Que sont les sciences biologiques ? Biologie - la science de la vie

L'importance de la biologie pour la médecine :

La recherche génétique a permis de développer des méthodes diagnostic précoce, traitement et prévention des maladies humaines héréditaires ;

La sélection de micro-organismes permet d'obtenir des enzymes, des vitamines, des hormones nécessaires au traitement de nombreuses maladies ;

Le génie génétique permet la production de composés et de médicaments biologiquement actifs ;

Définition du concept de « vie » au stade actuel de la science. Propriétés fondamentales vivant: Il est assez difficile de donner une définition complète et sans ambiguïté du concept de vie, compte tenu de la grande variété de ses manifestations. La plupart des définitions du concept de vie, données par de nombreux scientifiques et penseurs au fil des siècles, ont pris en compte les principales qualités qui distinguent le vivant du non-vivant. Par exemple, Aristote disait que la vie est « la nutrition, la croissance et la décrépitude » du corps ; A. L. Lavoisier a défini la vie comme une « fonction chimique » ; G. R. Treviranus croyait que la vie est « une uniformité stable de processus avec des différences influences extérieures" Il est clair que de telles définitions ne pouvaient pas satisfaire les scientifiques, car elles ne reflétaient pas (et ne pouvaient pas refléter) toutes les propriétés de la matière vivante. De plus, les observations indiquent que les propriétés des êtres vivants ne sont pas exceptionnelles et uniques, comme il semblait auparavant, elles se retrouvent séparément ; objets inanimés. A.I. Oparin a défini la vie comme « une forme particulière et très complexe de mouvement de la matière ». Cette définition reflète le caractère unique qualitatif de la vie, qui ne peut être réduit à de simples lois chimiques ou physiques. Cependant, dans ce cas aussi, la définition est caractère général et ne révèle pas l'originalité spécifique de ce mouvement.

F. Engels écrivait dans « Dialectique de la nature » : « La vie est un mode d'existence des corps protéiques dont le point essentiel est l'échange de matière et d'énergie avec environnement».

Pour une application pratique, les définitions qui contiennent les propriétés fondamentales nécessairement inhérentes à toutes les formes vivantes sont utiles. En voici une : la vie est un système macromoléculaire ouvert, caractérisé par une organisation hiérarchique, la capacité de se reproduire, l'autoconservation et l'autorégulation, un métabolisme et un flux d'énergie finement régulé. Selon cette définition, la vie est un noyau d’ordre qui se propage à travers un univers moins ordonné.

La vie existe sous forme systèmes ouverts. Cela signifie que toute forme vivante n’est pas fermée uniquement sur elle-même, mais échange constamment de la matière, de l’énergie et des informations avec l’environnement.

2. Niveaux d'organisation de la vie déterminés par l'évolution : Il existe de tels niveaux d'organisation de la matière vivante - niveaux d'organisation biologique : moléculaire, cellulaire, tissulaire, organe, organisme, population-espèce et écosystème.

Niveau d'organisation moléculaire- c'est le niveau de fonctionnement des macromolécules biologiques - biopolymères : acides nucléiques, protéines, polysaccharides, lipides, stéroïdes. Les processus vitaux les plus importants commencent à ce niveau : métabolisme, conversion énergétique, transmission des informations héréditaires. Ce niveau est étudié : biochimie, génétique moléculaire, biologie moléculaire, génétique, biophysique.

Niveau cellulaire- c'est le niveau des cellules (cellules de bactéries, cyanobactéries, animaux et algues unicellulaires, champignons unicellulaires, cellules Organismes multicellulaires). La cellule est unité structurelle unité d'habitation, fonctionnelle, unité d'aménagement. Ce niveau est étudié par la cytologie, la cytochimie, la cytogénétique et la microbiologie.

Niveau d'organisation des tissus- c'est le niveau auquel est étudié la structure et le fonctionnement des tissus. Ce niveau est étudié par l'histologie et l'histochimie.

Niveau d'organisation de l'organe- C'est le niveau des organes des organismes multicellulaires. L'anatomie, la physiologie et l'embryologie étudient ce niveau.

Niveau d'organisation organique- c'est le niveau des organismes unicellulaires, coloniaux et multicellulaires. La spécificité du niveau de l'organisme est qu'à ce niveau se produisent le décodage et la mise en œuvre de l'information génétique, la formation de caractéristiques inhérentes aux individus d'une espèce donnée. Ce niveau est étudié par la morphologie (anatomie et embryologie), la physiologie, la génétique et la paléontologie.

Niveau population-espèce- c'est le niveau des agrégats d'individus - populations et espèces. Ce niveau est étudié par la systématique, la taxonomie, l'écologie, la biogéographie et la génétique des populations. A ce niveau, les caractéristiques génétiques et écologiques des populations, élémentaires facteurs évolutifs et leur impact sur le pool génétique (microévolution), le problème de la conservation des espèces.

Niveau biogéocénotique d'organisation de la vie - représenté par une variété de biogéocénoses naturelles et culturelles dans tous les milieux de vie . Composants- Populations divers types; Facteurs environnementaux ; Réseaux alimentaires, flux de matière et d'énergie ; Processus de base ; Cycle biochimique des substances et flux d’énergie qui soutiennent la vie ; Équilibre des fluides entre les organismes vivants et le milieu abiotique (homéostasie) ; Fournir aux organismes vivants des conditions et des ressources de vie (nourriture et abri). Sciences menant des recherches à ce niveau : Biogéographie, Biogéocénologie Ecologie.

Niveau d'organisation de la vie de la biosphère

Présenté au plus haut forme globale organisation des systèmes biologiques - la biosphère. Composants - Biogéocénoses ; Impact anthropique ; Processus de base ; Interaction active de la matière vivante et non vivante de la planète ; Circulation biologique globale de la matière et de l'énergie ;

Participation biogéochimique active de l'homme à tous les processus de la biosphère, ses activités économiques et ethnoculturelles

Sciences menant des recherches à ce niveau : Ecologie ; Écologie mondiale; Écologie spatiale ; Écologie sociale.

Classifie et décrit les êtres vivants, l'origine de leur espèce et leurs interactions entre eux et avec l'environnement.

En tant que science indépendante, la biologie a émergé des sciences naturelles au XIXe siècle, lorsque les scientifiques ont découvert que tous les organismes vivants possèdent certaines propriétés. les propriétés générales et des signes qui ne sont généralement pas caractéristiques de la nature inanimée. Le terme « biologie » a été inventé indépendamment par plusieurs auteurs : Friedrich Burdach en 1800, Gottfried Reinhold Treviranus en 1802 et Jean Baptiste Lamarck en 1802.

Image biologique du monde

Actuellement, la biologie est une matière standard dans l’enseignement secondaire et supérieur. les établissements d'enseignement dans le monde entier. Plus d'un million d'articles et de livres sur la biologie, la médecine, la biomédecine et la bio-ingénierie sont publiés chaque année.

• La théorie cellulaire est la doctrine de tout ce qui concerne les cellules. Tous les organismes vivants sont constitués d’au moins une cellule – l’unité structurelle et fonctionnelle de base des organismes. Mécanismes de base et la chimie de toutes les cellules dans tout organismes terrestres similaire; les cellules proviennent uniquement de cellules préexistantes qui se reproduisent par la division cellulaire. La théorie cellulaire décrit la structure des cellules, leur division, leur interaction avec environnement externe, composé environnement interne Et membrane cellulaire, mécanisme d'action pièces détachées cellules et leurs interactions les unes avec les autres.
• Évolution. Grâce à la sélection naturelle et à la dérive génétique, les caractéristiques héréditaires d'une population changent de génération en génération.
• Théorie des gènes. Les caractéristiques des organismes vivants sont transmises de génération en génération avec les gènes codés dans l'ADN. Les informations sur la structure des êtres vivants, ou génotype, sont utilisées par les cellules pour créer un phénotype, les caractéristiques physiques ou biochimiques observables d'un organisme. Bien que le phénotype exprimé par l'expression des gènes puisse préparer un organisme à la vie dans son environnement, les informations sur l'environnement ne sont pas transmises aux gènes. Les gènes ne peuvent changer en réponse aux influences environnementales que par le biais du processus évolutif.
• Homéostasie. Processus physiologiques, permettant à l'organisme de maintenir la constance de son environnement interne quels que soient les changements de l'environnement externe.
• Énergie. Attribut de tout organisme vivant essentiel à sa condition.

Théorie cellulaire

Évolution

Un concept organisateur central en biologie est que la vie change et se développe au fil du temps grâce à l'évolution, et que toutes les formes de vie connues sur Terre ont origine commune. Cela a conduit à la similitude des unités de base et des processus vitaux mentionnés ci-dessus. Le concept d'évolution a été introduit dans le lexique scientifique par Jean-Baptiste Lamarck en 1809. Charles Darwin a découvert cinquante ans plus tard qu'il force motrice C'est la sélection naturelle, tout comme la sélection artificielle est délibérément utilisée par l'homme pour créer de nouvelles races d'animaux et variétés de plantes. Plus tard dans la théorie synthétique de l'évolution, un mécanisme supplémentaire changements évolutifs une dérive génétique a été postulée.

Théorie des gènes

La forme et les fonctions des objets biologiques sont reproduites de génération en génération par les gènes, qui sont les unités élémentaires de l'hérédité. Adaptation physiologiqueà l'environnement ne peut pas être codé dans les gènes et être hérité par la progéniture (voir Lamarckisme). Il est à noter que tout formulaires existants La vie terrestre, y compris les bactéries, les plantes, les animaux et les champignons, possède les mêmes mécanismes de base pour la copie de l'ADN et la synthèse des protéines. Par exemple, les bactéries dans lesquelles l’ADN humain est introduit sont capables de synthétiser des protéines humaines.

L’ensemble des gènes d’un organisme ou d’une cellule est appelé génotype. Les gènes sont stockés sur un ou plusieurs chromosomes. Un chromosome est un long brin d’ADN pouvant contenir de nombreux gènes. Si un gène est actif, sa séquence d'ADN est copiée en séquences d'ARN par transcription. Le ribosome peut alors utiliser l’ARN pour synthétiser une séquence protéique correspondant au code de l’ARN dans un processus appelé traduction. Les protéines peuvent remplir des fonctions catalytiques (enzymatiques), de transport, de réception, de protection, structurelles et motrices.

Homéostasie

L'homéostasie est la capacité des systèmes ouverts à réguler leur environnement interne de manière à maintenir sa constance grâce à une variété d'influences correctives dirigées vers mécanismes de régulation. Tous les êtres vivants, qu’ils soient multicellulaires ou unicellulaires, sont capables de maintenir l’homéostasie. Au niveau cellulaire, par exemple, une acidité constante du milieu interne est maintenue (). Au niveau corporel chez les animaux à sang chaud, il est maintenu Température constante corps. En association avec le terme écosystème, l'homéostasie désigne notamment le maintien par les plantes et les algues d'une concentration constante d'oxygène atmosphérique et de dioxyde de carbone sur Terre.

Énergie

La survie de tout organisme dépend d’un approvisionnement constant en énergie. L'énergie est tirée de substances qui servent de nourriture et grâce à des réactions chimiques utilisé pour construire et maintenir la structure et la fonction cellulaire. Dans ce processus, les molécules alimentaires sont utilisées à la fois pour extraire de l'énergie et pour synthétiser les propres molécules biologiques du corps.

La principale source d'énergie pour la grande majorité des créatures terrestres est l'énergie lumineuse, principalement l'énergie solaire, mais certaines bactéries et archées obtiennent de l'énergie par chimiosynthèse. L'énergie lumineuse est convertie par les plantes en énergie chimique (molécules organiques) par photosynthèse en présence d'eau et de certains minéraux. Une partie de l'énergie reçue est dépensée pour augmenter la biomasse et maintenir la vie, l'autre partie est perdue sous forme de chaleur et de déchets. Mécanismes généraux La conversion de l’énergie chimique en énergie utile pour soutenir la vie s’appelle respiration et métabolisme.

Niveaux d'organisation de la vie

Les organismes vivants sont des structures hautement organisées. Il existe donc en biologie plusieurs niveaux d’organisation. DANS différentes sources certains niveaux sont omis ou combinés les uns avec les autres. Vous trouverez ci-dessous les principaux niveaux d'organisation de la nature vivante séparément les uns des autres.

• Moléculaire - le niveau d'interaction entre les molécules qui composent la cellule et déterminent tous ses processus.
• Cellulaire - le niveau auquel les cellules sont considérées comme des unités élémentaires de la structure des êtres vivants.
• Tissu - le niveau d'ensembles de cellules de structure et de fonction similaires qui forment les tissus.
• Organe - niveau d'organes individuels qui ont leur propre structure (combinaison de types de tissus) et leur propre emplacement dans le corps.
• Organisme - le niveau d'un organisme individuel.
• Niveau population-espèce - le niveau d'une population composée d'un ensemble d'individus de la même espèce.
• Biogéocénotique - le niveau d'interaction des espèces entre elles et avec divers facteurs environnement.
• Le niveau de la biosphère est la totalité de toutes les biogéocénoses, incluant et déterminant tous les phénomènes de la vie sur Terre.

Sciences Biologiques

La plupart des sciences biologiques sont disciplines avec une spécialisation plus étroite. Traditionnellement, ils sont regroupés selon les types d'organismes étudiés :

• la botanique étudie les plantes, les algues, les champignons et les organismes apparentés,
• zoologie - animaux et protistes,
• microbiologie - micro-organismes et virus.

• la biochimie étudie les bases chimiques de la vie,
• la biophysique étudie les bases physiques de la vie,
• biologie moléculaire - interactions complexes entre molécules biologiques,
• biologie cellulaire et cytologie - les éléments de base des organismes multicellulaires, des cellules,
• histologie et anatomie - la structure des tissus et du corps à partir d'organes et de tissus individuels,
• physiologie - physique et fonctions chimiques les organes et les tissus,
• éthologie - comportement des êtres vivants,
• écologie - interdépendance divers organismes et leur environnement,
• génétique - modèles d'hérédité et de variabilité,
• biologie du développement - le développement d'un organisme en ontogenèse,
• paléobiologie et biologie évolutive - l'origine et le développement historique de la nature vivante.

Aux frontières des sciences connexes se posent : la biomédecine, la biophysique (étude des objets vivants par des méthodes physiques), la biométrie, etc. En lien avec les besoins pratiques de l'homme, des domaines tels que la biologie spatiale, la sociobiologie, la physiologie du travail et la bionique apparaît.

Disciplines biologiques

Histoire de la biologie

Bien que le concept de la biologie en tant que science naturelle distincte soit apparu au XIXe siècle, les disciplines biologiques trouvent leurs origines plus tôt dans la médecine et l’histoire naturelle. Habituellement, leur tradition vient de scientifiques anciens comme Aristote et Galien à travers les médecins arabes al-Jahiz, ibn-Sina, ibn-Zukhr et ibn-al-Nafiz. À la Renaissance, la pensée biologique en Europe a été révolutionnée par l'invention de l'imprimerie et la diffusion des œuvres imprimées, l'intérêt pour Recherche expérimentale et la découverte de nombreuses nouvelles espèces d'animaux et de plantes au cours de l'ère de la découverte. A cette époque, travaillaient les esprits exceptionnels Andrei Vesalius et William Harvey, qui posèrent les bases de l'anatomie et de la physiologie modernes. Un peu plus tard, Linné et Buffon ont fait un excellent travail en classifiant les formes de créatures vivantes et fossiles. La microscopie a ouvert à l’observation le monde jusqu’alors inconnu des micro-organismes, jetant ainsi les bases du développement de la théorie cellulaire. Le développement des sciences naturelles, dû en partie à l'émergence de la philosophie mécaniste, a contribué au développement histoire naturelle.

À début XIX siècle, certaines disciplines biologiques modernes, comme la botanique et la zoologie, ont atteint niveau professionnel. Lavoisier et d'autres chimistes et physiciens ont commencé à rassembler des idées sur la vie et nature inanimée. Des naturalistes tels qu'Alexander Humboldt ont exploré l'interaction des organismes avec leur environnement et sa dépendance à l'égard de la géographie, posant ainsi les bases de la biogéographie, de l'écologie et de l'éthologie. Au XIXe siècle, le développement de la doctrine de l’évolution a progressivement conduit à une compréhension du rôle de l’extinction et de la variabilité des espèces, et la théorie cellulaire a montré sous un nouveau jour la structure fondamentale de la matière vivante. Combinées aux données de l'embryologie et de la paléontologie, ces avancées ont permis à Charles Darwin de créer théorie holistique l'évolution, qui est basée sur la sélection naturelle. À fin du 19ème siècle Pendant des siècles, les idées de génération spontanée ont finalement cédé la place à la théorie d'un agent infectieux comme agent causal de maladies. Mais le mécanisme de transmission des caractéristiques parentales restait encore un mystère.

Vulgarisation de la biologie

voir également

La biologie est la science de la vie. Actuellement, il représente un complexe de sciences sur la nature vivante. L'objet d'étude de la biologie concerne les organismes vivants - plantes et animaux. et étudier la diversité des espèces, la structure du corps et les fonctions des organes, le développement, la distribution, leurs communautés, l'évolution.

Les premières informations sur les organismes vivants ont commencé à s'accumuler primitif. Les organismes vivants lui fournissaient de la nourriture, du matériel pour se vêtir et se loger. Déjà à cette époque, une personne ne pouvait se passer de connaissances sur les propriétés des plantes, les endroits où elles poussent, le moment de la maturation des fruits et des graines, les habitats et les habitudes des animaux qu'elle chassait, les prédateurs et les animaux venimeux qui pourraient menacer. sa vie.

Ainsi, les informations sur les organismes vivants se sont progressivement accumulées. La domestication des animaux et le début de la culture des plantes ont nécessité une connaissance plus approfondie des organismes vivants.

Premiers fondateurs

Des éléments factuels importants sur les organismes vivants ont été rassemblés par le grand médecin grec Hippocrate (460-377 av. J.-C.). Il a collecté des informations sur la structure des animaux et des humains et a donné une description des os, des muscles, des tendons, du cerveau et de la moelle épinière.

Le premier grand ouvrage zoologie appartient au naturaliste grec Aristote (384-322 av. J.-C.). Il a décrit plus de 500 espèces d'animaux. Aristote s'intéressait à la structure et au mode de vie des animaux ; il posa les bases de la zoologie.

Les premiers travaux de systématisation des connaissances sur les plantes ( botanique) a été réalisé par Théophraste (372-287 avant JC).

Élargir les connaissances sur la structure corps humain(anatomie) science ancienne doit au médecin Galien (130-200 avant JC), qui pratiquait des autopsies sur des singes et des cochons. Ses travaux ont influencé les sciences naturelles et la médecine pendant plusieurs siècles.

Au Moyen Âge, sous le joug de l’Église, la science se développe très lentement. La Renaissance, qui débuta au XVe siècle, fut une étape importante dans le développement de la science. Déjà au XVIIIe siècle. développé comme sciences indépendantes botanique, zoologie, anatomie humaine, physiologie.

Des jalons majeurs dans l’étude du monde organique

Peu à peu, les informations accumulées sur la diversité des espèces, la structure du corps des animaux et des humains, développement individuel, fonctions des organes des plantes et des animaux. Tout au long de l'histoire séculaire de la biologie, les étapes les plus importantes de l'étude monde organique peut être appelé :

• Introduction des principes de systématique proposés par K. Linnaeus ;
• invention du microscope;
• création de la théorie cellulaire par T. Schwann ;
• approbation de la doctrine évolutionniste de Charles Darwin ;
• découverte par G. Mendel des lois fondamentales de l'hérédité ;
• application microscope électronique pour la recherche biologique;
• transcription code génétique;
• création de la doctrine de la biosphère.

À ce jour, la science connaît environ 1 500 000 espèces d'animaux et environ 500 000 espèces de plantes. L'étude de la diversité des plantes et des animaux, des caractéristiques de leur structure et de leur activité vitale a grande importance. Les sciences biologiques constituent la base du développement de la production végétale, de l’élevage, de la médecine, de la bionique et de la biotechnologie.

L’anatomie et la physiologie humaines, qui constituent le fondement théorique de la médecine, sont l’une des sciences biologiques les plus anciennes. Chaque personne doit comprendre la structure et les fonctions de son corps afin de pouvoir prodiguer les premiers soins si nécessaire, prendre consciemment soin de sa santé et respecter les règles d'hygiène.

Au fil des siècles, la botanique, la zoologie, l'anatomie et la physiologie ont été développées par les scientifiques de manière indépendante, sciences isolées. Seulement au 19ème siècle. des modèles ont été découverts qui sont communs à tous les êtres vivants. C'est ainsi que les sciences qui étudient modèles généraux vie. Ceux-ci inclus:

• La cytologie est la science des cellules ;
• la génétique - la science de la variabilité et de l'hérédité ;
• écologie - la science des relations d'un organisme avec l'environnement et dans les communautés d'organismes ;
• Darwinisme - la science de l'évolution du monde organique et autres.

DANS formation ils composent le sujet biologie générale.

La première grande science biologique est la botanique. Elle étudie les plantes. La botanique est divisée en de nombreuses disciplines qui peuvent également être considérées comme biologiques. Algologie. L'anatomie végétale étudie la structure des tissus et des cellules végétales, ainsi que les lois selon lesquelles ces tissus se développent. La bryologie étudie les bryophytes, la dendrologie étudie les plantes ligneuses. La carpologie étudie les graines et les fruits des plantes.

La lichénologie est la science des lichens. La mycologie concerne les champignons, la mycogéorgaphie concerne leur distribution. La paléobotanique est une branche de la botanique qui étudie les restes fossiles des plantes. La palynologie étudie les grains de pollen et les spores des plantes. La science de la taxonomie des plantes s'occupe de leur classification. Etudes de phytopathologie diverses maladies plantes causées par des agents pathogènes et facteurs environnementaux. La fleuristerie étudie la flore, une collection de plantes historiquement formée sur un certain territoire.

La science de l'ethnobotanique étudie les interactions entre les humains et les plantes. La géobotanique est la science de la végétation de la Terre, des communautés végétales – les phytocénoses. La géographie des plantes étudie les schémas de leur répartition. La morphologie végétale est la science des modèles. La physiologie végétale concerne l'activité fonctionnelle des organismes végétaux.

Zoologie et microbiologie

L'ichtyologie est la science des poissons, la carcinologie est celle des crustacés, la cétologie est celle des cétacés, la conchiologie est celle des mollusques, la myrmécologie est celle des fourmis, la nématologie est celle des vers ronds, oologie - sur les œufs d'animaux, ornithologie - sur les oiseaux. La paléozoologie étudie les restes fossiles d'animaux, la planctologie étudie le plancton, la primatologie étudie les primates, la thériologie étudie les mammifères et les insectes, la protozoologie étudie les organismes unicellulaires. L'éthologie s'occupe de l'étude.

La troisième grande branche de la biologie est la microbiologie. Cette science étudie les organismes vivants invisibles à l’œil nu : bactéries, archées, champignons et algues microscopiques, virus. Les sections sont distinguées en conséquence : virologie, mycologie, bactériologie, etc.

La biologie(du grec bios - vie, logos - mot, science) est un complexe de sciences sur la nature vivante.

Le sujet de la biologie concerne toutes les manifestations de la vie : la structure et les fonctions des êtres vivants, leur diversité, leur origine et leur développement, ainsi que leur interaction avec l'environnement. La tâche principale de la biologie en tant que science est d'interpréter tous les phénomènes de la nature vivante en termes de base scientifique, en tenant compte du fait que l’organisme entier possède des propriétés fondamentalement différentes de celles de ses composants.

La biologie étudie tous les aspects de la vie, notamment la structure, le fonctionnement, la croissance, l'origine, l'évolution et la répartition des organismes vivants sur Terre, classe et décrit les êtres vivants, l'origine de leurs espèces et leurs interactions entre eux et avec l'environnement.

Au coeur biologie moderne mensonge 5 principes fondamentaux :

1. théorie cellulaire
2. évolution
3. la génétique
4. homéostasie
5. énergie

Sciences Biologiques

Actuellement, la biologie comprend un certain nombre de sciences qui peuvent être systématisées selon les critères suivants : sujet et prédominant méthodes recherche et sur le sujet étudié niveau d'organisation de la nature vivante.

Par sujet de rechercheje Sciences Biologiques divisé en bactériologie, botanique, virologie, zoologie, mycologie.

Botanique est une science biologique qui étudie de manière approfondie les plantes et la couverture végétale de la Terre.

Zoologie - une branche de la biologie, science de la diversité, de la structure, de l'activité vitale, de la répartition et des relations des animaux avec leur environnement, leur origine et leur développement.

Bactériologie - science biologique qui étudie la structure et l'activité des bactéries, ainsi que leur rôle dans la nature.

Virologie - science biologique qui étudie les virus.

Objet principal mycologie sont les champignons, leur structure et leurs caractéristiques de vie.

Lichénologie - science biologique qui étudie les lichens.

La bactériologie, la virologie et certains aspects de la mycologie sont souvent abordés dans le cadre de microbiologie - section de biologie, science des micro-organismes (bactéries, virus et champignons microscopiques).

Taxonomie, ou taxonomie, - science biologique qui décrit et classe en groupes toutes les créatures vivantes et disparues.

À leur tour, chacune des sciences biologiques répertoriées est divisée en biochimie, morphologie, anatomie, physiologie, embryologie, génétique et systématique (plantes, animaux ou micro-organismes). Biochimie est la science de composition chimique matière vivante, procédés chimiques, présent dans les organismes vivants et sous-jacent à leur activité vitale.

Morphologie - science biologique qui étudie la forme et la structure des organismes, ainsi que les schémas de leur développement. DANS dans un sens large cela comprend la cytologie, l'anatomie, l'histologie et l'embryologie. Distinguer la morphologie des animaux et des plantes.

Anatomie - il s'agit d'une section de la biologie (plus précisément de la morphologie), une science qui étudie structure interne et la forme des organes individuels, des systèmes et du corps dans son ensemble. L’anatomie végétale est considérée comme faisant partie de la botanique, l’anatomie animale est considérée comme faisant partie de la zoologie et l’anatomie humaine est une science distincte.

Physiologie - science biologique qui étudie les processus vitaux des organismes végétaux et animaux, leur systèmes individuels, organes, tissus et cellules. Il existe la physiologie des plantes, des animaux et des humains.

Embryologie(biologie du développement)- une branche de la biologie, science du développement individuel d'un organisme, y compris le développement de l'embryon.

Objet la génétique sont les lois de l’hérédité et de la variabilité. Actuellement, c'est l'une des sciences biologiques les plus dynamiques.

Par le niveau d'organisation de la nature vivante étudié allouer biologie moléculaire, cytologie, histologie, organologie, biologie des organismes et des systèmes supra-organismes.

Biologie moléculaire est l'une des branches les plus jeunes de la biologie, une science qui étudie notamment l'organisation de l'information héréditaire et la biosynthèse des protéines.

Cytologie, ou biologie cellulaire, - la science biologique dont l'objet d'étude est les cellules des organismes unicellulaires et multicellulaires.

Histologie - la science biologique, branche de la morphologie dont l'objet est la structure des tissus végétaux et animaux.

Vers la sphère organologie inclure la morphologie, l'anatomie et la physiologie de divers organes et de leurs systèmes. La biologie des organismes comprend toutes les sciences qui traitent des organismes vivants, par ex. éthologie- la science du comportement des organismes.

La biologie des systèmes supra-organismes est divisée en biogéographie et écologie. Étudie la répartition des organismes vivants biogéographie, alors que écologie - l'organisation et le fonctionnement des systèmes supraorganismes à différents niveaux : les populations, les biocénoses (communautés), les biogéocénoses (écosystèmes) et la biosphère.

Par méthodes de recherche dominantes On peut distinguer la biologie descriptive (par exemple la morphologie), expérimentale (par exemple la physiologie) et théorique. Identification et explication des modèles de structure, de fonctionnement et de développement de la nature vivante dans différents niveaux son organisation est la tâche biologie générale. Il comprend la biochimie, la biologie moléculaire, la cytologie, l'embryologie, la génétique, l'écologie, la science de l'évolution et l'anthropologie. Doctrine évolutionniste étudie les raisons forces motrices, mécanismes et schémas généraux d'évolution des organismes vivants. L'une de ses sections est paléontologie- une science dont le sujet est les restes fossiles d'organismes vivants. Anthropologie- section de biologie générale, science de l'origine et du développement de l'homme comme espèce biologique, ainsi que la diversité des populations l'homme moderne et les modèles de leur interaction. Les aspects appliqués de la biologie sont classés dans le domaine de la biotechnologie, de la sélection et d'autres activités rapides. développer les sciences. Biotechnologie est la science biologique qui étudie l'utilisation des organismes vivants et processus biologiques en production. Il est largement utilisé dans les industries alimentaires (boulangerie, fromagerie, brasserie...) et pharmaceutique (production d'antibiotiques, de vitamines), pour l'épuration des eaux... Sélection- la science des méthodes de création de races d'animaux domestiques, de variétés plantes cultivées et des souches de micro-organismes avec nécessaire à une personne propriétés. La sélection est également comprise comme le processus de modification des organismes vivants, réalisé par les humains pour leurs besoins.

Les progrès de la biologie sont étroitement liés aux succès d'autres sciences naturelles et sciences exactes, comme la physique, la chimie, les mathématiques, l'informatique, etc. Par exemple, la microscopie, les ultrasons (ultrasons), la tomographie et d'autres méthodes de biologie sont basées sur des lois physiques et l'étude de la structure des molécules biologiques et des processus se produisant dans le vivant systèmes seraient impossibles sans l’application de produits chimiques et méthodes physiques. Application méthodes mathématiques permet, d'une part, d'identifier la présence d'une connexion naturelle entre des objets ou des phénomènes, de confirmer la fiabilité des résultats obtenus, et, d'autre part, de modéliser un phénomène ou un processus. DANS Dernièrement Tous valeur plus élevée en biologie, ils acquièrent méthodes informatiques, comme la modélisation. À l'intersection de la biologie et d'autres sciences, un certain nombre de nouvelles sciences sont apparues, comme la biophysique, la biochimie, la bionique, etc.

Le rôle de la biologie dans la formation de l'image moderne du monde en matière de sciences naturelles

Au stade de sa formation, la biologie n'existait pas encore séparément des autres sciences naturelles et se limitait uniquement à l'observation, à l'étude, à la description et à la classification des représentants des animaux et flore, c'est-à-dire que c'était une science descriptive. Cependant, cela n'a pas empêché les anciens naturalistes Hippocrate (vers 460-377 avant JC), Aristote (384-322 avant JC) et Théophraste (de son vrai nom Tirtham, 372-287 avant JC) d'apporter une contribution significative au développement des idées. sur la structure des corps humains et animaux, ainsi que biodiversité animaux et plantes, posant ainsi les bases de l'anatomie et de la physiologie humaines, de la zoologie et de la botanique. Approfondir les connaissances sur la nature vivante et systématiser les faits précédemment accumulés qui ont eu lieu dans XVIe-XVIIIe siècles, a abouti à l'introduction nomenclature binaire et la création d'une taxonomie harmonieuse des plantes (C. Linnaeus) et des animaux (J.-B. Lamarck). Description d'un nombre important d'espèces ayant des caractéristiques similaires caractéristiques morphologiques, ainsi que les découvertes paléontologiques sont devenues des conditions préalables au développement d'idées sur l'origine des espèces et les manières développement historique monde organique. Ainsi, les expériences de F. Redi, L. Spallanzani et L. Pasteur aux XVIIe-XIXe siècles ont réfuté l'hypothèse de la génération spontanée, avancée par Aristote et répandue au Moyen Âge, et la théorie de l'évolution biochimique d'A.I. Oparin et J. Haldane, brillamment confirmé par S. Miller et G. Yuri, nous a permis de répondre à la question de l'origine de tous les êtres vivants. Si le processus même d'émergence d'êtres vivants à partir de composants non vivants et son évolution en soi ne soulèvent plus de doutes, alors les mécanismes, voies et directions du développement historique du monde organique ne sont toujours pas entièrement compris, puisqu'aucun des deux principales théories concurrentes de l'évolution ( théorie synthétiqueévolution, créée sur la base de la théorie de C. Darwin, et de la théorie de J.-B. Lamarck) ne peut toujours pas fournir de preuves complètes. Application de la microscopie et d'autres méthodes sciences connexes, conditionné par les progrès dans le domaine d'autres sciences naturelles, ainsi que par l'introduction de la pratique expérimentale, ont permis aux scientifiques allemands T. Schwann et M. Schleiden au 19ème siècle de formuler théorie cellulaire, complété plus tard par R. Virchow et K. Baer. C'est devenue la généralisation la plus importante en biologie, qui pierre angulaire a constitué la base idées modernes sur l'unité du monde organique. La découverte des modèles de transmission de l'information héréditaire par le moine tchèque G. Mendel a servi d'impulsion au développement rapide de la biologie dans XX-XXI siècles et a conduit non seulement à la découverte du porteur universel de l'hérédité - l'ADN, mais aussi du code génétique, ainsi que des mécanismes fondamentaux de contrôle, de lecture et de variabilité de l'information héréditaire. Le développement des idées sur l'environnement a conduit à l'émergence d'une science telle que écologie, et le libellé enseignements sur la biosphère en tant que système planétaire complexe à plusieurs composants composé d'immenses complexes biologiques interconnectés, ainsi que d'éléments chimiques et processus géologiques se produisant sur Terre (V.I. Vernadsky), ce qui permet à terme de réduire au moins dans une faible mesure Conséquences négatives activité économique personne. Ainsi, la biologie a joué un rôle important dans le développement de la science moderne. photo des sciences naturelles paix.

Méthodes d'étude des objets vivants

Comme toute autre science, la biologie possède son propre arsenal de méthodes. En plus méthode scientifique les connaissances utilisées dans d'autres branches, les méthodes telles que historiques, comparatives-descriptives, etc. sont largement utilisées en biologie.

Méthode scientifique la cognition comprend l'observation, la formulation d'hypothèses, l'expérimentation, la modélisation, l'analyse des résultats et la dérivation de modèles généraux.

Observation- il s'agit de la perception ciblée d'objets et de phénomènes à l'aide de sens ou d'instruments, déterminés par la tâche de l'activité. La condition principale observation scientifique est son objectivité, c'est-à-dire la capacité de vérifier les données obtenues par des observations répétées ou l'utilisation d'autres méthodes de recherche, telles que l'expérimentation. Les faits obtenus à la suite de l'observation sont appelés données. Ils peuvent être comme qualité(décrivant l'odeur, le goût, la couleur, la forme, etc.), et quantitatif, De plus, les données quantitatives sont plus précises que les données qualitatives.

Sur la base de données d'observation, une hypothèse est formulée - un jugement conjectural sur la connexion naturelle des phénomènes. L'hypothèse est testée dans une série d'expériences.

Une expérience est appelée une expérience menée scientifiquement, l'observation du phénomène étant étudiée dans des conditions contrôlées, permettant d'identifier les caractéristiques d'un objet ou d'un phénomène donné. Forme la plus élevée l'expérience est la modélisation - l'étude de tout phénomène, processus ou système d'objets en construisant et en étudiant leurs modèles. C'est essentiellement l'une des principales catégories de la théorie de la connaissance : toute méthode repose sur l'idée de modélisation recherche scientifique- à la fois théorique et expérimental. Les résultats expérimentaux et de simulation sont soumis à une analyse minutieuse.

Analyse appelée méthode de recherche scientifique consistant à décomposer un objet en ses éléments constitutifs ou à démembrer mentalement un objet par abstraction logique. L'analyse est inextricablement liée à la synthèse.

La synthèse est une méthode d'étude d'un sujet dans son intégrité, dans l'unité et l'interconnexion de ses parties. À la suite de l'analyse et de la synthèse, l'hypothèse de recherche la plus réussie devient une hypothèse de travail, et si elle est capable de résister aux tentatives de la réfuter et de prédire avec succès des faits et des relations auparavant inexpliqués, elle peut alors devenir théorie.

Sous théorie comprendre une forme de connaissance scientifique qui donne une idée holistique des modèles et des connexions essentielles de la réalité. Direction générale la recherche scientifique doit atteindre des niveaux plus élevés de prévisibilité. Si aucun fait ne peut modifier une théorie et que les écarts qui en découlent sont réguliers et prévisibles, alors celle-ci peut être élevée au rang de théorie. loi- une relation nécessaire, essentielle, stable et répétitive entre les phénomènes de la nature. À mesure que l’ensemble des connaissances s’accroît et que les méthodes de recherche s’améliorent, des hypothèses et même des théories solidement établies peuvent être remises en question, modifiées et même rejetées parce qu’elles sont elles-mêmes en cause. savoir scientifique sont de nature dynamique et sont constamment soumis à une remise en question critique.

La méthode historique révèle les modèles d'apparition et de développement des organismes, la formation de leur structure et de leur fonction. Dans certains cas, en utilisant cette méthode nouvelle vie acquérir des hypothèses et des théories qui étaient auparavant considérées comme fausses. C'est par exemple le cas des hypothèses de Darwin sur la nature de la transmission des signaux dans une plante en réponse aux influences environnementales. La méthode comparative-descriptive consiste à réaliser une analyse anatomique et morphologique des objets d'étude. Il est à la base de la classification des organismes, identifiant les modèles d'occurrence et de développement. Formes variées vie.

La surveillance est un système de mesures permettant d'observer, d'évaluer et de prévoir les changements dans l'état de l'objet étudié, en particulier la biosphère. Réaliser des observations et des expériences nécessite souvent l'utilisation de équipement spécial tels que les microscopes, les centrifugeuses, les spectrophotomètres, etc. La microscopie est largement utilisée en zoologie, en botanique, en anatomie humaine, en histologie, en cytologie, en génétique, enembryologie, en paléontologie, en écologie et dans d'autres branches de la biologie. Il permet d'étudier structure fine objets à l'aide de microscopes lumineux, électroniques, à rayons X et autres types de microscopes.

Un microscope optique se compose de pièces optiques et mécaniques. Les pièces optiques sont impliquées dans la construction d'une image et les pièces mécaniques sont utilisées pour faciliter l'utilisation des pièces optiques. Le grossissement global d'un microscope est déterminé par la formule : grossissement de l'objectif x grossissement de l'oculaire = grossissement du microscope.

Par exemple, si l'objectif grossit l'objet 8 fois et l'oculaire 7 fois, alors augmentation globale le microscope est 56.

La centrifugation différentielle, ou fractionnement, permet de séparer les particules selon leur taille et leur densité sous l'influence de force centrifuge, qui est activement utilisé dans l'étude de la structure des molécules biologiques et des cellules.

Niveaux de base d'organisation de la nature vivante

1. Génétique moléculaire. Les tâches les plus importantes La biologie à ce stade est l'étude des mécanismes de transmission de l'information génétique, de l'hérédité et de la variabilité.
2. Niveau cellulaire. Unité élémentaire niveau cellulaire l'organisation est la cellule, et le phénomène élémentaire sont les réactions du métabolisme cellulaire.
3. Au niveau des tissus. Ce niveau est représenté par des tissus qui combinent des cellules d'une certaine structure, taille, emplacement et fonctions similaires. Les tissus sont apparus au cours du développement historique parallèlement à la multicellularité. Dans les organismes multicellulaires, ils se forment au cours de l’ontogenèse en conséquence de la différenciation cellulaire.
4. Niveau orgue. Le niveau des organes est représenté par les organes des organismes. Chez les protozoaires, la digestion, la respiration, la circulation des substances, l'excrétion, le mouvement et la reproduction s'effectuent grâce à divers organites. Les organismes plus avancés possèdent des systèmes organiques. Chez les plantes et les animaux, les organes se forment grâce à différentes quantités tissus.
5. Niveau organisationnel. Unité élémentaire ce niveau est un individu dans son développement individuel, ou ontogenèse, donc niveau de l'organismeégalement appelé ontogénétique. Un phénomène élémentaire à ce niveau est celui des changements dans le corps au cours de son développement individuel.
6. Niveau population-espèce. Une population est un ensemble d’individus de la même espèce, se croisant librement et vivant séparément des autres groupes d’individus similaires. Dans les populations, il existe un libre échange d'informations héréditaires et leur transmission à la descendance. La population est unité élémentaire niveau population-espèce, mais un phénomène élémentaire dans dans ce cas sont des transformations évolutives, telles que les mutations et la sélection naturelle.
7. Niveau biogéocénotique. La biogéocénose est une communauté de populations historiquement établie différents types, interconnectés les uns aux autres et à l’environnement par le métabolisme et l’énergie. Les biogéocénoses sont systèmes élémentaires, dans lequel le cycle matière-énergie se produit en raison de l'activité vitale des organismes. Les biogéocénoses elles-mêmes sont des unités élémentaires d'un niveau donné, tandis que les phénomènes élémentaires sont des flux d'énergie et des cycles de substances qu'ils contiennent. Les biogéocénoses constituent la biosphère et déterminent tous les processus qui s'y déroulent.
8. Niveau de la biosphère. La biosphère est la coquille de la Terre habitée par des organismes vivants et transformée par eux. La biosphère est la plus haut niveau organisation de la vie sur la planète. Cette coquille recouvre la partie basse de l'atmosphère, l'hydrosphère et couche supérieure lithosphère. La biosphère, comme toutes les autres systèmes biologiques, dynamique et activement transformé par les êtres vivants. C'est lui-même une unité élémentaire du niveau de la biosphère, et les processus de circulation de substances et d'énergie qui se produisent avec la participation d'organismes vivants sont considérés comme un phénomène élémentaire.

Comme mentionné ci-dessus, chacun des niveaux d'organisation de la matière vivante apporte sa contribution à un processus évolutif unique : dans la cellule non seulement les informations héréditaires, mais cela change aussi, ce qui conduit à l'émergence de nouvelles combinaisons de signes et de propriétés de l'organisme, qui à leur tour sont soumises à l'action sélection naturelle au niveau population-espèce, etc.