Биология. Система биологических наук. Межпредметные связи биологии.

Биология

Тема: Введение в биологию

Биология. Система биологических наук. Межпредметные связи биологии.

Биология – (от греч. биос – жизнь и логос – учение), наука о живых существах, их строении, функциях и свойствах. Предметом изучения биологии являются все проявления жизни: разнообразие, строение и функции живых существ, их распространение, связи друг с другом и с неживой природой, как в настоящем, так и в прошлом (ископаемые организмы). Задачи биологии исходят из предмета изучения – изучение закономерностей всех проявлений жизни.

Современная биология – комплекс разных дисциплин, изучающих живые организмы. Он включает: зоологию – изучающую животных, ботанику – изучающую растения, анатомию и физиологию человека и др. Разделы биологии взаимосвязаны между собой и с другими естественными науками - химией, физикой, математикой. Возникли также новые биологические дисциплины и направления на границах смежных наук, например, радиобиология, космическая биология, физиология труда и др.

Основные методы в биологии – описательный (описывает наблюдаемые явления), сравнительный (сравнивает эти явления), сравнительно-исторический (сравнивает живые организмы разных геологических эпох), экспериментальный (проводится эксперимент), моделирование (строят общие модели, объясняющие строение и функции организмов, затем эти модели применяют для характеристики других групп организмов) и компьютерный анализ.

Системный подход при изучении биологии.

При изучении живой материи приходится иметь дело с большим количеством взаимодействующих в ней элементов. В современной биологии очень важен системный подход. Его основы заложены в трудах российского ученого А.А. Богданова (1913-22 гг.) и австрийского биолога Л. фон Берталанфи, опубликованных в 50-х годах 20 века.

Система – это совокупность взаимодействующих элементов, имеющая входы и выходы для обмена со средой веществом, информацией и энергией. Систему рассматривают как совокупность взаимодействующих подсистем и элементов, составляющих единое целое. Для систем характерны упорядоченность, саморегуляция, саморазвитие, пространственные ограничения.

Основные принципы системного подхода:

Целостность, позволяющая рассматривать одновременно систему как единое целое и в то же время как подсистему для вышестоящих уровней.

Иерархичность строения, т.е. наличие множества (по крайней мере, двух) элементов, расположенных на основе подчинения элементов низшего уровня – элементам высшего уровня.

Структуризация, позволяющая анализировать элементы системы и их взаимосвязи в рамках конкретной организационной структуры. Как правило, процесс функционирования системы обусловлен не столько свойствами ее отдельных элементов, сколько свойствами самой структуры.

Множественность, позволяющая использовать множество различных моделей для описания отдельных элементов и системы в целом.

Применительно к биологии можно отметить, что живые системы всех уровней организации представляют собой неразрывную структурно-функциональную совокупность организмов и среды их обитания, связанную потоками энергии, вещества и информации. Это открытые саморегулирующиеся и саморазвивающиеся системы, состоящие из подсистем. Следовательно, живая природа является целостной, но неоднородной системой, которой свойственна иерархическая организация. Иерархический принцип организации позволяет выделить в живой природе отдельные уровни, что удобно с точки зрения изучения жизни как сложного природного явления.

3. Основные свойства живого.

1. Химический состав. Живые организмы состоят из тех же химических элементов, что и неживые, но в организмах есть молекулы веществ, характерных только для живого (нуклеиновые кислоты, белки, липиды).

2. Дискретность и целостность. Любая биологическая система (клетка, организм, вид) состоит из отдельных частей, т.е. дискретна. Взаимодействие этих частей образует целостную систему (например, в состав организма входят отдельные органы).

3. Структурная организация. Все живые системы - это комплекс сложных саморегулирующихся процессов обмена веществ, протекающих в определенном порядке, направленном на поддержание постоянства внутренней среды.

4. Раздражимость и движение. Все живое реагирует на внешние воздействия благодаря свойству раздражимости. Например, растения реагируют на раздражители в виде тропизмов (изменения направления роста по направлению к свету). Животные отвечают на воздействие движением (убегают при виде опасности, движутся к пище и т.п.).

5. Саморегуляция и гомеостаз. Действие раздражителей внешней среды приводит к изменению состояния организма. Способность организма противостоять воздействиям среды обеспечивается гомеостазом. Гомеостаз – постоянство внутренней среды организма. Гомеостаз поддерживается координированной деятельностью клеток, тканей и органов организма, что является признаком саморегуляции.

6. Обмен веществ и энергии. Живые организмы – открытые системы, обменивающиеся веществом и энергией с окружающей средой.

7. Самовоспроизведение и самообновление. Самовоспроизведение реализуется через разные формы размножения (бесполое и половое). Самообновление – процесс создания новых клеток и уничтожения лишних в одном организме.

8. Живому организму свойственна наследственность, которая обеспечивается свойствами молекулы ДНК. При этом могут возникнуть нарушения, которые ведут к изменению признаков у потомков - изменчивости.

9. Рост и развитие. Организмы наследуют генетическую информацию о развитии тех или иных признаков от своих родителей. Это происходит во время индивидуального развития – онтогенеза. На определенном этапе онтогенеза осуществляется рост организма – увеличение размеров за счет биосинтеза новых молекул и увеличения количества клеток. Рост сопровождается развитием – необратимым процессом изменений с момента рождения до смерти.

10. Эволюция. Эволюция – процесс развития и изменения жизненных форм, характеризуется повышением уровня организации представителей последующих поколений по сравнению с предшествующими поколениями.

Практическое значение биологии

Биологические знания крайне важны потому, что биология служит теоретической основой для многих научных и прикладных направлений – медицины, сельского хозяйства, биотехнологии и др.

Еще Гиппократ отмечал: «Необходимо, чтобы каждый врач понимал природу». Во всех медицинских науках используются биологические знания. Например, достижения молекулярной биологии, биохимии и микробиологии позволяют бороться с разными заболеваниями человека на клеточном уровне. Так, микробиологическая промышленность производит многие антибиотики, помогающие бороться с разными заболеваниями человека.

Знание законов генетики даёт возможность получать новые высокопродуктивные сорта растений, породы животных. Знание экологии промысловых видов животных (например, рыбы) позволяет планировать нормы их отлова, не снижающие естественную продуктивность. Большое внимание в последние годы уделяется созданию генетически модифицированных организмов, в том числе продуктов питания (соя, томаты, картофель и др.). По сравнению с исходными формами они более урожайны, устойчивы к болезням и пр. При участии биологов проводятся мероприятия по интродукции (поселение в новые местообитания) и акклиматизации растений и животных.

Наблюдая за состоянием растений и животных, биологи оценивают экологическую ситуацию в конкретном регионе, давая оценку среде обитания человека.

Тема: Жизненный цикл клетки

Биология

Тема: Введение в биологию

Биология. Система биологических наук. Межпредметные связи биологии.

Биология – (от греч. биос – жизнь и логос – учение), наука о живых существах, их строении, функциях и свойствах. Предметом изучения биологии являются все проявления жизни: разнообразие, строение и функции живых существ, их распространение, связи друг с другом и с неживой природой, как в настоящем, так и в прошлом (ископаемые организмы). Задачи биологии исходят из предмета изучения – изучение закономерностей всех проявлений жизни.

Современная биология – комплекс разных дисциплин, изучающих живые организмы. Он включает: зоологию – изучающую животных, ботанику – изучающую растения, анатомию и физиологию человека и др. Разделы биологии взаимосвязаны между собой и с другими естественными науками - химией, физикой, математикой. Возникли также новые биологические дисциплины и направления на границах смежных наук, например, радиобиология, космическая биология, физиология труда и др.

Основные методы в биологии – описательный (описывает наблюдаемые явления), сравнительный (сравнивает эти явления), сравнительно-исторический (сравнивает живые организмы разных геологических эпох), экспериментальный (проводится эксперимент), моделирование (строят общие модели, объясняющие строение и функции организмов, затем эти модели применяют для характеристики других групп организмов) и компьютерный анализ.