Apa saja ilmu biologi? Biologi - ilmu kehidupan

Pentingnya biologi bagi kedokteran:

Penelitian genetika telah memungkinkan untuk mengembangkan metode diagnosis dini, pengobatan dan pencegahan penyakit keturunan pada manusia;

Pemilihan mikroorganisme memungkinkan memperoleh enzim, vitamin, hormon yang diperlukan untuk pengobatan sejumlah penyakit;

Rekayasa genetika memungkinkan produksi senyawa dan obat yang aktif secara biologis;

Definisi konsep “kehidupan” pada tahap ilmu pengetahuan saat ini. Properti Dasar hidup: Memberikan definisi yang lengkap dan jelas tentang konsep kehidupan cukup sulit, mengingat beragamnya manifestasinya. Sebagian besar definisi konsep kehidupan, yang diberikan oleh banyak ilmuwan dan pemikir selama berabad-abad, memperhitungkan kualitas-kualitas utama yang membedakan makhluk hidup dari benda mati. Misalnya, Aristoteles mengatakan bahwa hidup adalah “nutrisi, pertumbuhan dan kemerosotan” tubuh; A. L. Lavoisier mendefinisikan kehidupan sebagai “fungsi kimiawi”; G. R. Treviranus percaya bahwa kehidupan adalah “keseragaman proses yang stabil dengan perbedaan pengaruh eksternal" Jelas bahwa definisi tersebut tidak dapat memuaskan para ilmuwan, karena definisi tersebut tidak (dan tidak dapat mencerminkan) semua sifat makhluk hidup. Selain itu, pengamatan menunjukkan bahwa sifat-sifat makhluk hidup tidaklah luar biasa dan unik, seperti yang terlihat sebelumnya; benda mati. A.I. Oparin mendefinisikan kehidupan sebagai “bentuk pergerakan materi yang khusus dan sangat kompleks”. Definisi ini mencerminkan keunikan kualitatif kehidupan, yang tidak dapat direduksi menjadi hukum kimia atau fisika sederhana. Namun, dalam hal ini juga definisinya adalah karakter umum dan tidak mengungkapkan orisinalitas spesifik dari gerakan ini.

F. Engels menulis dalam “Dialectics of Nature”: “Hidup adalah cara keberadaan tubuh protein, yang inti utamanya adalah pertukaran materi dan energi dengan lingkungan».

Untuk penerapan praktis, definisi-definisi yang memuat sifat-sifat dasar yang melekat pada semua bentuk kehidupan akan berguna. Inilah salah satunya: kehidupan adalah sistem makromolekul terbuka, yang dicirikan oleh organisasi hierarkis, kemampuan untuk mereproduksi dirinya sendiri, pelestarian diri dan pengaturan diri, metabolisme, dan aliran energi yang diatur dengan baik. Berdasarkan definisi ini, kehidupan adalah inti keteraturan yang menyebar melalui alam semesta yang kurang teratur.

Kehidupan ada dalam bentuk sistem terbuka. Artinya, setiap bentuk kehidupan tidak hanya tertutup pada dirinya sendiri, tetapi terus-menerus bertukar materi, energi, dan informasi dengan lingkungannya.

2. Tingkat organisasi kehidupan yang ditentukan secara evolusi: Ada beberapa tingkatan pengorganisasian makhluk hidup - tingkatan organisasi biologis: molekuler, seluler, jaringan, organ, organisme, populasi-spesies dan ekosistem.

Tingkat organisasi molekuler- ini adalah tingkat fungsi makromolekul biologis - biopolimer: asam nukleat, protein, polisakarida, lipid, steroid. Proses kehidupan yang paling penting dimulai dari tingkat ini: metabolisme, konversi energi, transmisi informasi turun-temurun. Tingkat ini dipelajari: biokimia, genetika molekuler, biologi molekuler, genetika, biofisika.

Tingkat seluler- ini adalah tingkat sel (sel bakteri, cyanobacteria, hewan uniseluler dan alga, jamur uniseluler, sel organisme multiseluler). Selnya adalah unit struktural hidup, unit fungsional, unit pengembangan. Tingkat ini dipelajari oleh sitologi, sitokimia, sitogenetika, dan mikrobiologi.

Tingkat organisasi jaringan- ini adalah tingkat di mana struktur dan fungsi jaringan dipelajari. Tingkat ini dipelajari oleh histologi dan histokimia.

Tingkat organ organisasi- Ini adalah tingkat organ organisme multiseluler. Anatomi, fisiologi, dan embriologi mempelajari tingkat ini.

Tingkat organisasi organisme- ini adalah tingkat organisme uniseluler, kolonial dan multiseluler. Kekhasan tingkat organisme adalah pada tingkat ini terjadi penguraian dan implementasi informasi genetik, pembentukan ciri-ciri yang melekat pada individu suatu spesies tertentu. Tingkatan ini dipelajari secara morfologi (anatomi dan embriologi), fisiologi, genetika, dan paleontologi.

Tingkat populasi-spesies- ini adalah tingkat agregat individu - populasi dan spesies. Tingkatan ini dipelajari oleh sistematika, taksonomi, ekologi, biogeografi, dan genetika populasi. Pada tingkat ini, karakteristik genetik dan ekologi suatu populasi, bersifat dasar faktor evolusi dan dampaknya terhadap kumpulan gen (evolusi mikro), masalah konservasi spesies.

Tingkat organisasi kehidupan biogeocenotic - diwakili oleh berbagai biogeocenosis alam dan budaya di semua lingkungan hidup . Komponen- Populasi berbagai jenis; Faktor lingkungan ; Jaring makanan, aliran materi dan energi ; Proses dasar; Siklus biokimia zat dan aliran energi yang mendukung kehidupan ; Keseimbangan cairan antara organisme hidup dan lingkungan abiotik (homeostasis) ; Menyediakan organisme hidup dengan kondisi dan sumber daya hidup (makanan dan tempat berlindung). Ilmu-ilmu yang melakukan penelitian pada tingkat ini: Biogeografi, Ekologi Biogeocenology

Organisasi kehidupan tingkat biosfer

Disajikan kepada yang tertinggi bentuk global organisasi sistem biologis - biosfer. Komponen – Biogeocenosis; Dampak antropogenik; Proses dasar; Interaksi aktif materi hidup dan tak hidup di planet ini; Sirkulasi materi dan energi global secara biologis;

Partisipasi aktif biogeokimia manusia dalam semua proses biosfer, kegiatan ekonomi dan etnokulturalnya

Ilmu-ilmu yang melakukan penelitian pada tingkat ini: Ekologi; Ekologi global; Ekologi luar angkasa; Ekologi sosial.

Mengklasifikasikan dan mendeskripsikan makhluk hidup, asal usul spesiesnya, dan interaksinya satu sama lain dan dengan lingkungan.

Sebagai ilmu yang berdiri sendiri, biologi muncul dari ilmu alam pada abad ke-19, ketika para ilmuwan menemukan bahwa semua organisme hidup mempunyai sifat-sifat tertentu. sifat umum dan tanda-tanda yang umumnya bukan ciri-ciri alam mati. Istilah "biologi" diciptakan secara independen oleh beberapa penulis: Friedrich Burdach pada tahun 1800, Gottfried Reinhold Treviranus pada tahun 1802, dan Jean Baptiste Lamarck pada tahun 1802.

Gambaran biologis dunia

Saat ini, biologi merupakan mata pelajaran standar di pendidikan menengah dan tinggi. lembaga pendidikan di seluruh dunia. Lebih dari satu juta artikel dan buku tentang biologi, kedokteran, biomedis, dan bioteknologi diterbitkan setiap tahunnya.

• Teori sel adalah doktrin segala sesuatu yang berhubungan dengan sel. Semua organisme hidup terdiri dari setidaknya satu sel - unit struktural dan fungsional dasar organisme. Mekanisme dasar dan kimia semua sel secara keseluruhan organisme darat serupa; sel hanya berasal dari sel yang sudah ada sebelumnya yang bereproduksi dengan cara pembelahan sel. Teori sel menjelaskan struktur sel, pembelahannya, interaksinya lingkungan eksternal, menggabungkan lingkungan internal Dan membran sel, mekanisme aksi bagian individu sel dan interaksinya satu sama lain.
• Evolusi. Melalui seleksi alam dan penyimpangan genetik, ciri-ciri turun temurun suatu populasi berubah dari generasi ke generasi.
• Teori gen. Ciri-ciri makhluk hidup diturunkan dari generasi ke generasi bersama dengan gen yang dikodekan dalam DNA. Informasi tentang struktur makhluk hidup, atau genotipe, digunakan oleh sel untuk membuat fenotipe, yaitu karakteristik fisik atau biokimia suatu organisme yang dapat diamati. Meskipun fenotipe yang diekspresikan melalui ekspresi gen dapat mempersiapkan suatu organisme untuk hidup di lingkungannya, informasi tentang lingkungan tidak diteruskan kembali ke gen. Gen dapat berubah sebagai respons terhadap pengaruh lingkungan hanya melalui proses evolusi.
• Homeostatis. Proses fisiologis, memungkinkan tubuh untuk mempertahankan kekonstanan lingkungan internalnya terlepas dari perubahan lingkungan eksternal.
• Energi. Atribut organisme hidup apa pun yang penting bagi kondisinya.

Teori sel

Evolusi

Konsep pengorganisasian utama dalam biologi adalah bahwa kehidupan berubah dan berkembang seiring waktu melalui evolusi, dan semua bentuk kehidupan yang diketahui di Bumi memilikinya asal usul yang sama. Hal ini menyebabkan adanya kesamaan satuan dasar dan proses kehidupan yang disebutkan di atas. Konsep evolusi diperkenalkan ke dalam leksikon ilmiah oleh Jean-Baptiste Lamarck pada tahun 1809. Charles Darwin menemukan hal itu lima puluh tahun kemudian penggerak adalah seleksi alam, sama seperti seleksi buatan yang sengaja digunakan manusia untuk menciptakan keturunan hewan dan varietas tumbuhan baru. Kemudian dalam teori evolusi sintetik terdapat mekanisme tambahan perubahan evolusioner penyimpangan genetik telah didalilkan.

Teori gen

Bentuk dan fungsi benda-benda biologis direproduksi dari generasi ke generasi melalui gen, yang merupakan unit dasar hereditas. Adaptasi fisiologis terhadap lingkungan tidak dapat dikodekan dalam gen dan diwariskan pada keturunannya (lihat Lamarckisme). Perlu dicatat bahwa semuanya bentuk-bentuk yang ada Kehidupan di bumi, termasuk bakteri, tumbuhan, hewan, dan jamur, memiliki mekanisme dasar yang sama untuk penyalinan DNA dan sintesis protein. Misalnya, bakteri yang memasukkan DNA manusia mampu mensintesis protein manusia.

Himpunan gen suatu organisme atau sel disebut genotipe. Gen disimpan pada satu atau lebih kromosom. Kromosom adalah untaian DNA panjang yang dapat mengandung banyak gen. Jika suatu gen aktif, urutan DNA-nya disalin ke dalam urutan RNA melalui transkripsi. Ribosom kemudian dapat menggunakan RNA untuk mensintesis urutan protein yang sesuai dengan kode RNA dalam proses yang disebut translasi. Protein dapat melakukan fungsi katalitik (enzimatik), transportasi, reseptor, pelindung, struktural, dan fungsi motorik.

Homeostatis

Homeostasis adalah kemampuan sistem terbuka untuk mengatur lingkungan internalnya sedemikian rupa untuk mempertahankan kekonstanannya melalui berbagai pengaruh korektif yang diarahkan. mekanisme regulasi. Semua makhluk hidup, baik multiseluler maupun uniseluler, mampu mempertahankan homeostatis. Pada tingkat sel, misalnya, keasaman lingkungan internal dipertahankan (). Pada tingkat tubuh pada hewan berdarah panas, hal ini dipertahankan suhu konstan tubuh. Dalam kaitannya dengan istilah ekosistem, homeostatis mengacu, khususnya, pada pemeliharaan konsentrasi oksigen atmosfer dan karbon dioksida di Bumi yang konstan oleh tumbuhan dan alga.

Energi

Kelangsungan hidup organisme apa pun bergantung pada pasokan energi yang konstan. Energi diambil dari zat-zat yang berfungsi sebagai makanan dan melalui zat khusus reaksi kimia digunakan untuk membangun dan memelihara struktur dan fungsi sel. Dalam proses ini, molekul makanan digunakan untuk mengekstraksi energi dan mensintesis molekul biologis tubuh sendiri.

Sumber energi utama bagi sebagian besar makhluk darat adalah energi cahaya, terutama energi matahari, namun beberapa bakteri dan archaea memperoleh energi melalui kemosintesis. Energi cahaya diubah oleh tumbuhan menjadi energi kimia (molekul organik) melalui fotosintesis dengan adanya air dan beberapa mineral. Sebagian energi yang diterima digunakan untuk meningkatkan biomassa dan mempertahankan kehidupan, sebagian lagi hilang dalam bentuk panas dan produk limbah. Mekanisme umum Perubahan energi kimia menjadi energi yang berguna untuk menunjang kehidupan disebut respirasi dan metabolisme.

Tingkatan organisasi kehidupan

Organisme hidup merupakan struktur yang sangat terorganisir, oleh karena itu dalam biologi terdapat beberapa tingkatan organisasi. DI DALAM berbagai sumber beberapa level dihilangkan atau digabungkan satu sama lain. Di bawah ini adalah tingkatan utama pengorganisasian satwa liar secara terpisah satu sama lain.

• Molekuler - tingkat interaksi antara molekul-molekul yang menyusun sel dan menentukan semua prosesnya.
• Seluler - tingkat di mana sel dianggap sebagai unit dasar dari struktur makhluk hidup.
• Jaringan - tingkat kumpulan sel-sel yang serupa struktur dan fungsinya yang membentuk jaringan.
• Organ - tingkat organ individu yang memiliki strukturnya sendiri (kombinasi jenis jaringan) dan lokasinya di dalam tubuh.
• Organisme - tingkat organisme individu.
• Tingkat populasi-spesies - tingkat populasi yang terdiri dari sekumpulan individu dari spesies yang sama.
• Biogeocenotic - tingkat interaksi spesies satu sama lain dan dengan berbagai faktor lingkungan.
• Tingkat biosfer merupakan totalitas dari semua biogeocenosis, termasuk yang menentukan semua fenomena kehidupan di Bumi.

Ilmu Biologi

Kebanyakan ilmu biologi adalah disiplin ilmu dengan spesialisasi yang lebih sempit. Secara tradisional, mereka dikelompokkan menurut jenis organisme yang dipelajari:

• botani mempelajari tumbuhan, alga, jamur dan organisme mirip jamur,
• zoologi - hewan dan protista,
• mikrobiologi - mikroorganisme dan virus.

• biokimia mempelajari dasar kimia kehidupan,
• biofisika mempelajari dasar fisik kehidupan,
• biologi molekuler - interaksi kompleks antara molekul biologis,
• biologi sel dan sitologi - bahan dasar dasar organisme multiseluler, sel,
• histologi dan anatomi - struktur jaringan dan tubuh dari masing-masing organ dan jaringan,
• fisiologi - fisik dan fungsi kimia organ dan jaringan,
• etologi - perilaku makhluk hidup,
• ekologi - saling ketergantungan berbagai organisme dan lingkungan mereka,
• genetika - pola hereditas dan variabilitas,
• biologi perkembangan - perkembangan suatu organisme dalam entogenesis,
• paleobiologi dan biologi evolusi - asal usul dan sejarah perkembangan alam yang hidup.

Berbatasan dengan ilmu-ilmu terkait muncul: biomedis, biofisika (studi tentang benda hidup dengan metode fisik), biometrik, dll. Sehubungan dengan kebutuhan praktis manusia, bidang-bidang seperti biologi ruang angkasa, sosiobiologi, fisiologi tenaga kerja, dan bionik muncul.

Disiplin biologi

Sejarah biologi

Meskipun konsep biologi sebagai ilmu alam yang berbeda muncul pada abad ke-19, disiplin ilmu biologi berawal lebih awal dalam bidang kedokteran dan sejarah alam. Biasanya tradisi mereka berasal dari ilmuwan kuno seperti Aristoteles dan Galen melalui tabib Arab al-Jahiz, ibn-Sina, ibn-Zukhr dan ibn-al-Nafiz. Selama Renaisans, pemikiran biologi di Eropa mengalami revolusi dengan ditemukannya percetakan dan penyebaran karya cetak, serta minat terhadap penelitian eksperimental dan penemuan banyak spesies hewan dan tumbuhan baru selama Era Penemuan. Pada saat ini, pemikir luar biasa Andrei Vesalius dan William Harvey bekerja, yang meletakkan dasar-dasar anatomi dan fisiologi modern. Beberapa saat kemudian, Linnaeus dan Buffon melakukan pekerjaan yang hebat dalam mengklasifikasikan bentuk makhluk hidup dan fosil. Mikroskop membuka dunia pengamatan mikroorganisme yang sebelumnya tidak diketahui, meletakkan dasar bagi pengembangan teori sel. Perkembangan ilmu pengetahuan alam, antara lain karena munculnya filsafat mekanistik, turut andil dalam perkembangan tersebut sejarah alam.

KE awal XIX abad ini, beberapa disiplin ilmu biologi modern, seperti botani dan zoologi, telah mencapainya tingkat profesional. Lavoisier dan ahli kimia serta fisikawan lainnya mulai menyatukan gagasan tentang kehidupan dan alam mati. Naturalis seperti Alexander Humboldt mengeksplorasi interaksi organisme dengan lingkungannya dan ketergantungannya pada geografi, meletakkan dasar biogeografi, ekologi, dan etologi. Pada abad ke-19, perkembangan doktrin evolusi secara bertahap mengarah pada pemahaman tentang peran kepunahan dan variabilitas spesies, dan teori sel menunjukkan dengan cara baru dasar-dasar struktur materi hidup. Dikombinasikan dengan data dari embriologi dan paleontologi, kemajuan ini memungkinkan Charles Darwin untuk berkreasi teori holistik evolusi, yang didasarkan pada seleksi alam. KE akhir abad ke-19 Berabad-abad, gagasan generasi spontan akhirnya digantikan oleh teori agen infeksi sebagai agen penyebab penyakit. Namun mekanisme pewarisan sifat orang tua masih menjadi misteri.

Mempopulerkan biologi

Lihat juga

Biologi adalah ilmu tentang kehidupan. Saat ini mewakili suatu kompleks ilmu tentang satwa liar. Objek kajian biologi adalah makhluk hidup – tumbuhan dan hewan. dan mempelajari keanekaragaman spesies, struktur tubuh dan fungsi organ, perkembangan, distribusi, komunitasnya, evolusi.

Informasi pertama tentang organisme hidup mulai terakumulasi manusia primitif. Organisme hidup memberinya makanan, bahan untuk pakaian dan tempat tinggal. Pada masa itu, seseorang tidak dapat hidup tanpa pengetahuan tentang sifat-sifat tumbuhan, tempat tumbuhnya, waktu pemasakan buah dan biji, habitat dan kebiasaan hewan yang diburunya, predator dan hewan beracun yang dapat mengancam. hidupnya.

Dengan demikian, informasi tentang organisme hidup secara bertahap terakumulasi. Domestikasi hewan dan dimulainya budidaya tanaman membutuhkan pengetahuan yang lebih mendalam tentang organisme hidup.

Pendiri Pertama

Materi faktual penting tentang organisme hidup dikumpulkan oleh tabib besar Yunani - Hippocrates (460-377 SM). Ia mengumpulkan informasi tentang struktur hewan dan manusia, serta memberikan gambaran tentang tulang, otot, tendon, otak, dan sumsum tulang belakang.

Karya besar pertama ilmu hewan milik naturalis Yunani Aristoteles (384-322 SM). Dia menggambarkan lebih dari 500 spesies hewan. Aristoteles tertarik pada struktur dan gaya hidup hewan; ia meletakkan dasar-dasar zoologi.

Karya pertama tentang sistematisasi pengetahuan tentang tumbuhan ( botani) dibuat oleh Theophrastus (372-287 SM).

Memperluas pengetahuan tentang struktur tubuh manusia(anatomi) ilmu pengetahuan kuno berutang kepada dokter Galen (130-200 SM), yang melakukan otopsi pada monyet dan babi. Karya-karyanya mempengaruhi ilmu pengetahuan alam dan kedokteran selama beberapa abad.

Selama Abad Pertengahan, di bawah pengaruh gereja, ilmu pengetahuan berkembang sangat lambat. Tonggak penting dalam perkembangan ilmu pengetahuan adalah zaman Renaisans yang dimulai pada abad ke-15. Sudah di abad ke-18. dikembangkan sebagai ilmu-ilmu mandiri botani, zoologi, anatomi manusia, fisiologi.

Tonggak utama dalam studi dunia organik

Lambat laun, informasi terkumpul tentang keanekaragaman spesies, struktur tubuh hewan dan manusia, perkembangan individu, fungsi organ tumbuhan dan hewan. Sepanjang sejarah biologi yang berusia berabad-abad, tonggak terbesar dalam penelitian ini dunia organik bisa disebut:

• Pengenalan prinsip sistematika yang dikemukakan oleh K. Linnaeus;
• penemuan mikroskop;
• penciptaan teori sel oleh T. Schwann;
• persetujuan doktrin evolusi Charles Darwin;
• penemuan oleh G. Mendel tentang hukum dasar hereditas;
• aplikasi mikroskop elektron untuk penelitian biologi;
• salinan kode genetik;
• penciptaan doktrin biosfer.

Saat ini ilmu pengetahuan mengetahui sekitar 1.500.000 spesies hewan dan sekitar 500.000 spesies tumbuhan. Ilmu yang mempelajari keanekaragaman tumbuhan dan hewan, ciri-ciri struktur dan aktivitas hidupnya nilai yang besar. Ilmu biologi menjadi dasar pengembangan produksi tanaman, peternakan, kedokteran, bionik, dan bioteknologi.

Salah satu ilmu biologi tertua adalah anatomi dan fisiologi manusia, yang menjadi landasan teori kedokteran. Setiap orang harus memiliki pemahaman tentang struktur dan fungsi tubuhnya agar dapat memberikan pertolongan pertama jika diperlukan, secara sadar menjaga kesehatan dan mengikuti aturan kebersihan.

Selama berabad-abad, botani, zoologi, anatomi, fisiologi telah dikembangkan oleh para ilmuwan secara mandiri, ilmu-ilmu yang terisolasi. Baru pada abad ke-19. ditemukan pola-pola yang umum bagi semua makhluk hidup. Demikianlah ilmu-ilmu yang mempelajarinya pola umum kehidupan. Ini termasuk:

• Sitologi adalah ilmu tentang sel;
• genetika - ilmu tentang variabilitas dan keturunan;
• ekologi - ilmu tentang hubungan suatu organisme dengan lingkungan dan komunitas organisme;
• Darwinisme - ilmu tentang evolusi dunia organik dan lain-lain.

DI DALAM kursus pelatihan mereka menjadi subjeknya biologi umum.

Ilmu biologi besar yang pertama adalah botani. Dia mempelajari tanaman. Botani terbagi menjadi banyak disiplin ilmu yang juga dapat dianggap biologis. Algologi. Anatomi tumbuhan mempelajari struktur jaringan dan sel tumbuhan, serta hukum perkembangan jaringan tersebut. Bryologi mempelajari lumut, dendrologi mempelajari tumbuhan berkayu. Karpologi mempelajari benih dan buah tanaman.

Lichenology adalah ilmu tentang lumut kerak. Mikologi adalah tentang jamur, mikogeorgafi adalah tentang distribusinya. Paleobotani adalah cabang ilmu botani yang mempelajari sisa-sisa fosil tumbuhan. Palinologi mempelajari butiran serbuk sari dan spora tumbuhan. Ilmu taksonomi tumbuhan berkaitan dengan klasifikasinya. Studi fitopatologi berbagai penyakit tanaman yang disebabkan oleh patogen dan faktor lingkungan. Budidaya Bunga mempelajari flora, kumpulan tumbuhan yang secara historis terbentuk di suatu wilayah tertentu.

Ilmu etnobotani mempelajari interaksi antara manusia dan tumbuhan. Geobotani adalah ilmu tentang vegetasi bumi, tentang komunitas tumbuhan – fitocenosis. Geografi tumbuhan mempelajari pola persebarannya. Morfologi tumbuhan adalah ilmu tentang pola. Fisiologi tumbuhan adalah tentang aktivitas fungsional organisme tumbuhan.

Zoologi dan mikrobiologi

Iktiologi adalah ilmu tentang ikan, karsinologi adalah ilmu tentang krustasea, ketologi adalah ilmu tentang cetacea, konkiologi adalah ilmu moluska, mirmekologi adalah ilmu semut, nematologi adalah ilmu tentang ikan. cacing gelang, oologi - tentang telur binatang, ilmu burung - tentang burung. Paleozoologi mempelajari sisa-sisa fosil hewan, planktologi mempelajari plankton, primatologi mempelajari primata, theriologi mempelajari mamalia dan serangga, protozoologi mempelajari organisme uniseluler. Etologi berkaitan dengan penelitian ini.

Cabang utama biologi yang ketiga adalah mikrobiologi. Ilmu ini mempelajari organisme hidup yang tidak terlihat dengan mata telanjang: bakteri, archaea, jamur mikroskopis dan alga, virus. Bagian-bagiannya dibedakan berdasarkan: virologi, mikologi, bakteriologi, dll.

Biologi(dari bahasa Yunani bios - kehidupan, logos - kata, sains) adalah suatu kompleks ilmu tentang alam yang hidup.

Pokok bahasan biologi adalah segala manifestasi kehidupan: struktur dan fungsi makhluk hidup, keanekaragamannya, asal usul dan perkembangannya, serta interaksinya dengan lingkungan. Tugas utama biologi sebagai ilmu adalah menafsirkan semua fenomena alam yang hidup dalam konteks dasar ilmiah, mengingat keseluruhan organisme mempunyai sifat-sifat yang secara fundamental berbeda dari komponen-komponennya.

Biologi mempelajari semua aspek kehidupan, khususnya struktur, fungsi, pertumbuhan, asal usul, evolusi dan distribusi organisme hidup di Bumi, mengklasifikasikan dan menjelaskan makhluk hidup, asal usul spesiesnya, dan interaksinya satu sama lain dan dengan lingkungan.

Pada intinya biologi modern berbohong 5 prinsip dasar:

1. teori sel
2. evolusi
3. genetika
4. homeostatis
5. energi

Ilmu Biologi

Saat ini biologi mencakup sejumlah ilmu yang dapat disistematisasikan menurut kriteria sebagai berikut: subjek dan dominan metode penelitian dan pada subjek yang sedang dipelajari tingkat organisasi satwa liar.

Oleh subjek penelitianSAYA ilmu biologi dibagi menjadi bakteriologi, botani, virologi, zoologi, mikologi.

Botani adalah ilmu biologi yang mempelajari secara komprehensif tumbuhan dan tutupan vegetasi bumi.

Ilmu hewan - cabang biologi, ilmu tentang keanekaragaman, struktur, aktivitas kehidupan, persebaran dan hubungan hewan dengan lingkungannya, asal usul dan perkembangannya.

Bakteriologi - ilmu biologi yang mempelajari struktur dan aktivitas bakteri, serta perannya di alam.

Ilmu pengetahuan virus - ilmu biologi yang mempelajari virus.

Objek utama ilmu jamur adalah jamur, struktur dan ciri-ciri kehidupannya.

Lichenologi - ilmu biologi yang mempelajari lumut kerak.

Bakteriologi, virologi dan beberapa aspek mikologi sering dibahas sebagai bagiannya mikrobiologi - bagian biologi, ilmu tentang mikroorganisme (bakteri, virus dan jamur mikroskopis).

Taksonomi, atau taksonomi, - ilmu biologi yang menjelaskan dan mengklasifikasikan ke dalam kelompok semua makhluk hidup dan punah.

Pada gilirannya, masing-masing ilmu biologi yang terdaftar dibagi menjadi biokimia, morfologi, anatomi, fisiologi, embriologi, genetika dan sistematika (tumbuhan, hewan atau mikroorganisme). Biokimia adalah ilmu tentang komposisi kimia benda hidup, proses kimia, terjadi pada organisme hidup dan mendasari aktivitas hidupnya.

Morfologi - ilmu biologi yang mempelajari bentuk dan struktur organisme, serta pola perkembangannya. DI DALAM dalam arti luas itu mencakup sitologi, anatomi, histologi dan embriologi. Membedakan morfologi hewan dan tumbuhan.

Anatomi - ini adalah bagian biologi (lebih tepatnya morfologi), ilmu yang mempelajari struktur internal dan bentuk organ individu, sistem dan tubuh secara keseluruhan. Anatomi tumbuhan dianggap sebagai bagian dari botani, anatomi hewan dianggap sebagai bagian dari zoologi, dan anatomi manusia merupakan ilmu tersendiri.

Fisiologi - ilmu biologi yang mempelajari proses kehidupan organisme tumbuhan dan hewan, yaitu sistem individu, organ, jaringan dan sel. Ada fisiologi tumbuhan, hewan dan manusia.

Embriologi(biologi perkembangan)- cabang biologi, ilmu tentang perkembangan individu suatu organisme, termasuk perkembangan embrio.

Obyek genetika adalah hukum hereditas dan variabilitas. Saat ini merupakan salah satu ilmu biologi yang berkembang paling dinamis.

Oleh tingkat organisasi satwa liar yang dipelajari mengalokasikan biologi molekuler, sitologi, histologi, organologi, biologi organisme dan sistem supraorganisme.

Biologi molekuler adalah salah satu cabang biologi termuda, ilmu yang mempelajari, khususnya, organisasi informasi herediter dan biosintesis protein.

Sitologi, atau biologi sel, - ilmu biologi yang objek kajiannya adalah sel-sel organisme uniseluler maupun multiseluler.

Histologi - ilmu biologi, cabang ilmu morfologi yang objeknya adalah struktur jaringan tumbuhan dan hewan.

Ke bola organologi mencakup morfologi, anatomi dan fisiologi berbagai organ dan sistemnya. Biologi organisme mencakup semua ilmu yang berhubungan dengan organisme hidup, misalnya. etologi- ilmu tentang perilaku organisme.

Biologi sistem supraorganisme dibagi menjadi biogeografi dan ekologi. Mempelajari distribusi organisme hidup biogeografi, ketika ekologi - organisasi dan fungsi sistem supraorganisme di berbagai tingkatan: populasi, biocenosis (komunitas), biogeocenosis (ekosistem) dan biosfer.

Oleh metode penelitian yang berlaku Seseorang dapat membedakan deskriptif (misalnya morfologi), eksperimental (misalnya fisiologi) dan biologi teoretis. Identifikasi dan penjelasan tentang pola struktur, fungsi dan perkembangan satwa liar di berbagai tingkatan organisasinya adalah tugasnya biologi umum. Ini mencakup biokimia, biologi molekuler, sitologi, embriologi, genetika, ekologi, ilmu evolusi dan antropologi. Doktrin evolusioner mempelajari alasannya kekuatan pendorong, mekanisme dan pola umum evolusi organisme hidup. Salah satu bagiannya adalah paleontologi- ilmu yang pokok bahasannya adalah sisa-sisa fosil makhluk hidup. Antropologi- bagian biologi umum, ilmu tentang asal usul dan perkembangan manusia sebagai spesies biologis, serta keragaman populasi manusia modern dan pola interaksinya. Aspek biologi terapan diklasifikasikan dalam bidang bioteknologi, pemuliaan dan bidang cepat lainnya. mengembangkan ilmu pengetahuan. Bioteknologi adalah ilmu biologi yang mempelajari pemanfaatan makhluk hidup dan proses biologis dalam produksi. Ini banyak digunakan dalam industri makanan (pembuatan kue, pembuatan keju, pembuatan bir, dll.) dan farmasi (produksi antibiotik, vitamin), untuk pemurnian air, dll. Pilihan- ilmu tentang metode menciptakan ras hewan peliharaan, varietas tanaman budidaya dan strain mikroorganisme dengan diperlukan bagi seseorang properti. Seleksi juga dipahami sebagai proses perubahan makhluk hidup yang dilakukan manusia untuk memenuhi kebutuhannya.

Kemajuan ilmu biologi erat kaitannya dengan keberhasilan ilmu alam dan lainnya ilmu eksakta, seperti fisika, kimia, matematika, ilmu komputer, dll. Misalnya, mikroskop, ultrasonografi (ultrasound), tomografi, dan metode biologi lainnya didasarkan pada hukum fisika, dan studi tentang struktur molekul biologis dan proses yang terjadi pada makhluk hidup. sistem tidak akan mungkin terjadi tanpa penerapan bahan kimia dan metode fisik. Aplikasi metode matematika memungkinkan, di satu sisi, untuk mengidentifikasi keberadaan hubungan alami antara objek atau fenomena, untuk memastikan keandalan hasil yang diperoleh, dan di sisi lain, untuk mensimulasikan suatu fenomena atau proses. DI DALAM akhir-akhir ini Semua nilai yang lebih tinggi dalam biologi yang mereka peroleh metode komputer, seperti pemodelan. Di persimpangan antara biologi dan ilmu-ilmu lain, muncul sejumlah ilmu baru, seperti biofisika, biokimia, bionik, dll.

Peran biologi dalam pembentukan gambaran ilmu pengetahuan alam modern tentang dunia

Pada tahap pembentukannya, biologi belum ada secara terpisah dari yang lain ilmu pengetahuan Alam dan hanya sebatas observasi, kajian, deskripsi dan klasifikasi perwakilan hewan dan tumbuhan, yaitu itu adalah ilmu deskriptif. Namun, hal ini tidak menghalangi para naturalis kuno Hippocrates (c. 460-377 SM), Aristoteles (384-322 SM) dan Theophrastus (nama asli Tirtham, 372-287 SM) memberikan kontribusi yang signifikan terhadap perkembangan gagasan tentang struktur tubuh manusia dan hewan, serta keanekaragaman hayati hewan dan tumbuhan, dengan demikian meletakkan dasar-dasar anatomi dan fisiologi manusia, zoologi dan botani. Memperdalam pengetahuan tentang satwa liar dan mensistematisasikan fakta-fakta yang terakumulasi sebelumnya yang terjadi di dalamnya abad XVI-XVIII, berpuncak pada perkenalan tata nama biner dan penciptaan taksonomi tumbuhan yang harmonis (C. Linnaeus) dan hewan (J.-B. Lamarck). Deskripsi sejumlah besar spesies yang serupa ciri-ciri morfologi, serta temuan paleontologis menjadi prasyarat bagi berkembangnya gagasan tentang asal usul spesies dan cara perkembangan sejarah dunia organik. Dengan demikian, eksperimen F. Redi, L. Spallanzani dan L. Pasteur pada abad 17-19 membantah hipotesis generasi spontan yang dikemukakan oleh Aristoteles dan lazim pada Abad Pertengahan, serta teori evolusi biokimia oleh A.I J. Haldane, yang secara cemerlang ditegaskan oleh S. Miller dan G. Yuri, memungkinkan kita menjawab pertanyaan tentang asal usul semua makhluk hidup. Jika proses munculnya makhluk hidup dari komponen tak hidup dan evolusinya sendiri tidak lagi menimbulkan keraguan, maka mekanisme, jalur dan arah sejarah perkembangan dunia organik masih belum sepenuhnya dipahami, karena tidak ada satupun yang dua teori utama evolusi yang saling bersaing ( teori sintetik evolusi, berdasarkan teori C. Darwin, dan teori J.-B. Lamarck) masih belum bisa memberikan bukti yang komprehensif. Penerapan mikroskop dan metode lainnya ilmu-ilmu terkait, karena kemajuan di bidang ilmu alam lainnya, serta pengenalan praktik eksperimental, memungkinkan ilmuwan Jerman T. Schwann dan M. Schleiden pada abad ke-19 untuk merumuskan teori sel, kemudian ditambah oleh R. Virchow dan K. Baer. Ini menjadi generalisasi paling penting dalam biologi, yaitu landasan membentuk dasar ide-ide modern tentang kesatuan dunia organik. Penemuan pola transmisi informasi turun-temurun oleh biksu Ceko G. Mendel menjadi pendorong bagi pesatnya perkembangan biologi di bidang abad XX-XXI dan tidak hanya mengarah pada penemuan pembawa universal hereditas - DNA, tetapi juga kode genetik, serta mekanisme dasar untuk mengontrol, membaca, dan variabilitas informasi herediter. Perkembangan pemikiran tentang lingkungan menyebabkan munculnya ilmu-ilmu seperti ekologi, dan kata-kata ajaran tentang biosfer sebagai sistem planet multikomponen yang kompleks dari kompleks biologis besar yang saling berhubungan, serta kimia dan proses geologi terjadi di Bumi (V.I. Vernadsky), yang pada akhirnya memungkinkan pengurangan setidaknya sampai batas kecil konsekuensi negatif aktivitas ekonomi orang. Dengan demikian, biologi memegang peranan penting dalam perkembangan zaman modern gambaran ilmu pengetahuan alam perdamaian.

Metode mempelajari benda hidup

Seperti ilmu pengetahuan lainnya, biologi memiliki metodenya sendiri. Di samping itu metode ilmiah pengetahuan yang digunakan di cabang lain, metode seperti sejarah, deskriptif komparatif, dll banyak digunakan dalam biologi.

Metode ilmiah kognisi meliputi observasi, perumusan hipotesis, eksperimen, pemodelan, analisis hasil dan penurunan pola umum.

Pengamatan- ini adalah persepsi yang bertujuan terhadap objek dan fenomena dengan menggunakan indera atau instrumen, yang ditentukan oleh tugas kegiatan. Kondisi utama pengamatan ilmiah adalah objektivitasnya, yaitu kemampuan untuk memverifikasi data yang diperoleh melalui observasi berulang atau penggunaan metode penelitian lain, misalnya eksperimen. Fakta-fakta yang diperoleh dari hasil observasi disebut data. Mereka bisa menjadi seperti itu kualitas(menggambarkan bau, rasa, warna, bentuk, dll), dan kuantitatif, Apalagi data kuantitatif lebih akurat dibandingkan data kualitatif.

Berdasarkan data observasi, hipotesis dirumuskan - penilaian dugaan tentang hubungan alami fenomena. Hipotesis diuji dalam serangkaian percobaan.

Sebuah eksperimen disebut eksperimen yang dilakukan secara ilmiah, pengamatan terhadap fenomena yang dipelajari dalam kondisi terkendali, memungkinkan seseorang untuk mengidentifikasi ciri-ciri suatu objek atau fenomena tertentu. Bentuk tertinggi eksperimen adalah pemodelan - studi tentang fenomena, proses, atau sistem objek apa pun dengan membangun dan mempelajari modelnya. Pada dasarnya, ini adalah salah satu kategori utama teori pengetahuan: metode apa pun didasarkan pada gagasan pemodelan riset ilmiah- baik teoretis maupun eksperimental. Hasil eksperimen dan simulasi harus dianalisis secara cermat.

Analisa disebut metode penelitian ilmiah dengan menguraikan suatu objek menjadi bagian-bagian komponennya atau secara mental memotong-motong suatu objek melalui abstraksi logis. Analisis terkait erat dengan sintesis.

Sintesis adalah suatu metode mempelajari suatu mata pelajaran dalam keutuhannya, dalam kesatuan dan keterhubungan bagian-bagiannya. Sebagai hasil dari analisis dan sintesis, hipotesis penelitian yang paling berhasil menjadi hipotesis yang berfungsi, dan jika hipotesis tersebut mampu menahan upaya untuk menyangkalnya dan masih berhasil memprediksi fakta dan hubungan yang sebelumnya tidak dapat dijelaskan, maka hipotesis tersebut dapat menjadi teori.

Di bawah teori memahami suatu bentuk pengetahuan ilmiah yang memberikan gambaran holistik tentang pola dan hubungan esensial dari realitas. Arahan umum penelitian ilmiah adalah untuk mencapai tingkat prediktabilitas yang lebih tinggi. Jika tidak ada fakta yang dapat mengubah suatu teori, dan penyimpangan yang terjadi bersifat teratur dan dapat diprediksi, maka teori tersebut dapat diangkat ke peringkat hukum- hubungan yang perlu, esensial, stabil, berulang antara fenomena di alam. Ketika kumpulan pengetahuan meningkat dan metode penelitian meningkat, hipotesis dan bahkan teori yang sudah mapan dapat ditantang, dimodifikasi, dan bahkan ditolak karena mereka sendiri pengetahuan ilmiah bersifat dinamis dan terus-menerus mengalami pemikiran ulang yang kritis.

Metode sejarah mengungkap pola kemunculan dan perkembangan organisme, pembentukan struktur dan fungsinya. Dalam beberapa kasus, menggunakan metode ini kehidupan baru memperoleh hipotesis dan teori yang sebelumnya dianggap salah. Hal ini, misalnya, terjadi pada asumsi Darwin tentang sifat transmisi sinyal pada tumbuhan sebagai respons terhadap pengaruh lingkungan. Metode deskriptif komparatif meliputi analisis anatomi dan morfologi terhadap objek penelitian. Ini mendasari klasifikasi organisme, mengidentifikasi pola kemunculan dan perkembangan berbagai bentuk kehidupan.

Pemantauan adalah suatu sistem tindakan untuk mengamati, menilai dan meramalkan perubahan keadaan suatu objek yang diteliti, khususnya biosfer. Melakukan observasi dan eksperimen sering kali memerlukan penggunaan peralatan khusus seperti mikroskop, sentrifugal, spektrofotometer, dll. Mikroskopi banyak digunakan dalam zoologi, botani, anatomi manusia, histologi, sitologi, genetika, embriologi, paleontologi, ekologi dan cabang biologi lainnya. Ini memungkinkan Anda untuk belajar struktur tipis objek menggunakan cahaya, elektron, sinar-X dan jenis mikroskop lainnya.

Mikroskop cahaya terdiri dari bagian optik dan mekanik. Bagian optik terlibat dalam pembuatan gambar, dan bagian mekanis berfungsi untuk kemudahan penggunaan bagian optik. Perbesaran mikroskop secara keseluruhan ditentukan dengan rumus: perbesaran objektif x perbesaran lensa okuler = perbesaran mikroskop.

Misalnya, jika lensa memperbesar benda sebanyak 8 kali dan lensa okuler sebanyak 7 kali, maka peningkatan secara keseluruhan mikroskop adalah 56.

Sentrifugasi diferensial, atau fraksinasi, memungkinkan partikel dipisahkan menurut ukuran dan kepadatannya di bawah pengaruh gaya sentrifugal, yang secara aktif digunakan dalam mempelajari struktur molekul dan sel biologis.

Tingkat dasar organisasi satwa liar

1. Genetika molekuler. Tugas yang paling penting Biologi pada tahap ini adalah studi tentang mekanisme transmisi informasi genetik, hereditas dan variabilitas.
2. Tingkat seluler. Satuan dasar tingkat sel organisasi adalah sel, dan fenomena dasarnya adalah reaksi metabolisme sel.
3. Tingkat jaringan. Tingkat ini diwakili oleh jaringan yang menyatukan sel-sel dengan struktur, ukuran, lokasi, dan tertentu fungsi serupa. Jaringan muncul selama perkembangan sejarah seiring dengan multiseluleritas. Dalam organisme multiseluler, mereka terbentuk selama entogenesis sebagai konsekuensi dari diferensiasi sel.
4. Tingkat organ. Tingkat organ diwakili oleh organ organisme. Pada protozoa, pencernaan, respirasi, sirkulasi zat, ekskresi, pergerakan dan reproduksi dilakukan karena berbagai organel. Organisme yang lebih maju memiliki sistem organ. Pada tumbuhan dan hewan, organ terbentuk karena jumlah yang berbeda kain.
5. Tingkat organisme. Satuan dasar tingkat ini adalah seorang individu dalam perkembangan individualnya, atau karena itu, entogenesis tingkat organisme disebut juga ontogenetik. Fenomena dasar pada tingkat ini adalah perubahan tubuh dalam perkembangan individunya.
6. Tingkat populasi-spesies. Populasi adalah kumpulan individu-individu dari spesies yang sama, yang secara bebas saling kawin satu sama lain dan hidup terpisah dari kelompok individu lain yang sejenis. Dalam populasi terjadi pertukaran informasi herediter secara bebas dan transmisinya kepada keturunan. Populasinya adalah satuan dasar tingkat populasi-spesies, tetapi merupakan fenomena dasar di dalam hal ini adalah transformasi evolusioner, seperti mutasi dan seleksi alam.
7. Tingkat biogeosenotik. Biogeocenosis adalah komunitas populasi yang terbentuk secara historis jenis yang berbeda, saling berhubungan satu sama lain dan lingkungan melalui metabolisme dan energi. Biogeocenosis adalah sistem dasar, di mana siklus materi-energi terjadi karena aktivitas vital organisme. Biogeocenosis sendiri merupakan satuan dasar pada suatu tingkat tertentu, sedangkan fenomena dasar adalah aliran energi dan siklus zat di dalamnya. Biogeocenosis membentuk biosfer dan menentukan semua proses yang terjadi di dalamnya.
8. Tingkat biosfer. Biosfer adalah cangkang bumi yang dihuni oleh organisme hidup dan diubah olehnya. Biosfer adalah yang paling banyak tingkat tinggi organisasi kehidupan di planet ini. Cangkang ini menutupi bagian bawah atmosfer, hidrosfer dan lapisan atas litosfer. Biosfer, seperti yang lainnya sistem biologis, dinamis dan secara aktif diubah oleh makhluk hidup. Ia sendiri merupakan unit dasar tingkat biosfer, dan proses sirkulasi zat dan energi yang terjadi dengan partisipasi organisme hidup dianggap sebagai fenomena dasar.

Seperti disebutkan di atas, masing-masing tingkat organisasi makhluk hidup memberikan kontribusinya pada satu proses evolusi: di dalam sel, tidak hanya yang melekat di dalamnya. informasi turun-temurun, tetapi juga berubah, yang mengarah pada munculnya kombinasi baru dari tanda dan sifat organisme, yang pada gilirannya tunduk pada tindakan seleksi alam pada tingkat populasi-spesies, dll.