Биология как наука

Наука в целом представляет собой многогранное явление: это отрасль культуры, способ познании мира и, наконец, – социальный институт (научные общества, академии, высшие учебные заведения и т. п.). В современном постиндустриальном обществе в научные разработки и технологическую деятельность вовлечены миллионы людей. Их образованность и профессионализм определяют судьбы миллиардов других людей, поэтому без глубокого освоения идей, языка и методов современной науки невозможно разумно управляемое развитие человеческой цивилизации.

Изучение живой природы всегда была важнейшей стороной деятельности человека. Сначала от этого зависела жизнь людей, поскольку необходимо было знать, какие из миллионов видов организмов, населяющих Землю, можно использовать в пищу, для изготовления одежды, в качестве лекарственных средств. Лишь намного позднее люди стали изучать природу с научными целями. Одними из первых попытку осмыслить и привести в систему знания о живой природе предприняли древнегреческие, а позднее – древнеримские философы и врачи. Труды Гиппократа, Аристотеля, Галена и других ученых положили начало ботанике, зоологии, анатомии и физиологии человека.

Начиная с XVII в . наряду с наблюдением и описанием организмов и природных явлений, в науке стали применять методы количественных измерений и эксперимент. В этот период активно развивалась ботаника: появились первые травинки, создавались ботанические сады и гербарии.

В XVIII в. было накоплено много знаний о растениях и животных. Назрела необходимость их систематизировать. Так сформировалась наука систематика. В этот период изучение живых организмов называлось естественной историей.

Естественная истории стала предшественницей биологии – науки, изучающей жизнь. Биология, наряду с физикой, химией, астрономией, вошла в число естественных наук, или в раздел науки о природе – естествознание.

Дальнейшее развитие биологическая наука получила в связи с появлением микроскопа. Это изобретение позволило ученым внедриться в тайны микромира. В XIX в. в биологии были сделаны крупнейшие теоретические обобщения, создана клеточная теория, установлены основные закономерности наследственности и изменчивости. Переворот в биологии произвело учение Ч. Дарвина о закономерностях эволюции.

В последние десятилетия значительно расширилось использование достижений биологической науки в различных областях социальной жизни, существенно возросла ее роль в формировании культуры личности и общества в целом. В настоящее время биология стала основой для определения оптимальных способов воздействия человека на природу, для разработки мер в целях сохранения и укрепления здоровья человека, увеличения продолжительности его жизни. Исследования в области молекулярной биологии и биотехнологии показали, что на основе познания возможно не только изменение и преобразование природы, на ее сохранение и даже воссоздание. Сегодня стало возможным получение генетических копий существующих индивидов млекопитающих и идентификации личности на основе изучения хромосомного набора клетки. Взаимодействие биологии с другими сферами культуры порождает новые области знания: биоэтику, биополитику, биоэстетику.

Основные задачи современной биологии следующие: выявление общих свойств живых организмов, объяснение причин их многообразия, раскрытие связей между строением организмов и условиями окружающей среды, выяснение проблем возникновения и развития жизни.

Система биологических наук. Многообразие биологических явлений и процессов, происходящих в живой природе, столь велико, что правильнее говорить о биологии как о системе биологических наук. В рамках этой системы научные дисциплины можно подразделить на основе исследований систематических групп организмов; уровней организации живой материи; строения, свойств и особенностей индивидуальной жизни организмов; структуры, свойств и проявлений коллективной жизни групп организмов; практического использования биологического знания, или подразделить по методам исследований и связям с другими науками.

Исследованиями систематических групп организмов занимаются: вирусология (наука о вирусах), микробиология (наука о микроорганизмах), микология (наука о грибах), ботаника (наука о растениях), зоология (наука о животных); антропология (наука о человеке). Как вы уже знаете из предыдущих курсов школьной биологии, каждая из перечисленных наук подразделяется на частные дисциплины. Так, строение организмов изучают морфология и анатомия, процессы жизнедеятельности исследует физиология, а распространение растений и животных – соответственно фитогеография и зоогеография.

Уровни организации живого исследуют такие научные дисциплины: молекулярная биология – наука, изучающая проявление свойств жизни на молекулярном уровне; цитология – наука о строении и жизнедеятельности клетки; гистология – наука о тканях и др.

В системе биологических наук вычленяют науки о развитии живой материи. Например, эмбриология изучает процессы предзародышевого развития, или процессы оплодотворения, зародышевого и личиночного развития организмов. Наука, изучающая ископаемые организмы и условия их жизни, называется палеонтологией. Теория эволюции представляет собой комплекс знаний об историческом развитии живой природы.
Изучением свойств и проявлений жизни отдельных живых организмов и их сообществ, взаимодействующих между собой и с окружающей средой, занимается экология.

Многие явления жизни подчиняются законам физики и химии. В связи с этим выделяют биохимию, которая изучает вещества, входящие в состав живых организмов, и пути превращения биологических молекул. Физические процессы и явления, характерные для живых организмов, исследует биофизика.

Биологические знания все теснее взаимодействуют и интегрируются не только с естественно-научными, но и с гуманитарными знаниями. Еще в 20-е годы XX в. В. И. Вернадский утверждал: «Рост научного знания XX столетия быстро стирает грани между отдельными науками. Мы все больше специализируемся не по наукам, а по проблемам».

Биология изучает общие и частные закономерности и свойства организмов и живой природы в целом. Универсальные для всего живого закономерности изучает общая биология. Традиционно общая биология включает цитологию, основы индивидуального развития организмов, молекулярную биологию, генетику, селекцию, эволюционное учение, антропогенез, основы экологии, учение о биосфере.

В зависимости от того, в какой сфере человеческой деятельности применяются биологические знания, вычленяют такие научные дисциплины, как биотехнология, разрабатывающая методы использования биологических процессов и различных биологических систем в производстве; генная инженерия, селекция микроорганизмов, агробиология, медицинская биология, космическая биология и др.

Итак, науку в целом и биологию в частности рассматривают как способ познания мира. Объектом биологической науки может выступать любая система любого уровня организации живой материи.

Методы биологической науки. Научное исследование представляет собой способ научного познания с применением научных методов. Понятие «метод» можно толковать как совокупность действий, призванных немочь достижению желаемого результата.

К методам, широко применяемым в биологической науке, относят: наблюдение – целенаправленное восприятие явлений; описание – фиксация средствами естественного или искусственного языка (например, математическими символами) сведений об изучаемых объектах; измерение – совокупность действий, выполняемых в целях нахождения числового значения измеряемой величины; эксперимент – метод познания, с помощью которого в специально созданных и контролируемых условиях исследуются явления природы.

Изучая биологию в школе, вы неоднократно применяли методы биологической науки: наблюдали за ростом и развитием растений, за поведением животных; описывали наблюдаемые явления и факты; ставили эксперименты по изучению процессов жизнедеятельности растений и животных.

По сравнению с другими методами эксперимент обеспечивает глубокое проникновение в сущность явления. Вопрос об экспериментальном изучении природы был поставлен еще в XVII в. Однако в биологии этот метод широко распространился лишь в начале XIX в.

Метод сравнения позволяет через сопоставление изучать сходство и различие в строении и функциях организмов и их частей. Сравнительный метод особенно широко использовался при становлении науки систематики, создании клеточной теории и эволюционного учения. Метод сравнения можно считать одним из основных в эмбриологии и палеонтологии.

В современной биологии часто применяют метод моделирования, который позволяет изучать какой-либо объект, процесс или явление на основе исследования его копии (модели), замещающей оригинал. Таким образом исследуют процессы, недоступные для непосредственного наблюдения или экспериментального воспроизведения.

В биологических науках широко применяют такие общенаучные методы, как анализ, синтез, абстрагирование, обобщение, классификация и др. Например, анализ предполагает расчленение изучаемого целостного предмета на составные части (свойства, признаки) с целью их всестороннего исследования. Синтез, в противоположность анализу, требует соединения ранее выделенных частей (свойств, признаков, одиночных фактов) в единое целое. При абстрагировании происходит отвлечение от ряда несущественных для конкретного исследования свойств и признаков изучаемого объекта (процесса, явления) с одновременным выделением интересующих исследователя свойств и признаков этого объекта.

Метод обобщения применяют с целью выявления общих свойств и признаков. Для установления общих биологических закономерностей и при создании теорий ученые обязательно используют этот метод.
Метод классификации лежит в основе систематики – науки, основная задача которой – определение места организмов в системе органического мира, что позволяет ориентироваться в огромном разнообразии живых существ.

В биологии широко используют специфические методы исследования. Например, при изучении особенностей строения клетки применяют цитологические методы, а при исследовании закономерностей изменчивости и наследственности – генетические методы. (Подробно со специфическими методами биологической науки вы познакомитесь при изучении конкретных тем учебника.)

Для обнаружения общебиологических закономерностей и при формулировании биологических теорий в современной науке все большее значение приобретают статистические методы. Эти методы позволяют определить средние значения, характеризующие всю совокупность изучаемых объектов. В последнее время все большее значение приобретает взаимодействие биологии и математики.

Значение биологии в жизни общества и каждого человека. С какой целью необходимо изучать биологию? В XIX в. известный английский испытатель Т. Г. Гексли писал: «Для человека, не знакомого с естественной историей, пребывание среди природы подобно посещению художественной галереи, где 90% всех удивительных произведений искусства повернуты лицом к стене. Познакомьте его с основами естественной истории – и вы снабдите его путеводителем к этим шедеврам». Так ученый подчеркнул высокую познавательную и эстетическую ценность биологических знаний.

Противостояние человека и природы, отчуждение человека от мира природы, науки и культуры привели к духовному оскудению людей и формированию у них потребительских ценностей, согласно которым природа долгое время рассматривалась как источник материальных благ для человека. Потребительское отношение к природе, пренебрежение к законам ее развития стали причинами современного экологического кризиса.
Изучение основных законов и закономерностей живой природы позволяет человеку понять важнейшие мировоззренческие идеи о целостности и единстве природы, ее системной и многоуровневой организации; ценности природы и жизни; саморазвитии природы; о единстве человека и природы; о неприкосновенности жизни человека.

Современная биология служит теоретической основой для практической деятельности человека. Биологические знания позволяют совершенствовать агротехнику и зоотехнию, выводить новые, более продуктивные сорта культурных растений и породы домашних животных; помогают бороться с вредителями сельского и лесного хозяйства, возбудителями болезней человека и животных.

Биология в наши дни становится мощной производительной силой благодаря развитию генетики, селекции, генной и клеточной инженерии.

Успехи биологии во многом определили уровень развития современной медицины. Поскольку здоровье людей существенно зависит от состояния окружающей среды, то знания биологии необходимы человеку для научного обоснования отношения не только к природе, но и к собственному здоровью.

Значение биологии неизмеримо возросло с середины XX в. благодаря необходимости сохранения биосферы в связи с бурным развитием промышленности, сельского хозяйства, транспорта, ростом населения Земли.

Загрязнение окружающей среды, неосмотрительное употребление лекарств, пищевых добавок приводят к резкому ухудшению здоровья людей. Загрязнение среды, истощение природных ресурсов, обеднение разнообразия видов живых организмов на нашей планете обусловили особую важность биологических знаний для каждого человека и необходимость бережного отношения к природе, уважительного отношения к жизни.

В прошлом веке знаменитый мыслитель А. Швейцер (1875 – 1965) сказал: «Сущность добра – сохранение жизни, содействие жизни, ее становлению как высшей ценности. Сущность зла – уничтожение жизни, нанесение ей ущерба...»

Итак, биологическое образование для каждого человека имеет важное мировоззренческое значение, так как позволяет ему понять окружающий мир и определить свое место в нем, осознать ценность природы и жизни как неповторимого феномена. Биологические знания необходимы и для профессиональной деятельности биологов, экологов, врачей, учителей, ветеринаров, агрономов, растениеводов, зоотехников.

Биология: