Введение по общей биологии

Биологические науки изучают многообразие строения и функции живых организмов, их развитие и взаимоотношения со средой обитании. Как ни разнообразны объекты и процессы, изучаемые биологией, их объединяет одно общее, присущее всем им свойство – жизнь. Этим они коренным образом отличаются от тел неживой природы: горных пород, минералов и т. п.

Но что такое жизнь? Чем живое отличается от неживого? Каковы наиболее общие свойства, присущие всем живым организмам? Ответы на эти вопросы и составляют одну из задач общей биологии – науки, изучающей основные и общие для всех организмов закономерности жизненных явлений.

В течение многих веков ученые не могли разрешить «загадку жизни» и видели ее качественное своеобразие в наличии в организмах особого начала нематериальной природы, которое получило название «жизненная сила» (лат. vis vitalis).

Успехи биологии в XIX в и открытие Ч. Дарвином закона исторического развитии органического мира заставили большую часть биологов отказаться от идеализма и искать решение основных биологических проблем путем познании материальных основ жизни.

В этой книге изложены главные достижения общей биологии в познании основных материальных законов жизни.

Органический мир не остается неизменным. Со времени появления жизни на Земле он непрерывно развивается в силу естественных материальных причин. Познание законов исторического развития (эволюции) органического мира – одна из центральных задач общей биологии.

Биологии изучает все многообразие жизни на Земле, различные ее уровни организации: организменный, популяционный, видовой, биогеоценотический, биосферный. Исследование организмов растений, животных, грибов, микробов позволяет выявить особенности их строения, химического состава клетки, установить присущие им процессы жизнедеятельности и др.

Во всем огромном многообразии мира растений, животных, грибов и микроорганизмов обнаружено единство их строения. Оно заключается в том, что в основе строения почти всех организмов лежит биологическая структурная единица – клетка. Единство строения и жизнедеятельность клеток различных организмов – одна из важных общебиологических закономерностей, указывающих на общность происхождения органического мира. Изучение структуры и функции клетки важная задача общей биологии. При изучении клетки особый интерес и значение представляет се размножение, обеспечивающее материальную преемственность жизни.

Каждый организм тесно связан с окружающей его средой. Между организмом и средой осуществляется непрерывный обмен веществ и энергии (при этом организмы обнаруживают замечательную способность к саморегуляции). Это выражается в том, по организм, пока он жив, сохраняет свое строение, химический состав, физические свойства. Хорошо известно, например, что температура тела теплокровных животных независимо от изменений температуры окружающей среды остается постоянной. Амебы, живущие в пресной воде, сохраняют постоянными физические свойства цитоплазмы, состав солей, осмотическое давление внутри клеток. Они регулируют обмен веществ и энергии, сохраняя свою целостность. Вопрос о механизмах саморегуляции организмов представляет собой одну из проблем общей биологии.

За последние годы особенно бурно развивается отрасль, науки, пограничная между биологией, химией и физикой, получившая название молекулярной биологии. Ее задача – изучение основных жизненных явлений (обмен веществ, наследственность, раздражимость) на уровне молекул, слагающих клетку. Молекулярная биология раскрывает широкие перспективы в управлении человеком жизненными процессами. Огромных успехов добилась генетика – наука об изменчивости и наследственности организмов, широко использующая методы молекулярной биологии не только в области теории, но и в практике. Генетика служит основой селекции, задача которой – улучшение существующих и создание новых сортов культурных растений и пород домашних животных.

Перед генетикой открываются широкие перспективы по переделке на пользу человека наследственной природы различных организмов – микроорганизмов, растений, животных, используемых в медицине и народном хозяйстве.

На Земле обнаружено свыше 2 млн. видов растений, животных, грибов. Биология исследует закономерности распространения видов, приспособленность их к среде обитания, разнообразные связи между ними. Она изучает также структурную единицу вида – популяцию: ее численность, возрастной состав, связи между популяциями.

Популяции разных видов, всегда связанные с факторами внешней среды, входят в состав природных комплексов (пруд, лес, луг и т. п.). Каждый из таких комплексов, называемых биогеоценозами, слагается из определенных видов растений, животных, микроорганизмов. Изучением таких комплексов наряду с другими биологическими науками занимается экология – один из разделов общей биологии.

Вся система биогеоценозов образует своеобразную оболочку, населенную жизнью – биосферу. Ей принадлежит важная роль в формировании лика Земли, образовании горных пород, атмосферы, гидросферы. Достаточно указать, например, что наличие в воздушной оболочке Земли свободного кислорода всецело связано с жизнедеятельностью зеленых растений, выделяющих его в процессе фотосинтеза. Наличие свободного кислорода делает возможным существование современных животных и растений. Таким образом, общая биология изучает живую природу на всех уровнях ее организации – от организменного до биосферного.

Познание биологических законов открывает широкие перспективы для управления живой природой, изменения ее на благо человека. Использование естественных богатств – лесов, лугов, рек – должно опираться на знание биологических законов, определяющих взаимоотношения между организмами и окружающей средой. Биология указывает пути создания новых культурных биогеоценозов.

Акклиматизация растений и животных, увеличение рыбных богатств в морских и пресных водоемах невозможны без знания законов биологии.

Особенно большое значение для человечества и его будущего имеет охрана природы. В нашей стране охрана природы и рациональное использование природных ресурсов стали важнейшими общегосударственными задачами, от решения которых зависит благосостояние населения.

Познание законов жизни очень важно для медицины. Нужно изучить наследственность человека и научиться бороться с наследственными заболеваниями. Одержать победу над раком можно только на основе глубоких биологических исследований, раскрывающих сущность тех изменений, которые происходят в клетке при переходе ее к злокачественному росту.

Все более тесными становятся связи биологии с другими естественными науками – химией, физикой, математикой.

Огромное значение для развития биологии имеет совершенствование техники и методов исследования организма.

В век проникновения человека в космос перед биологией возникают новые задачи. В космических кораблях будут созданы такие биологические системы, которые обеспечат питание космонавтов, снабжение их кислородом, утилизацию (использование) отбросов и т. д. Исследования в этих направлениях ведутся широким фронтом как в лабораториях на Земле, так и на космических кораблях.

В настоящее время биология представляет собой бурно развивающуюся науку, достижения которой чрезвычайно важны для будущего человечества. Не случайно некоторые ученые утверждают, что мы вступаем в «век биологии», который приведет человечество к управлению основными законами жизни.