Найти биология как наука

Найти биология как наука

Запрос «Биолог» перенаправляется сюда; см. также другие значения.

Наука
Биология
англ. Biology

Biology-0001.jpg

Описание изображения
Тема науки о жизни, естествознание
Предмет изучения живая материя
Период зарождения XIX век
Основные направления биологические науки
Логотип Викисклада Медиафайлы на Викискладе

Биоло́гия (греч. βιολογία; от др.-греч. βίος «жизнь» + λόγος «учение, наука»[1]) — наука о живых существах и их взаимодействии со средой обитания. Изучает все аспекты жизни, в частности: структуру, функционирование, рост, происхождение, эволюцию и распределение живых организмов на Земле. Классифицирует и описывает живые существа, происхождение их видов, взаимодействие между собой и с окружающей средой[2].

Как самостоятельная наука биология выделилась из естественных наук в XIX веке, когда учёные обнаружили, что все живые организмы обладают некоторыми общими свойствами и признаками, в совокупности не характерными для неживой природы. Термин «биология» был введён независимо несколькими авторами: Фридрихом Бурдахом в 1800 году, Готфридом Рейнхольдом Тревиранусом[3] и Жаном Батистом Ламарком в 1802 году.

Биологическая картина мира[править | править код]

В настоящее время биология — стандартный предмет в средних и высших учебных заведениях всего мира. Ежегодно публикуется более миллиона статей и книг по биологии, медицине, биомедицине[4] и биоинженерии[источник не указан 891 день].

Называют пять принципов, объединяющих все биологические дисциплины в единую науку о живой материи[уточнить][5][6]:

  • Клеточная теория — учение обо всём, что касается клеток. Все живые организмы состоят как минимум из одной клетки — основной структурно-функциональной единицы организмов. Базовые механизмы и химия всех клеток во всех земных организмах сходны; клетки происходят только от ранее существовавших клеток, которые размножаются путём клеточного деления. Клеточная теория описывает строение клеток, их деление, взаимодействие с внешней средой, состав внутренней среды и клеточной оболочки, механизм действия отдельных частей клетки и их взаимодействия между собой.
  • Эволюция. Через естественный отбор и генетический дрейф наследственные признаки популяции изменяются из поколения в поколение.
  • Теория гена. Признаки живых организмов передаются из поколения в поколение вместе с генами, которые закодированы в ДНК. Информация о строении живых существ или генотип используется клетками для создания фенотипа, наблюдаемых физических или биохимических характеристик организма. Хотя фенотип, проявляющийся за счёт экспрессии генов, может подготовить организм к жизни в окружающей его среде, информация о среде не передаётся назад в гены. Гены могут изменяться в ответ на воздействия среды только посредством эволюционного процесса.
  • Гомеостаз. Физиологические процессы, позволяющие организму поддерживать постоянство своей внутренней среды независимо от изменений во внешней среде.
  • Энергия. Атрибут любого живого организма, существенный для его состояния.

Клеточная теория[править | править код]

Клетка — элементарная структурно-функциональная единица живых организмов. Согласно клеточной теории, всё живое состоит из одной или множества клеток, либо из продуктов секреции клеток, например: раковины, волосы, ногти. Все клетки сходны по своему химическому составу и общему строению. Клетка происходит только из другой материнской клетки путём её деления, и все клетки многоклеточного организма происходят из одной оплодотворённой яйцеклетки. Даже протекание патологических процессов, таких как бактериальная или вирусная инфекция, зависит от клеток, являющихся их фундаментальной частью[7].

Эволюция[править | править код]

Центральная организующая концепция в биологии состоит в том, что жизнь со временем изменяется и развивается посредством эволюции, и что все известные формы жизни на Земле имеют общее происхождение. Это обусловило сходство основных единиц и процессов жизнедеятельности, упоминавшихся выше. Понятие эволюции было введено в научный лексикон Жаном-Батистом Ламарком в 1809 году. Чарльз Дарвин через пятьдесят лет установил, что её движущей силой является естественный отбор, так же как искусственный отбор сознательно применяется человеком для создания новых пород животных и сортов растений[8]. Позже в синтетической теории эволюции дополнительным механизмом эволюционных изменений был постулирован генетический дрейф.

Эволюционная история видов, описывающая их изменения и генеалогические отношения между собой, называется филогенез. Информация о филогенезе накапливается из разных источников, в частности, путём сравнения последовательностей ДНК или ископаемых остатков и следов древних организмов. До XIX века считалось, что в определённых условиях жизнь может самозарождаться. Этой концепции противостояли последователи принципа, сформулированного Уильямом Гарвеем: «всё из яйца» (лат. Omne vivum ex ovo), основополагающего в современной биологии. В частности, это означает, что существует непрерывная линия жизни, соединяющая момент первоначального её возникновения с настоящим временем. Любая группа организмов имеет общее происхождение, если у неё имеется общий предок. Все живые существа на Земле, как ныне живущие, так и вымершие, происходят от общего предка или общей совокупности генов. Общий предок всех живых существ появился на Земле около 3,5 млрд лет назад. Главным доказательством теории общего предка считается универсальность генетического кода (см. происхождение жизни).

Теория гена[править | править код]

Основная статья: Ген

Форма и функции биологических объектов воспроизводятся из поколения в поколение генами, которые являются элементарными единицами наследственности. Физиологическая адаптация к окружающей среде не может быть закодирована в генах и быть унаследованной в потомстве (см. Ламаркизм). Все существующие формы земной жизни, в том числе, бактерии, растения, животные и грибы, имеют одни и те же основные механизмы, предназначенные для копирования ДНК и синтеза белка. Например, бактерии, в которые вводят ДНК человека, способны синтезировать человеческие белки.

Совокупность генов организма или клетки называется генотипом. Гены хранятся в одной или нескольких хромосомах. Хромосома — длинная цепочка ДНК, на которой может быть множество генов. Если ген активен, то последовательность его ДНК копируется в последовательности РНК посредством транскрипции. Затем рибосома может использовать РНК, чтобы синтезировать последовательность белка, соответствующую коду РНК, в процессе, именуемом трансляция. Белки могут выполнять каталитическую (ферментативную) функцию, транспортную, рецепторную, защитную, структурную, двигательную функции.

Гомеостаз[править | править код]

Гомеостаз — способность открытых систем регулировать свою внутреннюю среду так, чтобы поддерживать её постоянство посредством множества корректирующих воздействий, направляемых регуляторными механизмами. Все живые существа, как многоклеточные, так и одноклеточные, способны поддерживать гомеостаз. На клеточном уровне, например, поддерживается постоянная кислотность внутренней среды (pH). На уровне организма у теплокровных животных поддерживается постоянная температура тела. В ассоциации с термином экосистема под гомеостазом понимают, в частности, поддержание растениями и водорослями постоянной концентрации атмосферного кислорода и диоксида углерода на Земле.

Энергия[править | править код]

Выживание любого организма зависит от постоянного притока энергии. Энергия черпается из веществ, которые служат пищей, и посредством специальных химических реакций используется для построения и поддержания структуры и функционирования клеток. В этом процессе молекулы пищи используются как для извлечения энергии, так и для синтеза биологических молекул собственного организма.

Первичным источником энергии для подавляющего большинства земных существ является световая энергия, главным образом солнечная, однако некоторые бактерии и археи получают энергию посредством хемосинтеза. Световая энергия посредством фотосинтеза превращается растениями в химическую (органические молекулы) в присутствии воды и некоторых минералов. Часть полученной энергии затрачивается на наращивание биомассы и поддержание жизни, другая часть теряется в виде тепла и отходов жизнедеятельности. Общие механизмы превращения химической энергии в полезную для поддержания жизни называются дыхание и метаболизм.

Уровни организации жизни[править | править код]

Живые организмы представляют собой высокоорганизованные структуры, поэтому в биологии выделяют ряд уровней организации. В различных источниках некоторые уровни опускаются или совмещаются друг с другом. Ниже представлены основные уровни организации живой природы обособленно друг от друга.

  • Молекулярный — уровень взаимодействия молекул, составляющих клетки и обуславливающих все её процессы.
  • Клеточный — уровень, на котором рассматриваются клетки как элементарные единицы строения живого.
  • Тканевой — уровень совокупностей сходных по строению и функциям клеток, образующих ткани.
  • Органный — уровень отдельных органов, обладающих собственным строением (объединением типов тканей) и местоположением в организме.
  • Организменный — уровень отдельного организма.
  • Популяционно-видовой уровень — уровень популяции, составляемой совокупностью особей одного вида.
  • Биогеоценотический — уровень взаимодействия видов между собой и с различными факторами окружающей среды.
  • Биосферный уровень — совокупность всех биогеоценозов, включающих и обуславливающих все явления жизни на Земле.

Биологические науки[править | править код]

Большинство биологических наук являются дисциплинами с более узкой специализацией. Традиционно они группируются по типам исследуемых организмов:

  • ботаника изучает растения, водоросли и грибоподобные организмы,
  • зоология — животных и протистов,
  • микробиология — микроорганизмы и вирусы,
  • микология — грибы (ранее являлась разделом ботаники).

Области внутри биологии далее делятся либо по масштабам исследования, либо по применяемым методам:

  • биохимия изучает химические основы жизни,
  • биофизика изучает физические основы жизни,
  • молекулярная биология — сложные взаимодействия между биологическими молекулами,
  • клеточная биология и цитология — основные строительные блоки многоклеточных организмов, клетки,
  • гистология и анатомия — строение тканей и организма из отдельных органов и тканей,
  • физиология — физические и химические функции органов и тканей,
  • этология — поведение живых существ,
  • экология — взаимозависимость различных организмов и их среды,
  • генетика — закономерности наследственности и изменчивости,
  • биология развития — развитие организма в онтогенезе,
  • палеобиология и эволюционная биология — зарождение и историческое развитие живой природы.

На границах со смежными науками возникают: биомедицина, биофизика (изучение живых объектов физическими методами), биометрия, биоинформатика и т. д. В связи с практическими потребностями человека возникают такие направления, как космическая биология, социобиология, физиология труда, бионика.

Биологические науки используют методы наблюдения, описания, сравнения, исторического сравнения, экспериментов (опыта) и моделирования (в том числе компьютерного).

Биологические дисциплины[править | править код]

Акарология — Анатомия — Альгология — Антропология — Апиология — Арахнология — Бактериология — Биогеография — Биогеоценология — Биотехнология — Биоинформатика — Биология океана — Биология развития — Биометрия — Бионика — Биосемиотика — Биоспелеология — Биофизика — Биохимия — Ботаника — Биомеханика — Биоценология — Биоэнергетика — Бриология — Вирусология — Гельминтология — Генетика — Геоботаника — Герпетология — Гидробиология — Гименоптерология — Гистология — Дендрология — Диптерология — Зоология — Зоопсихология — Иммунология — Ихтиология — Колеоптерология — Космическая биология — Ксенобиология — Лепидоптерология — Лихенология — Малакология — Микология — Микробиология — Мирмекология — Молекулярная биология — Морфология — Нейробиология — Орнитология — Одонатология — Ортоптерология — Палеонтология — Палинология — Паразитология — Радиобиология — Систематика — Системная биология — Синтетическая биология — Таксономия — Теоретическая биология — Териология — Токсикология — Фенология — Физиология — Физиология ВНД — Физиология животных и человека — Физиология растений — Фитопатология — Флористика — Цитология — Эволюционная биология — Экология — Эмбриология — Эндокринология — Энтомология — Этология.

История биологии[править | править код]

Хотя концепция биологии как особой естественной науки возникла в XIX веке, биологические дисциплины зародились ранее в медицине и естественной истории. Обычно их традицию ведут от таких античных учёных, как Аристотель и Гален через арабских медиков аль-Джахиза[9], ибн-Сину[10], ибн-Зухра[11] и ибн-аль-Нафиза[12]. В эпоху Возрождения биологическая мысль в Европе была революционизирована благодаря изобретению книгопечатания и распространению печатных трудов, интересу к экспериментальным исследованиям и открытию множества новых видов животных и растений в эпоху Великих географических открытий. В это время работали выдающиеся умы Андрей Везалий и Уильям Гарвей, которые заложили основы современной анатомии и физиологии. Несколько позже Линней и Бюффон совершили огромную работу по классификации форм живых и ископаемых существ. Микроскопия открыла для наблюдения ранее неведомый мир микроорганизмов, заложив основу для развития клеточной теории. Развитие естествознания, отчасти благодаря появлению механистической философии, способствовало развитию естественной истории[13][14].

К началу XIX века некоторые современные биологические дисциплины, такие как ботаника и зоология, достигли профессионального уровня. Лавуазье и другие химики и физики начали сближение представлений о живой и неживой природе. Натуралисты, такие как Александр Гумбольдт, исследовали взаимодействие организмов с окружающей средой и его зависимость от географии, закладывая основы биогеографии, экологии и этологии. В XIX веке развитие учения об эволюции постепенно привело к пониманию роли вымирания и изменчивости видов, а клеточная теория показала в новом свете основы строения живого вещества. В сочетании с данными эмбриологии и палеонтологии эти достижения позволили Чарльзу Дарвину создать целостную теорию эволюции, в основе которой лежит естественный отбор. К концу XIX века идеи самозарождения окончательно уступили место теории инфекционного агента как возбудителя заболеваний. Но механизм наследования родительских признаков всё ещё оставался тайной[13][15][16].

В начале XX века Томас Морган и его ученики заново открыли законы, исследованные ещё в середине XIX века Грегором Менделем, после чего начала быстро развиваться генетика. К 1930-м годам сочетание популяционной генетики и теории естественного отбора породило современную эволюционную теорию или неодарвинизм. Благодаря развитию биохимии были открыты ферменты и началась грандиозная работа по описанию всех процессов метаболизма. Раскрытие структуры ДНК Уотсоном и Криком дало мощный толчок для развития молекулярной биологии. За ним последовало постулирование центральной догмы, расшифровка генетического кода, а к концу XX века — и полная расшифровка генетического кода человека и ещё нескольких организмов, наиболее важных для медицины и сельского хозяйства. Благодаря этому появились новые дисциплины геномика и протеомика. Хотя увеличение количества дисциплин и чрезвычайная сложность предмета биологии породили и продолжают порождать среди биологов всё более узкую специализацию, биология продолжает оставаться единой наукой, и данные каждой из биологических дисциплин, в особенности геномики, применимы во всех остальных[17][18][19][20].

Популяризация биологии[править | править код]

См. также[править | править код]

  • Биологически активные вещества
  • Биологически значимые элементы
  • Биологические правила

Примечания[править | править код]

  1. ↑ Биология // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
  2. ↑ Большая российская энциклопедия : [в 35 т.] / гл. ред. Ю. С. Осипов. — М. : Большая российская энциклопедия, 2004—2017.
  3. ↑ Treviranus, Gottfried Reinhold. Biologie: oder Philosophie der lebenden Natur für Naturforscher und Aerzte, 1802
  4. ↑ King, TJ & Roberts, MBV. Biology: A Functional Approach (англ.). — Thomas Nelson and Sons  (англ.) (рус., 1986. — ISBN 978-0174480358.
  5. ↑ Avila, Vernon L. Biology: investigating life on earth (англ.). — Boston: Jones and Bartlett  (англ.) (рус., 1995. — P. 11—18. — ISBN 0-86720-942-9.
  6. ↑ Campbell, Neil A.; Brad Williamson; Robin J. Heyden. Biology: Exploring Life (англ.). — Boston, Massachusetts: Pearson Prentice Hall, 2006. — ISBN 0-13-250882-6. Архивная копия от 2 ноября 2014 на Wayback Machine
  7. ↑ Mazzarello, P. A unifying concept: the history of cell theory (англ.) // Nature Cell Biology : journal. — 1999. — Vol. 1. — P. E13—E15. — doi:10.1038/8964.
  8. ↑ Darwin, Charles (1859). On the Origin of Species, 1st, John Murray
  9. ↑ Conway Zirkle (1941), Natural Selection before the «Origin of Species», Proceedings of the American Philosophical Society 84 (1): 71-123.
  10. ↑ D. Craig Brater and Walter J. Daly (2000), «Clinical pharmacology in the Middle Ages: Principles that presage the 21st century», Clinical Pharmacology & Therapeutics 67 (5), p. 447—450 [449].
  11. ↑ Islamic medicine Архивная копия от 8 февраля 2012 на Wayback Machine, Hutchinson Encyclopedia[en].
  12. ↑ S. A. Al-Dabbagh (1978). «Ibn Al-Nafis and the pulmonary circulation», The Lancet 1, p. 1148.
  13. ↑ 1 2 Ernst Mayr. The Growth of Biological Thought (англ.). — Harvard University Press, 1985. — ISBN 978-0674364462.
  14. ↑ Magner, L. N. A History of the Life Sciences (англ.). — TF-CRC, 2002. — ISBN 978-0824708245.
  15. ↑ Futuyma, D. J. Evolution (англ.). — Sinauer Associates  (англ.) (рус., 2005. — ISBN 978-0878931873.
  16. ↑ Coleman, W. Biology in the Nineteenth Century: Problems of Form, Function and Transformation (англ.). — Cambridge University Press, 1978. — ISBN 978-0521292931.
  17. ↑ Allen, G. E. Life Science in the Twentieth Century (англ.). — Cambridge University Press, 1978. — ISBN 978-0521292962.
  18. ↑ Fruton, J. S. Proteins, Enzymes, Genes: The Interplay of Chemistry and Biology (англ.). — Yale University Press, 1999. — ISBN 978-0300076080.
  19. ↑ Morange, M & Cobb, M. A History of Molecular Biology (англ.). — Harvard University Press, 2000. — ISBN 978-0674001695.
  20. ↑ Smocovitis, V. B. Unifying Biology (англ.). — Princeton University Press, 1996. — ISBN 978-0691033433.

Литература[править | править код]

  • Биология // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
  • Большой энциклопедический словарь. Биология. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1999.
  • Биология // Биологический энциклопедический словарь / Гл. ред. М. С. Гиляров; Редкол.: А. А. Баев, Г. Г. Винберг, Г. А. Заварзин и др. — М. : Сов. энциклопедия, 1986. — С. 66. — 831 с. — 100 000 экз.

Ссылки[править | править код]

  • Электронный учебник по биологии
  • Проект «Вся Биология»
  • Государственный рубрикатор научно-технической информации — Биология
Источник

Предмет, задачи и методы биологии

Биология (греч. bio — жизнь и logos — знание, учение, наука) — наука о живой природе. Термин биология был предложен в 1802 году Ж. Б. Ламарком и Г. Р. Тревиранусом независимо друг от друга.

Многообразие живой природы настолько велико, что современная биология представляет собой комплекс биологических наук, значительно отличающихся одна от другой. При этом каждая имеет собственный предмет изучения, методы, цели и задачи.

Система биологических наук

Биологические науки можно разделить по направлениям исследований.

НАУКА ПРЕДМЕТ ИЗУЧЕНИЯ
Науки, изучающие систематические группы живых организмов
Вирусология Наука о вирусах
Микробиология Наука о микроорганизмах
Микология Наука о грибах
Ботаника (фитология) Наука о растениях
Зоология Наука о животных
Антропология Наука о человеке
Науки, изучающие структуру, свойства и проявления жизни
Анатомия Наука о внутреннем строении
Морфология Наука о внешнем строении
Физиология Наука о жизнедеятельности целостного организма и его частей
Генетика Наука о наследственности и изменчивости организмов отдельных организмов
Науки, изучающие разные уровни организации всего живого
Молекулярная биология Наука о свойствах и проявлении жизни на молекулярном уровне
Цитология Наука о клетках
Гистология Наука о тканях
Науки, изучающие структуру, свойства и проявления коллективной жизни и сообществ живых организмов
Экология Наука об отношениях живых организмов между собой и с окружающей их средой
Биогеография Наука о закономерностях географического распространения живых организмов
Науки о развитии живой материи
Биология индивидуального развития Наука о развитии живого организма от момента его зарождения до смерти
Эволюционное учение Наука об историческом развитии живой природы
Палеонтология Наука о развитии жизни в прошлые геологические времена
Науки, использующие различные методы исследований
Биохимия (на стыке биологии и химии) Наука о химических веществах и процессах в живых организмах
Биофизика (на стыке биологии и физики) Наука о физических и физико-химических явлениях в живых организмах
Прикладные науки
Биотехнология Совокупность методов получения полезных для человека продуктов и явлений с помощью живых организмов
Бионика Разработка технических устройств по подобию живых систем
Растениеводство Разработка технологий выращивания сельскохозяйственных растений
Животноводство Разработка технологий выращивания сельскохозяйственных животных
Ветеринария Разработка технологий лечения сельскохозяйственных животных

Задачи биологии:

  • изучение закономерностей проявления жизни (строения и функций живых организмов и их сообществ, распространение, происхождение и развитие, связи друг с другом и неживой природой);
  • раскрытие сущности жизни;
  • систематизация многообразия живых организмов.

Методы биологии

Современная биология располагает широким набором методов исследования. Основными являются следующие методы.

Название метода Характеристика
Метод наблюдения и описания Сбор и описание фактов
Метод измерений Измерение характеристик объектов
Сравнительный метод Анализ сходства и различий изучаемых объектов
Исторический метод Изучение хода развития исследуемого объекта
Метод эксперимента Изучение явления природы в заданных условиях
Метод моделирования Описание сложных природных явлений относительно простыми моделями
Метод прогнозирования Предсказание будущего объекта или процесса

Связь биологии с другими науками. Биология принадлежит к комплексу естественных наук, то есть наук о природе, и тесно связана с другими науками:

  • фундаментальными (математикой, физикой, химией);
  • естественными (геологией, географией, почвоведением);
  • общественными (психологией, социологией);
  • прикладными (биотехнологией, бионикой, растениеводством, охраной природы).

Значение биологии.

  • Биология является теоретической основой таких наук, как медицина, психология, социология.
  • Биологические знания используются в пищевой промышленности, фармакологии, сельском, лесном и промысловом хозяйствах.
  • Достижения биологии используются при решении глобальных проблем современности: взаимоотношения общества с окружающей средой, рационального природопользования и охраны природы, продовольственного обеспечения.

Уровни организации живой природы

Иерархичность организации живой материи позволяет условно подразделить её на ряд уровней. Уровень организации живой материи — это функциональное место биологической структуры определённой степени сложности в общей иерархии живого.
Выделяют следующие уровни организации живой материи.

Уровни организации живой материи

Уровень Характеристика
Молекулярный (молекулярно-генетический) На этом уровне живая материя организуется в сложные высокомолекулярные органические соединения, такие как белки, нуклеиновые кислоты и др.
Субклеточный (надмолекулярный) На этом уровне живая материя организуется в органоиды: хромосомы, клеточную мембрану, эндоплазматическую сеть, митохондрии, комплекс Гольджи, лизосомы, рибосомы и другие субклеточные структуры.
Клеточный На этом уровне живая материя представлена клетками. Клетка является элементарной структурной и функциональной единицей живого.
Органно-тканевой На этом уровне живая материя организуется в ткани и органы. Ткань — совокупность клеток, сходных по строению и функциям, а также связанных с ними межклеточных веществ. Орган — часть многоклеточного организма, выполняющая определённую функцию или функции.
Организменный (онтогенетический) На этом уровне живая материя представлена организмами. Организм (особь, индивид) — неделимая единица жизни, её реальный носитель, характеризующийся всеми её признаками.
Популяционно-видовой На этом уровне живая материя организуется в популяции. Популяция — совокупность особей одного вида, образующих обособленную генетическую систему, которая длительно существует в определённой части ареала относительно обособленно от других совокупностей того же вида. Вид — совокупность особей (популяций особей), способных к скрещиванию с образованием плодовитого потомства и занимающих в природе определённую область (ареал).
Биоценотический На этом уровне живая материя образует биоценозы. Биоценоз — совокупность популяций разных видов, обитающих на определённой территории.
Биогеоценотический На этом уровне живая материя формирует биогеоценозы. Биогеоценоз — совокупность биоценоза и абиотических факторов среды обитания (климат, почва).
Биосферный На этом уровне живая материя формирует биосферу. Биосфера — оболочка Земли, преобразованная деятельностью живых организмов.

Необходимо отметить, что биогеоценотический и биосферный уровни организации живой материи выделяют не всегда, поскольку они представлены биокосными системами, включающими не только живое вещество, но и неживое. Также часто не выделяют субклеточный и органно-тканевой уровни, включая их в клеточный и организменный соответственно.

Источник

Биология (от греч. биос — жизнь, логос — слово, наука) — это комплекс наук о живой природе.

Предметом биологии являются все проявления жизни: строение и функции живых существ, их разнообразие, происхождение и развитие, а также взаимодействие с окружающей средой. Основная задача биологии как науки состоит в истолковании всех явлений живой природы на научной основе, учитывая при этом, что целому организму присущи свойства, в корне отличающиеся от его составляющих.

Биология изучает все аспекты жизни, в частности, структуру, функционирование, рост, происхождение, эволюцию и распределение живых организмов на Земле, классифицирует и описывает живые существа, происхождение их видов, взаимодействие между собой и с окружающей средой.

В основе современной биологии лежат 5 фундаментальных принципов:

  1. клеточная теория
  2. эволюция
  3. генетика
  4. гомеостаз
  5. энергия

Биологические науки

В настоящее время в состав биологии включают целый ряд наук, которые можно систематизировать по таким критериям: по предмету и преобладающим методам исследования и по изучаемому уровню организации живой природы.

По предмету исследования биологические науки делят на бактериологию, ботанику, вирусологию, зоологию, микологию.

Ботаника — это биологическая наука, комплексно изучающая растения и растительный покров Земли.

Зоология — раздел биологии, наука о многообразии, строении, жизнедеятельности, распространении и взаимосвязи животных со средой обитания, их происхождении и развитии.

Бактериология — биологическая наука, изучающая строение и жизнедеятельность бактерий, а также их роль в природе.

Вирусология — биологическая наука, изучающая вирусы.

Основным объектом микологии являются грибы, их строение и особенности жизнедеятельности.

Лихенология — биологическая наука, изучающая лишайники.

Бактериология, вирусология и некоторые аспекты микологии часто рассматриваются в составе микробиологии — раздела биологии, науке о микроорганизмах (бактериях, вирусах и микроскопических грибах).

Систематика, или таксономия, — биологическая наука, которая описывает и классифицирует по группам все живые и вымершие существа.

В свою очередь, каждая из перечисленных биологических наук подразделяется на биохимию, морфологию, анатомию, физиологию, эмбриологию, генетику и систематику (растений, животных или микроорганизмов). Биохимия — это наука о химическом составе живой материи, химических процессах, происходящих в живых организмах и лежащих в основе их жизнедеятельности.

Морфология — биологическая наука, изучающая форму и строение организмов, а также закономерности их развития. В широком смысле она включает в себя цитологию, анатомию, гистологию и эмбриологию. Различают морфологию животных и растений.

Анатомия — это раздел биологии (точнее — морфологии), наука, изучающая внутреннее строение и форму отдельных органов, систем и организма в целом. Анатомия растений рассматривается в составе ботаники, анатомия животных — в составе зоологии, а анатомия человека является отдельной наукой.

Физиология — биологическая наука, изучающая процессы жизнедеятельности растительных и животных организмов, их отдельных систем, органов, тканей и клеток. Существуют физиология растений, животных и человека.

Эмбриология (биология развития) — раздел биологии, наука об индивидуальном развитии организма, в том числе развитии зародыша.

Объектом генетики являются закономерности наследственности и изменчивости. В настоящее время это одна из наиболее динамично развивающихся биологических наук.

По изучаемому уровню организации живой природы выделяют молекулярную биологию, цитологию, гистологию, органологию, биологию организмов и надорганизменных систем.

Молекулярная биология является одним из наиболее молодых разделов биологии, наука, изучающая, в частности, организацию наследственной информации и биосинтез белка.

Цитология, или клеточная биология, — биологическая наука, объектом изучения которой являются клетки как одноклеточных, так и многоклеточных организмов.

Гистология — биологическая наука, раздел морфологии, объектом которой является строение тканей растений и животных.

К сфере органологии относят морфологию, анатомию и физиологию различных органов и их систем. Биология организмов включает все науки, предметом которых являются живые организмы, например, этологию — науку о поведении организмов.

Биология надорганизменных систем подразделяется на биогеографию и экологию. Распространение живых организмов изучает биогеография, тогда как экология — организацию и функционирование надорганизменных систем различных уровней: популяций, биоценозов (сообществ), биогеоценозов (экосистем) и биосферы.

По преобладающим методам исследования можно выделить описательную (например, морфологию), экспериментальную (например, физиологию) и теоретическую биологию. Выявление и объяснение закономерностей строения, функционирования и развития живой природы на различных уровнях ее организации является задачей общей биологии. К ней относят биохимию, молекулярную биологию, цитологию, эмбриологию, генетику, экологию, эволюционное учение и антропологию. Эволюционное учение изучает причины, движущие силы, механизмы и общие закономерности эволюции живых организмов. Одним из его разделов является палеонтология — наука, предметом которой являются ископаемые останки живых организмов. Антропология — раздел общей биологии, наука о происхождении и развитии человека как биологического вида, а также разнообразии популяций современного человека и закономерностях их взаимодействия. Прикладные аспекты биологии отнесены к сфере биотехнологии, селекции и других быстро- развивающихся наук. Биотехнологией называют биологическую науку, изучающую использование живых организмов и биологических процессов в производстве. Она широко применяется в пищевой (хлебопечение, сыроделие, пивоварение и др.) и фармацевтической промышленностях (получение антибиотиков, витаминов), для очистки вод и т. п. Селекция — наука о методах создания пород домашних животных, сортов культурных растений и штаммов микроорганизмов с нужными человеку свойствами. Под селекцией понимают и сам процесс изменения живых организмов, осуществляемый человеком для своих потребностей.

Прогресс биологии тесно связан с успехами других естественных и точных наук, таких как физика, химия, математика, информатика и др. Например, микроскопирование, ультразвуковые исследования (УЗИ), томография и другие методы биологии основываются на физических закономерностях, а изучение структуры биологических молекул и процессов, происходящих в живых системах, было бы невозможным без применения химических и физических методов. Применение математических методов позволяет, с одной стороны, выявить наличие закономерной связи между объектами или явлениями, подтвердить достоверность полученных результатов, а с другой — смоделировать явление или процесс. В последнее время все большее значение в биологии приобретают компьютерные методы, например моделирование. На стыке биологии и других наук возник целый ряд новых наук, таких как биофизика, биохимия, бионика и др.

Роль биологии в формировании современной естественнонаучной картины мира

На этапе становления биология еще не существовала отдельно от других естественных наук и ограничивалась лишь наблюдением, изучением, описанием и классификацией представителей животного и растительного мира, т. е. была описательной наукой. Однако это не помешало античным естествоиспытателям Гиппократу (ок. 460-377 гг. до н. э.), Аристотелю (384-322 гг. до н. э.) и Теофрасту (настоящее имя Тиртам, 372-287 гг. до н. э.) внести значительный вклад в развитие представлений о строении тела человека и животных, а также о биологическом разнообразии животных и растений, заложив тем самым основы анатомии и физиологии человека, зоологии и ботаники. Углубление познаний о живой природе и систематизация ранее накопленных фактов, происходившие в XVI-XVIII веках, увенчались введением бинарной номенклатуры и созданием стройной систематики растений (К. Линней) и животных (Ж.-Б. Ламарк). Описание значительного числа видов со сходными морфологическими признаками, а также палеонтологические находки стали предпосылками к развитию представлений о происхождении видов и путях исторического развития органического мира. Так, опыты Ф. Реди, Л. Спалланцани и Л. Пастера в XVII-XIX веках опровергли гипотезу спонтанного самозарождения, выдвинутую еще Аристотелем и бытовавшую в средние века, а теория биохимической эволюции А. И. Опарина и Дж. Холдейна, блестяще подтвержденная С. Миллером и Г. Юри, позволила дать ответ на вопрос о происхождении всего живого. Если сам процесс возникновения живого из неживых компонентов и его эволюция сами по себе уже не вызывают сомнений, то механизмы, пути и направления исторического развития органического мира все еще до конца не выяснены, поскольку ни одна из двух основных соперничающих между собой теорий эволюции (синтетическая теория эволюции, созданная на основе теории Ч. Дарвина, и теория Ж.-Б. Ламарка) все еще не могут предъявить исчерпывающих доказательств. Применение микроскопии и других методов смежных наук, обусловленное прогрессом в области других естественных наук, а также внедрение практики эксперимента позволило немецким ученым Т. Шванну и М. Шлейдену еще в XIX веке сформулировать клеточную теорию, позднее дополненную Р. Вирховым и К. Бэром. Она стала важнейшим обобщением в биологии, которое краеугольным камнем легло в основу современных представлений о единстве органического мира. Открытие закономерностей передачи наследственной информации чешским монахом Г. Менделем послужило толчком к дальнейшему бурному развитию биологии в XX-XXI веках и привело не только к открытию универсального носителя наследственности — ДНК, но и генетического кода, а также фундаментальных механизмов контроля, считывания и изменчивости наследственной информации. Развитие представлений об окружающей среде привело к возникновению такой науки, как экология, и формулировке учения о биосфере как о сложной многокомпонентной планетарной системе связанных между собой огромных биологических комплексов, а также химических и геологических процессов, происходящих на Земле (В.И. Вернадский), что в конечном итоге позволяет хотя бы в небольшой степени уменьшить негативные последствия хозяйственной деятельности человека. Таким образом, биология сыграла немаловажную роль в становлении современной естественнонаучной картины мира.

Методы изучения живых объектов

Как и любая другая наука, биология имеет свой арсенал методов. Помимо научного метода познания, применяемого в других отраслях, в биологии широко используются такие методы, как исторический, сравнительно-описательный и др.

Научный метод познания включает в себя наблюдение, формулировку гипотез, эксперимент, моделирование, анализ результатов и выведение общих закономерностей.

Наблюдение – это целенаправленное восприятие объектов и явлений с помощью органов чувств или приборов, обусловленное задачей деятельности. Основным условием научного наблюдения является его объективность, т.е. возможность проверки полученных данных путем повторного наблюдения или применения иных методов исследования, например эксперимента. Полученные в результате наблюдения факты называются данными. Они могут быть как качественными (описывающими запах, вкус, цвет, форму и т. д.), так и количественными, причем количественные данные являются более точными, чем качественные.

На основе данных наблюдений формулируется гипотеза – предположительное суждение о закономерной связи явлений. Гипотеза подвергается проверке в серии экспериментов.

Экспериментом называется научно поставленный опыт, наблюдение исследуемого явления в контролируемых условиях, позволяющих выявить характеристики данного объекта или явления. Высшей формой эксперимента является моделирование – исследование каких-либо явлений, процессов или систем объектов путем построения и изучения их моделей. По существу это одна из основных категорий теории познания: на идее моделирования базируется любой метод научного исследования – как теоретический, так и экспериментальный. Результаты эксперимента и моделирования подвергаются тщательному анализу.

Анализом называют метод научного исследования путем разложения предмета на составные части или мысленного расчленения объекта путем логической абстракции. Анализ неразрывно связан с синтезом.

Синтез — это метод изучения предмета в его целостности, в единстве и взаимной связи его частей. В результате анализа и синтеза наиболее удачная гипотеза исследования становится рабочей гипотезой, и если она способна устоять при попытках ее опровержения и по-прежнему удачно предсказывает ранее необъясненные факты и взаимосвязи, то она может стать теорией.

Под теорией понимают такую форму научного знания, которая дает целостное представление о закономерностях и существенных связях действительности. Общее направление научного исследования состоит в достижении более высоких уровней предсказуемости. Если теорию не способны изменить никакие факты, а встречающиеся отклонения от нее регулярны и предсказуемы, то ее можно возвести в ранг закона – необходимого, существенного, устойчивого, повторяющегося отношения между явлениями в природе. По мере увеличения совокупности знаний и совершенствования методов исследования гипотезы и даже прочно укоренившиеся теории могут оспариваться, видоизменяться и даже отвергаться, поскольку сами научные знания по своей природе динамичны и постоянно подвергаются критическому переосмыслению.

Исторический метод выявляет закономерности появления и развития организмов, становления их структуры и функции. В ряде случаев с помощью этого метода новую жизнь обретают гипотезы и теории, ранее считавшиеся ложными. Так, например, произошло с предположениями Дарвина о природе передачи сигналов по растению в ответ на воздействия окружающей среды. Сравнительно-описательный метод предусматривает проведение анатомо-морфологического анализа объектов исследования. Он лежит в основе классификации организмов, выявления закономерностей возникновения и развития различных форм жизни.

Мониторинг – это система мероприятий по наблюдению, оценке и прогнозу изменения состояния исследуемого объекта, в частности биосферы. Проведение наблюдений и экспериментов требует зачастую применения специального оборудования, такого как микроскопы, центрифуги, спектрофотометры и др. Микроскопия широко применяется в зоологии, ботанике, анатомии человека, гистологии, цитологии, генетике, эмбриологии, палеонтологии, экологии и других разделах биологии. Она позволяет изучить тонкое строение объектов с использованием световых, электронных, рентгеновских и других типов микроскопов.

Световой микроскоп состоит из оптических и механических частей. Оптические части участвуют в построении изображения, а механические служат для удобства пользования оптическими частями. Общее увеличение микроскопа определяется по формуле: увеличение объектива х увеличение окуляра = увеличение микроскопа.

Например, если объектив увеличивает объект в 8 раз, а окуляр – в 7, то общее увеличение микроскопа равно 56.

Дифференциальное центрифугирование, или фракционирование, позволяет разделить частицы по их размерам и плотности под действием центробежной силы, что активно используется при изучении строения биологических молекул и клеток.

Основные уровни организации живой природы

  1. Молекулярно-генетический. Важнейшими задачами биологии на этом этапе является изучение механизмов передачи генной информации, наследственности и изменчивости.
  2. Клеточный уровень. Элементарной единицей клеточного уровня организации является клетка, а элементарным явлением — реакции клеточного метаболизма.
  3. Тканевый уровень. Этот уровень представлен тканями, объединяющими клетки определённого строения, размеров, расположения и сходных функций. Ткани возникли в ходе исторического развития вместе с многоклеточностью. У многоклеточных организмов они образуются в процессе онтогенеза как следствие дифференцировки клеток.
  4. Органный уровень. Органный уровень представлен органами организмов. У простейших пищеварение, дыхание, циркуляция веществ, выделение, передвижение и размножение осуществляются за счёт различных органелл. У более совершенных организмов имеются системы органов. У растений и животных органы формируются за счёт разного количества тканей.
  5. Организменный уровень. Элементарной единицей данного уровня является особь в ее индивидуальном развитии, или онтогенезе, поэтому организменный уровень также называют онтогенетическим. Элементарным явлением данного уровня являются изменения организма в его индивидуальном развитии.
  6. Популяционно-видовой уровень. Популяция — это совокупность особей одного вида, свободно скрещивающихся между собой и проживающих обособленно от других таких же групп особей. В популяциях происходит свободный обмен наследственной информацией и ее передача потомкам. Популяция является элементарной единицей популяционно-видового уровня, а элементарным явлением в данном случае являются эволюционные преобразования, например мутации и естественный отбор.
  7. Биогеоценотический уровень. Биогеоценоз представляет собой исторически сложившееся сообщество популяций разных видов, взаимосвязанных между собой и окружающей средой обменом веществ и энергии. Биогеоценозы являются элементарными системами, в которых осуществляется вещественно- энергетический круговорот, обусловленный жизнедеятельностью организмов. Сами биогеоценозы — это элементарные единицы данного уровня, тогда как элементарные явления — это потоки энергии и круговороты веществ в них. Биогеоценозы составляют биосферу и обусловливают все процессы, протекающие в ней.
  8. Биосферный уровень. Биосфера — оболочка Земли, населенная живыми организмами и преобразуемая ими. Биосфера является самым высоким уровнем организации жизни на планете. Эта оболочка охватывает нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхний слой литосферы. Биосфера, как и все другие биологические системы, динамична и активно преобразуется живыми существами. Она сама является элементарной единицей биосферного уровня, а в качестве элементарного явления рассматривают процессы круговорота веществ и энергии, происходящие при участии живых организмов.

Как уже было сказано выше, каждый из уровней организации живой материи вносит свою лепту в единый эволюционный процесс: в клетке не только воспроизводится заложенная наследственная информация, но и происходит ее изменение, что приводит к возникновению новых сочетаний признаков и свойств организма, в свою очередь подвергающихся действию естественного отбора на популяционно-видовом уровне и т. д.

Задание EB0221

Рассмотрите таблицу «Биология как наука». Запишите в ответе пропущенный термин, обозначенный в таблице вопросительным знаком

Разделы биологии

 Области исследования
Этология Закономерности поведения животных в естественных условиях
?

Строение клеток организмов разных царств

Цитоло́гия (от греч. κύτος — «клетка» и λόγος — «учение», «наука») — раздел биологии, изучающий живые клетки, их органеллы, их строение, функционирование, процессы клеточного размножения, старения и смерти.

Ответ: цитология

pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор

Задание EB0218D

Выберите два верных ответа из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны. С помощью каких методов изучают строение и состав клеток?

  1. гибридизации
  2. кольцевания
  3. центрифугирования
  4. мониторинга
  5. микроскопии

Исходя из условия задания, нам необходимо найти методы цитологии. Гибридизация – генетический метод. Кольцевание – метод экологический, применяемый для отслеживания перемещения птиц. Центрифугирование – цитологический метод, благодаря которому можно разделить клеточные структуры, т.к они имеют разную плотность. Мониторинг – экологический метод. Микроскопия – метод цитологии, позволяющий изучать строение клеток.

Ответ: 35

pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор

Задание EB1819t

Установите соответствие между природным образованием и веществом биосферы: к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.

ПРИРОДНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ ВЕЩЕСТВО БИОСФЕРЫ

А) базальт

Б) каменный уголь

В) глина

Г) вода

Д) почва

1) биогенное

2) косное

3) биокосное

 

Биогенное вещество по Вернадскому – те вещества, которые создают живые организмы.

В происхождении косного вещества живые организмы не участвуют.

В происхождении биокосного вещества принимают участие и живые организмы, и процессы к ним не относящиеся.

Базальт – магматическая вулканическая порода, живые организмы участие не принимали, косное вещество.

Каменный уголь – биогенное вещество, т.к эта порода образуется в результате разложения остатков растений.

Глина образуется в результате выветривания горных пород, живое не принимает участия, косное вещество.

В образовании воды живое тоже участия не принимает, косное вещество.

Почва – результате работы и живого, и неживого, ведь сам по себе плодородный слой образуется только в результате жизнедеятельности различных организмов, например, червей.

Ответ: 21223

pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор

Задание EB0219D

Рассмотрите таблицу «Методы биологических исследований». Запишите в ответе пропущенный термин, обозначенный в таблице вопросительным знаком.

Частнонаучный метод Применение метода
Близнецовый Определение роли факторов среды в формировании фенотипа человека
? Изучение особенностей фаз митоза на фиксированном препарате

Фазы митоза на фиксированном препарате исследуются при помощи микроскопа. Следовательно, одним из подходящих цитологических методов является микроскопия.

Ответ: микроскопия

pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор

Задание EB1920D

Установите последовательность действий селекционера для получения гетерозисных организмов. Запишите в таблицу соответствующую последовательность цифр

  1. получение гомозиготных линий
  2. многократное самоопыление родительских растений
  3. подбор исходных растений с определёнными признаками
  4. получение высокопродуктивных гибридов
  5. скрещивание организмов двух разных чистых линий

Последним будет вариант 4), т.к это и есть цель селекционера. Теперь посмотрим на другие варианты. Есть получение гомозигот, самоопыление родительских растений, подбор растений и скрещивание организмов чистых линий.

Логично, что вначале следует подобрать подходящие растения. Затем обратим внимание на «чистые линии», это гомозиготы, образующиеся при близкородственном скрещивании, самоопыление вполне подойдет. Значит, вначале берем самоопыление, получаем гомозиготы = чистые линии. Так как одна особь – доминантная гомозигота, а вторая – рецессивная, то при скрещивании получаются гетерозиготы. Все сходится.

Ответ: 32154

pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор

Задание EB0220D

Рассмотрите таблицу «Биология как наука». Запишите в ответе пропущенный термин, обозначенный в таблице вопросительным знаком.

Разделы биологии Объект изучения / Область исследования
Генетика Закономерности наследственности
? Использование биологических процессов и систем в сельском хозяйстве, медицине и промышленности

Биотехнология — раздел биологии, в рамках которого изучаются возможности использования живых организмов и биологических процессов для получения разных продуктов.

Ответ: биотехнология

pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор

Задание EB0219t

Рассмотрите таблицу «Методы биологических исследований» и заполните пустую ячейку, вписав соответствующий термин

Биохимический метод — анализ состава веществ, содержащихся в организме, и биохимических реакций, протекающих в его клетках. Этим методом можно устанавливать функцию гена, изучать нарушения обмена веществ.

Этот метод подойдет и для определения концентрации фенилаланина, который является аминокислотой.

Ответ: Биохимический

pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор

Задание EB11203

В чем проявляются особенности биосферы как оболочки Земли?

  1. В биосфере протекают биогеохимические процессы, проявляется геологическая деятельность организмов;
  2. происходит непрерывный процесс круговорота веществ, регулируемый деятельностью организмов;
  3. биосфера преобразует энергию Солнца в энергию органических веществ.

Ответ: см. решение

pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор

Задание EB12588

Установите соответствие между природным образованием и веществом биосферы согласно классификации В. И. Вернадского.

ПРИРОДНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ ВЕЩЕСТВО БИОСФЕРЫ

A) морская соль

Б) морской ил

B) глина

Г) почва

Д) гранит

Е) двустворчатые моллюски

1) биокосное

2) косное

3) живое

Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:

А) морская соль — Не образована деятельностью живых организмов. Косное вещество.)

Б) морской ил — вязкий осадок из минеральных или органических веществ на дне водоёма. Вещества становятся илом в результате деятельности живых организмов. Биокосное вещество.

B) глина — составители ЕГЭ сами запутались, но выбрать нужно биокосное вещество. Хотя у Вернадского она указана как косное вещество.

Г) почва — результат жизнедеятельности бактерий и других живых организмов. Биокосное .

Д) гранит — минерал, значит косное вещество.

Е) двустворчатые моллюски — живое вещество.

Ответ: 211123

pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор

Задание EB21536

Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны.

Какие из утверждений относятся к живому веществу биосферы?

  1. Живое вещество распространено по всей атмосфере.
  2. Живое вещество пронизывает всю гидросферу.
  3. Одной из функций живого вещества является окислительно-восстановительная функция.
  4. Живое вещество распространено в биосфере равномерно.
  5. В ходе эволюции функции живого вещества не изменялись.
  6. Живое вещество входит в состав биокосного вещества.

Живое вещество — вся совокупность живых организмов в биосфере, вне зависимости от их систематической принадлежности. Термин введён В.И. Вернадским.

Биокосное вещество — по В. И. Вернадскому (1965), вещество, создаваемое одновременно живыми организмами и косными процессами и являющееся закономерной структурой, состоящей из живого и косного вещества (вода, почва, кора выветривания).

Косное вещество — продукты, образующиеся без участия живых организмов.

Живое вещество не распространено по всей атмосфере, но распространено по всей гидросфере.

Одной из функций живого вещества является окислительно-восстановительная функция. — верно.

Живое вещество не распространено равномерно, вспомните экстремальные места обитания. Там есть жизнь, но ее явно меньше, чем в том же лесу.

В ходе эволюции функции живого вещества не изменялись. — не верно, живое вещество изменяется во время эволюции.

Живое вещество входит в состав биокосного вещества. — верно. Взять ту же улитку. Она умирает, от нее биокосным веществом становится ее раковина, но не ткани и органы.

Ответ: 236

pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор

Задание EB10308

ВЫБЕРИТЕ ПРАВИЛЬНЫЕ УТВЕРЖДЕНИЯ. Биогеоценоз — это:

  1. система, которая состоит из отдельных, невзаимосвязанных организмов;
  2. система, которая состоит из структурных элементов: видов и популяций;
  3. целостная система, способная к саморегуляции;
  4. закрытая система взаимодействующих популяций;
  5. открытая система, нуждающаяся в поступлении энергии извне;
  6. система, характеризующаяся отсутствием биогенной миграции атомов.

Биогеоценоз – это комплексы взаимосвязанных видов (популяций разных видов — БИОТ), обитающих на определенной территории с более или менее однородными условиями существованиями (БИОТОП).

  1. система, которая состоит из отдельных, невзаимосвязанных организмов — неверно, организмы непрерывно взаимодействуют.
  2. система, которая состоит из структурных элементов: видов и популяций – верно
  3. целостная система, способная к саморегуляции — верно
  4. закрытая система взаимодействующих популяций — неверно, так как система открытая
  5. открытая система, нуждающаяся в поступлении энергии извне — верно
  6. система, характеризующаяся отсутствием биогенной миграции атомов — неверно, так как есть постоянный обмен веществом.

Ответ: 235

pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор

Задание EB22071

Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. Примеры каких научных методов иллюстрирует сюжет картины голландского художника Я. Стена «Пульс»?

  1. абстрагирование
  2. моделирование
  3. эксперимент
  4. измерение
  5. наблюдение

 

Врач явно занят тем, что измеряет пульс, картина даже так и называется. Очевидно, что используется такой научный метод как измерение.

Разберемся с остальными понятиями. Человек точно не мастерит никакой макет, значит ,это не моделирование.

Почему же это не эксперимент и не абстрагирование? Абстрагирование — метод научного познания в форме операции мысленного отвлечения от ряда свойств, связей и отношений иссле­дуемого объекта, которые несущественны для решения поставленных задач. Врач не проводит никаких манипуляций с девушкой, а просто считает пульс, смотрит на часы, на чем он и сосредоточен. Абстрагироваться здесь не от чего, а эксперимента попросту не было. Вот если бы там стояло, как минимум, два врача, замеряющих пульс, но притом одна девушка сидела в кресле, а другая, к примеру, была напугана, то это был бы эксперимент.

Таким образом, приходим к выводу, что подходят измерение и наблюдение.

Ответ: 45

pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор

Задание EB21492

Выберите два верных ответа из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Какие методы научного исследования используются для

А) выделения органоидов одного вида и

Б) локализации определённых химических веществ в клетке?

  1. гистологический
  2. центрифугирования
  3. радиоизотопный
  4. цитогенетический
  5. клонирования

Разберемся с терминами:

  • Гистологический — значит, связан с тканями, так как гистология-наука о тканях.
  • Центрифугирование — вращение пробирки с препаратом в специальном аппарате на большой скоростью определенное количество времени.
  • Радиоизотопный. Знакома часть слова “изотоп”. т.е разновидность атома
  • Цитогенетический. Цитология — наука о клетке. Генетика- наследственность и развитие организма.
  • Клонирование — искусственное создание идентичного организма или чего-то уровнем ниже.

Какие-то из этих методов должны найти что-то и выделить определённую часть из клетки. Сразу же отсеиваем клонирование.

Думаем дальше. Речь идет о клетке, а точнее, об её органоидах. Есть гистологический метод, но ткань -слишком высокий уровень организации, чтобы работать с ним в данном случае. Гистологический отпадает.

Есть вариант с цитогенетическим методом. Работает явно с клеткой, однако метод генетический, а у нас стоят вопросы про органоиды и химические вещества. Не подходит.

Остаются радиоизотопный метод и центрифугирование.

Для изучения локализации отдельных химических веществ в клетке широко используются методы цито- и гистохимии (например, радиоизотопный). Они основаны на избирательном действии реактивов и красителей на определенные химические вещества, содержащиеся в той или иной клеточной структуре.

Избирательно выделять органоиды можно только при центрифугировании: разрушенные клетки помещают в центрифугу — прибор, в котором пробирки с клеточным материалом вращаются на очень высокой скорости. Разные клеточные структуры имеют различные массу, размеры и плотность, поэтому под действием центробежной силы в растворах определенных веществ (например, сахарозы или хлорида цезия) они оседают с разной скоростью и останавливаются в определенном слое жидкости, что дает возможность отделить одни частицы от других. Таким методом отделяют митохондрии, рибосомы и другие органоиды клетки.

Ответ: 23

pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор

Задание EB20952

Ниже приведён перечень понятий. Все они, кроме двух, являются уровнями организации живого. Найдите два понятия, «выпадающих» из общего ряда, и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

  1. биосферный
  2. генный
  3. популяционно-видовой
  4. биогеоценотический
  5. абиогенный

Уровни организации живой материи необходимо просто выучить, но это легко, нужно лишь понимать и представлять, что из чего состоит:

  1. Молекулярный – это уровень сложных органических веществ – белков и нуклеиновых кислот. На этом уровне происходят химические реакции обмена веществ (гликолиз, кроссинговер и т.п.), но молекулы сами по себе еще не могут считаться живыми.
  2. Клеточный. На этом уровне возникает жизнь, потому что клетка – минимальная единица, обладающая всеми свойствами живого.
  3. Органно-тканевой – характерен только для многоклеточных организмов.
  4. Организменный – за счет нервно-гуморальной регуляции и обмена веществ на этом уровне осуществляется гомеостаз, т.е. сохранение постоянства внутренней среды организма.
  5. Популяционно-видовой. На этом уровне происходит эволюция, т.е. изменение организмов, связанное с приспособлением их к среде обитания под действием естественного отбора. Наименьшей единицей эволюции является популяция.
  6. Биогеоценотический (совокупность популяций разных видов, связанных между собой и окружающей неживой природой). На этом уровне происходят:
  • круговорот веществ и превращение энергии, а также
  • саморегуляция, за счет которой поддерживается устойчивость экосистем и биогеоценозов.

7. Биосферный. На этом уровне происходят:

  • глобальный круговорот веществ и превращение энергии, а также
  • взаимодействие живого и неживого вещества планеты.

Как мы видим, в перечень не входит ни абиогенный уровень, ни генный. Следовательно, эти термины лишние.Ответ: 25

pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор

Даниил Романович | Просмотров: 43.3k

Источник

На этой странице вы узнаете

  • Как организм без нервов может быть “раздражительным”?
  • Как выучить уровни организации жизни с помощью матрешки?

Со словом “биология” мы знакомы еще с раннего детства, и даже сейчас, будучи взрослыми, часто им пользуемся. Этим термином мы пытаемся оправдать многие события в жизни. Прокрастинация — во всём виновата биология мозга, предменструальный синдром — ох уж эта женская природа. Так что же такое биология? С этим вопросом мы разберемся в данной статье.

Что такое “биология”? Признаки живого

Биология — это наука о жизни. 

Она изучает особенности живых организмов и систем, образуемых ими. 

По каким критериям можно определить, что организм живой? 

Можно потыкать палкой. Но такой метод считается ненаучным. Давайте лучше разберемся по характеристикам.

Вирусная частица и пылинка движутся по воздуху примерно с одинаковой скоростью, обе не проявляют никаких признаков активности. Но вирион считается формой жизни, а пылинка — нет… почему? 

Биологи составили перечень признаков живого, своеобразных критериев, по которым можно “найти” жизнь. К ним относятся:

  1. Обмен веществ и энергии с окружающей средой

К проявлениям этого свойства относятся дыхание, выделение тепла и питание организмов. Если организм что-то получает извне, или отдает во внешнюю среду — происходит метаболизм.

Метаболизм — обмен веществ.

У некоторых форм жизни (вирусных частиц, цист простейших и спор бактерий) обмен веществ с внешним миром не происходит совсем или протекает замедленно. Причина медленного метаболизма в неблагоприятных условиях среды — если нечего кушать, то и питаться нужно экономно.

Обмен веществ нормализуется при попадании организма в благоприятные жизненные условия. Именно поэтому медицинские инструменты не промораживают, а кипятят перед использованием. При высоких температурах бактерии погибают, а при низких — образуют споры, что даёт им возможность в дальнейшем продолжить свою жизнедеятельность. 

  1. Рост и развитие

Далеко не все организмы способны увеличиваться в размерах после своего появления, но все они развиваются: даже у одноклеточных форм в процессе старения возникают или редуцируются какие-то органоиды.

Редукция — упрощение или полное исчезновение какого-то органа в процессе эволюции. 

У паразитических червей за ненадобностью утрачивается пищеварительная система. Незачем самому переваривать пищу, если ты и так плаваешь в кашице из питательных веществ. У подземных животных, например, у крота, очень плохое зрение — всё равно в темноте оно бесполезно.

  1. Дискретность и целостность

Дискретность — наличие подлежащих структурных единиц.

Целостность — взаимосвязь этих единиц. 

Любой живой организм состоит из каких-то частей: многоклеточное животное состоит из клеток, одноклеточное — из органоидов, погруженных в цитоплазму и покрытых мембраной. Этот факт является доказательством того, что все организмы дискретны.

В свою очередь утрата какого-либо компонента организма приводит к патологии (а иногда даже к гибели). Следовательно, организмы целостны, и все их структурные части взаимосвязаны. 

Можно провести аналогию с клавиатурой. Она является дискретным организмом: её тело состоит из множества кнопок. Она является целостным “организмом”: вместе все кнопки помогают набирать текст или код. Но стоит вашему котику опрокинуть чашку с чаем на клавиатуру, как какие-то кнопки выходят из строя. И тогда это приводит к патологии: нормальный текст уже не наберешь, клавиатура становится бесполезной. Целостность нарушается.

Растительная клетка дискретна — она состоит из множества более мелких структур
  1. Наследственность и изменчивость

Живые организмы наследуют характеристики родительских особей, а в результате мутаций у них могут появляться и новые признаки. Наследственная изменчивость очень важна, она помогает организмам приспосабливаться к новым условиям обитания. 

Однако не всегда мутации бывают полезными: есть и вредные, и нейтральные изменения генотипа. Пример полезной мутации — появление темной окраски у бабочки березовой пяденицы, живущей в городе. В городских условиях больше тёмных объектов, и такой окрас помогает ей прятаться от хищников. Вредные мутации вызывают заболевания, например, гемофилию или ихтиоз. 

К нейтральным мутациям можно отнести гетерохромию — разную окраску радужек глаз. Для эволюции нет особого значения, какие у вас глаза: карие, голубые или “голубо-карие”.

  1. Гомеостаз или саморегуляция

Гомеостаз — поддержание постоянства внутренней среды. 

Каждая биологическая система старается сохранять внутреннюю среду в относительно неизменном виде.

К проявлениям саморегуляции относятся поддержание температуры тела у некоторых животных, постоянный химический состав клетки, способность к регенерации.

Регенерация — восстановление утраченных или повреждённых участков тела. Например, ящерица, которой наступили на хвост, может вырастить взамен новый.

  1. Раздражимость

Живые тела способны реагировать на раздражения, поступающие из внешней среды. Например, если мы ощутим жар горячего предмета, мы отдернем от него руку. Такой вид раздражимости называется рефлексом, он связан с деятельностью нервной системы. 

Это помогает организму ориентироваться в окружающей среде, искать пищу, укрываться от непогоды и врагов. То есть выживать в меняющихся условиях среды.  

Рефлекс — реакция на раздражитель, обусловленная работой нервной системы.

Как организм без нервов может быть “раздражительным”?

Для организмов, не имеющих нервной системы, характерен другой вид раздражимости — таксисы. Различают фото- и хемотаксисы. Первые являются ответом на изменение интенсивности освещения. Например, эвглена зеленая, способная к автотрофному питанию, будет двигаться навстречу свету, потому что для неё это выгодно — так она сможет эффективнее фотосинтезировать.

Хемотаксис — ответ на изменение химического состава внешней среды. 

Движение амёбы к каплям питательного бульона или от кристалла соли — примеры хемотаксисов.

  1. Размножение

Все живые организмы стремятся к увеличению численности популяции и сохранению существования вида в целом

Различают три типа размножения:

  • половое, 
  • бесполое
  • вегетативное. 

В половом размножении участвуют половые клетки — гаметы. Главная его цель — поставка новых признаков для эволюции вида.

В бесполом — специализированные органы — споры. Его главная цель — сохранение уже имеющихся признаков, позволяющих виду успешно существовать в относительно постоянных условиях. 

А вот вегетативное размножение протекает без образования особых структур.

Вегетативное размножение гидры
  1. Сходное химическое строение

Клетки всех живых организмов состоят преимущественно из воды и органических соединений: 

  • белков,
  • жиров, 
  • углеводов, 
  • нуклеиновых кислот. 

Поэтому в любом живом организме в очень больших концентрациях присутствуют углерод (С), водород (Н), азот (N), кислород (О) и фосфор (Р) — компоненты органических веществ. Такие элементы называются органогенами: они незаменимы и есть в каждой живой клетке без исключения.

Помимо органогенов, в клетке имеются макро- и микроэлементы — неорганические вещества. Их присутствие тоже очень важно для нормального протекания процессов жизнедеятельности. Отличаются эти соединения процентным содержанием — концентрацией.

Группа Примеры Концентрация, %
Макроэлементы O, C, H, N, P (органогены)
Ca, K, Si, Mg, S, Na, Cl, Fe		 98 — 99
1 — 2
Микроэлементы Mn, Co, Zn, Cu, B, I, F, Mo 0,1
Ультрамикроэлементы Se, U, Hg, Ra, Ag, Au меньше 0,01

Уровни организации жизни

Уровни организации жизни выделяются для того, чтобы понимать, в рамках какой ступени развития исследователь изучает живой объект. 

К примеру, ученые-генетики изучают молекулярный уровень организации жизни, а экологи — популяционно-видовой и экосистемный (иногда затрагивая биосферный). 

Как выучить уровни организации жизни с помощью матрешки?

Уровни организации живого можно наглядно представить в виде матрешки: каждый небольшой уровень входит в состав более крупного. Например, молекулярный уровень находится внутри клеточного, клеточный — внутри органно-тканевого и так далее

Различают следующие уровни организации жизни:

  1. Молекулярный уровень 

Молекулярный уровень представляет собой совокупность взаимодействующих молекул органических веществ. На этом уровне происходят такие процессы, как окисление углеводов, репликация ДНК.

Репликация ДНК
  1. Органоидный, или субклеточный уровень 

Он включает в себя отдельную органеллу клетки и процессы, происходящие в ней. Например, формирование ламелл из тилакоидов в хлоропласте, синтез субъединиц рибосомы в ядре.

Строение хлоропласта
  1. Клеточный уровень 

Клеточный уровень состоит из одной клетки. У одноклеточных организмов он совпадает с организменным, так как в этом случае весь организм состоит из одной клетки. 

К примерам клеточного уровня организации относятся нейрон и эритроцит человека, клетка паренхимы картофеля. 

Клеточный уровень у амёбы совпадает с организменным
  1. Органно-тканевый уровень

В многоклеточном организме клетки дифференцируются (становятся разными по строению и функциям) и объединяются в ткани и органы. 

На этом уровне происходит всасывание продуктов обмена жиров в лимфу в кишечнике, функционирование сердечных клапанов и многие другие процессы.

  1. Организменный уровень 

Организменный уровень включает в себя целостный организм. 

Примеры процессов, происходящих в организме: переваривание пищи, рефлекс. Такие процессы охватывают несколько органов или систем.

  1. Популяционно-видовой уровень 

Популяция — группа особей одного вида, населяющих одну территорию.

На популяционно-видовом уровне мы можем наблюдать внутривидовую конкуренцию сосен в лесу, увеличение численности прудовых лягушек в водоёме.

  1. Экосистемный, или биогеоценотический уровень

Взаимодействия разных популяций между собой рассматривает экосистемный (или биогеоценотический) уровень организации жизни. 

На данном уровне мы можем наблюдать межвидовую конкуренцию сосен и ёлок в заповеднике, взаимоотношения прудовой и озёрной лягушки в пруду, особенности охоты группы волков на мелких грызунов.

  1. Биосферный уровень

Биосфера — живая оболочка Земли. 

Она объединяет все существующие на планете экосистемы и рассматривает их взаимодействие. 

К процессам, происходящим на биосферном уровне, относятся круговорот азота в природе, разрушение озонового слоя, глобальное потепление, таяние ледников.

Круговорот азота в природе (Январь КЗ №7, стр. 3)

Фактчек

  • Биология — это наука о жизни, которая рассматривает тонкости существования живого во всех его проявлениях. 
  • Для того, чтобы отличить живой организм от неживого, нужно применить к нему критерии жизни.
  • К свойствам живого относятся: обмен веществ, дискретность и целостность, открытость, раздражимость, наследственность и изменчивость, размножение.
  • Выделяют молекулярный, клеточный, органно-тканевый, организменный, популяционно-видовой, экосистемный и биосферный уровни организации живого.

Проверь себя

Задание 1.
Какое свойство живого иллюстрирует положительный хемотаксис амёбы к питательному субстрату?

  1. раздражимость
  2. развитие
  3. дискретность
  4. целостность

Задание 2.
Хлорелла — одноклеточная водоросль. Организменный уровень организации жизни у неё совпадает с…

  1. субклеточным
  2. молекулярным
  3. клеточным
  4. органно-тканевым

Задание 3.
Выберите верное окончание предложения. Все организмы дискретны, то есть…

  1. состоят из дифференцированных клеток
  2. наследуют признаки родительских особей
  3. размножаются
  4. состоят из структурных единиц

Задание 4.
Какое свойство живого проявляется при дыхании человека? 

  1. обмен веществ
  2. раздражимость
  3. размножение
  4. наследственность

Задание 5. 
На каком уровне организации жизни происходит межвидовая конкуренция зайца-русака и белки в лесу? 

  1. организменный
  2. популяционно-видовой
  3. экосистемный
  4. биосферный

Ответы: 1 — 1; 2 — 3; 3 — 4; 4 — 1; 5 — 3.

Источник

Видеоурок:  

Лекция:  

Биология как наука

Отдельной наукой биология стала в 19-м веке, когда термин «биология» начали использовать сразу несколько ученых – Жан Батист Ламарк и Готфрид Рейнхольд Тревиранус в 1802 г и Фридрих Бурдах в 1800. До этого изучением некоторых аспектов живого занимались естественная история и медицина.

Объектом изучения биологии является жизнь в любых ее проявлениях – эволюция, распределение живого на планете, его структура, процессы функционирования, классификация, взаимоотношения организмов между собой и с окружающей средой.

Основой современной биологии являются 5 базовых принципов:

  • клеточная теория;

  • генетика;

  • эволюция;

  • гомеостаз;

  • энергия.

Методы биологии

Методами биологии называются приемы, используемые учеными для приобретения новых знаний о живых организмах. 

Основным правилом для любого ученого является принцип «ничего не принимать на веру» – каждое явление должно быть точно изучено и о нем должно быть получено достоверное знание.

Методами биологии называют приемы, с помощью которых строится система точного научного знания. К ним относятся:

  • Наблюдение. Первое столкновение ученых с чем-то еще не изученным.

  • Описание явления, нового организма, его особенностей;

  • Систематизация. Это процесс соотнесения нового знания с уже имеющимися системами – определение места вновь открытого организма на древе эволюции, его химического строения, особенностей размножения и других свойств с уже имеющимися системами знания;

  • Сравнение. Поиск похожих явлений, изучение уже встречавшихся подобных свидетельств других ученых, описаний и неоконченных исследований;

  • Эксперимент. Проведение серий экспериментов для подтверждения или опровержения новой теории или гипотезы.

  • Аналитический метод. Подразумевает сбор и сравнение всей информации по какому-либо вопросу.

  • Исторический метод. Позволяет изучить закономерности исторического развития организмов, обращаясь к уже имеющемуся знанию.

  • Моделирование. Построение и расчет возможных вариантов строения организма, функционирования его органов, его взаимодействия с другими живыми организмами. Это могут быть компьютерные модели, трехмерные модели строения, математический метод. 

Используются универсальные, общие для всех наук правила построения научных теорий:

  • наблюдение какого-либо явления, свойства живого организма, его особенности;

  • выдвижение гипотезы – как и почему возможен наблюдаемый феномен, его предварительное объяснение на базе ранее известных знаний;

  • эксперимент – постоянно ли явление или имеет случайный характер, одинаково ли проявляется при изменении условий эксперимента, какие конкретно условия оказывают на него влияние;

  • после экспериментального подтверждения гипотеза становится теорией;

  • для проверки теории и поиска точных ответов на вопросы, ученые проводят дополнительные эксперименты.

А также применяются методы, свойственные каждой конкретной науке, для биологии это:

  • генеалогический. Поиск предков, соотнесение вновь открытого организма с возможными родственными на древе эволюции;

  • культура тканей. Для изучения физиологических особенностей организма, влияния на него различных факторов проводятся исследования образцов его тканей;

  • эмбриологический. Изучение процесса развития живого организма до его рождения;

  • цитогенетический. Исследования генома и строения клеток;

  • биохимический. Химические исследования клеточного содержимого, тканей, внутренней среды и выделений организма.

Биологических методов очень много, кроме вышеперечисленных в науке широко используются: гибридизация, палеонтологический, центрифугирование и многие другие.

Роль биологии в формировании естественнонаучной картины мира

Знания о биосфере помогают человечеству делать прогнозы долгосрочных и краткосрочных процессов на Земле и стараться управлять ими. Так, зная о роли зеленых растений в формировании кислородной среды планеты – человек понимает важность сохранения лесов. Владея знаниями о взаимоотношениях организмов – в настоящее время человечество уже не допускает опасных экспериментов по внесению в устойчивую экосистему новых животных и растений, это даже прописано в международном законодательстве. Таких ошибок, как завоз кроликов в Австралию или енотовидной собаки на Дальний Восток СССР человек уже не допускает. В настоящее время в Калифорнии проблемой стали заносные виды растений, угнетающие реликтовые ценные виды местной флоры.

Биологические науки позволяют решить многие проблемы с обеспечение продовольственной безопасности. Выведение новых сортов растений и видов животных, позволяют повысить урожайность, защитить посевы от вредителей, увеличить производительность сельского хозяйства.  

Генетика и физиология на настоящий момент играют очень важную роль в получении медицинских знаний, способствуя развитию новых методов лечения, созданию лекарств, позволяя победить считавшиеся неизлечимыми заболевания и патологии, а также заранее предупредить и остановить их развитие.

С помощью микробиологии разрабатываются вакцины и сыворотки, новые сорта пищевых продуктов и напитков. 

Дендрология и экология позволяют обеспечить восполняемым природным ресурсом – древесиной строительную и целлюлозно-бумажную отрасли промышленности.

Энтомология и ботаника – помогают разработать и улучшить уже известные виды тканей.

Любая из биологических наук, включая палеонтологию и прочие, кажущиеся неважными – оказывает сильное влияние на представление знаний об истории развития планеты, месте человека среди живых организмов, помогает повысить качество жизни и защитить от влияния вредных факторов внешней среды.

Источник

Добавить комментарий