Биология — наука о живых организмах

Биология — наука о живых организмах.

Термин «биология» ввел французский ученый эволюционист Жан Батист Ламарк в 1802 г. 

Становление самой науки началось значительно раньше. Сведения биологического характера встречаются в письменных источниках еще в трудах философов и натуралистов Древнего мира.

Причины, побудившие людей изучать биологические явления:

питание дарами природы — охота и собирательство;

первая одежда — шкуры животных; 

строительный материал — использование растительного сырья;

медицина — использование лекарственных растений, понятие об ядовитых растениях; 

позднее:

одомашнивание животных;

сельское хозяйство: интуитивная селекция животных и растений.

Биология — наука фундаментальная и комплексная.

Фундаментальная, т. к. является теоретической основой (фундаментом) для прикладных дисциплин: медицины, ветеринарии, агрономии, зоотехники, психологии, пищевой промышленности, фармакологии, биотехнологии и селекции.

Комплексная, т. к. представляет собой комплекс биологических наук.

По мере накопления фактического материала биология разделилась на несколько исследовательских областей. Биологические науки разделились по объектам исследования.

По систематическим категориям:

вирусология (царство вирусы);

микробиология, бактериология (царство бактерии);

ботаника (царство растения);

микология  (царство грибы);

зоология  (царство животные):

        арахнология (класс паукообразные)

        акарология (отряд клещи)

        энтомология (класс насекомые)

        колеоптерология (отряд жесткокрылые, или жуки)

        лепидоптерология (отряд чешуекрылые, или бабочки)

        ихтиология (надкласс рыбы)

        орнитология (класс птицы)

        териология (класс млекопитающие)

ПО УРОВНЯМ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИВОЙ МАТЕРИИ:

молекулярная биология — на молекулярном уровне;

цитология, цитогенетика — на клеточном уровне;

морфология и физиология — на организменном уровне;

экология, популяционная экология — на популяционно-видовом, биогеоценотическом и биосферном уровне.

В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ИЗУЧАЕМЫХ ПРОЦЕССОВ:

генетика — наука о процессах наследственности и изменчивости;

эмбриология — наука об эмбриональном развитии;

теория эволюции — наука об эволюционном учении;

этология — наука о поведении животных;

общая биология — наука о закономерностях и процессах, общих для живой природы.

Современная биология опирается на достижения других наук — физики, химии, математики.

На стыке наук выделились пограничные области биологии:

биофизика — наука о физических закономерностях в живой природе;

биохимия — наука о химических процессах в живых организмах;

молекулярная биология — наука изучающая процессы, происходящие в живых организмах на молекулярном уровне, в т.ч. механизмы хранения, передачи и реализации генетической информации;

биокибернетика — наука о принципах хранения информации и управления живыми системами;

бионика — прикладная дисциплина, использующая принципы работы живых организмов в технике;

биотехнология — прикладная дисциплина, изучающая возможности использования живых организмов для промышленного получения ценных для человека веществ.

МЕТОДЫ БИОЛОГИЧЕСКОГО ПОЗНАНИЯ

Первые методы изучения биологии:

наблюдение;

описание;

сравнение;

классификация полученных знаний.

Биология являлась описательной наукой. 

Современные методы изучения биологии:

метод наблюдения и описания наиболее древний. Он предполагает наблюдение, описание и анализ конкретных биологических фактов и явлений. Используется в ботанике, зоологии, экологии, генетике. В настоящее время метод используется с применением оптической аппаратуры (световых и электронных микроскопов, эндоскопической техники и т. п.);

эксперимент дает возможность изолированно изучать свойства и явления живого, а при необходимости многократно воспроизвести требуемые условия;

сравнительный метод используется в анатомии, эмбриологии и палеонтологии. На его принципах основана систематическая классификация, установление эволюционного родства видов, закономерности возникновения и развития различных форм жизни на Земле;

исторический метод выясняет закономерности появления и развития организмов, становления их структуры и функций. 

метод моделирования позволяет воспроизвести в лабораторных условиях процессы, которые невозможно наблюдать в природе. В настоящее время активно используется метод компьютерного моделирования. Это дает возможность прогнозировать последствия природных и техногенных катастроф (последствия утечки нефти в Мексиканском заливе), направление смены экосистем (восстановление леса после пожаров в Московской области), воздействие новых лекарственных препаратов на организм человека и т. д.

Ботаника — наука, изучающая царство растений (греч. ботанэ — трава, растение).

Древнегреческий ученый Теофраст (III век до н. э.), ученик Аристотеля, создал систему ботанических понятий, систематизировав и обобщив все известные на то время знания земледельцев и лекарей со своими теоретическими умозаключениями. Именно Теофраст считается отцом ботаники. 

Современная ботаника — наука о морфологии, анатомии, физиологии, экология и систематики растений

Признаки Царства Растений

эукариоты;

автотрофы (процесс фотосинтеза);

осмотрофный тип питания: способность клеток поглощать  только низкомолекулярные вещества;

неограниченный рост;

неподвижный образ жизни;

запасное вещество — крахмал (накапливается в пластидах в процессе фотосинтеза);

Особенности строения растительной клетки (рис. 1):

клеточная стенка из целлюлозы Наличие клеточной стенки препятствует проникновению в клетку пищевых частиц и крупных молекул, поэтому клетки растений поглощают только низкомолекулярные вещества (осмотрофный тип питания). Растения поглощают из окружающей среды воду и углекислый газ, для которых клеточная мембрана проницаема, а также минеральные соли, для которых в клеточной мембране существуют каналы и переносчики. 

пластиды (хлоропласты, хромопласты, лейкопласты);

крупная центральная вакуольПузырь с клеточным соком, окруженный мембраной — тонопластом. В тонопласте имеется система регулируемых переносчиков, которые переносят в вакуоль различные вещества, поддерживая нужную концентрацию солей и кислотность в цитоплазме. Кроме того, вакуоль обеспечивает нужное осмотическое давление в клетке, что приводит к появлению тургора — напряжения на клеточное стенке, которое поддерживает форму растения. Вакуоль служит также местом запасания питательных веществ и накопления отходов метаболизма.

в клеточных центрах растений нет центриолей.

Рис. 1. Растительная клетка

Классификация растений

Основные ранги таксонов растений распределены по принципу иерархичности (соподчинения): более крупные таксоны объединяют в себе более мелкие.

Например:

Царство Растения

Отдел Покрытосеменные

Класс Двудольные

Семейство Сложноцветные

Род Ромашка

Вид Ромашка аптечная

Жизненная форма — внешний облик растения.

Основные жизненные формы: дерево, кустарник, кустарничек и трава.

Дерево — многолетнее растение с крупным одревесневшим стволом.

Кустарник — растение с многочисленными некрупными одревесневшими стволами, которые живут не более 10 лет.

Кустарничек — низкорослое многолетнее растение с одревесневшими стволами, высотой до 40 см.

Травы — травянистые зеленые побеги, ежегодно отмирающие. У двулетних и многолетних трав весной из зимующих почек отрастают новые побеги.

Высшие и низшие растения

Различные группы растений значительно отличаются по строению.

Низшие растения не имеют органов и тканей. Их тело — слоевище, или таллом. К низшим растениям относятся водоросли. Большинство из них обитают в водной среде. В этих условиях питание они получают, поглощая вещества всей поверхностью тела. Все или большая часть клеток этих растений находятся на свету и способны к фотосинтезу. Поэтому у них нет необходимости к быстрому перемещению веществ по организму. Клетки этих растений в большинстве случаев имеют однотипное строение.

В водной среде встречаются и другие фотосинтезирующие организмы. Это прежде всего цианобактерии, которые иногда называют сине-зелёными водорослями. Это прокариотические организмы, не являющиеся растениями.

Часто водорослями называют высшие растения, обитающие в воде. В этих случаях термин «водоросли» применяется в экологическом, а не в систематическом смысле.

Высшие растения имеет функционально различные органы, образованные специализированными клетками. В основном, они обитают на суше. Воду и минеральное питание они получают из почвы, а для осуществления фотосинтеза должны подниматься над её поверхностью, поэтому для таких растений необходимо перемещение веществ между частями организма (проводящая ткань) и механическая поддержка и опора наземно-воздушной среде (механическая и покровная ткани).

Наличие специализированных клеток, тканей и органов позволило им достигать больших размеров и освоить широкий набор сред обитания. Многие представители высших растений вторично вернулись в воду. В пресных водоёмах они составляют основную массу водной растительности.