Biologi i moderne naturvidenskab. Karakteristika for biologiens "billeder" (traditionelle, fysisk-kemiske, evolutionære). Generelle karakteristika for biologiens videnskab Miljøændringer

I den økologiske verden er der 5 riger: bakterier (græs), planter, dyr, svampe, vira. Disse levende organismer studeres i henhold til videnskaberne: bakteriologi og mikrobiologi, botanik, zoologi, mykologi, virologi. Hver af disse videnskaber er opdelt i sektioner. For eksempel omfatter zoologi entomologi, teriologi, ornitologi, iktyologi osv. hver gruppe af dyr studeres efter planen: anatomi, morfologi, histologi, zoogeografi, etologi osv. Ud over disse sektioner kan du også nævne: biofysik, biokemi, biometri, cytologi, histologi, genetik, økologer, selektion, rumbiologi, genteknologi og mange andre.

Moderne biologi er således et kompleks af videnskaber, der studerer levende ting.

Men denne differentiering ville føre videnskaben til en blindgyde, hvis der ikke var nogen integrerende videnskab – generel biologi. Det forener alle biologiske videnskaber på det teoretiske og praktiske niveau.

• 1. Molekylær. Ethvert levende system, uanset hvor komplekst det er organiseret, består af biologiske makromolekyler: nukleinsyrer, proteiner, polysaccharider samt andre vigtige organiske stoffer. Fra dette niveau begynder forskellige vitale processer i kroppen: metabolisme og energiomdannelse, overførsel af arvelig information osv.
• 2. Cellulær. Cellen er en strukturel og funktionel enhed, såvel som en udviklingsenhed af alle levende organismer, der lever på Jorden. På celleniveau er overførsel af information og omdannelse af stoffer og energi koblet.
• 3. Økologisk. Organismens elementære enhed er individet, som i udvikling - fra opståen til eksistensens ophør - betragtes som et levende system. På dette niveau opstår organsystemer, der er specialiserede til at udføre forskellige funktioner.
• 4. Befolkningsspecifik. Et sæt af organismer af samme art, forenet af et fælles habitat, hvor en befolkning er skabt - et supraorganismesystem. I dette system udføres elementære evolutionære transformationer - processen med mikroevolution.
• 5. Biogeocenotisk. Biogeocenosis er et sæt af organismer af forskellige arter "og af varierende kompleksitet af organisation med faktorerne i deres habitat. I processen med fælles historisk udvikling af organismer af forskellige systematiske grupper dannes dynamiske, stabile samfund. 6. Biosfæren. Biosfæren er sættet af alle biogeocenoser, et system, der dækker alle fænomener af liv på vores planet.På dette niveau sker cirkulationen af ​​stoffer og omdannelsen af ​​energi forbundet med alle levende organismers livsaktivitet.
• 5. Praktisk betydning af generel biologi.

I BIOTEKNOLOGI - biosyntese af proteiner, syntese af antibiotika, vitaminer, hormoner.

I LANDBRUG - udvalg af højproduktive dyreracer og plantesorter.

I NATURBEVARING - udvikling og implementering af metoder til rationel og forsigtig udnyttelse af naturressourcer.

Hvad er videnskaben om biologi? Enkelt sagt er det studiet af livet i al dets mangfoldighed og storhed. Fra mikroskopiske alger og bakterier til store elefanter og gigantiske blåhvaler er livet på vores planet utroligt mangfoldigt. Med dette i betragtning, hvor låner vi fra, hvad er at leve? Hvad er de vigtigste kendetegn ved livet? Det er alle meget vigtige spørgsmål med lige vigtige svar!

Karakteristika ved livet

Levende væsener omfatter både den synlige og usynlige verden af ​​bakterier og vira. På et grundlæggende niveau kan vi sige, at livet er velordnet. Organismer har en ekstremt kompleks organisation. Vi er alle bekendt med de indviklede systemer i grundcellen.

Livet kan "arbejde". Jeg vil ikke introducere en daglig variation af arbejde, men opretholdelse af metaboliske processer ved at hente energi i form af mad fra miljøet.

Livet vokser og udvikler sig. Dette betyder mere end blot at kopiere eller øge størrelsen. Levende organismer har også evnen til at komme sig efter visse typer skader.

Livet kan formere sig. Har du nogensinde set snavs eller sten formere sig? Højst sandsynligt ikke! Livet kan kun komme fra andre levende væsener.

Livet kan reagere. Tænk på sidste gang du ramte nogen del af din krop. En smertefuld reaktion følger næsten øjeblikkeligt. Livet er præget af reaktioner på forskellige stimuli og ydre stimuli.

Endelig, livet kan tilpasse sig og reagere krav fra miljøet.

Der er tre hovedtyper af tilpasninger, der kan opstå i højere organismer:

• Reversible ændringer opstår som reaktion på ændringer i miljøet. Lad os sige, at du bor nær havoverfladen og rejser til et bjergrigt område. Du kan begynde at opleve åndedrætsbesvær og en stigning i din puls som følge af ændringen i højden. Disse symptomer forsvinder, når du vender tilbage til havoverfladen.
• Somatiske ændringer opstår som følge af langsigtede ændringer i miljøet. Ved at bruge det foregående eksempel, hvis du opholder dig i et bjergrigt område i lang tid, vil du bemærke, at din puls vil begynde at falde, og du vil begynde at trække vejret normalt. Somatiske ændringer er også reversible.
• Den sidste type tilpasning kaldes genotypisk (forårsaget af genetisk mutation). Disse ændringer forekommer i organismens genetiske sammensætning og er ikke reversible. Et eksempel er udviklingen af ​​pesticidresistens hos insekter og edderkopper.

Således er livet organiseret, "virker", vokser, formerer sig, reagerer på stimuli og tilpasser sig. Disse karakteristika ligger til grund for studiet af videnskaben om generel biologi.

Grundlæggende principper for moderne biologi

Fundamentet for videnskaben om biologi, som det eksisterer i dag, er baseret på fem grundlæggende principper. Disse er celleteori, genteori, evolution, homeostase og termodynamikkens love.

• : Alle levende organismer består af celler. er livets grundlæggende enhed.
• : Egenskaber nedarves gennem overførsel af gener. placeret på og sammensat af DNA.
• : Alt i en befolkning, der er nedarvet over flere generationer. Disse ændringer kan være små eller store, mærkbare eller ikke så mærkbare.
• : evnen til at opretholde et konstant indre miljø som reaktion på miljøændringer.
• : Energi er konstant, og energiomsætning er ikke helt effektiv.

Afsnit af biologi

Biologiområdet er meget bredt og kan opdeles i flere discipliner. I den mest generelle forstand er disse discipliner klassificeret efter den type organisme, der studeres. For eksempel er botanik studiet af dyr, botanik er studiet af planter, og mikrobiologi er studiet af mikroorganismer. Disse forskningsområder kan også opdeles i flere specialiserede underdiscipliner. Nogle af disse omfatter anatomi, genetik og fysiologi.

Biologi studerer levende natur, den enorme mangfoldighed af uddøde og levende væsner, deres struktur og funktioner, oprindelse, udbredelse og udvikling, forbindelser med hinanden og med den livløse natur. Biologi (fra det græske "bios" - liv og "logos" - videnskab) er videnskaben om livet og dets love.

Det metodiske grundlag for biologisk viden er den dialektiske materialismes love og kategorier.

Moderne biologi er en kompleks videnskab, der omfatter en række sektioner. Botanik og zoologi studerer planters og dyrs struktur og liv; cytologi, histologi, anatomi - struktur og funktion af celler, væv og organer. Biokemi studerer også cellers og organismers processer og vitale funktioner; mønstre af arv og variabilitet - genetik; individuel udvikling af organismer - embryologi; deres historiske udvikling er en evolutionær doktrin. Videnskaben om at klassificere organismer kaldes taksonomi, videnskaben om forhold mellem organismer og miljø kaldes. I de seneste årtier er der sket store fremskridt inden for molekylærbiologi, som studerer livets kemiske grundlag. I krydsfeltet mellem biologi og fysik blev der dannet biofysik, som studerer fysiske processer i levende systemer.

Biologien opstod hos de gamle grækere og romere, som beskrev de planter og dyr, de kendte til. Aristoteles (384 - 322 f.Kr.) - grundlæggeren af ​​mange videnskaber - forsøgte først at organisere viden om naturen ved at opdele den i "stadier": uorganisk verden, plante, dyr, menneske] I det klassiske værk af den antikke romerske læge Gachena (131) - 200 e.Kr.) "On the Parts of the Human Body" giver den første anatomiske og fysiologiske beskrivelse af en person. I middelalderen blev der udarbejdet "urtebøger", som hovedsagelig omfattede lægeplanter. Under renæssancen blev interessen for dyrelivet intensiveret. Botanik og zoologi opstod. A. Vesalius (1514-1564), som gav en videnskabelig beskrivelse af strukturen af ​​menneskelige organer og systemer, W. Harvey (1578 - 1657), som beskrev de større og mindre cirkulære kredse af blodcirkulationen og dens mekanisme, og andre videnskabsmænd. grundlaget for menneskets anatomi og fysiologi. Opfindelsen af ​​mikroskopet i begyndelsen af ​​det 17. århundrede. G. Galileo (1564-1642) udvidede grænserne for de levende væseners verden, uddybede forståelsen af ​​deres struktur R. Hooke (1635-1703), M. Malpighi (1628-1694), Swammerdam (1637-1680) og A. Leeuwenhoek (1632-1723) lagde grundlaget for studiet af vævsceller. Leeuwenhoek så først bakterier og sæd under et mikroskop.

En af de vigtigste bedrifter i det 18. århundrede. - oprettelse af et system til klassificering af dyr og planter (C. Linnaeus, 1735). I begyndelsen af ​​det 19. århundrede. Jean Baptiste Lamarck var i sin bog "Philosophy of Zoology" (1809) den første, der klart formulerede ideen om udviklingen af ​​den organiske verden. Han ejer udtrykket "biologi".

Nye forskningsmetoder og ekspeditioner i æraen med store geografiske opdagelser berigede biologien med mange nye fakta, hvilket førte til dens differentiering. Botanik og zoologi omfatter systematik, embryologi, histologi, mikrobiologi, palæontologi, biogeografi osv.;

Blandt de vigtigste bedrifter i det 19. århundrede. - skabelsen af ​​celleteorien af ​​M. Schleiden og T. Schwann (1838 - 1839), som i 1855 blev uddybet af R. Virchow, som postulerede, at "hver celle kun opstår fra en celle." Snart beviste Louis Pasteur eksperimentelt, at selv mikroorganismer ikke var i stand til spontan generering, hvilket tidligere blev betragtet som et ubestrideligt faktum. Arvelighedens love blev opdaget (G. Mendel, 1859). En reel revolution i biologien blev lavet af Charles Darwins (1859) lære, som opdagede evolutionens drivkræfter, forklarede dens mekanisme og gav en materialistisk fortolkning af det hensigtsmæssige i strukturen af ​​levende væsener.

Begyndelsen af ​​det 20. århundrede markerede genetikkens fødsel. Denne videnskab opstod som et resultat af genopdagelsen af ​​arveloven af ​​K. Correns, E. Chermak og G. de Vries (opdaget af G. Mendel, men forblev ukendt for datidens biologer) og arbejdet af T. Morgan , som eksperimentelt underbyggede den kromosomale teori om arvelighed.

I 1950'erne blev der gjort forbløffende fremskridt i forskningen i den fine struktur af levende stof. Spørgsmålet om arvelighedens materielle grundlag, universelt for alle organismer, blev løst.

Moderne biologi, sammen med en detaljeret undersøgelse af individuelle strukturer og organismer, er kendetegnet ved en tendens til en holistisk, syntetisk viden om den levende natur, som det fremgår af økologiens udvikling.

Biologiens historie er ikke kun videnshistorien, men også idékampens historie – materialisme og idealisme, dialektik og metafysik. Undersøgelse af problemet med livets essens, kemiske og fysiske processers rolle i det, dets oprindelse og udvikling; studiet af menneskets oprindelse og udvikling, forholdet mellem det biologiske og det sociale i dets natur beviser verdens materielle enhed, genskaber billedet af materiens udvikling og dens bevægelsesformer. Biologiske data vidner om kendskabet til den levende natur og bekræfter sandheden af ​​det dialektisk-materialistiske verdensbillede.

Biologiske processer sker på grundlag af de indre love for eksistens og udvikling af levende ting, men er ikke rettet udefra. Kilden til udvikling er modsætningernes enhed og kamp: arv og foranderlighed; intensiteten af ​​reproduktion og begrænsede livsressourcer; samspil mellem genetiske program og miljøfaktorer. Udviklingsmekanismen er forbundet med overgangen af ​​kvantitative ændringer til kvalitative: for eksempel er en stigning i hyppigheden af ​​mutationer en forudsætning for fremkomsten af ​​tilpasninger; ændringer i miljøet under eksistensen af ​​biocenoser fører til deres ændringer. Retningen af ​​udviklingsprocessen er underlagt loven om negation af negation. Dette bekræftes af den biogenetiske lov, mønstrene for ændringer i biocenoser og livets fremkomst. Årsagssammenhænge er uendelige og kontinuerlige.

Biologi har ikke brug for guddommelig hjælp til at forklare årsagerne til udvikling. Udviklingen af ​​den materialistiske evolutionsteori ydede et enormt bidrag til kampen mod religion, idet den tilbageviste religiøse ideer om naturen, livets og menneskets "guddommelige" oprindelse.

Biologi har også stor betydning for løsning af praktiske problemer.

Vores tids globale problem er fødevareproduktion. I dag er omkring 2 milliarder mennesker på Jorden sultne og underernærede. For at give mindst menneskehedens minimumsbehov er det nødvendigt at øge først og fremmest produktionen af ​​landbrugsprodukter kraftigt. Dette problem løses af teknologiske videnskaber: planteavl og dyrehold, baseret på resultaterne af grundlæggende biologiske discipliner, såsom genetik og selektion, fysiologi og biokemi, molekylærbiologi og økologi.

Baseret på selektionsmetoder udviklet og beriget af moderne genetik, er en intensiv proces i gang med at skabe mere produktive sorter af planter og dyreracer over hele verden. En vigtig kvalitet ved nye sorter af landbrugsafgrøder er deres tilpasningsevne til dyrkning under intensive teknologier. Husdyr skal sammen med høj produktivitet have specifikke morfologiske, anatomiske og fysiologiske egenskaber, der gør det muligt at opdrætte dem i fjerkræfarme, store farme med elektrisk malkning og opstaldning og i pelsfarmebure.

I de senere år er bioteknologi til industriel mikrobiologisk syntese af organiske syrer, aminosyrer, foderproteiner, enzymer, vitaminer, vækststimulerende midler og plantebeskyttelsesmidler blevet udbredt. For at opnå mere produktive former for mikroorganismer anvendes gensplejsningsmetoder.

Ved hjælp af gentransplantation arbejder biologer også på at skabe planter med kontrollerede blomstringstider, øget modstandsdygtighed over for sygdomme, jordens saltholdighed og evnen til at fiksere atmosfærisk nitrogen. Genteknologi har åbnet usædvanlige perspektiver for bioteknologi i forbindelse med produktion af lægemidler (insulin, interferon), nye vacciner til forebyggelse af infektionssygdomme hos mennesker og dyr. Teoretiske resultater inden for biologi, især genetik, er meget brugt i medicin. Studiet af menneskelig arvelighed gør det muligt at udvikle metoder til tidlig diagnosticering, behandling og forebyggelse af arvelige sygdomme forbundet med genetisk (hæmofili, seglcelleanæmi, albinisme osv.), såvel som kromosomal og genomisk (tidlig død, infertilitet, demens) ) mutationer og anomalier.

I sammenhæng med den voksende menneskelige indvirkning på naturen, er et af de grundlæggende problemer, hvis løsning kræver en indsats fra hele menneskeheden og hvert enkelt individ, at gøre samfundets aktiviteter og den menneskelige bevidsthed grønnere. Opgaven er ikke kun at identificere og eliminere de negative virkninger af menneskelig påvirkning på naturen - for eksempel lokal forurening af miljøet med nogle stoffer (dette kan undgås i fremtiden), men også, vigtigst af alt, at videnskabeligt bestemme tilstandene for rationel udnyttelse af biosfærereservater. De negative konsekvenser af økonomisk aktivitet, som er blevet mere og mere udbredt i de seneste årtier, er blevet farlige ikke kun for menneskers sundhed, men også for det naturlige miljø som helhed. At sikre bevarelsen af ​​biosfæren og naturens evne til at formere sig er en anden af ​​de opgaver, biologien står over for.

Biologiens rolle i den moderne virkelighed er svær at overvurdere, fordi den i detaljer studerer alle dens manifestationer. I øjeblikket kombinerer denne videnskab så vigtige begreber som evolution, genetik, homeostase og energi. Dens funktioner omfatter studiet af udviklingen af ​​alle levende ting, nemlig: strukturen af ​​organismer, deres adfærd, såvel som forhold til hinanden og forholdet til miljøet.

Biologiens betydning i menneskets liv bliver tydeligt, hvis vi drager en parallel mellem de vigtigste problemer i et individs liv, for eksempel sundhed, ernæring og valg af optimale levevilkår. I dag er der adskillige videnskaber, der har adskilt sig fra biologi og er blevet ikke mindre vigtige og uafhængige. Disse omfatter zoologi, botanik, mikrobiologi og virologi. Af disse er det vanskeligt at udvælge de mest betydningsfulde; de ​​repræsenterer alle et kompleks af værdifuld grundlæggende viden, der er akkumuleret af civilisationen.

Fremragende videnskabsmænd arbejdede inden for dette vidensfelt, såsom Claudius Galen, Hippocrates, Carl Linnaeus, Charles Darwin, Alexander Oparin, Ilya Mechnikov og mange andre. Takket være deres opdagelser, især studiet af levende organismer, dukkede videnskaben om morfologi op, såvel som fysiologi, som indsamlede viden om systemer af organismer af levende væsener. Genetik har spillet en uvurderlig rolle i udviklingen af ​​arvelige sygdomme.

Biologi er blevet et solidt fundament inden for medicin, sociologi og økologi. Det er vigtigt, at denne videnskab, som enhver anden, ikke er statisk, men konstant opdateres med ny viden, som transformeres i form af nye biologiske teorier og love.

Biologiens rolle i det moderne samfund, og især i medicin, er uvurderlig. Det var med dens hjælp, at metoder til behandling af bakteriologiske og hurtigt spredte virussygdomme blev fundet. Hver gang vi tænker på biologiens rolle i det moderne samfund, husker vi, at det var takket være medicinske biologers heltemod, at centre for frygtelige epidemier forsvandt fra planeten Jorden: pest, kolera, miltbrand, kopper og andre ikke mindre livstruende mennesker sygdomme.

Vi kan roligt sige, baseret på fakta, at biologiens rolle i det moderne samfund vokser kontinuerligt. Det er umuligt at forestille sig det moderne liv uden selektion, genetisk forskning, produktion af nye fødevarer samt miljøvenlige energikilder.

Biologiens vigtigste betydning er, at den repræsenterer grundlaget og det teoretiske grundlag for mange lovende videnskaber, såsom genteknologi og bionik. Hun ejer en stor opdagelse - afkodning En retning som bioteknologi blev også skabt på baggrund af viden kombineret i biologi. I øjeblikket gør teknologier af denne art det muligt at skabe sikre lægemidler til forebyggelse og behandling, der ikke skader kroppen. Som et resultat er det muligt at øge ikke kun den forventede levetid, men også dens kvalitet.

Biologiens rolle i det moderne samfund ligger i, at der er områder, hvor dens viden simpelthen er nødvendig, for eksempel medicinalindustrien, gerontologi, kriminologi, landbrug, byggeri og rumforskning.

Den ustabile miljøsituation på Jorden kræver en nytænkning af produktionsaktiviteterne, og biologiens betydning i menneskelivet bevæger sig til et nyt niveau. Hvert år bliver vi vidner til storstilede katastrofer, der rammer både de fattigste og højt udviklede lande. De er i høj grad forårsaget af væksten i urimelig brug af energikilder samt eksisterende økonomiske og sociale modsætninger i det moderne samfund.

Nutiden indikerer klart for os, at selve civilisationens fortsatte eksistens kun er mulig, hvis der er harmoni i Kun overholdelse af biologiske love, samt den udbredte brug af progressive bioteknologier baseret på økologisk tænkning, vil sikre naturlig sikker sameksistens for alle indbyggere i planeten uden undtagelse.

Biologiens rolle i det moderne samfund kommer til udtryk i, at den nu er forvandlet til en reel kraft. Takket være hendes viden er vores planets velstand mulig. Det er derfor, på spørgsmålet om, hvad biologiens rolle er i det moderne samfund, kan svaret være dette - det er den skattede nøgle til harmoni mellem natur og menneske.

Biologi er videnskaben om livet, en af ​​naturvidenskaberne, hvis emne er levende væsener og deres interaktion med miljøet. Biologi er studiet af alle aspekter af livet, især strukturen, funktionen, væksten, oprindelsen, evolutionen og fordelingen af ​​levende organismer på Jorden. Klassificerer og beskriver levende væsener, deres arters oprindelse og deres interaktioner med hinanden og med miljøet.

Som en særlig videnskab opstod biologien fra naturvidenskaben i det 19. århundrede, hvor videnskabsmænd opdagede, at levende organismer har visse egenskaber, der er fælles for alle. Udtrykket "biologi" blev introduceret uafhængigt af flere forfattere: Friedrich Burdach i 1800, i 1802 og Jean Baptiste Lamarck.

Moderne biologi er baseret på fem grundlæggende principper: celleteori, evolution, genetik, homeostase og energi. I dag er biologi et standardfag i sekundære og videregående uddannelsesinstitutioner rundt om i verden. Mere end en million artikler og bøger om biologi, medicin og biomedicin udgives årligt.

I biologi skelnes der mellem følgende organisationsniveauer:

Cellulært, subcellulært og molekylært niveau: Celler indeholder intracellulære strukturer, der er bygget af molekyler.

Organisk niveau og organvævsniveau: i flercellede organismer udgør celler væv og organer. Organerne interagerer til gengæld inden for rammerne af hele organismen.

Populationsniveau: individer af samme art, der lever i en del af området, danner en population.

Artsniveau: individer, der frit formerer sig med hinanden, besidder morfologiske, fysiologiske, biokemiske ligheder og indtager et bestemt område, danner en biologisk art.

Biogeocenotisk og biosfæreniveau: På et homogent område af jordens overflade udvikles biogeocenoser, som igen danner biosfæren.

De fleste biologiske videnskaber er mere specialiserede discipliner. Traditionelt er de grupperet efter de undersøgte typer af organismer: botanik studerer planter, zoologi studier dyr, mikrobiologi studier encellede mikroorganismer. Områder inden for biologi er yderligere opdelt enten efter studiets omfang eller efter de anvendte metoder: biokemi studerer det kemiske grundlag for livet, molekylærbiologi - de komplekse vekselvirkninger mellem biologiske molekyler, cellebiologi og cytologi - de grundlæggende byggesten i flercellede organismer, celler , histologi og anatomi - strukturen af ​​væv og en organisme fra individuelle organer og væv, fysiologi - organers og vævs fysiske og kemiske funktioner, etologi - levende væseners adfærd, økologi - den indbyrdes afhængighed af forskellige organismer og deres miljø.

Genetik studerer overførsel af arvelig information. Udviklingen af ​​en organisme i ontogenese studeres af udviklingsbiologi. Oprindelsen og den historiske udvikling af levende natur - palæobiologi og evolutionær biologi.

På grænserne til relaterede videnskaber opstår: biomedicin, biofysik, biometri mv. I forbindelse med menneskets praktiske behov opstår områder som rumbiologi, sociobiologi, arbejdsfysiologi og bionik.