Kas yra biologijos mokslai? Biologija – mokslas apie gyvybę

Biologijos svarba medicinai:

Genetiniai tyrimai leido sukurti metodus ankstyva diagnostika, paveldimų žmogaus ligų gydymas ir profilaktika;

Mikroorganizmų atranka leidžia gauti fermentų, vitaminų, hormonų, reikalingų daugelio ligų gydymui;

Genų inžinerija leidžia gaminti biologiškai aktyvius junginius ir vaistus;

„Gyvenimo“ sąvokos apibrėžimas dabartiniame mokslo etape. Pagrindinės savybės gyvas: Gana sunku pateikti išsamų ir nedviprasmišką gyvenimo sąvokos apibrėžimą, atsižvelgiant į didžiulę jos apraiškų įvairovę. Daugumoje gyvybės sąvokos apibrėžimų, kuriuos per šimtmečius pateikė daugelis mokslininkų ir mąstytojų, buvo atsižvelgta į pagrindines savybes, skiriančias gyvybę nuo negyvojo. Pavyzdžiui, Aristotelis sakė, kad gyvybė yra kūno „maitinimas, augimas ir nykimas“; A. L. Lavoisier apibrėžė gyvybę kaip „cheminę funkciją“; G. R. Treviranas manė, kad gyvenimas yra „stabili procesų vienodumas su skirtumais išorinių poveikių“ Akivaizdu, kad tokie apibrėžimai negalėjo patenkinti mokslininkų, nes jie neatspindėjo (ir negalėjo atspindėti) visų gyvosios medžiagos savybių. Be to, stebėjimai rodo, kad gyvų būtybių savybės nėra išskirtinės ir unikalios, kaip atrodė anksčiau negyvi objektai. A.I. Oparinas apibrėžė gyvenimą kaip „ypatingą, labai sudėtingą materijos judėjimo formą“. Šis apibrėžimas atspindi kokybinį gyvenimo unikalumą, kurio negalima redukuoti į paprastus cheminius ar fizikinius dėsnius. Tačiau ir šiuo atveju apibrėžimas yra toks bendras charakteris ir neatskleidžia konkretaus šio judėjimo originalumo.

F. Engelsas „Gamtos dialektikoje“ rašė: „Gyvenimas yra baltyminių kūnų egzistavimo būdas, kurio esminis taškas yra materijos ir energijos mainai su aplinką».

Praktiniam pritaikymui naudingi tie apibrėžimai, kuriuose yra pagrindinės savybės, kurios būtinai būdingos visoms gyvoms formoms. Štai vienas iš jų: gyvybė yra stambiamolekulinė atvira sistema, kuriai būdinga hierarchinė organizacija, gebėjimas atgaminti save, savisauga ir savireguliacija, medžiagų apykaita, smulkiai reguliuojamas energijos srautas. Pagal šį apibrėžimą gyvybė yra tvarkos šerdis, plintanti per mažiau sutvarkytą visatą.

Gyvenimas egzistuoja formoje atviros sistemos. Tai reiškia, kad bet kuri gyva forma nėra užsidariusi tik savyje, bet nuolat keičiasi medžiaga, energija ir informacija su aplinka.

2. Evoliuciškai nulemti gyvybės organizavimo lygiai: Yra tokie gyvosios medžiagos organizavimo lygiai – biologinės organizacijos lygiai: molekulinė, ląstelinė, audinių, organų, organizmo, populiacijų-rūšių ir ekosistemų.

Molekulinis organizacijos lygis– toks yra biologinių makromolekulių – biopolimerų – funkcionavimo lygis: nukleino rūgštys, baltymai, polisacharidai, lipidai, steroidai. Nuo šio lygmens prasideda svarbiausi gyvybės procesai: medžiagų apykaita, energijos konversija, paveldimos informacijos perdavimas. Šis lygis yra studijuojamas: biochemija, molekulinė genetika, molekulinė biologija, genetika, biofizika.

Ląstelių lygis- tai ląstelių lygis (bakterijų ląstelės, cianobakterijos, vienaląsčiai gyvūnai ir dumbliai, vienaląsčiai grybai, ląstelės daugialąsčiai organizmai). Ląstelė yra struktūrinis vienetas gyvenamasis, funkcinis vienetas, vystymosi vienetas. Šį lygį tiria citologija, citochemija, citogenetika ir mikrobiologija.

Audinių organizavimo lygis- tai yra lygis, kuriuo tiriama audinių struktūra ir funkcionavimas. Šį lygį tiria histologija ir histochemija.

Organų organizavimo lygis– Tai daugialąsčių organizmų organų lygis. Anatomija, fiziologija ir embriologija tiria šį lygį.

Organinis organizacijos lygis– tai vienaląsčių, kolonijinių ir daugialąsčių organizmų lygis. Organizmo lygmens specifika yra ta, kad šiame lygyje vyksta genetinės informacijos dekodavimas ir įgyvendinimas, tam tikros rūšies individams būdingų savybių formavimas. Šį lygį tiria morfologija (anatomija ir embriologija), fiziologija, genetika ir paleontologija.

Populiacijos-rūšies lygis– tai individų – populiacijų ir rūšių agregatų lygis. Šį lygį tiria sistematika, taksonomija, ekologija, biogeografija ir populiacijos genetika. Šiame lygyje populiacijų genetinės ir ekologinės charakteristikos, elementarios evoliuciniai veiksniai ir jų įtaka genofondui (mikroevoliucija), rūšių išsaugojimo problema.

Biogeocenotinis gyvybės organizavimo lygis - atstovaujamos įvairios gamtinės ir kultūrinės biogeocenozės visose gyvenamosiose aplinkose . Komponentai– Populiacijos įvairių tipų; Aplinkos veiksniai ; Maisto tinklai, medžiagos ir energijos srautai ; Pagrindiniai procesai; Biocheminis medžiagų ciklas ir energijos srautas, palaikantis gyvybę ; Skysčių pusiausvyra tarp gyvų organizmų ir abiotinės aplinkos (homeostazė) ; Gyvų organizmų aprūpinimas gyvenimo sąlygomis ir ištekliais (maistas ir pastogė) Šio lygmens tyrimus atliekantys mokslai: Biogeografija, Biogeocenologija Ekologija

Biosferos gyvybės organizavimo lygis

Pateikta aukščiausiai globali forma biologinių sistemų organizavimas – biosfera. Komponentai - Biogeocenozės; antropogeninis poveikis; Pagrindiniai procesai; Aktyvi planetos gyvosios ir negyvosios medžiagos sąveika; Biologinė globali medžiagų ir energijos cirkuliacija;

Aktyvus biogeocheminis žmogaus dalyvavimas visuose biosferos procesuose, jo ekonominė ir etnokultūrinė veikla

Šio lygio tyrimus atliekantys mokslai: Ekologija; Pasaulinė ekologija; Kosmoso ekologija; Socialinė ekologija.

Klasifikuoja ir apibūdina gyvas būtybes, jų rūšių kilmę, sąveiką tarpusavyje ir su aplinka.

Biologija, kaip savarankiškas mokslas, atsirado iš gamtos mokslų XIX amžiuje, kai mokslininkai atrado, kad visi gyvi organizmai turi tam tikrų bendrosios savybės ir ženklai, kurie paprastai nėra būdingi negyvajai gamtai. Sąvoką „biologija“ savarankiškai sugalvojo keli autoriai: Friedrichas Burdachas 1800 m., Gottfriedas Reinholdas Treviranas 1802 m. ir Jeanas Baptiste'as Lamarkas 1802 m.

Biologinis pasaulio vaizdas

Šiuo metu biologija yra standartinis vidurinio ir aukštojo mokslo dalykas. švietimo įstaigos visame pasaulyje. Kasmet išleidžiama daugiau nei milijonas straipsnių ir knygų biologijos, medicinos, biomedicinos ir bioinžinerijos temomis.

• Ląstelių teorija yra doktrina apie viską, kas susiję su ląstelėmis. Visi gyvi organizmai susideda iš bent vienos ląstelės – pagrindinio struktūrinio ir funkcinio organizmų vieneto. Pagrindiniai mechanizmai ir visų ląstelių chemija sausumos organizmai panašus; ląstelės ateina tik iš jau egzistuojančių ląstelių, kurios dauginasi ląstelių dalijimasis. Ląstelių teorija aprašo ląstelių sandarą, jų dalijimąsi, sąveiką su išorinę aplinką, junginys vidinė aplinka Ir ląstelės membrana, veikimo mechanizmas atskiros dalys ląstelės ir jų sąveika tarpusavyje.
• Evoliucija. Dėl natūralios atrankos ir genetinio dreifo paveldimos populiacijos ypatybės keičiasi iš kartos į kartą.
• Genų teorija. Gyvų organizmų savybės perduodamos iš kartos į kartą kartu su genais, kurie yra užkoduoti DNR. Informaciją apie gyvų būtybių struktūrą arba genotipą ląstelės naudoja fenotipui, stebimoms fizinėms ar biocheminėms organizmo savybėms sukurti. Nors per genų ekspresiją išreikštas fenotipas gali paruošti organizmą gyvybei savo aplinkoje, informacija apie aplinką genams neperduodama. Genai gali keistis reaguodami į aplinkos poveikį tik evoliucijos proceso metu.
• Homeostazė. Fiziologiniai procesai, leidžianti organizmui išlaikyti savo vidinės aplinkos pastovumą nepaisant išorinės aplinkos pokyčių.
• Energija. Bet kurio gyvo organizmo atributas, būtinas jo būklei.

Ląstelių teorija

Evoliucija

Pagrindinė biologijos organizavimo koncepcija yra ta, kad gyvybė keičiasi ir vystosi bėgant laikui evoliucijos metu ir kad visos žinomos gyvybės formos Žemėje turi bendra kilmė. Tai lėmė pirmiau minėtų pagrindinių vienetų ir gyvybės procesų panašumą. Evoliucijos sąvoką į mokslinę leksiką įvedė Jeanas-Baptiste'as Lamarkas 1809 m. Charlesas Darwinas po penkiasdešimties metų atrado, kad tai varomoji jėga yra natūrali atranka, lygiai kaip dirbtinę atranką žmogus sąmoningai naudoja kurdamas naujas gyvūnų ir augalų veisles. Vėliau sintetinėje evoliucijos teorijoje atsirado papildomas mechanizmas evoliuciniai pokyčiai buvo postuluojamas genetinis dreifas.

Genų teorija

Biologinių objektų formą ir funkcijas iš kartos į kartą atkuria genai, kurie yra pagrindiniai paveldimumo vienetai. Fiziologinė adaptacijaį aplinką negali būti užkoduotas genuose ir gali būti paveldimas palikuonims (žr. Lamarkizmas). Pažymėtina, kad viskas esamas formasŽemiškoji gyvybė, įskaitant bakterijas, augalus, gyvūnus ir grybus, turi tuos pačius pagrindinius DNR kopijavimo ir baltymų sintezės mechanizmus. Pavyzdžiui, bakterijos, į kurias įvedama žmogaus DNR, gali sintetinti žmogaus baltymus.

Organizmo ar ląstelės genų rinkinys vadinamas genotipu. Genai saugomi vienoje ar keliose chromosomose. Chromosoma yra ilga DNR grandinė, kurioje gali būti daug genų. Jei genas yra aktyvus, jo DNR seka nukopijuojama į RNR sekas per transkripciją. Tada ribosoma gali panaudoti RNR, kad sintezuotų baltymų seką, atitinkančią RNR kodą, procese, vadinamame vertimu. Baltymai gali atlikti katalizines (fermentines) funkcijas, transportavimo, receptorių, apsaugines, struktūrines ir motorines funkcijas.

Homeostazė

Homeostazė – tai atvirų sistemų gebėjimas reguliuoti savo vidinę aplinką, kad būtų išlaikytas jos pastovumas per įvairias korekcines priemones. reguliavimo mechanizmai. Visi gyvi daiktai, tiek daugialąsčiai, tiek vienaląsčiai, gali palaikyti homeostazę. Pavyzdžiui, ląstelių lygiu palaikomas pastovus vidinės aplinkos rūgštingumas (). Šiltakraujų gyvūnų kūno lygiu jis išlaikomas pastovi temperatūra kūnai. Kartu su terminu ekosistema homeostazė visų pirma reiškia augalų ir dumblių nuolatinės atmosferos deguonies ir anglies dioksido koncentracijos palaikymą Žemėje.

Energija

Bet kurio organizmo išlikimas priklauso nuo nuolatinio energijos tiekimo. Energija gaunama iš medžiagų, kurios tarnauja kaip maistas, ir per specialias cheminės reakcijos naudojami ląstelių struktūrai ir funkcijoms kurti ir palaikyti. Šiame procese maisto molekulės naudojamos tiek energijai išgauti, tiek organizmo biologinėms molekulėms sintetinti.

Daugumos sausumos būtybių pagrindinis energijos šaltinis yra šviesos energija, daugiausia saulės energija, tačiau kai kurios bakterijos ir archėjos energiją gauna chemosintezės būdu. Šviesos energiją augalai paverčia chemine energija (organinėmis molekulėmis) fotosintezės metu, dalyvaujant vandeniui ir kai kuriems mineralams. Dalis gaunamos energijos išleidžiama biomasei didinti ir gyvybei palaikyti, kita dalis prarandama šilumos ir atliekų pavidalu. Bendrieji mechanizmai Cheminės energijos pavertimas naudinga energija gyvybei palaikyti vadinamas kvėpavimu ir medžiagų apykaita.

Gyvenimo organizavimo lygiai

Gyvi organizmai yra labai organizuotos struktūros, todėl biologijoje yra keletas organizavimo lygių. IN įvairių šaltinių kai kurie lygiai praleidžiami arba derinami vienas su kitu. Žemiau pateikiami pagrindiniai gyvosios gamtos organizavimo lygiai atskirai vienas nuo kito.

• Molekulinė – sąveikos tarp molekulių, sudarančių ląstelę ir lemiančių visus jos procesus, lygis.
• Ląstelinis – lygis, kuriame ląstelės laikomos elementariais gyvų būtybių struktūros vienetais.
• Audinys – panašios struktūros ir funkcijos ląstelių, kurios sudaro audinius, rinkinių lygis.
• Organas – atskirų organų, turinčių savo struktūrą (audinių tipų derinį) ir vietą organizme, lygis.
• Organizmas – individualaus organizmo lygis.
• Populiacijos-rūšies lygis – populiacijos lygis, sudarytas iš tos pačios rūšies individų rinkinio.
• Biogeocenotinis - rūšių sąveikos lygis tarpusavyje ir su įvairių veiksnių aplinką.
• Biosferos lygis yra visų biogeocenozių visuma, apimanti ir lemianti visus gyvybės reiškinius Žemėje.

Biologijos mokslai

Dauguma biologijos mokslų yra disciplinas su siauresne specializacija. Tradiciškai jie grupuojami pagal tiriamų organizmų tipus:

• botanika tiria augalus, dumblius, grybus ir į grybus panašius organizmus,
• zoologija - gyvūnai ir protistai,
• mikrobiologija – mikroorganizmai ir virusai.

• biochemija tiria cheminį gyvybės pagrindą,
• biofizika tiria fizinį gyvybės pagrindą,
• molekulinė biologija – sudėtinga biologinių molekulių sąveika,
• ląstelių biologija ir citologija – pagrindiniai daugialąsčių organizmų, ląstelių,
• histologija ir anatomija - audinių ir kūno struktūra iš atskirų organų ir audinių,
• fiziologija – fizinė ir cheminės funkcijos organai ir audiniai,
• etologija – gyvų būtybių elgesys,
• ekologija – tarpusavio priklausomybė įvairūs organizmai ir jų aplinka,
• genetika - paveldimumo ir kintamumo modeliai,
• raidos biologija – organizmo vystymasis ontogenezėje,
• paleobiologija ir evoliucinė biologija – gyvosios gamtos kilmė ir istorinė raida.

Pasienyje su susijusiais mokslais iškyla: biomedicina, biofizika (gyvų objektų tyrimas fizikiniais metodais), biometrija ir kt. Kalbant apie praktinius žmogaus poreikius, tokios sritys kaip kosmoso biologija, sociobiologija, darbo fiziologija ir kt. atsiranda bionika.

Biologinės disciplinos

Biologijos istorija

Nors biologijos kaip atskiro gamtos mokslo samprata atsirado XIX amžiuje, biologijos disciplinos atsirado anksčiau medicinoje ir gamtos istorijoje. Paprastai jų tradicija kyla iš tokių senovės mokslininkų kaip Aristotelis ir Galenas per arabų gydytojus al-Jahiz, ibn-Sina, ibn-Zukhr ir ibn-al-Nafiz. Renesanso laikais biologinę mintį Europoje sukėlė revoliucija dėl spaudos išradimo ir spaudinių paplitimo, susidomėjimo eksperimentiniai tyrimai ir daugelio naujų gyvūnų ir augalų rūšių atradimas atradimų amžiuje. Tuo metu dirbo puikūs protai Andrejus Vesalius ir Williamas Harvey, kurie padėjo šiuolaikinės anatomijos ir fiziologijos pagrindus. Kiek vėliau Linėjus ir Buffonas atliko puikų darbą klasifikuodami gyvų ir iškastinių būtybių formas. Mikroskopija atvėrė iki tol nežinomą mikroorganizmų pasaulį stebėjimui ir padėjo pagrindą ląstelių teorijos raidai. Gamtos mokslų raida, iš dalies dėl mechanistinės filosofijos atsiradimo, prisidėjo prie vystymosi gamtos istorija.

KAM pradžios XIX amžių pasiekė kai kurios šiuolaikinės biologijos disciplinos, tokios kaip botanika ir zoologija profesinio lygio. Lavoisier ir kiti chemikai bei fizikai pradėjo telkti idėjas apie gyvenimą ir negyvoji gamta. Gamtininkai, tokie kaip Aleksandras Humboltas, tyrinėjo organizmų sąveiką su aplinka ir jos priklausomybę nuo geografijos, padėdami biogeografijos, ekologijos ir etologijos pagrindus. XIX amžiuje evoliucijos doktrinos raida palaipsniui leido suprasti rūšių išnykimo ir kintamumo vaidmenį, o ląstelių teorija naujoje šviesoje parodė pagrindinę gyvosios medžiagos struktūrą. Kartu su embriologijos ir paleontologijos duomenimis, šie pasiekimai leido Charlesui Darwinui sukurti holistinė teorija evoliucija, kuri remiasi natūralia atranka. KAM pabaigos 19 ašimtmečius spontaniškos kartos idėjos galutinai užleido vietą infekcijos sukėlėjo, kaip ligų sukėlėjo, teorijai. Tačiau tėvų savybių paveldėjimo mechanizmas vis tiek liko paslaptimi.

Biologijos populiarinimas

Taip pat žr

Biologija yra gyvybės mokslas. Šiuo metu tai yra mokslų apie gyvąją gamtą kompleksas. Biologijos tyrimo objektas yra gyvi organizmai – augalai ir gyvūnai. ir tirti rūšių įvairovę, kūno sandarą ir organų funkcijas, vystymąsi, pasiskirstymą, jų bendrijas, evoliuciją.

Pradėjo kauptis pirmoji informacija apie gyvus organizmus primityvus žmogus. Gyvi organizmai aprūpino jį maistu, medžiagomis drabužiams ir būstui. Jau tuo metu žmogus neapsieidavo be žinių apie augalų savybes, jų augimo vietas, vaisių ir sėklų nokimo laiką, medžiojamų gyvūnų, plėšrūnų ir nuodingų gyvūnų, galinčių kelti grėsmę, buveines ir įpročius. jo gyvenimas.

Taip pamažu kaupėsi informacija apie gyvus organizmus. Gyvūnų prijaukinimas ir augalų auginimo pradžia pareikalavo gilesnių žinių apie gyvus organizmus.

Pirmieji įkūrėjai

Reikšmingą faktinę medžiagą apie gyvus organizmus surinko didysis Graikijos gydytojas – Hipokratas (460-377 m. pr. Kr.). Jis rinko informaciją apie gyvūnų ir žmonių sandarą, apibūdino kaulus, raumenis, sausgysles, smegenis ir nugaros smegenis.

Pirmas puikus darbas zoologija priklauso graikų gamtininkui Aristoteliui (384-322 m. pr. Kr.). Jis aprašė daugiau nei 500 gyvūnų rūšių. Aristotelis domėjosi gyvūnų sandara ir gyvenimo būdu, jis padėjo zoologijos pagrindus.

Pirmasis darbas apie žinių apie augalus sisteminimą ( botanika) pagamino Teofrastas (372–287 m. pr. Kr.).

Plėsti žinias apie struktūrą žmogaus kūnas(anatomija) senovės mokslas skolingas gydytojui Galenui (130-200 m. pr. Kr.), kuris atliko beždžionių ir kiaulių skrodimus. Jo darbai kelis šimtmečius veikė gamtos mokslą ir mediciną.

Viduramžiais, bažnyčios jungu, mokslas vystėsi labai lėtai. Svarbus mokslo raidos etapas buvo Renesansas, prasidėjęs XV a. Jau XVIII a. sukurta kaip nepriklausomi mokslai botanika, zoologija, žmogaus anatomija, fiziologija.

Pagrindiniai organinio pasaulio tyrimo etapai

Palaipsniui kaupėsi informacija apie rūšių įvairovę, gyvūnų ir žmonių kūno sandarą, individualus vystymasis, augalų ir gyvūnų organų funkcijos. Per šimtmečius trukusią biologijos istoriją – didžiausi tyrimo etapai organinis pasaulis galima vadinti:

• K. Linnaeus pasiūlytų sisteminių principų supažindinimas;
• mikroskopo išradimas;
• ląstelių teorijos kūrimas T. Schwann;
• Charleso Darwino evoliucinės doktrinos patvirtinimas;
• G. Mendelio atradimas pagrindinių paveldimumo dėsnių;
• taikymas elektroninis mikroskopas už biologinius tyrimus;
• nuorašas genetinis kodas;
• biosferos doktrinos sukūrimas.

Iki šiol mokslas žino apie 1 500 000 gyvūnų rūšių ir apie 500 000 augalų rūšių. Augalų ir gyvūnų įvairovės, jų sandaros ir gyvenimo veiklos ypatybių tyrimas puiki vertė. Biologijos mokslai yra augalininkystės, gyvulininkystės, medicinos, bionikos, biotechnologijų plėtros pagrindas.

Vienas iš seniausių biologijos mokslų yra žmogaus anatomija ir fiziologija, kurie sudaro teorinį medicinos pagrindą. Kiekvienas žmogus turėtų suprasti savo organizmo sandarą ir funkcijas, kad prireikus galėtų suteikti pirmąją pagalbą, sąmoningai rūpintis savo sveikata ir laikytis higienos taisyklių.

Per šimtmečius botanika, zoologija, anatomija, fiziologija mokslininkų buvo plėtojama kaip nepriklausoma, izoliuoti mokslai. Tik XIX a. buvo atrasti modeliai, būdingi visoms gyvoms būtybėms. Taip studijuoja mokslai bendrus modelius gyvenimą. Tai apima:

• Citologija yra mokslas apie ląsteles;
• genetika – kintamumo ir paveldimumo mokslas;
• ekologija – mokslas apie organizmo santykį su aplinka ir organizmų bendrijose;
• Darvinizmas – mokslas apie organinio pasaulio raidą ir kt.

IN mokymo kursas jie sudaro temą bendroji biologija.

Pirmasis svarbus biologijos mokslas yra botanika. Ji studijuoja augalus. Botanika suskirstyta į daugybę disciplinų, kurios taip pat gali būti laikomos biologinėmis. Algologija. Augalų anatomija tiria augalų audinių ir ląstelių sandarą, taip pat šių audinių vystymosi dėsnius. Bryologija tiria bryofitus, dendrologija – sumedėjusius augalus. Karpologija tiria augalų sėklas ir vaisius.

Lichenologija yra mokslas apie kerpes. Mikologija – apie grybus, mikogeorgafija – apie jų paplitimą. Paleobotanika yra botanikos šaka, tirianti augalų iškastines liekanas. Palinologija tiria žiedadulkių grūdus ir augalų sporas. Augalų taksonomijos mokslas nagrinėja jų klasifikaciją. Fitopatologijos tyrimai įvairios ligos augalai, kuriuos sukelia patogeniniai ir aplinkos veiksniai. Floristika tiria florą – tam tikroje teritorijoje istoriškai susiformavusią augalų kolekciją.

Etnobotanikos mokslas tiria žmonių ir augalų sąveiką. Geobotanika yra mokslas apie Žemės augmeniją, augalų bendrijas – fitocenozes. Augalų geografija tiria jų paplitimo dėsningumus. Augalų morfologija yra raštų mokslas. Augalų fiziologija yra apie augalų organizmų funkcinę veiklą.

Zoologija ir mikrobiologija

Ichtiologija yra mokslas apie žuvis, karcinologija yra vėžiagyvių, ketologija yra banginių šeimos, konchiologija yra moliuskų, mirmekologija yra skruzdėlės, nematologija apvaliosios kirmėlės, oologija – apie gyvūnų kiaušinius, ornitologija – apie paukščius. Paleozoologija tiria iškastines gyvūnų liekanas, planktologija – planktoną, primatologija – primatus, teriologija – žinduolius ir vabzdžius, protozoologija – vienaląsčius organizmus. Su tyrimu užsiima etologija.

Trečioji pagrindinė biologijos šaka yra mikrobiologija. Šis mokslas tiria plika akimi nematomus gyvus organizmus: bakterijas, archėjus, mikroskopinius grybus ir dumblius, virusus. Atitinkamai išskiriami skyriai: virusologija, mikologija, bakteriologija ir kt.

Biologija(iš graikų kalbos bios – gyvenimas, logos – žodis, mokslas) yra mokslų apie gyvąją gamtą kompleksas.

Biologijos tema – visos gyvybės apraiškos: gyvų būtybių sandara ir funkcijos, jų įvairovė, kilmė ir raida, taip pat sąveika su aplinka. Pagrindinis biologijos, kaip mokslo, uždavinys yra aiškinti visus gyvosios gamtos reiškinius mokslinis pagrindas, atsižvelgiant į tai, kad visas organizmas turi savybių, kurios iš esmės skiriasi nuo jo komponentų.

Biologija tiria visus gyvybės aspektus, ypač gyvų organizmų struktūrą, funkcionavimą, augimą, kilmę, evoliuciją ir pasiskirstymą Žemėje, klasifikuoja ir aprašo gyvus daiktus, jų rūšių kilmę ir sąveiką tarpusavyje bei su aplinka.

Pagrinde šiuolaikinė biologija meluoti 5 pagrindiniai principai:

1. ląstelių teorija
2. evoliucija
3. genetika
4. homeostazė
5. energijos

Biologijos mokslai

Šiuo metu biologija apima daugybę mokslų, kuriuos galima susisteminti pagal šiuos kriterijus: tema ir vyraujantis metodus tyrimai ir tiriama tema gyvosios gamtos organizavimo lygis.

Autorius tyrimo objektasaš biologijos mokslai skirstomi į bakteriologiją, botaniką, virusologiją, zoologiją, mikologiją.

Botanika yra biologijos mokslas, visapusiškai tyrinėjantis augalus ir Žemės augalijos dangą.

Zoologija – biologijos šaka, mokslas apie gyvūnų įvairovę, sandarą, gyvybinę veiklą, pasiskirstymą ir santykį su aplinka, kilmę ir vystymąsi.

Bakteriologija - biologijos mokslas, tiriantis bakterijų struktūrą ir veiklą, taip pat jų vaidmenį gamtoje.

Virusologija – biologijos mokslas, tiriantis virusus.

Pagrindinis objektas mikologija yra grybai, jų sandara ir gyvenimo ypatumai.

Lichenologija - biologijos mokslas, tiriantis kerpes.

Bakteriologija, virusologija ir kai kurie mikologijos aspektai dažnai aptariami kaip dalis mikrobiologija - biologijos, mikroorganizmų mokslo (bakterijų, virusų ir mikroskopinių grybų) skyrius.

Taksonomija, arba taksonomija, - biologijos mokslas, apibūdinantis ir suskirstantis į grupes visus gyvus ir išnykusius padarus.

Savo ruožtu kiekvienas iš išvardytų biologijos mokslų skirstomas į biochemiją, morfologiją, anatomiją, fiziologiją, embriologiją, genetiką ir sistematiką (augalai, gyvūnai ar mikroorganizmai). Biochemija yra mokslas apie cheminė sudėtis gyva materija, cheminiai procesai, atsirandančios gyvuose organizmuose ir jų gyvybinės veiklos pagrindas.

Morfologija - biologijos mokslas, tiriantis organizmų formą ir struktūrą, taip pat jų vystymosi modelius. IN plačiąja prasme ji apima citologiją, anatomiją, histologiją ir embriologiją. Atskirkite gyvūnų ir augalų morfologiją.

Anatomija - tai biologijos (tiksliau morfologijos) skyrius, mokslas, kuris tiria vidinė struktūra atskirų organų, sistemų ir viso kūno forma. Augalų anatomija laikoma botanikos dalimi, gyvūnų anatomija laikoma zoologijos dalimi, o žmogaus anatomija yra atskiras mokslas.

fiziologija - biologijos mokslas, tiriantis augalų ir gyvūnų organizmų gyvenimo procesus, jų atskiros sistemos, organai, audiniai ir ląstelės. Yra augalų, gyvūnų ir žmonių fiziologija.

Embriologija(vystymosi biologija)- biologijos šaka, mokslas apie individualų organizmo vystymąsi, įskaitant embriono vystymąsi.

Objektas genetika yra paveldimumo ir kintamumo dėsniai. Šiuo metu tai vienas dinamiškiausiai besivystančių biologijos mokslų.

Autorius tiriamas gyvosios gamtos organizuotumo lygis paskirstyti molekulinė biologija, citologija, histologija, organologija, organizmų ir viršorganinių sistemų biologija.

Molekulinė biologija yra viena iš jauniausių biologijos šakų, mokslas, nagrinėjantis visų pirma paveldimos informacijos organizavimą ir baltymų biosintezę.

Citologija, arba ląstelių biologija, - biologijos mokslas, kurio tyrimo objektas yra tiek vienaląsčių, tiek daugialąsčių organizmų ląstelės.

Histologija - biologijos mokslas, morfologijos šaka, kurios objektas yra augalų ir gyvūnų audinių sandara.

Į sferą organologija apima įvairių organų ir jų sistemų morfologiją, anatomiją ir fiziologiją. Organizmų biologija apima visus mokslus, kurie nagrinėja gyvus organizmus, pvz. etologija- mokslas apie organizmų elgesį.

Supraorganizmo sistemų biologija skirstoma į biogeografiją ir ekologiją. Tyrinėja gyvų organizmų pasiskirstymą biogeografija, kol ekologija - viršorganinių sistemų organizavimas ir funkcionavimas įvairiais lygiais: populiacijos, biocenozės (bendrijos), biogeocenozės (ekosistemos) ir biosfera.

Autorius vyraujantys tyrimo metodai Galima išskirti aprašomąją (pavyzdžiui, morfologija), eksperimentinę (pavyzdžiui, fiziologija) ir teorinę biologiją. Gyvosios gamtos struktūros, funkcionavimo ir vystymosi modelių nustatymas ir paaiškinimas įvairių lygių jos organizavimas yra užduotis bendroji biologija. Tai apima biochemiją, molekulinę biologiją, citologiją, embriologiją, genetiką, ekologiją, evoliucijos mokslą ir antropologiją. Evoliucinė doktrina tiria priežastis varomosios jėgos, mechanizmai ir bendrieji gyvų organizmų evoliucijos modeliai. Vienas iš jos skyrių yra paleontologija- mokslas, kurio objektas yra gyvų organizmų iškastinės liekanos. Antropologija- bendrosios biologijos skyrius, mokslas apie žmogaus kilmę ir vystymąsi biologinės rūšys, taip pat populiacijų įvairovę šiuolaikinis žmogus ir jų sąveikos modelius. Taikomieji biologijos aspektai skirstomi į biotechnologijų, veislininkystės ir kitų greitųjų besivystančius mokslus. Biotechnologija yra biologijos mokslas, tiriantis gyvų organizmų naudojimą ir biologiniai procesai gamyboje. Jis plačiai naudojamas maisto (kepimo, sūrio, alaus ir kt.) ir farmacijos pramonėje (antibiotikų, vitaminų gamyboje), vandens valymui ir kt. Atranka- naminių gyvūnų veislių, veislių kūrimo metodų mokslas auginami augalai ir mikroorganizmų padermių su būtinas žmogui savybių. Atranka taip pat suprantama kaip gyvų organizmų keitimo procesas, kurį žmonės atlieka savo poreikiams tenkinti.

Biologijos pažanga glaudžiai susijusi su kitų gamtos ir tikslieji mokslai, pavyzdžiui, fizika, chemija, matematika, informatika ir kt. Pavyzdžiui, mikroskopija, ultragarsas (ultragarsas), tomografija ir kiti biologijos metodai yra pagrįsti fizikiniais dėsniais, o biologinių molekulių sandaros ir procesų, vykstančių gyvenime, tyrimais. sistemos būtų neįmanomos be cheminių ir fiziniai metodai. Taikymas matematiniai metodai leidžia, viena vertus, nustatyti natūralaus ryšio tarp objektų ar reiškinių buvimą, patvirtinti gautų rezultatų patikimumą, kita vertus, modeliuoti reiškinį ar procesą. IN pastaruoju metu Visi didesnę vertę biologijoje jie įgyja kompiuteriniai metodai, pavyzdžiui, modeliavimas. Biologijos ir kitų mokslų sankirtoje atsirado nemažai naujų mokslų, tokių kaip biofizika, biochemija, bionika ir kt.

Biologijos vaidmuo formuojant šiuolaikinį gamtos mokslų pasaulio vaizdą

Savo formavimosi stadijoje biologija dar neegzistavo atskirai nuo kitų gamtos mokslai ir apsiribojo tik gyvūnų atstovų stebėjimu, tyrimu, aprašymu ir klasifikavimu flora ty tai buvo aprašomasis mokslas. Tačiau tai nesutrukdė daug prisidėti prie idėjų kūrimo senovės gamtininkams Hipokratui (apie 460–377 m. pr. Kr.), Aristoteliui (384–322 m. pr. Kr.) ir Teofrastai (tikrasis vardas Tirtamas, 372–287 m. pr. m. e.). apie žmogaus ir gyvūnų kūnų sandarą, taip pat biologinė įvairovė gyvūnus ir augalus, taip padėdamas žmogaus anatomijos ir fiziologijos, zoologijos ir botanikos pagrindus. Gilinant žinias apie gyvąją gamtą ir sisteminant anksčiau sukauptus faktus, vykusius m XVI-XVIII a, baigėsi įžanga dvejetainė nomenklatūra ir darnios augalų (C. Linnaeus) ir gyvūnų taksonomijos (J.-B. Lamarck) sukūrimas. Daugelio panašių rūšių aprašymas morfologinės savybės, taip pat paleontologiniai radiniai tapo prielaida formuotis idėjoms apie rūšių kilmę ir būdus. istorinė raida organinis pasaulis. Taigi, F. Redi, L. Spallanzani ir L. Pasteur eksperimentai XVII–XIX amžiuje paneigė Aristotelio iškeltą ir viduramžiais paplitusią spontaniškos kartos hipotezę bei A. I. Oparino ir A. I. biocheminės evoliucijos teoriją J. Haldane'as, puikiai patvirtintas S. Millerio ir G. Jurijaus, leido atsakyti į klausimą apie visų gyvų dalykų kilmę. Jei pats gyvų daiktų atsiradimo iš negyvų komponentų procesas ir jo raida savaime nebekelia abejonių, tai organinio pasaulio istorinės raidos mechanizmai, keliai ir kryptys vis dar nėra iki galo suprantamos, nes nė vienas iš dvi pagrindinės konkuruojančios evoliucijos teorijos ( sintetinė teorija evoliucija, sukurta remiantis C. Darwin teorija ir J.-B. Lamarkas) vis dar negali pateikti išsamių įrodymų. Mikroskopijos ir kitų metodų taikymas susiję mokslai, sąlygotas pažangos kitų gamtos mokslų srityje, taip pat eksperimentinės praktikos diegimo, leido vokiečių mokslininkams T. Schwannui ir M. Schleidenui dar XIX a. ląstelių teorija, vėliau papildytas R. Virchow ir K. Baer. Tai tapo svarbiausiu biologijos apibendrinimu, kuris kertinis akmuo sudarė pagrindą šiuolaikinės idėjos apie organinio pasaulio vienybę. Čekijos vienuolio G. Mendelio atrasti paveldimos informacijos perdavimo modeliai buvo postūmis tolesnei sparčiai biologijos raidai m. XX-XXI amžius ir paskatino ne tik atrasti universalų paveldimumo nešiklį – DNR, bet ir genetinį kodą, taip pat pagrindinius paveldimos informacijos valdymo, skaitymo ir kintamumo mechanizmus. Idėjų apie aplinką raida paskatino tokio mokslo atsiradimą kaip ekologija, ir formuluotė mokymai apie biosferą kaip sudėtinga daugiakomponentė planetinė sistema, susidedanti iš tarpusavyje susijusių didžiulių biologinių kompleksų, taip pat cheminių ir geologiniai procesai vykstantis Žemėje (V.I. Vernadskis), kuris galiausiai leidžia bent šiek tiek sumažinti neigiamų pasekmių ūkinė veikla asmuo. Taigi, biologija vaidino svarbų vaidmenį šiuolaikinio vystymosi raidoje gamtos mokslų paveikslas ramybė.

Gyvų objektų tyrimo metodai

Kaip ir bet kuris kitas mokslas, biologija turi savo metodų arsenalą. Be to mokslinis metodas kitose šakose naudojamos žinios, biologijoje plačiai naudojami metodai, tokie kaip istorinis, lyginamasis-aprašomasis ir kt.

Mokslinis metodas pažinimas apima stebėjimą, hipotezių formulavimą, eksperimentą, modeliavimą, rezultatų analizę ir bendrųjų modelių išvedimą.

Stebėjimas- tai tikslingas objektų ir reiškinių suvokimas pojūčiais ar instrumentais, nulemtas veiklos uždavinio. Pagrindinė sąlyga mokslinis stebėjimas yra jos objektyvumas, t.y. galimybė patikrinti gautus duomenis pakartotinai stebint arba naudojant kitus tyrimo metodus, pavyzdžiui, eksperimentą. Stebėjimo metu gauti faktai vadinami duomenis. Jie gali būti kaip aukštos kokybės(apibūdinant kvapą, skonį, spalvą, formą ir kt.), ir kiekybinis, Be to, kiekybiniai duomenys yra tikslesni nei kokybiniai.

Remiantis stebėjimų duomenimis, suformuluojama hipotezė – spėjamas sprendimas apie natūralų reiškinių ryšį. Hipotezė patikrinama atliekant daugybę eksperimentų.

Eksperimentas vadinamas moksliškai atliktas eksperimentas, tiriamo reiškinio stebėjimas kontroliuojamomis sąlygomis, leidžiantis identifikuoti tam tikro objekto ar reiškinio savybes. Aukščiausia forma eksperimentas yra modeliavimas – bet kokių reiškinių, procesų ar objektų sistemų tyrimas konstruojant ir tiriant jų modelius. Iš esmės tai yra viena iš pagrindinių žinių teorijos kategorijų: bet koks metodas yra pagrįstas modeliavimo idėja. moksliniai tyrimai– tiek teorinis, tiek eksperimentinis. Eksperimentiniai ir modeliavimo rezultatai yra kruopščiai analizuojami.

Analizė vadinamas mokslinio tyrimo metodu, kai objektas suskaidomas į jo sudedamąsias dalis arba psichiškai išskaidomas per loginę abstrakciją. Analizė yra neatsiejamai susijusi su sinteze.

Sintezė yra metodas, tiriantis dalyką jo vientisumu, jo dalių vienybe ir tarpusavio ryšiu. Analizės ir sintezės rezultate sėkmingiausia tyrimo hipotezė tampa darbo hipoteze, o jei ji sugeba atlaikyti bandymus ją paneigti ir vis tiek sėkmingai nuspėja anksčiau nepaaiškintus faktus ir ryšius, tuomet ji gali tapti teorija.

Pagal teorija suprasti mokslo žinių formą, kuri suteikia holistinį vaizdą apie tikrovės modelius ir esminius ryšius. Bendra kryptis moksliniais tyrimais siekiama didesnio nuspėjamumo lygio. Jei jokie faktai negali pakeisti teorijos, o nukrypimai nuo jos yra reguliarūs ir nuspėjami, tada ji gali būti pakelta į įstatymas- būtinas, esminis, stabilus, pasikartojantis ryšys tarp reiškinių gamtoje. Didėjant žinių kiekiui ir tobulėjant tyrimo metodams, hipotezės ir net tvirtai nusistovėjusios teorijos gali būti ginčijamos, modifikuojamos ir netgi atmestos, nes jos pačios mokslo žinių yra dinamiškos prigimties ir nuolatos kritiškai permąstomos.

Istorinis metodas atskleidžia organizmų atsiradimo ir vystymosi dėsningumus, jų sandaros ir funkcijos formavimąsi. Kai kuriais atvejais naudojant šį metodą naujas gyvenimasįgyti hipotezes ir teorijas, kurios anksčiau buvo laikomos klaidingomis. Pavyzdžiui, tai atsitiko su Darvino prielaidomis apie signalo perdavimo gamykloje prigimtį, reaguojant į aplinkos poveikį. Lyginamasis-aprašomasis metodas apima anatominę ir morfologinę tiriamųjų objektų analizę. Tai yra organizmų klasifikavimo, atsiradimo ir vystymosi modelių nustatymo pagrindas įvairių formų gyvenimą.

Monitoringas – tai priemonių sistema, skirta stebėti, įvertinti ir prognozuoti tiriamo objekto, ypač biosferos, būklės pokyčius. Atliekant stebėjimus ir eksperimentus dažnai reikia naudoti speciali įranga pavyzdžiui, mikroskopai, centrifugos, spektrofotometrai ir kt. Mikroskopija plačiai naudojama zoologijos, botanikos, žmogaus anatomijos, histologijos, citologijos, genetikos, embriologijos, paleontologijos, ekologijos ir kitose biologijos srityse. Tai leidžia mokytis plona struktūra objektai naudojant šviesos, elektronų, rentgeno ir kitų tipų mikroskopus.

Šviesos mikroskopas susideda iš optinių ir mechaninių dalių. Optinės dalys dalyvauja kuriant vaizdą, o mechaninės dalys naudojamos optinių dalių naudojimo patogumui. Bendras mikroskopo padidinimas nustatomas pagal formulę: objektyvo padidinimas x okuliaro padidinimas = mikroskopo padidinimas.

Pavyzdžiui, jei objektyvas padidina objektą 8 kartus, o okuliarą - 7, tada bendras padidėjimas mikroskopas yra 56.

Diferencinis centrifugavimas arba frakcionavimas leidžia atskirti daleles pagal jų dydį ir tankį, veikiant išcentrinė jėga, kuri aktyviai naudojama tiriant biologinių molekulių ir ląstelių struktūrą.

Pagrindiniai gyvosios gamtos organizavimo lygiai

1. Molekulinė genetika. Svarbiausios užduotys Biologija šiame etape yra genetinės informacijos perdavimo mechanizmų, paveldimumo ir kintamumo tyrimas.
2. Ląstelių lygis. Elementarus vienetas ląstelių lygis organizacija yra ląstelė, o elementarus reiškinys yra ląstelių metabolizmo reakcijos.
3. Audinių lygis. Šiam lygiui atstovauja audiniai, jungiantys tam tikros struktūros, dydžio, vietos ir panašias funkcijas. Audiniai atsirado istorinės raidos metu kartu su daugialąstele. Daugialąsčiuose organizmuose jie susidaro ontogenezės metu dėl ląstelių diferenciacijos.
4. Organų lygis. Organų lygiui atstovauja organizmų organai. Pirmuoniuose virškinimas, kvėpavimas, medžiagų apykaita, išskyrimas, judėjimas ir dauginimasis vyksta dėl įvairių organelių. Labiau pažengę organizmai turi organų sistemas. Augaluose ir gyvūnuose organai susidaro dėl skirtingi kiekiai audiniai.
5. Organizmo lygis. Elementarus vienetas šis lygis yra individas savo individualioje raidoje arba ontogenezėje, todėl organizmo lygiu dar vadinamas ontogenetiniu. Elementarus reiškinys šiame lygyje yra organizmo individualaus vystymosi pokyčiai.
6. Populiacijos-rūšies lygis. Populiacija – tai tos pačios rūšies individų, laisvai besikryžiuojančių tarpusavyje ir gyvenančių atskirai nuo kitų panašių individų grupių, visuma. Populiacijose vyksta laisvas keitimasis paveldima informacija ir jos perdavimas palikuonims. Gyventojų yra elementarus vienetas populiacijos-rūšies lygiu, bet elementarus reiškinys in šiuo atveju yra evoliucinės transformacijos, tokios kaip mutacijos ir natūrali atranka.
7. Biogeocenozinis lygis. Biogeocenozė yra istoriškai susiformavusi populiacijų bendruomenė skirtingų tipų, tarpusavyje ir su aplinka susiję medžiagų apykaita ir energija. Biogeocenozės yra elementarios sistemos, kuriame medžiagų ir energijos ciklas vyksta dėl gyvybinės organizmų veiklos. Pačios biogeocenozės yra tam tikro lygio elementarieji vienetai, o elementarieji reiškiniai yra energijos srautai ir medžiagų ciklai juose. Biogeocenozės sudaro biosferą ir lemia visus joje vykstančius procesus.
8. Biosferos lygis. Biosfera yra Žemės apvalkalas, kuriame gyvena gyvi organizmai ir kuriuos jie transformuoja. Biosfera yra labiausiai aukšto lygio gyvybės organizavimas planetoje. Šis apvalkalas dengia apatinę atmosferos dalį, hidrosferą ir viršutinis sluoksnis litosfera. Biosfera, kaip ir visos kitos biologines sistemas, dinamiškas ir aktyviai transformuojamas gyvų būtybių. Jis pats yra elementarus biosferos lygio vienetas, o medžiagų ir energijos cirkuliacijos procesai, vykstantys dalyvaujant gyviems organizmams, laikomi elementariu reiškiniu.

Kaip minėta pirmiau, kiekvienas gyvosios medžiagos organizavimo lygis įneša savo indėlį į vieną evoliucijos procesą: ląstelėje ne tik būdingas. paveldima informacija, bet jis taip pat keičiasi, todėl atsiranda naujų organizmo požymių ir savybių derinių, kurie savo ruožtu yra veikiami natūrali atranka populiacijos-rūšies lygiu ir kt.