Биология как наука. Изучение природы. Организация живой природы. Науки в биологии


список, что изучает биология, классификация дисциплин

Человек на протяжении всего своего существования на Земле изучает разнообразие растительного и животного мира. Биологические науки, список которых постоянно пополняется, имеют большое значение для формирования современной естественнонаучной картины мира. Методы и подходы со временем совершенствуются, позволяя раскрывать многочисленные природные секреты.

...

Вконтакте

Facebook

Twitter

Google+

Мой мир

Появление термина

В основе термина биология лежат два греческих слова: bios – жизнь, logos – наука, учение. Кто ввел этот термин. Понятие биология означает совокупность наук о живой природе, раскрывает сущность жизни. Его предложили два видных ученых Г. Тревинарус и Ж.-Б. Лемарк еще в начале 19 века. Спустя два столетия наука продолжает активно развиваться, ученые уже достаточно далеко продвинулась в своих исследованиях.

Главные научные направления

Сегодня существуют многочисленные биологические дисциплины и отрасли, направленные на изучение живых существ, начиная от амебы с инфузорией и заканчивая человеческим организмом. Жизнь – основной предмет исследования. Разнообразие ее проявлений, влияние на окружающие процессы и явления, организация на всех уровнях и сегментах, входят в число объектов.

Назовем основные биологические дисциплины и подробно расскажем о некоторых из них:

  • общая биология,
  • системная,
  • вирусология,
  • микрология,
  • микробиология,
  • генетика,
  • анатомия,
  • этология,
  • цитология,
  • биология развития,
  • палеонтология и прочие.

Важно знать, какая наука изучает строение и функции клеток, является одной из основных дисциплин. Ее название — цитология. Предметом изучения являются все процессы, происходящие с клеткой: рождение, жизнедеятельность, размножение, питание, старение и гибель.

Биологические дисциплины

Любые проявления жизни становятся предметом изучения для биологов. К ним относят:

  • распределение по территории,
  • строение,
  • происхождение,
  • функции,
  • развитие видов,
  • связи с другими живыми существами и предметами неживой природы.

Важно! Задача биологии – раскрыть и изучить суть всех биологических закономерностей, с целью их освоения и управления.

Методы изучения:

  • наблюдение с целью описания явлений;
  • сравнение – обнаружение общих закономерностей;
  • эксперимент – искусственное создание ситуаций, выявляющие свойства организмов;
  • исторический метод – познание окружающего мира с помощью имеющихся данных;
  • моделирование — создания моделей разнообразных биологических систем;
  • современные усовершенствованные методы, основанные на новейших технологиях и достижениях.

Основные отрасли, которые нужно знать, и предметы их изучения:

  • зоология – животные;
  • энтомология – насекомых;
  • ботаника – растения;
  • анатомия –строение тканей и органов;
  • генетика – законы изменчивости и наследственности;
  • физиология –сущность всего живого, жизнь при патологиях и норме;
  • экология – взаимоотношение организмов с окружающей средой;
  • бионика – организацию, структуру, свойства живой природы;
  • биохимия – химический состав организмов и клеток, основные процессы, составляющие основу жизнедеятельности;
  • биофизика – физические аспектах существования живой природы;
  • микробиология – бактерии и прочие микроорганизмы;
  • молекулярная биология – способы хранения и передачи генетической информации;
  • клеточная инженерия – получение гибридных клеток;
  • битехнология – использование продуктов жизнедеятельности организмов для технологических решений;
  • селекция – выведение новых сортов, устойчивых к вредителям и суровому климату, улучшение качеств культурных растений.

Здесь перечислены далеко не все биологические науки, этот список может быть гораздо длиннее.

Экология – раздел биологии, изучающий отношения организмов друг с другом и окружающей средой. Раздел затрагивает не только факторы среды, ее физическую сущность, химический состав, но и ее загрязнение, нарушение ЭКО-цикла.

Эрнест Геккель в 1866 году придумал специальное название для этого научного направления. Раздел биологии, изучающий отношения организмов, их взаимодействие не только друг с другом, но и со средой, именуется прикладной экологией.

Она относится к отрасли биологии и является прикладной наукой, изучает механизмы разрушения человеком биосферы и способы предотвращения экологических катастроф. Отличается от прочих биологических областей тем, что ученым не приходится узнавать или изучать что-то новое, а использовать уже имеющиеся методики и разработки на практике.

Именно применением практических методов отличаются прикладные науки. Таким образом, мы ответили на вопрос, какая из биологических наук является практической или прикладной.

Чтобы добиться на практике реальных целей, нужны заказчик и инвестор. Часто крупные проекты и их реализацию финансирует государство: сохранение исчезающих видов животных, рациональное уничтожение отходов и сведение к минимуму загрязнения окружающей среды. Прикладной экологию принято считать потому, что она неразрывно связана со всеми процессами, происходящими с живыми существами.

Классификация

Любая обширная научная область предполагает деление на отдельные отрасли. Классификация биологических наук осуществляется на основании нескольких признаков. В зависимости от предмета или объекта изучения выделяются:

  • зоология,
  • ботаника,
  • микробиология и другие.

По уровню, на котором рассматривается живая материя:

  • цитология,
  • гистология,
  • молекулярная биология и другие.

По обобщенным свойствам организмов:

  • биохимия,
  • генетика,
  • экология и прочие.

Классификация биологических наук не означает их всецелой принадлежности к определенной области, каждая тесно взаимосвязана с другими. Например, изучать клетки невозможно без знания о происходящих в них биохимических процессах.

Интересно! Таксономия грибов современности (гриб) — это ни растение, ни живое существо. Гриб относят к отдельному типу живых организмов, так что для его изучения применяют совсем иные способы. Это находится в ведении микологии — отрасли биологии.

Уникальный метод

Культура тканей – это метод, позволяющий выращивать ткани, а также их клетки вне организма. В теории его предложил еще в 1874 году Голубев А.Е., а на практике применил лишь в 1885 году Скворцов И.П. Затем этот метод совершенствовался и развивался.

Выращивание тканей вне организма — пример метода культуры клеток.

Суть методики такова: берется небольшой кусочек нужной ткани конкретного организма и помещается в специально подготовленную питательную среду. Процесс происходит в стерильных условиях и при оптимальной температуре. Через некоторое время из спокойного состояния ткань начинает переходить в нормальное, с делением, питанием и выделением продуктов жизнедеятельности. Находясь в такой среде, ткань может генерироваться с огромной скоростью, но нужно вовремя менять раствор, потому что загрязненная среда угрожает измельчением клеток и их гибелью.

Что изучает биология с помощью метода культуры тканей. В основном технология используется при доказательствах теорий не только в биологии, но и в медицине. Так был исследован один из сложных процессов – митоз. Изучалось деление клеток на стадии развития эмбриона у птиц и млекопитающих. Есть несколько заболеваний, подтвердить которые можно лишь с помощью этого метода, например, неправильное количество хромосом у человека. Всем известные вакцины от полиомиелита, оспы или кори разработаны с помощью культуры тканей. Это удивительный подход. Также его широко применяют в парфюмерии.

Создание органов или их частей пока не находит большого распространения в связи с этическими нормами. Кроме того, технология эта дорогостоящая. Подобные передовые методики востребованы во многих областях науки.

Интересно! Размножаются способом культуры тканей такие растения, как гербера, орхидея, женьшень и картофель.

Разделы

Морфология в биологии – одна из областей, изучающая строение организмов. В ней выделяют два основных раздела: эндономию и анатомию. Первая занимается исследованием внешних признаков живого существа, а вторая – внутренних. Что изучает морфология в разделе эндономии: критерии, по которым разделяют организмы на виды. Проводится классификация по внешнему виду, форме, размеру, окрасу и прочим признакам.

Долгое время именно они оставались единственными определяющими факторами, а внутреннее строение не учитывалось. Позже оказалось, что особи одного биологического вида могут делится на самцов и самок, появилось новое понятие — половой диморфизм.

Анатомия изучает внутреннее строение, находящееся выше клеточного уровня. На основе полученных данных производится систематизация видов в группы, что позволило выделить две основные группы органов: аналогичные, то есть одинаковые у всех видов, и гомологичные. К первым относят части тела, которые схожи по функциям, но имеют различное происхождение, а вторые – различное происхождение, но одинаковые функции. Пример гомологичных – передние конечности млекопитающих и крылья у птиц.

Биология – наука о живой природе

 

ЕГЭ Биология 1.1. Биология как наука, методы познания живой природы

Вывод

Набор дисциплин имеет огромное значение для дальнейшего развития практически всех сфер деятельности человека. Знание законов природы и устройства организмов помогает улучшить качество нашей жизни: совершенствовать способы лечения, производить новые медицинские препараты, косметические средства, улучшать качество продуктов питания, сохранить чистоту окружающей среды и многое другое.

uchim.guru

Биология как наука. Изучение природы. Организация живой природы

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

examer.ru

Биология — предмет, что изучает, разделы, история, дисциплина, понятия, термины, методы, вики — WikiWhat

История биологии

см. История биологии

Основные положения биологии

Разделы биологии (науки)

В зависимости от объекта исследования биологическая наука подразделяется на ряд отраслей:

  • ботаника является наукой о растениях;
  • зоология — о животных;
  • микробиология — о микроорганизмах;
  • гидробиология — об орга­низмах водной среды;
  • палеонтология — об ископаемых организмах;
  • экология — о связи между организмом и средой.

В зависимости от отдельных аспектов живых организмов биология также подраз­деляется на различные отрасли:

  • анатомия изучает строение органов организмов;
  • физиология — их функции органов организмов;
  • эмбриология — развитие эмбриона;
  • систематика — систематические группы организмов, их родственные взаимосвязи.

Некоторые отрасли биологии появились благодаря сотрудничеству её с другими есте­ственными науками:

  • биофизика изучает физико-химические процессы, протекающие в биологических системах;
  • биохимия — наука, изучающая химический состав организмов и протекающие в них химические процессы.
  • бионика — одно из направлений биологии, цель которой состоит в создании технических систем на основе использования специ­фических особенностей строения и функций организмов, их органов;
  • биотехнология обеспечивает применение биологических процессов, протекающих в живых организмах, на производственных предприятиях. Материал с сайта http://wikiwhat.ru

Методы исследования в биологии

см. Методы исследования в биологии

Проблемы биологии

В биологической науке существует ряд нерешённых проблем. Первая из них — возник­новение жизни, вторая — появление человека, третья — изучение механизмов головного мозга с целью познания закономерностей мышления и памяти, четвертая — изучение развития по генетической информации тканей, органов и организма животных и человека в период эмбрионального развития, пятая — определение регулятор­ных функций одноклеточных и многоклеточных организмов, шестая — продление жизни человека.

Значение (роль) и задачи биологии

см. Значение биологии

На этой странице материал по темам:
  • Вопросы по биологии что изучает биология кратко

  • 2. история изучения, значение, методы биологии

  • Проблема это в биологии определение

  • Науки изучающие биологию список

  • Ф.ц.р биология что значит

wikiwhat.ru

Биология | Биология

Биология — это наука, изучающая живые организмы. Она раскрывает закономерности жизни и ее развития как особого явления природы.

Среди других наук биология является фундаментальной дисциплиной, относится к ведущим разделам естествознания.

Термин «биология» состоит из двух греческих слов: «биос» – жизнь, «логос» – учение, наука, понятие.

Впервые был употреблен для обозначения науки о жизни в начале XIX. Это сделали независимо друг от друга Ж.-Б. Ламарк и Г. Тревиранус, Ф. Бурдах. В это время биология обособляется из естественных наук.

Биология изучает жизнь во всех ее проявлениях. Предметом биологии являются строение, физиология, поведение, индивидуальное и историческое развитие организмов, их взаимосвязь между собой и окружающей средой. Поэтому биология представляет собой систему, или комплекс, наук, во многом взаимосвязанных. Различные биологические науки возникали на протяжении истории развития науки в следствии обособления различных областей изучения живой природы.

В качестве крупных разделов биологии выделяют зоологию, ботанику, микробиологию, вирусологию и др. как науки, изучающие различные по ключевым моментам строения и жизнедеятельности группы живых организмов. С другой стороны, изучение общих закономерностей живых организмов привело к появлению таких наук как генетика, цитология, молекулярная биология, эмбриология и др. Изучение строения, функциональности, поведения живых существ, их взаимоотношений и исторического развития породило морфологию, физиологию, этологию, экологию, эволюционное учение.

Общая биология изучает наиболее универсальные свойства, закономерности развития и существования живых организмов и экосистем.

Таким образом, биология — это система наук.

Бурное развитие в биологии наблюдалось во второй половине XX века. Это в первую очередь было связано с открытиями в области молекулярной биологии.

Несмотря на свою богатую историю, и в настоящее время в биологических науках продолжают совершаться открытия, ведутся дискуссии, пересматриваются многие концепции.

В биологии особое внимание уделяется клетке (так как она является основной структурно-функциональной единицей живых организмов), эволюции (так как жизнь на Земле претерпевала развитие), наследственности и изменчивости (лежащих в основе преемственности и приспособляемости жизни).

Выделяют ряд последовательных уровней организации жизни: молекулярно-генетический, клеточный, организменный, популяционно-видовой, экосистемный. На каждом из них жизнь проявляется по-своему, что изучается соответствующими биологическими науками.

Значение биологии для человека

Для человека биологические знания в первую очередь имеют следующее значение:

  • Обеспечение человечества питанием.
  • Экологическое значение – контроль за окружающей средой, чтобы она была пригодной для нормальной жизни.
  • Медицинское значение – увеличение продолжительности и качества жизни, борьба с инфекциями и наследственными заболеваниями, разработка лекарств.
  • Эстетическое, психологическое значение.

Человека можно рассматривать как один из результатов развития жизни на Земле. Жизнь людей все еще находится в сильной зависимости от общебиологических механизмов жизнедеятельности. Кроме того, человек влияет на природу и сам испытывает на себе ее воздействие.

Деятельность человека (развитие промышленности и сельского хозяйства), рост народонаселения стали причиной экологических проблем на планете. Происходит загрязнение окружающей среды, разрушение природных сообществ.

Для разрешения экологических проблем необходимо понимание биологических закономерностей.

Кроме того, многие разделы биологии имеют значение для здоровья человека (медицинское значение). Здоровье людей находится в зависимости от наследственности, среды жизни и образа жизни. С этой точки зрения наиболее важны такие разделы биологии как наследственность и изменчивость, индивидуальное развитие, экология, учения о биосфере и ноосфере.

Биология решает задачи обеспечения людей продуктами питания, лекарствами. Биологические знания лежат в основе развития сельского хозяйства.

Таким образом, высокий уровень развития биологии является необходимым условием благополучия человечества.

biology.su

Биология — наука о жизни. Основатели и первые труды по биологии

Биология — наука о жизни. В настоящее время она представляет собой комплекс наук о живой природе. Объектом изучения биологии являются живые организмы — растения и животные. Ботаника и зоология изучают многообразие видов, строение тела и функции органов, развитие, распространение, их сообщества, эволюцию.

Первые сведения о живых организмах начал накапливать еще первобытный человек. Живые организмы доставляли ему пищу, материал для одежды и жилища. Уже в то время человек не мог обойтись без знаний о свойствах растений, местах их произрастания, сроках созревания плодов и семян, о местах обитания и повадках животных, на которых охотился, хищниках и ядовитых животных, которые могли угрожать его жизни.

Так постепенно накапливались сведения о живых организмах. Приручение животных и начало возделывания растений потребовали более глубоких сведений о живых организмах.

Первые основатели

Значительный фактический материал о живых организмах был собран великим врачом Греции — Гиппократом (460-377г. до н.э.). Им собраны сведения о строении животных и человека, дано описание костей, мышц, сухожилий, головного и спинного мозга.

Первый большой труд по зоологии принадлежит греческому естествоиспытателю Аристотелю (384-322г. до н.э.). Он описал более 500 видов животных. Аристотель интересовался строением и образом жизни животных, он заложил основы зоологии.

Первая работа по систематизации знаний о растениях (ботаника) выполнена Теофрастом (372-287г. до н.э.).

Расширением знаний о строении человеческого тела (анатомия) древняя наука обязана врачу Галену (130-200г. до н.э.), производившему вскрытия обезьян и свиней. Труды его оказывали влияние на естествознание и медицину в течение нескольких веков.

В эпоху средневековья под гнетом церкви наука развивалась очень медленно. Важным рубежом в развитии науки явилась эпоха Возрождения, начавшаяся в XVв. Уже в XVIIIв. развивались как самостоятельные науки ботаника, зоология, анатомия человека, физиология.

Основные вехи в изучении органического мира

Постепенно накапливались сведения о многообразии видов, строении тела животных и человека, индивидуальном развитии, функциях органов растений и животных. На протяжении многовековой истории биологии крупнейшими вехами в изучении органического мира можно назвать:

  • Введение принципов систематики, предложенных К.Линнеем;
  • изобретение микроскопа;
  • создание Т.Шванном клеточной теории;
  • утверждение эволюционного учения Ч.Дарвина;
  • открытие Г.Менделем основных закономерностей наследственности;
  • применение электронного микроскопа для биологических исследований;
  • расшифровка генетического кода;
  • создание учения о биосфере.

К настоящему времени науке известно около 1 500 000 видов животных и около 500 000 видов растений. Изучение многообразия растений и животных, особенностей их строения и жизнедеятельности имеет большое значение. Биологические науки являются базой для развития растениеводства, животноводства, медицины, бионики, биотехнологии.

Одними из древнейших биологических наук являются анатомия и физиология человека, составляющие теоретический фундамент медицины. Каждому человеку следует иметь представление о строении и функциях своего организма, чтобы в случае необходимости уметь оказать первую помощь, сознательно беречь свое здоровье и выполнять гигиенические правила.

На протяжении веков ботаника, зоология, анатомия, физиология разрабатывались учеными как самостоятельные, изолированные науки. Лишь в XIXв. были обнаружены закономерности, общие для всех живых существ. Так возникли науки, изучающие общие закономерности жизни. К ним относятся:

  • Цитология — наука о клетке;
  • генетика — наука об изменчивости и наследственности;
  • экология — наука о взаимоотношениях организма со средой и в сообществах организмов;
  • дарвинизм — наука об эволюции органического мира и другие.

В учебном курсе они составляют предмет общей биологии.

animals-world.ru

Биологические науки и их определения

Определение 1

Биология - это естественная наука, которая включает изучение жизни и живых организмов, включая их физическую и химическую структуру, функцию, развитие и эволюцию.

Современная биология - это обширная область, состоящая из многих отраслей. Несмотря на широкий охват и сложность науки, существуют определенные объединяющие концепции, которые объединяют ее в единую, согласованную область. В целом, биология распознает клетку как основную единицу жизни, гены как основную единицу наследственности и эволюцию как двигатель, который продвигает создание новых видов. Также понятно, что все организмы выживают, потребляя и трансформируя энергию и регулируя их внутреннюю среду.

Субдисциплины биологии

Субдисциплины биологии определяются масштабом изучения жизни, изучаемыми организмами и методами их изучения. Выделяют такие основные субдисциплины биологии:

  1. Молекулярная биология - изучение к молекулярной основы биологической активности между биомолекулами в различных системах клетки, включая взаимодействие между ДНК, РНК и белками и их биосинтезом, а также регулирование этих взаимодействий.
  2. Цитология (клеточная биология) — наука, изучающая живые клетки, их составные части - органеллы, а также вопросы их строения, функционирования, размножения, старения и смерти.
  3. Генетика — наука, о закономерностях наследственности и изменчивости.
  4. Анатомия - это учение об макроскопических формах, таких как структурные органы и систем органов.

Замечание 1

Кроме вышеперечисленных разделов биологии, существует и множество других: биоакустика, биоинформатика, биологическая систематика, биология океана, биология развития, общая биология человека, биофизика, биохимия, ботаника, вирусология, возникновение жизни, геномика, гидробиология, гистология, зоология, зоопсихология, космическая биология, криобиология, математическая биология, микология, микробиология, палеонтология, паразитология, патология, протистология, таксономия, физиология, эволюционная биология, экология, этология.

Некоторые биологические науки возникли в результате процесса дифференциации, постепенного отделения, что способствовало углублению исследований в соответствующих направлениях.

Молекулярная биология

Замечание 2

Молекулярная биология - это изучение биологии на молекулярном уровне. Это поле перекрывается с другими областями биологии, особенно с генетикой и биохимией. Молекулярная биология - это исследование взаимодействий различных систем внутри клетки, включая взаимосвязь синтеза ДНК, РНК и белка и то, как эти взаимодействия регулируются.

Большая часть молекулярной биологии является количественной, и в последнее время большая часть этой науки была с математикой и информатикой - в области биоинформатики и вычислительной биологии. В начале 2000-х годов изучение структуры и функции генов, молекулярной генетики, было одним из наиболее заметных областей молекулярной биологии.

Все большее количество других областей биологии сосредоточено на молекулах, либо непосредственно изучая взаимодействия в своей собственной области, такие как в клеточной биологии и биологии развития, или косвенно, где молекулярные методы используются для определения исторических характеристик популяций или видов, как в областях эволюционной биологии таких как популяционная генетика и филогенетика. Существует также давняя традиция изучения биомолекул «с нуля» в биофизике.

Цитология

Цитология (клеточная биология), изучает структурные и физиологические свойства клеток, включая их внутреннее поведение, взаимодействие с другими клетками и с их окружением. Клеточная биология объясняет структуру, организацию содержащихся в ней органелл, их физиологические свойства, метаболические процессы, пути сигнализации, жизненный цикл и взаимодействие с окружающей средой. Это делается как на микроскопическом, так и на молекулярном уровне, поскольку он охватывает прокариотические клетки и эукариотические клетки.

Знание компонентов клеток и способов работы клеток имеет фундаментальное значение для всех биологических наук; это также важно для исследований в биомедицинских областях, таких как рак и другие заболевания. Понимание структуры и функции клеток является фундаментальным для всех биологических наук. Сходства и различия между типами клеток особенно актуальны для молекулярной биологии.

Генетика

Определение 2

Генетика - это наука о генах, наследственности и вариации организмов.

Гены кодируют информацию, необходимую клеткам для синтеза белков, которые, в свою очередь, играют центральную роль в влиянии на окончательный фенотип организма. Генетика предоставляет инструменты исследования, используемые при исследовании функции конкретного гена, или анализ генетических взаимодействий. Внутри организмов генетическая информация физически представлена как хромосомы, внутри которой она представленаопределенной последовательностью аминокислот, в частности молекул ДНК.

Генетика обычно считается областью биологии, что часто пересекается со многими другими науками о жизни и тесно связана с изучением информационных систем.

Отцом генетики является Грегор Мендель, ученый конца XIX века и августинский монарх. Мендель изучал «наследство признаков», образцы в способе передачи черт от родителей к потомству. Он заметил, что организмы (растения гороха) наследуют черты посредством дискретных «единиц наследования». Этот термин, который все еще используется сегодня, представляет собой несколько двусмысленное определение того, что называется геном. Таким образом Мендель открыл некоторые основные принципы гинетики:

  1. принцип единообразия гибридов первого поколения
  2. принцип расщепления признаков
  3. принцип независимого наследования признаков

Наследование генов и механизмы молекулярного наследования по-прежнему являются первичными принципами генетики, но современная генетика расширилась за пределы изучения наследования до изучения функций и поведения генов. Изучаются структура и функция гена, вариации и распределение в контексте клетки, организма (например, доминирования) и в контексте популяции. Генетика породила ряд подобластей, включая эпигенетику и популяционную генетику. Организмы, изученные в широком поле, охватывают область жизни, включая бактерии, растения, животных и людей.

Генетические процессы работают в сочетании с окружающей средой и опытом организма, чтобы влиять на развитие и поведение, часто называемое природой против воспитания. Внутриклеточная или внеклеточная среда клетки или организма может включать или выключать транскрипцию гена. Классический пример - два семена генетически идентичной кукурузы, один из которых расположен в умеренном климате и один в засушливом климате. В то время как средняя высота двух кукурузных стеблей может быть генетически определена как равная, таковая в засушливом климате только возрастает до половины высоты в умеренном климате из-за нехватки воды и питательных веществ в окружающей среде.

spravochnick.ru

Биология (биологические науки) — Юнциклопедия

Биология (от греческих слов βίος — жизнь и λόγος — наука) — совокупность наук о живой природе. Биология изучает все проявления жизни, строение и функции живых существ и их сообществ, распространение, происхождение и развитие живых организмов, связи их друг с другом и с неживой природой.

Для живой природы характерны разные уровни организации ее структур, между которыми существует сложное соподчинение. Все живые организмы вместе с окружающей средой образуют биосферу, которая складывается из биогеоценозов. В них, в свою очередь, входят биоценозы, состоящие из популяций. Популяции составляют отдельные особи. Особи многоклеточных организмов состоят из органов и тканей, образованных различными клетками. Для каждого уровня организации жизни характерны свои закономерности. Жизнь на каждом уровне изучают соответствующие отрасли современной биологии.

Для изучения живой природы биологи применяют различные методы: наблюдение, позволяющее описать то или иное явление; сравнение, которое дает возможность установить закономерности, общие для разных явлений в живой природе; эксперимент, или опыт, когда исследователь сам искусственно создает ситуацию, помогающую выявить те или иные свойства биологических объектов. Исторический метод позволяет на основе данных о современном органическом мире и его прошлом познавать процессы развития живой природы. Кроме этих основных методов применяется много других.

  • Римский врач и естествоиспытатель Клавдий Гален.

  • Ученый, врач-анатом и хирург эпохи Возрождения Андреас Везалий.

  • Английский врач и ученый Уильям Гарвей рассказывает о своих опытах по кровообращению английскому королю Карлу I.

  • Микроскоп Роберта Гука (60-е гг. XVII в.).

  • Так выглядели срезы пробки под микроскопом Р. Гука. Это было первое изображение клеток.

  • Рисунки растительных клеток, сделанные голландским биологом XVII в. Антони ван Левенгуком.

Биология берет свое начало в глубокой древности. Описания животных и растений, сведения об анатомии и физиологии человека и животных были необходимы для практической деятельности людей. Одними из первых попытки осмыслить и привести в систему явления жизни, обобщить накопленные биологические знания и представления сделали древнегреческие, а позже древнеримские ученые и врачи Гиппократ, Аристотель, Гален и другие. Эти воззрения, развитые учеными эпохи Возрождения, положили начало современным ботанике и зоологии, анатомии и физиологии и другим биологическим наукам.

В XVI—XVII вв. в научных исследованиях наряду с наблюдением и описанием стал широко применяться эксперимент. В это время блестящих успехов достигает анатомия. В трудах известных ученых XVI в. А. Везалия и М. Сервета были заложены основы представлений о строении кровеносной системы животных. Это подготовило великое открытие XVII в. — учение о кровообращении, созданное англичанином У. Гарвеем (1628). Через несколько десятилетий итальянец М. Мальпиги открыл при помощи микроскопа капилляры, что позволило понять путь крови от артерий к венам.

Создание микроскопа расширило возможности изучения живых существ. Открытия следовали одно за другим. Английский физик Р. Гук открывает клеточное строение растений, а голландец А. Левенгук — одноклеточных животных и микроорганизмы.

В XVIII в. было накоплено уже много знаний о живой природе. Назрела необходимость классифицировать все живые организмы, привести их в систему. В это время закладываются основы науки систематики. Важнейшим достижением в этой области была «Система природы» шведского ученого К. Линнея (1735).

Дальнейшее развитие получила физиология — наука о жизнедеятельности организмов, их отдельных систем, органов и тканей и процессах, протекающих в организме.

Англичанин Дж. Пристли показал в опытах на растениях, что они выделяют кислород (1771—1778). Позже швейцарский ученый Ж. Сенебье установил, что растения под действием солнечного света усваивают углекислый газ и выделяют кислород (1782). Это были первые шаги на пути исследования центральной роли растений в преобразовании веществ и энергии в биосфере Земли, первый шаг в новой науке — физиологии растений.

А. Лавуазье и другие французские ученые выяснили роль кислорода в дыхании животных и образовании животного тепла (1787—1790). В конце XVIII в. итальянский физик Л. Гальвани открыл «животное электричество», что привело в дальнейшем к развитию электрофизиологии. В это же время итальянский биолог Л. Спалланцани провел точные опыты, опровергавшие возможность самозарождения организмов.

В XIX в. в связи с развитием физики и химии в биологию проникают новые методы исследования. Богатейший материал для изучения природы дали сухопутные и морские экспедиции в малодоступные прежде районы Земли. Все это привело к формированию многих специальных биологических наук.

На рубеже века возникла палеонтология, изучающая ископаемые остатки животных и растений — свидетельства последовательного изменения — эволюции форм жизни в истории Земли. Основоположником ее был французский ученый Ж. Кювье.

Большое развитие получила эмбриология — наука о зародышевом развитии организма. Еще в XVII в. У. Гарвей сформулировал положение: «Все живое из яйца». Однако лишь в XIX в. эмбриология стала самостоятельной наукой. Особая заслуга в этом принадлежит ученому-естествоиспытателю К. М. Бэру, открывшему яйцо млекопитающих и обнаружившему общность плана строения зародышей животных разных классов.

В результате достижений биологических наук в первой половине XIX в. широко распространилась идея родства живых организмов, их происхождения в ходе эволюции. Первую целостную концепцию эволюции — происхождения видов животных и растений в результате их постепенного изменения от поколения к поколению — предложил Ж. Б. Ламарк.

Крупнейшим научным событием века стало эволюционное учение Ч. Дарвина (1859). Теория Дарвина оказала огромное влияние на все дальнейшее развитие биологии. Делаются новые открытия, подтверждающие правоту Дарвина, в палеонтологии (В. О. Ковалевский), в эмбриологии (А. О. Ковалевский), в зоологии, ботанике, цитологии, физиологии. Распространение эволюционной теории на представления о происхождении человека привело к созданию новой отрасли биологии — антропологии. На основе эволюционной теории немецкие ученые Ф. Мюллер и Э. Геккель сформулировали биогенетический закон.

Еще одно выдающееся достижение биологии XIX в. — создание немецким ученым Т. Шванном клеточной теории, доказавшей, что все живые организмы состоят из клеток. Тем самым была установлена общность не только макроскопического (анатомического), но и микроскопического строения живых существ. Так возникла еще одна биологическая наука — цитология (наука о клетках) и как следствие ее — учение о строении тканей и органов — гистология.

В результате открытий французского ученого Л. Пастера (микроорганизмы являются причиной спиртового брожения и вызывают многие болезни) самостоятельной биологической дисциплиной стала микробиология. Работы Пастера окончательно опровергли представления о самозарождении организмов. Исследование микробной природы холеры птиц и бешенства млекопитающих привело Пастера к созданию иммунологии как самостоятельной биологической науки. Существенный вклад в ее развитие внес в конце XIX в. русский ученый И. И. Мечников.

Во второй половине XIX в. многие ученые пытались умозрительно решить загадку наследственности, раскрыть ее механизм. Но только Г. Менделю удалось установить на опыте закономерности наследственности (1865). Так были заложены основы генетики, ставшей самостоятельной наукой уже в XX в.

В конце XIX в. были открыты митоз — деление клеток с точным и равным разделением хромосом между дочерними клетками и мейоз — образование из диплоидных клеток с двойным набором хромосом гаплоидных половых клеток — гамет с одинарным набором хромосом.

Важнейшее значение имело открытие вирусов русским ученым Д. И. Ивановским (1892).

В конце XIX в. большие успехи сделаны в биохимии. Швейцарский врач Ф. Мишер открыл нуклеиновые кислоты (1869), выполняющие, как было установлено в дальнейшем, функции хранения и передачи генетической информации. К началу XX в. было выяснено, что белки состоят из аминокислот, соединенных друг с другом, как показал немецкий ученый Э. Фишер, пептидными связями.

Физиология в XIX в. развивается в разных странах мира. Особенно существенными были работы французского физиолога К. Бернара, создавшего учение о постоянстве внутренней среды организма — гомеостазе. В Германии прогресс физиологии связан с именами И. Мюллера, Г. Гельмгольца, Э. Дюбуа-Реймона. Гельмгольц развил физиологию органов чувств, Дюбуа-Реймон стал основоположником изучения электрических явлений в физиологических процессах. Выдающийся вклад в развитие физиологии в конце XIX — начале XX в. внесли русские ученые: И. М. Сеченов, Н. Е. Введенский, И. П. Павлов, К. А. Тимирязев.

В XX в. развиваются новые биологические дисциплины и исследования в «классических» отраслях биологии. Особенно бурно развиваются генетика, цитология, физиология животных и растений, биохимия, эмбриология, эволюционное учение, учение о биосфере, а также микробиология, вирусология, паразитология и многие другие отрасли биологии.

Генетика сформировалась как самостоятельная биологическая наука, изучающая наследственность и изменчивость живых организмов. Еще из работ Менделя следовало, что существуют материальные единицы наследственности, впоследствии названные генами. Это открытие Менделя было оценено лишь в начале XX в. в результате исследований Х. Де Фриза в Голландии, Э. Чермака в Австрии, К. Корренса в Германии. Американский ученый Т. Морган, исследуя гигантские хромосомы мухи дрозофилы, пришел к выводу, что гены находятся в клеточных ядрах, в хромосомах. Он, а также другие ученые разработали хромосомную теорию наследственности. Тем самым генетика в значительной мере объединилась с цитологией (цитогенетика) и стал понятен биологический смысл митоза и мейоза.

С начала нашего века началось быстрое развитие биохимических исследований во многих странах мира. Основное внимание было уделено путям превращения веществ и энергии во внутриклеточных процессах. Было установлено, что эти процессы в принципе одинаковы у всех живых существ — от бактерий до человека. Универсальным посредником в превращении энергии в клетке оказалась аденозинтрифосфорная кислота(АТФ). Советский ученый В. А. Энгельгардт открыл процесс образования АТФ при поглощении клетками кислорода. Открытие и исследование витаминов, гормонов, установление состава и строения всех основных химических компонентов клетки выдвинули биохимию на одно из ведущих мест в ряду биологических наук.

Еще на рубеже XIX и XX вв. профессор Московского университета А. А. Колли поставил вопрос о молекулярном механизме передачи признаков по наследству. Ответ на вопрос дал в 1927 г. советский ученый Н. К. Кольцов, выдвинув матричный принцип кодирования генетической информации (см. Транскрипция, Трансляция).

Матричный принцип кодирования был разработан советским ученым Н. В. Тимофеевым-Ресовским и американским ученым М. Дельбрюком.

В 1953 г. американец Дж. Уотсон и англичанин Ф. Крик использовали этот принцип при анализе молекулярной структуры и биологических функций дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Так на основе биохимии, генетики и биофизики возникла самостоятельная наука — молекулярная биология.

В 1919 г. в Москве был основан первый в мире Институт биофизики. Эта наука исследует физические механизмы преобразования энергии и информации в биологических системах. Существенная проблема биофизики — выяснение роли различных ионов в жизни клетки. В этом направлении работали американский ученый Ж. Лёб, советские исследователи Н. К. Кольцов, Д. Л. Рубинштейн. Эти исследования привели к установлению особой роли биологических мембран. Неравновесное распределение ионов натрия и калия по обе стороны мембраны клетки, как показали английские ученые А. Л. Ходжкин, Дж. Экле и А. Ф. Хаксли, является основой распространения нервного импульса.

Значительных успехов добились науки, изучающие индивидуальное развитие организмов — Онтогенез. Были разработаны, в частности, методы искусственного партеногенеза.

В первой половине XX в. советский ученый В. И. Вернадский создал учение о биосфере Земли. В это же время В. Н. Сукачев заложил основы представлений о биогеоценозах.

Изучение взаимодействия отдельных особей и их совокупностей с окружающей средой привело к формированию экологии — науки о закономерностях взаимоотношений организмов со средой обитания (термин «экология» предложил в 1866 г. немецкий ученый Э. Геккель).

Самостоятельной биологической наукой стала этология, изучающая поведение животных.

В XX в. получила дальнейшее развитие теория биологической эволюции. Благодаря развитию палеонтологии и сравнительной анатомии было выяснено происхождение большинства крупных групп органического мира, вскрыты морфологические закономерности эволюции (советский ученый А. Н. Северцов). Огромное значение для развития эволюционной теории имел синтез генетики и дарвинизма (работы советского ученого С. С. Четверикова, английских ученых С. Райта, Р. Фишера, Дж. Б. С. Холдейна), приведший к созданию современного эволюционного учения. Ему посвящены труды американских ученых Ф. Г. Добржанского, Э. Майра, Дж. Г. Симпсона, англичанина Дж. Хаксли, советских ученых И. И. Шмальгаузена, Н. В. Тимофеева-Ресовского, немецкого ученого Б. Ренша.

Советский ученый Н. И. Вавилов на основании достижений эволюционной теории и генетики и в результате собственных многолетних исследований создал теорию центров происхождения культурных растений. А. И. Опарин распространил эволюционные представления на «предбиологический» период существования Земли и выдвинул теорию происхождения жизни.

Зоологи и ботаники в XX в. продолжали изучение жизни животных и растений в различных условиях обитания. Большие успехи были достигнуты в изучении отдельных групп животных и растений — орнитологии (птицы), энтомологии (насекомые), герпетологии (пресмыкающиеся), альгологии (водоросли), лихенологии (лишайники) и др. Выдающийся вклад в развитие зоологии внесли советские ученые М. А. Мензбир, С. И. Огнев, А. Н. Формозов, В. А. Догель, Л. А. Зенкевич, К. И. Скрябин, М. С. Гиляров и другие; ботаники — М. И. Голенкин, К. И. Мейер, А. А. Уранов, Л. И. Курсанов, В. Л. Комаров и другие.

Физиология животных развивалась под сильным влиянием трудов советских ученых И. П. Павлова, Л. А. Орбели, А. А. Ухтомского, А. Ф. Самойлова, английского ученого Ч. Шеррингтона и многих других. Основное внимание было уделено физиологии центральной нервной системы, механизмам передачи сигналов по нерву и с нерва на мышцу.

В результате изучения регуляции формообразования, роста и развития животных в отдельную биологическую дисциплину выделилась эндокринология — наука о гормонах, имеющая важное значение для медицины. Советский ученый М. М. Завадовский выдвинул концепцию взаимодействия эндокринных органов по принципу обратных связей (см. Эндокринная система).

Физиология растений добилась успехов в познании природы фотосинтеза, изучении участвующих в нем пигментов, и прежде всего хлорофилла.

С выходом человека в космическое пространство появилась новая наука — космическая биология. Основная задача ее — жизнеобеспечение людей в условиях космического полета, создание искусственных замкнутых биоценозов на космических кораблях и станциях, поиск возможных проявлений жизни на других планетах, а также подходящих условий для ее существования.

В 70-е гг. возникла новая отрасль молекулярной биологии — генная инженерия, задача которой — активная и целенаправленная перестройка генов живых существ, их конструирование, т. е. управление наследственностью. В результате этих работ стало возможным введение генов, взятых из одних организмов или даже искусственно синтезированных, в клетки других организмов (например, введение гена, кодирующего синтез инсулина у животных, в клетки бактерий). Стала возможной гибридизация клеток разных видов — клеточная инженерия. Разработаны методы, позволяющие выращивать организмы из отдельных клеток и тканей (см. Культура клеток и тканей). Это открывает огромные перспективы в размножении копий — клонов ценных индивидуумов.

Все эти достижения имеют чрезвычайно важное практическое значение — они стали основой новой отрасли производства — биотехнологии. Уже сейчас осуществляется биосинтез лекарств, гормонов, витаминов, антибиотиков в промышленных масштабах. А в будущем таким путем мы сможем получить основные компоненты пищи — углеводы, белки, липиды. Использование солнечной энергии по принципу фотосинтеза растений в биоинженерных системах разрешит проблему обеспечения энергией основных потребностей людей.

Значение биологии в наши дни неизмеримо возросло и в связи с проблемой сохранения биосферы из-за бурного развития промышленности, сельского хозяйства, роста населения Земли. Появилось важное практическое направление биологических исследований — изучение среды обитания человека в широком смысле и организация на этой основе рациональных способов ведения народного хозяйства, охраны природы.

Биология имеет огромное значение для сельского хозяйства. Только знание законов генетики и селекции, а также физиологических особенностей культурных видов дает возможность совершенствовать агротехнику и зоотехнию, выводить новые, более продуктивные сорта растений и породы животных. Биологические знания помогают в борьбе с вредителями и болезнями сельскохозяйственных растений, паразитами животных. Они играют важную роль в совершенствовании лесного и промыслового хозяйства, звероводства.

Другое важнейшее практическое значение биологических исследований — использование их в медицине. Именно успехи и открытия в биологии определили современный уровень медицинской науки. С ними связан и дальнейший прогресс медицины. О многих задачах биологии, связанных со здоровьем людей, вы прочтете в нашей энциклопедии (см. Иммунитет, Бактериофаг, Наследственность и др.).

Биология в наши дни становится реальной производительной силой. По уровню биологических исследований можно судить о материально-техническом развитии общества.

Накоплению знаний в новых и классических областях биологии способствует применение новых методов и приборов, например появление электронной микроскопии.

Растет число биологических научно-исследовательских институтов, биостанций, а также заповедников и национальных парков, играющих важную роль как «природные лаборатории».

Большое число биологов разных специальностей готовят высшие учебные заведения (см. Биологическое образование). Многие из вас пополнят в будущем многочисленный отряд специалистов, перед которым стоят задачи решения важных биологических проблем.

yunc.org