изучении строения биологических молекул и клеток.

Основные уровни организации живой природы

1. Молекулярно-генетический. Важнейшими задачами биологии на этом этапе является изучение механизмов передачи генной информации, наследственности и изменчивости.
2. Клеточный уровень. Элементарной единицей клеточного уровня организации является клетка, а элементарным явлением — реакции клеточного метаболизма.
3. Тканевый уровень. Этот уровень представлен тканями, объединяющими клетки определённого строения, размеров, расположения и сходных функций. Ткани возникли в ходе исторического развития вместе с многоклеточностью. У многоклеточных организмов они образуются в процессе онтогенеза как следствие дифференцировки клеток.
4. Органный уровень. Органный уровень представлен органами организмов. У простейших пищеварение, дыхание, циркуляция веществ, выделение, передвижение и размножение осуществляются за счёт различных органелл. У более совершенных организмов имеются системы органов. У растений и животных органы формируются за счёт разного количества тканей.
5. Организменный уровень. Элементарной единицей данного уровня является особь в ее индивидуальном развитии, или онтогенезе, поэтому организменный уровень также называют онтогенетическим. Элементарным явлением данного уровня являются изменения организма в его индивидуальном развитии.
6. Популяционно-видовой уровень. Популяция — это совокупность особей одного вида, свободно скрещивающихся между собой и проживающих обособленно от других таких же групп особей. В популяциях происходит свободный обмен наследственной информацией и ее передача потомкам. Популяция является элементарной единицей популяционно-видового уровня, а элементарным явлением в данном случае являются эволюционные преобразования, например мутации и естественный отбор.
7. Биогеоценотический уровень. Биогеоценоз представляет собой исторически сложившееся сообщество популяций разных видов, взаимосвязанных между собой и окружающей средой обменом веществ и энергии. Биогеоценозы являются элементарными системами, в которых осуществляется вещественно- энергетический круговорот, обусловленный жизнедеятельностью организмов. Сами биогеоценозы — это элементарные единицы данного уровня, тогда как элементарные явления — это потоки энергии и круговороты веществ в них. Биогеоценозы составляют биосферу и обусловливают все процессы, протекающие в ней.
8. Биосферный уровень. Биосфера — оболочка Земли, населенная живыми организмами и преобразуемая ими. Биосфера является самым высоким уровнем организации жизни на планете. Эта оболочка охватывает нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхний слой литосферы. Биосфера, как и все другие биологические системы, динамична и активно преобразуется живыми существами. Она сама является элементарной единицей биосферного уровня, а в качестве элементарного явления рассматривают процессы круговорота веществ и энергии, происходящие при участии живых организмов.

Как уже было сказано выше, каждый из уровней организации живой материи вносит свою лепту в единый эволюционный процесс: в клетке не только воспроизводится заложенная наследственная информация, но и происходит ее изменение, что приводит к возникновению новых сочетаний признаков и свойств организма, в свою очередь подвергающихся действию естественного отбора на популяционно-видовом уровне и т. д.

spadilo.ru

Биолог это кто. Что должен уметь специалист.

Давайте рассмотрим, особенности профессии биолог это кто, какие требования к ней и что должен уметь специалист.

Особенности специальности

 

Так как сама наука биология является очень многогранной, то для удобства она распределяется по своим отраслям.

 Специалисты могут работать в следующих областях:

1. ботаник – специалист, изучающий растения и все, что с ними связано. Занимается классификацией известных и новых видов, а также факторами, оказывающие на них воздействие;
2. зоолог – будет заниматься не только с животными, но и с птицами. Кроме того, он, рассматривает вопросы, связанные с заболеваниями животных. Классифицирует известные виды и ищет новые. Как наука, зоология изучает не только особенности существующих животных, так и причины исчезновения других;
3. микробиолог – специализируется на изучении разнообразных микроорганизмов. Будет использовать знания о бактериях, и приводиться исследования, главная задача которых найти оптимальный способ борьбы с ними.

Все перечисленные области имеют свои более мелкие подразделы, в которых могут быть свои отдельные специалисты.

Биологи могут быть задействованы как в лабораторных исследованиях, так и отправляясь на выезд в другую местность и даже страну. При этом второй вариант может подразумевать поездки по всему миру, в поисках новых и изучению новых видов.

  Что должен уметь делать биолог

Основное направление деятельности такого специалиста заключается в исследовании, кроме того, сюда входят следующие обязанности:

• сбор и обработка информации относительно будущего исследования;
• подготовка к исследованию, включающая выбор средств с помощью которых будет проходить исследование;
• подбор имеющихся способов и оборудования для успешных исследований;
• выполнять исследования. При этом бывает так, что могут потребоваться знания не только биологии, но и химии;
• зафиксировать полученные результаты исследования, в специальном журнале, чтобы знать какие реакции вызывает те или иные действия;
• обобщение результатов. В отдельных случаях может проводиться дополнительное или повторное исследование;
• составление выводов по проведенному исследованию. Для этого потребуется, чтобы специалист обладал аналитическим складом ума, так как с учетом полученных результатов можно делать выводы и давать рекомендации к продолжению исследования.

Один из важных этапов работы биолога заключается в путешествиях. Благодаря им удается на месте изучить поведения животных или растений в естественных условиях. Определяются факторы, негативно сказывающиеся на естественное обитание. Итогом будут выводы, которые используются в дальнейших исследованиях.

Еще одно направление деятельности биологов — преподавательская деятельность. Они могут работать как в школах, так и средних или высших учебных заведениях.

Теперь вы знаете основы профессии биолог это кто, а также какие возможности открываются перед теми, кто ее избрал.

oksait.ru

Что изучает биология — Науколандия

Биология как наука изучает все проявления жизни на Земле. Определений понятия жизнь существует множество, проще перечислить свойства жизни (обмен веществ и поток энергии, рост и развитие, размножение, раздражимость и др). В любом случае, имея дело с жизнью, мы имеем дело со сложными органическими молекулами. Они лежат в основе клетки, а клетка лежит в основе всех других процессов и явлений, связанных с жизнью.

Само слово «биология» было введено в науку лишь на рубежах XVIII-XIX веков. Хотя изучением живых организмов люди занимались с древности. Еще во времена Аристотеля было создано не мало трудов по биологии различными учеными и мыслителями. Однако все эти исследования носили наблюдательный и описательный характер.

Изучение живых организмов рассматривалось в рамках естественных наук, где ботаника и зоология были достаточно обособленными науками. Люди тех времен не могли знать о клеточном сходстве растений и животных, не было эволюционного учения, генетики и других наук, объединяющих всех живых организмов. В древности, да и в средние века ученые еще плохо осознавали общие свойства жизни.

После эпохи Великих географических открытий накопилось множество описаний растений и животных со всего мира. Развитие медицины способствовало изучению человеческого тела. Появился микроскоп, а в дальнейшем и более технически совершенные приборы. Все это и многое другое позволило биологии превратиться в самостоятельную науку.

На сегодняшний день предмет изучения биологии весьма широк:

• Это изучение отдельных групп организмов как в рамках крупных таксономических единиц (растений, грибов, животных, бактерий и вирусов), так и в рамках более мелких (например, орнитология изучает птиц, микология — грибы, энтомология — насекомых, альгология – водоросли).
• Исследование общих свойств жизни: наследственности и изменчивости (генетика), клеточного строения (цитология), индивидуального развития (эмбриология) и др.
• Биология изучает многообразие видов, биоценозы (природные сообщества), зависимость жизни организмов от условий среды.
• Исследуются закономерности происхождения и развития жизни на Земле.
• Изучаются особенности строения и функционирования организма человека (анатомия и физиология человека). Биология является фундаментальной основой медицины.
• Достижения биологии используются в практической деятельности человека (растениеводство, животноводство, селекция).
• И др.

Из-за того, что задачи биологии так многообразны, она является комплексной наукой, то есть включает в свой состав множество наук. При этом их области исследований часто пересекаются. Так, например, строение растительной клетки рассматривается и в ботаники, и в цитологии; при изучении экологии живых организмов важное значение имеют их морфология и физиология.

С другой стороны, современная биология не только подразделяется внутри себя на множество «поднаук», но и интегрируется с другими, смежными для себя науками, такими как химия, кибернетика, география, математика, физика и др. В результате появляются новые разделы биологии (биофизики, биохимия, генная инженерия и др.). Такое взаимодействие наук позволило открыть структуру ДНК, механизм передачи и реализации наследственной информации, ученые научились прогнозировать развитие экосистем и др.

На сегодняшний день биология — это фундаментальная, а не описательная наука. Биология отвечает на вопрос, что такое жизнь, какова структура живого и каковы законы живой природы.

scienceland.info

Биология – это… Что такое Биология?

Биоло́гия (греч. βιολογία — βίο, био, жизнь; др.-греч. λόγος — учение, наука) — система наук, объектами изучения которой являются живые существа и их взаимодействие с окружающей средой. Биология изучает все аспекты жизни, 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 живые организмы обладают некоторыми общими для всех характеристиками. Термин «биология» был введён независимо несколькими авторами: Фридрихом Бурдахом в 1800 году, в 1802 году Готфридом Рейнхольдом Тревиранусом^[1] и Жаном Батистом Ламарком.

В основе современной биологии лежат пять фундаментальных принципов: клеточная теория, эволюция, генетика, гомеостаз и энергия^[2][3]. В наше время биология — стандартный предмет в средних и высших учебных заведениях всего мира. Ежегодно публикуется более миллиона статей и книг по биологии, медицине и биомедицине^[4].

В биологии выделяют следующие уровни организации:

• Клеточный, субклеточный и молекулярный уровень: клетки содержат внутриклеточные структуры, которые строятся из молекул.
• Организменный и органно-тканевой уровень: у многоклеточных организмов клетки составляют ткани и органы. Органы же, в свою очередь, взаимодействуют в рамках целого организма.
• Популяционный уровень: особи одного и того же вида, обитающие на части ареала, образуют популяцию.
• Видовой уровень: свободно скрещивающиеся друг с другом особи обладающие морфологическим, физиологическим, биохимическим сходством и занимающие определённый ареал (район распространения) формируют биологический вид.
• Биогеоценотический и биосферный уровень: на однородном участке земной поверхности складываются биогеоценозы, которые, в свою очередь, образуют биосферу.

Большинство биологических наук является дисциплинами с более узкой специализацией. Традиционно они группируются по типам исследуемых организмов: ботаника изучает растения, зоология — животных, микробиология — одноклеточные микроорганизмы. Области внутри биологии далее делятся либо по масштабам исследования, либо по применяемым методам: биохимия изучает химические 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.

Передачу наследственной информации изучает генетика. Развитие организма в онтогенезе изучается биологией развития. Зарождение и историческое развитие живой природы — палеобиология и эволюционная биология.

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.

Биологи

Биологические общества

Биологические организации

Традиционно научными исследованиями в области биологии занимаются университеты, хотя не всегда соответствующие факультеты называются биологическими. Например, в Московском государственном университете им. М. В. Ломоносова кроме биологического факультета имеются также факультет биоинженерии и биоинформатики, факультет фундаментальной медицины и НИИ физико-химической биологии. Кроме университетов научные исследования проводят государственные и частные институты, которые в России преимущественно относятся к системе Российской академии наук (см. список институтов), Российской академии сельскохозяйственных наук или Российской академии медицинских наук.

Биологи

Биологический метод

Биологические науки используют методы наблюдения, моделирования (в т.ч. компьютерного), описания, сравнения, экспериментов (опыта) и исторического сравнения.

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^[5], ибн-Сину^[6], ибн-Зухра^[7] и ибн-аль-Нафиза^[8]. 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^[9][10].

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 путём естественного отбора. К концу XIX века идеи самозарождения окончательно уступили место теории инфекционного агента как возбудителя заболеваний. Но механизм наследования родительских признаков всё ещё оставался тайной^[9][11][12].

В начале XX века Томас Морган и его ученики заново открыли законы, исследованные ещё в середине XIX века Грегором Менделем, после чего начала быстро развиваться генетика. К 1930-м годам сочетание популяционной генетики и теории естественного отбора породило современную эволюционную теорию или неодарвинизм. Благодаря развитию биохимии были открыты ферменты и началась грандиозная работа по описанию всех процессов метаболизма. Раскрытие структуры ДНК Уотсоном и Криком дало мощный толчок для развития молекулярной биологии. За ним последовало постулирование центральной догмы, расшифровка генетического кода, а к концу XX века — и полная расшифровка генетического кода человека и ещё нескольких организмов, наиболее важных для медицины и сельского хозяйства. Благодаря этому появились новые дисциплины геномика и протеомика. Хотя увеличение количества дисциплин и чрезвычайная сложность предмета биологии породили и продолжают порождать среди биологов всё более узкую специализацию, биология продолжает оставаться единой наукой, и данные каждой из биологических дисциплин, в особенности геномики, применимы во всех остальных^{[13][14][15][16]}.

Биологическая картина мира

Существует пять принципов, объединяющих все биологические дисциплины в единую науку о живой материи^[2]:

• Клеточная теория. Клеточная теория — учение обо всём, что касается клеток. Все живые организмы состоят, как минимум, из одной клетки, основной функциональной единицы каждого организма. 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

Клетка — базовая единица жизни. Согласно клеточной теории, всё живое вещество состоит из одной или более клеток, либо из продуктов секреции этих клеток. Например, раковины, кости, кожа, слюна, желудочный сок, ДНК, вирусы. Все клетки происходят из других клеток путём клеточного деления, и все клетки многоклеточного организма происходят из одной оплодотворённой яйцеклетки. Даже протекание патологических процессов, таких как бактериальная или вирусная инфекция, зависит от клеток, являющихся их фундаментальной частью^[17].

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^[18]. Позже в синтетической теории эволюции дополнительным механизмом эволюционных изменений был постулирован генетический дрейф.

Эволюционная история видов, описывающая их изменения и генеалогические отношения между собой, называется филогенез. Информация о филогенезе накапливается из разных источников, в частности, путём сравнения последовательностей ДНК или ископаемых останков и следов древних организмов. До XIX века считалось, что в определённых условиях жизнь может самозарождаться. Этой концепции противостояли последователи принципа, сформулированного Уильямом Гарвеем: «всё из яйца» («Omne vivum ex ovo», лат.), основополагающего в современной биологии. В частности, это означает, что существует непрерывная линия жизни, соединяющая момент первоначального её возникновения с настоящим временем. Любая группа организмов имеет общее происхождение, если у неё имеется общий предок. Все живые существа на Земле, как ныне живущие, так и вымершие, происходят от общего предка или общей совокупности генов. Общий предок всех живых существ появился на Земле около 3,5 млрд. лет назад. Главным доказательством теории общего предка считается универсальность генетического кода (см. происхождение жизни).

Теория гена

Основная статья: Ген

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 (pH). На уровне организма у теплокровных животных поддерживается постоянная температура тела. В ассоциации с термином экосистема под гомеостазом понимают, в частности, поддержание растениями постоянной концентрации атмосферной двуокиси углерода на Земле.

Энергия

Основная статья: Биоэнергетика

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 функций клеток. В этом процессе молекулы пищи используются как для извлечения энергии, так и для синтеза биологических молекул собственного организма.

Первичным источником энергии для 99 % земных существ является световая энергия, главным образом солнечная (для 1 % — хемосинтез). 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

Шесть основных структурных уровней жизни:

• Молекулярный
• Клеточный
• Организменный
• Популяционно-видовой
• Биогеоценотический
• Биосферный

Биологические дисциплины

Акарология — Анатомия — Альгология — Антропология — Бактериология — Биогеография — Биогеоценология — Биотехнология — Биоинформатика — Биология океана — Биология развития — Биометрия — Бионика — Биосемиотика — Биоспелеология — Биофизика — Биохимия — Ботаника — Биомеханика — Биоценология — Биоэнергетика — Бриология — Вирусология — Генетика — Геоботаника — Герпетология — Гидробиология — Гистология — Дендрология — Зоология — Зоопсихология — Иммунология — Ихтиология — Колеоптерология — Космическая биология — Ксенобиология — Лепидоптерология — Лихенология — Микология — Микробиология — Мирмекология — Молекулярная биология — Морфология — Нейробиология — Палеонтология — Палинология — Паразитология — Радиобиология — Систематика — Системная биология — Синтетическая биология — Спонгиология — Таксономия — Теоретическая биология — Териология — Токсикология — Фенология — Физиология — Физиология ВНД — Физиология животных и человека — Физиология растений — Фитопатология — Цитология — Эволюционная биология — Эмбриология — Эндокринология — Энтомология — Этология

Биологическая литература

Первоисточниками информации по биологии являются научные журналы, списки которых предоставляет ряд учреждений, как российских, так и зарубежных:

и др.

Данные первоисточников обобщают авторы обзорных публикаций, которые могут представлять собой как журнальные статьи, так и монографии. На следующем уровне обобщения стоят учебники и справочные пособия.

Популяризация биологии

Биологическая безопасность

См. также

Примечания

1. ↑ Treviranus, Gottfried Reinhold, Biologie : oder Philosophie der lebenden Natur für Naturforscher und Aerzte, 1802
2. ↑ ^{1 2} Avila, Vernon L. Biology: investigating life on earth. — Boston: Jones and Bartlett, 1995. — P. 11—18. — ISBN 0-86720-942-9
3. ↑ Campbell Neil A. Biology: Exploring Life. — Boston, Massachusetts: Pearson Prentice Hall. — ISBN 0-13-250882-6
4. ↑ King, TJ & Roberts, MBV Biology: A Functional Approach. — Thomas Nelson and Sons. — ISBN 978-0174480358
5. ↑ Conway Zirkle (1941), Natural Selection before the «Origin of Species», Proceedings of the American Philosophical Society 84 (1): 71-123.
6. ↑ D. Craig Brater and Walter J. Daly (2000), «Clinical pharmacology in the Middle Ages: Principles that presage the 21st century», Clinical Pharmacology & Therapeutics 67 (5), p. 447—450 [449].
7. ↑ Islamic medicine, Hutchinson Encyclopedia.
8. ↑ S. A. Al-Dabbagh (1978). «Ibn Al-Nafis and the pulmonary circulation», The Lancet 1, p. 1148.
9. ↑ ^{1 2} Mayr, E The Growth of Biological Thought. — Belknap Press. — ISBN 978-0674364462
10. ↑ Magner, LN A History of the Life Sciences. — TF-CRC. — ISBN 978-0824708245
11. ↑ Futuyma, DJ Evolution. — Sinauer Associates. — ISBN 978-0878931873
12. ↑ Coleman, W Biology in the Nineteenth Century: Problems of Form, Function and Transformation. — Cambridge University Press. — ISBN 978-0521292931
13. ↑ Allen, GE Life Science in the Twentieth Century. — Cambridge University Press. — ISBN 978-0521292962
14. ↑ Fruton, JS Proteins, Enzymes, Genes: The Interplay of Chemistry and Biology. — Yale University Press. — ISBN 978-0300076080
15. ↑ Morange, M & Cobb, M A History of Molecular Biology. — Harvard University Press. — ISBN 978-0674001695
16. ↑ Smocovitis, VB Unifying Biology. — Princeton University Press. — ISBN 978-0691033433
17. ↑ Mazzarello, P (1999). «A unifying concept: the history of cell theory». Nature Cell Biology 1: E13–E15. DOI:10.1038/8964.
18. ↑ Darwin, Charles (1859). On the Origin of Species, 1st, John Murray

Литература

• Большой энциклопедический словарь. Биология. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1999.
• Биология // Биологический энциклопедический словарь — М.: Сов. Энциклопедия, 1986 г.

Ссылки

dic.academic.ru