Биология изучает жизнедеятельность всех живых организмов: вирусов, бактерий, грибов, растений, животных .
Задача общей биологии — выявление многообразия живых организмов и объяснение их общих свойств.
В зависимости от предмета изучения биологию подразделяют на микробиологию (вирусология и бактериология), микологию, ботанику, зоологию , а также биотехнологию, генную инженерию, биофизику .
Биотехнология — это производство с помощью живых организмов. Генная инженерия — конструирование генов. Биофизика — изучение движения, теплообмена и др. на уровне живых организмов.
Все эти науки имеют общие разделы:
- Морфология — наука о строении; изучает структуру объекта.
- Физиология — наука о свойствах живого.
- Генетика — наука о наследственности и изменчивости.
- Биохимия — наука о веществах, которые входят в состав живого.
По уровню изучения биологию делят на молекулярную биологию, цитологию, гистологию, анатомию, экологию и др .
Биология имеет большое значение для медицины, пищевой промышленности, сельского хозяйства .
СОДЕРЖАНИЕ
Уровни организации живой материи
- Молекулярный . Проявляется на уровне биополимеров (белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды). На этом уровне проявляются процессы обмена веществ и энергии, передача наследственной информации. Этот уровень изучает молекулярная биология.
- Клеточный . Клетка — структурная единица всего живого. Изучает цитология.
- Тканевый . Ткань — это совокупность сходных по строению, происхождению и выполняемым функциям клеток. Изучает гистология.
- Органный . Орган включает в свой состав несколько тканей. Изучает анатомия.
- Организменный . Изучает аутэкология.
- Популяционно-видовой . Популяция — это совокупность особей одного вида, длительно существующих на определенной территории, свободно скрещивающихся и относительно изолированных от других особей того же вида.
Генофонд — совокупность генов в популяции.
Ареал — часть земной поверхности, в пределах которой распространен тот или иной вид (род, семейство и пр.) или какой-либо тип сообщества живых организмов.
Изучает синэкология — экология групп. - Биогеоцинотический . Биогеоциноз — это совокупность всех видов с различной сложностью организации и всех факторов среды их обитания.
- Биосферный . Биосфера — биологическая система высшего порядка, охватывающая все явления жизни на Земле; — биологический слой жизни на Земле. Для этого уровня характерны глобальные круговороты веществ и энергии.
Многообразие живых организмов
Живые организмы сильно отличаются по размерам, массе и уроню организации.
Живое тело (живая система) — это открытая, саморегулирующаяся и самовоспроизводящаяся система, построенная из белков и нуклеиновых кислот. Открытая система — это такая система, в которую вещества как поступают, так и выходят.
Все живые организмы состоят из клеток.
Все организмы делятся на одноклеточные и многоклеточные .
Некоторые клетки устроены сложно ( эукариотические ), другие — проще ( прокариотические ).
У многоклеточных организмов клетки могут быть сильно дифференцированы (человек) или слабо (гидра, губки).
У человека самыми дифференцированными клетками являются эритроциты и нервные клетки (размножаться они не могут).
Свойства живых организмов
Всем живым организмам присуще следующие свойства, которые отличают их от неживой природы.
- Единство химического состава.
В живые организмы входят те же элементы, что и в неживые объекты, но в другом соотношении. В неживой природе наиболее распространены O, Si, Fe, Mg, Al. В состав живых организмов входят C, H, O, N, S и др.
Живые организмы обладают способностью избирательного накопления и поглощения элементов. - Обмен веществ с окружающей средой.
Живые организмы осуществляют постоянный обмен веществ с окружающей средой. Подобные процессы происходят и в неживой природе (изменение агрегатного состояния воды, извержение вулканов). Однако в живых организмах постоянно происходит синтез — ассимиляция и распад — диссимиляция. Эти процессы в живых организмах направлены на постоянство химического состава и строения. - Размножение (репродукция) — это свойство организмов воспроизводить себе подобных.
Этот процесс проявляется на всех уровнях организации живой материи: на молекулярном — гены, на клеточном — слияние клеток и последующее их деление, на организменном — поведение и инстинкты, на популяционно-видовом — ряд приспособлений.
Самовоспроизводство тесно связано с понятием наследственности. - Наследственность и изменчивость.
Наследственность связана с постоянством структуры ДНК. Изменчивость связана с комбинациями родительских генов, мутациями и др. - Рост и развитие.
Способность к развитию является всеобщим свойством материи. Развитие — это необратимое, направленное, закономерное изменение объектов живой и неживой природы.
Закон перехода количества в качество. Рост организмов обычно сопровождается и их развитием.
Развитие в живой природе представлено филогенезом и онтогенезом. - Раздражимость.
Раздражение — это реакция организма на внешнее воздействие. Раздражение определяется чувствительностью и раздражительностью. Любая чувствительность имеет свой порог раздражения (опыт с иголкой).
Высшие многоклеточные организмы на раздражение реагируют посредством рефлекса. Простейшие организмы и растения — движением или ростом (таксисы и тропизмы). - Авторегуляция — это способность организма поддерживать постоянство внутренней среды и свое строение в условиях постоянно меняющейся среды.
У человека осуществляется посредством нервной и гуморальной (эндокринной) регуляции. - Ритмичность.
Все организмы подчинены ритмам неживой природы (сутки, фазы луны, времена года). У живых организмов наблюдаются изменения физиологических процессов.
Ритмичность является приспособлением к постоянно меняющимся условиям среды. Ее нарушения отсеиваются естественным отбором. - Дискретность — это основа структурной упорядоченности, а также возможность постоянной замены отдельных элементов без прекращения выполнения функций.
Дискретность вида предопределяет возможность его эволюции путем гибели неприспособленных особей и сохранение особей с полезными в данных условиях признаками.
(При ожоге эпителий пострадавшего места отторгается без прекращения функционирования остального эпителия тела.) - Энергозависимость.
Живые организмы открыты для поступления энергии и устойчивы лишь при условии непрерывного поступления в организм веществ и энергии (кислород, пища и др.).
Минимальные потери веществ и энергии обеспечивают оболочки: мембраны, покровы.
Все организмы состоят из белков, нуклеиновых кислот, сахаров и липидов. У всех организмов сходны редупликация, трансляция, биосинтез белка и жирных кислот, расщепление глюкозы и др. Это говорит об общности их происхождения.
Волькенштейн: «Живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые, саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров — белков и нуклеиновых кислот.»
Методы биологических наук
Живые организмы очень сложные, следовательно, методы их изучения разнообразны.
- Наблюдение . Применяется очень давно. Используется и в настоящее время.
- Описательный . Применяется со времен изобретения письменности (примерно 10 тысяч лет назад). Актуален в настоящее время.
- Сравнительный . Используется с XVIII века в систематике. Стал основой для формулирования клеточной теории.
- Исторический . Изучает закономерности появления и развития организмов, становления их функций.
- Экспериментальный . Заключается в создании ситуаций, позволяющих изучать свойства природы. (-) Исследование происходит изолированно, виды вырваны из естественной среды. (+) Можно повторить исследование.
- Моделирование . Применяется относительно недавно. Существуют знаковые модели (типа a = b + c), образные и имитационные модели.
