Biologia în știința naturală modernă. Caracteristicile „imaginilor” biologiei (tradiționale, fizico-chimice, evolutive). Caracteristici generale ale științei biologiei Schimbarea mediului

În lumea organică, există 5 regate: bacterii (iarbă), plante, animale, ciuperci, viruși. Aceste organisme vii sunt studiate conform științelor: bacteriologie și microbiologie, botanică, zoologie, micologie, virologie. Fiecare dintre aceste științe este împărțită în secțiuni. De exemplu, zoologia include entomologia, teriologia, ornitologia, ihtiologia etc. fiecare grupă de animale este studiată după plan: anatomie, morfologie, histologie, zoogeografie, etologie etc. Pe lângă aceste secțiuni, puteți numi și: biofizică, biochimie, biometrie, citologie, histologie, genetică, ecologisti, selecție, biologie spațială, inginerie genetică și multe altele.

Astfel, biologia modernă este un complex de științe care studiază lucrurile vii.

Dar această diferențiere ar duce știința într-o fundătură dacă nu ar exista o știință integratoare - biologia generală. Ea unește toate științele biologice la nivel teoretic și practic.

• 1. Molecular. Orice sistem viu, oricât de complex este organizat, este format din macromolecule biologice: acizi nucleici, proteine, polizaharide, precum și alte substanțe organice importante. De la acest nivel încep diverse procese vitale ale organismului: metabolismul și conversia energetică, transmiterea informațiilor ereditare etc.
• 2. Celular. Celula este o unitate structurală și funcțională, precum și o unitate de dezvoltare a tuturor organismelor vii care trăiesc pe Pământ. La nivel celular, transferul de informații și transformarea substanțelor și energiei sunt cuplate.
• 3. Organic. Unitatea elementară a nivelului organismului este individul, care este considerat în dezvoltare - din momentul originii până la încetarea existenței - ca un sistem viu. La acest nivel, apar sisteme de organe specializate pentru a îndeplini diverse funcții.
• 4. Specific populației. Un set de organisme din aceeași specie, unite printr-un habitat comun, în care se creează o populație - un sistem supraorganism. În acest sistem se efectuează transformări evolutive elementare - procesul de microevoluție.
• 5. Biogeocenotică. Biogeocenoza este un ansamblu de organisme de diferite specii "și de complexitate variabilă de organizare cu factorii habitatului lor. În procesul dezvoltării istorice comune a organismelor din diferite grupuri sistematice se formează comunități dinamice, stabile. 6. Biosfera. Biosfera este ansamblul tuturor biogeocenozelor, sistem care acoperă toate fenomenele vieții de pe planeta noastră. La acest nivel are loc circulația substanțelor și transformarea energiei asociate cu activitatea vitală a tuturor organismelor vii.
• 5. Semnificația practică a biologiei generale.

IN BIOTEHNOLOGIE - biosinteza proteinelor, sinteza antibioticelor, vitaminelor, hormonilor.

IN AGRICULTURA - selectie de rase de animale si soiuri de plante foarte productive.

ÎN CONSERVAREA NATURII - elaborarea și implementarea metodelor de utilizare rațională și prudentă a resurselor naturale.

Ce este știința biologiei? În termeni simpli, este studiul vieții în toată diversitatea și măreția ei. De la alge și bacterii microscopice până la elefanți mari și balene albastre gigantice, viața pe planeta noastră este incredibil de diversă. Ținând cont de asta, de unde ne împrumutăm, ce înseamnă a trăi? Care sunt principalele caracteristici ale vieții? Toate acestea sunt întrebări foarte importante, cu răspunsuri la fel de importante!

Caracteristicile vieții

Ființele vii includ atât lumea vizibilă, cât și cea invizibilă a bacteriilor și virușilor. La nivel de bază putem spune că viața este ordonată. Organismele au o organizare extrem de complexă. Cu toții suntem familiarizați cu sistemele complicate ale celulei de bază.

Viața poate „funcționa”. Voi introduce nu o varietate zilnică de muncă, ci menținerea proceselor metabolice prin obținerea energiei sub formă de alimente din mediu.

Viața crește și se dezvoltă. Aceasta înseamnă mai mult decât copierea sau creșterea dimensiunii. Organismele vii au, de asemenea, capacitatea de a se recupera după anumite tipuri de daune.

Viața se poate reproduce. Ai văzut vreodată murdăria sau pietrele înmulțindu-se? Cel mai probabil nu! Viața poate veni doar de la alte ființe vii.

Viața poate reacționa. Gândește-te la ultima dată când ai lovit orice parte a corpului tău. Urmează aproape instantaneu o reacție dureroasă. Viața se caracterizează prin reacții la diverși stimuli și stimuli externi.

In cele din urma, viața se poate adapta și răspunde cerinte impuse de mediu.

Există trei tipuri principale de adaptări care pot apărea în organismele superioare:

• Modificările reversibile apar ca răspuns la schimbările din mediu. Să presupunem că locuiești aproape de nivelul mării și călătorești într-o zonă muntoasă. Este posibil să începeți să aveți dificultăți de respirație și o creștere a ritmului cardiac ca urmare a schimbării altitudinii. Aceste simptome dispar pe măsură ce reveniți la nivelul mării.
• Modificările somatice apar ca urmare a schimbărilor pe termen lung ale mediului. Folosind exemplul anterior, dacă stai mult timp într-o zonă muntoasă, vei observa că ritmul cardiac va începe să scadă și vei începe să respiri normal. Modificările somatice sunt, de asemenea, reversibile.
• Tipul final de adaptare se numește genotipic (cauzat de mutația genetică). Aceste modificări apar în structura genetică a organismului și nu sunt reversibile. Un exemplu este dezvoltarea rezistenței la pesticide la insecte și păianjeni.

Astfel, viața este organizată, „funcționează”, crește, se reproduce, răspunde la stimuli și se adaptează. Aceste caracteristici stau la baza studiului științei biologiei generale.

Principiile de bază ale biologiei moderne

Fundamentul științei biologiei așa cum există astăzi se bazează pe cinci principii de bază. Acestea sunt teoria celulară, teoria genelor, evoluția, homeostazia și legile termodinamicii.

• : Toate organismele vii sunt formate din celule. este unitatea de bază a vieții.
• : Trăsăturile sunt moștenite prin transmiterea genelor. situat pe și compus din ADN.
• : Orice dintr-o populație care este moștenit de-a lungul mai multor generații. Aceste modificări pot fi mici sau mari, vizibile sau nu atât de vizibile.
• : capacitatea de a menține un mediu intern constant ca răspuns la schimbările de mediu.
• : Energia este constantă și conversia energiei nu este complet eficientă.

Secțiuni de biologie

Domeniul biologiei este foarte larg și poate fi împărțit în mai multe discipline. În sensul cel mai general, aceste discipline sunt clasificate în funcție de tipul de organism studiat. De exemplu, botanica este studiul animalelor, botanica este studiul plantelor, iar microbiologia este studiul microorganismelor. Aceste domenii de cercetare pot fi, de asemenea, împărțite în mai multe subdiscipline specializate. Unele dintre acestea includ anatomie, genetică și fiziologie.

Biologia studiază natura vie, imensa diversitate a viețuitoarelor dispărute și vii, structura și funcțiile acestora, originea, distribuția și dezvoltarea, conexiunile între ele și cu natura neînsuflețită. Biologia (din grecescul „bios” - viață și „logos” - știință) este știința vieții și a legilor ei.

Baza metodologică a cunoștințelor biologice o constituie legile și categoriile materialismului dialectic.

Biologia modernă este o știință complexă care include o serie de secțiuni. Botanica și zoologia studiază structura și viața plantelor și animalelor; citologie, histologie, anatomie - structura și funcția celulelor, țesuturilor și organelor. Biochimia studiază, de asemenea, procesele și funcțiile vitale ale celulelor și organismelor; modele de ereditate și variabilitate - genetică; dezvoltarea individuală a organismelor - embriologie; dezvoltarea lor istorică este o doctrină evolutivă. Știința clasificării organismelor se numește taxonomie, se numește știința relațiilor dintre organisme și mediu. În ultimele decenii, s-au făcut progrese mari în biologia moleculară, care studiază baza chimică a vieții. La intersecția dintre biologie și fizică s-a format biofizica, care studiază procesele fizice din sistemele vii.

Biologia își are originea în vechii greci și romani, care au descris plantele și animalele cunoscute de ei. Aristotel (384 - 322 î.Hr.) - întemeietorul multor științe - a încercat mai întâi să organizeze cunoștințele despre natură, împărțind-o în „etape”: lume anorganică, plantă, animal, uman] În lucrarea clasică a anticului medic roman Gachena (131). - 200 d.Hr.) „Despre părțile corpului uman” oferă prima descriere anatomică și fiziologică a unei persoane. În Evul Mediu, au fost compilate „cărți de plante medicinale”, care includeau în principal plante medicinale. În timpul Renașterii, interesul pentru fauna sălbatică s-a intensificat. A apărut botanica și zoologia. A. Vesalius (1514-1564), care a făcut o descriere științifică a structurii organelor și sistemelor umane, W. Harvey (1578 - 1657), care a descris cercurile mai mari și mai mici ale circulației sanguine și mecanismul acestuia, iar alți oameni de știință au pus bazele anatomiei și fiziologiei umane. Invenția microscopului la începutul secolului al XVII-lea. G. Galileo (1564-1642) a extins granițele lumii ființelor vii, a aprofundat înțelegerea structurii lor R. Hooke (1635-1703), M. Malpighi (1628-1694), Swammerdam (1637-1680) și A. Leeuwenhoek (1632-1723) a pus bazele studiului celulelor tisulare. Leeuwenhoek a văzut pentru prima dată bacterii și spermatozoizi la microscop.

Una dintre principalele realizări ale secolului al XVIII-lea. - crearea unui sistem de clasificare a animalelor și plantelor (C. Linnaeus, 1735). La începutul secolului al XIX-lea. Jean Baptiste Lamarck în cartea sa „Filosofia zoologiei” (1809) a fost primul care a formulat clar ideea evoluției lumii organice. El deține termenul de „biologie”.

Noile metode de cercetare și expediții în epoca marilor descoperiri geografice au îmbogățit biologia cu multe fapte noi, care au dus la diferențierea ei. Botanica și zoologia includ sistematica, embriologia, histologia, microbiologia, paleontologia, biogeografia etc.;

Printre cele mai importante realizări ale secolului al XIX-lea. - crearea teoriei celulare de către M. Schleiden și T. Schwann (1838 - 1839), care în 1855 a fost aprofundată de R. Virchow, care a postulat că „fiecare celulă ia naștere numai dintr-o celulă”. Curând, Louis Pasteur a demonstrat experimental că nici măcar microorganismele nu erau capabile de generare spontană, ceea ce era considerat anterior un fapt incontestabil. Au fost descoperite legile eredităţii (G. Mendel, 1859). O adevărată revoluție în biologie a fost făcută de învățăturile lui Charles Darwin (1859), care a descoperit forțele motrice ale evoluției, a explicat mecanismul acesteia și a dat o interpretare materialistă a oportunității structurii ființelor vii.

Începutul secolului al XX-lea a marcat nașterea geneticii. Această știință a apărut ca urmare a redescoperirii legilor eredității de către K. Correns, E. Chermak și G. de Vries (descoperită de G. Mendel, dar rămânând necunoscută biologilor din acea vreme) și a lucrării lui T. Morgan , care a fundamentat experimental teoria cromozomială a eredității.

În anii 1950, s-au făcut progrese uimitoare în cercetarea structurii fine a materiei vii. Problema bazei materiale a eredității, universală pentru toate organismele, a fost rezolvată.

Biologia modernă, împreună cu un studiu detaliat al structurilor și organismelor individuale, se caracterizează printr-o tendință către o cunoaștere holistică, sintetică a naturii vii, evidențiată de dezvoltarea ecologiei.

Istoria biologiei nu este doar istoria cunoașterii, ci și istoria luptei ideilor - materialism și idealism, dialectică și metafizică. Studiul problemei esenței vieții, rolul proceselor chimice și fizice în ea, originea și dezvoltarea ei; studiul originii și evoluției omului, relația dintre biologic și social în natura sa dovedește unitatea materială a lumii, recreează tabloul evoluției materiei și a formelor mișcării acesteia. Datele biologice mărturisesc cunoașterea naturii vii și afirmă adevărul viziunii dialectic-materialiste asupra lumii.

Procesele biologice au loc pe baza legilor interne ale existenței și dezvoltării viețuitoarelor, dar nu sunt direcționate din exterior. Sursa dezvoltării este unitatea și lupta contrariilor: ereditatea și variabilitatea; intensitatea reproducerii și resursele limitate ale vieții; interacțiunea dintre programul genetic și factorii de mediu. Mecanismul de dezvoltare este asociat cu trecerea modificărilor cantitative în cele calitative: de exemplu, o creștere a frecvenței mutațiilor este o condiție prealabilă pentru apariția adaptărilor; modificările mediului înconjurător în timpul existenţei biocenozelor conduc la modificări ale acestora. Direcția procesului de dezvoltare este supusă legii negației negației. Acest lucru este confirmat de legea biogenetică, modelele de modificări ale biocenozelor și apariția vieții. Legăturile cauzale sunt nesfârșite și continue.

Biologia nu are nevoie de ajutor divin pentru a explica cauzele dezvoltării. Dezvoltarea teoriei materialiste a evoluției a adus o contribuție uriașă la lupta împotriva religiei, respingând ideile religioase despre natură, originea „divină” a vieții și a omului.

Biologia are, de asemenea, o mare importanță în rezolvarea problemelor practice.

Problema globală a timpului nostru este producția de alimente. Astăzi, aproximativ 2 miliarde de oameni de pe Pământ sunt înfometați și subnutriți. Pentru a asigura cel puțin nevoile minime ale umanității, este necesară creșterea bruscă, în primul rând, a producției de produse agricole. Această problemă este rezolvată de științele tehnologice: cultivarea plantelor și creșterea animalelor, pe baza realizărilor disciplinelor biologice fundamentale, precum genetica și selecția, fiziologia și biochimia, biologia moleculară și ecologia.

Pe baza metodelor de selecție dezvoltate și îmbogățite de genetica modernă, în întreaga lume se desfășoară un proces intens de creare a unor varietăți mai productive de plante și rase de animale. O calitate importantă a noilor soiuri de culturi agricole este adaptabilitatea lor la cultivarea în cadrul tehnologiilor intensive. Animalele de fermă, alături de productivitate ridicată, trebuie să aibă caracteristici morfologice, anatomice și fiziologice specifice care să le permită să fie crescute în ferme de păsări, ferme mari cu muls și grajd electric și în cuști de fermă de blană.

În ultimii ani, biotehnologia pentru sinteza microbiologică industrială a acizilor organici, aminoacizilor, proteinelor furajere, enzimelor, vitaminelor, stimulentelor de creștere și produselor de protecție a plantelor a devenit larg răspândită. Pentru a obține forme mai productive de microorganisme, se folosesc metode de inginerie genetică.

Folosind transplantul de gene, biologii lucrează și la crearea de plante cu timpi de înflorire controlați, rezistență crescută la boli, salinitatea solului și capacitatea de a fixa azotul atmosferic. Ingineria genetică a deschis perspective excepționale biotehnologiei legate de producerea de medicamente (insulina, interferon), noi vaccinuri pentru prevenirea bolilor infecțioase la oameni și animale. Realizările teoretice ale biologiei, în special ale geneticii, sunt utilizate pe scară largă în medicină. Studiul eredității umane face posibilă dezvoltarea unor metode de diagnosticare, tratament și prevenire precoce a bolilor ereditare asociate cu genetice (hemofilie, anemia falciformă, albinism etc.), precum și cromozomiale și genomice (moarte precoce, infertilitate, demență). ) mutații și anomalii.

În contextul creșterii impactului uman asupra naturii, una dintre problemele fundamentale, a cărei rezolvare necesită eforturile întregii umanități și ale fiecărui individ, este ecologizarea activităților societății și a conștiinței umane. Sarcina este nu numai de a identifica și elimina efectele negative ale influenței umane asupra naturii - de exemplu, poluarea locală a mediului cu unele substanțe (acest lucru poate fi evitat în viitor), ci și, cel mai important, de a determina științific modurile. pentru utilizarea raţională a rezervaţiilor biosferei. Consecințele negative ale activității economice, care au devenit din ce în ce mai răspândite în ultimele decenii, au devenit periculoase nu numai pentru sănătatea umană, ci și pentru mediul natural în ansamblu. Asigurarea conservării biosferei și a capacității naturii de a se reproduce este o altă sarcină cu care se confruntă biologia.

Rolul biologiei în realitatea modernă este greu de supraestimat, deoarece studiază în detaliu toate manifestările sale. În prezent, această știință combină concepte atât de importante precum evoluția, genetica, homeostazia și energia. Funcțiile sale includ studiul dezvoltării tuturor viețuitoarelor, și anume: structura organismelor, comportamentul lor, precum și relațiile între ele și relația cu mediul.

Importanța biologiei în viața umană devine clară dacă facem o paralelă între principalele probleme ale vieții unui individ, de exemplu, sănătatea, alimentația și alegerea condițiilor optime de viață. Astăzi, există numeroase științe care s-au separat de biologie, devenind nu mai puțin importante și independente. Acestea includ zoologie, botanică, microbiologie și virologie. Dintre acestea, este dificil să le evidențiem pe cele mai semnificative; toate reprezintă un complex de cunoștințe fundamentale valoroase acumulate de civilizație.

În acest domeniu de cunoaștere au lucrat oameni de știință remarcabili, precum Claudius Galen, Hipocrate, Carl Linnaeus, Charles Darwin, Alexander Oparin, Ilya Mechnikov și mulți alții. Datorită descoperirilor lor, în special studiului organismelor vii, a apărut știința morfologiei, precum și fiziologia, care a adunat cunoștințe despre sistemele organismelor ființelor vii. Genetica a jucat un rol neprețuit în dezvoltarea bolilor ereditare.

Biologia a devenit o bază solidă în medicină, sociologie și ecologie. Este important ca această știință, ca oricare alta, să nu fie statică, ci să fie actualizată constant cu noi cunoștințe, care se transformă sub forma unor noi teorii și legi biologice.

Rolul biologiei în societatea modernă, și mai ales în medicină, este de neprețuit. Cu ajutorul lui au fost găsite metode de tratare a bolilor bacteriologice și virale cu răspândire rapidă. De fiecare dată când ne gândim la rolul biologiei în societatea modernă, ne amintim că datorită eroismului biologilor medicali au dispărut de pe planeta Pământ centre de epidemii teribile: ciuma, holera, antraxul, variola și altele nu mai puțin amenințătoare de viață. boli.

Putem spune cu siguranță, pe baza faptelor, că rolul biologiei în societatea modernă crește continuu. Este imposibil să ne imaginăm viața modernă fără selecție, cercetare genetică, producție de produse alimentare noi, precum și surse de energie ecologice.

Principala importanță a biologiei este că reprezintă fundația și baza teoretică pentru multe științe promițătoare, cum ar fi ingineria genetică și bionica. Ea deține o mare descoperire - decodarea O direcție precum biotehnologia a fost creată și pe baza cunoștințelor combinate în biologie. În prezent, tehnologiile de această natură fac posibilă crearea de medicamente sigure pentru prevenire și tratament care nu dăunează organismului. Ca rezultat, este posibil să creșteți nu numai speranța de viață, ci și calitatea acesteia.

Rolul biologiei în societatea modernă constă în faptul că există domenii în care cunoștințele sale sunt pur și simplu necesare, de exemplu, industria farmaceutică, gerontologie, criminologie, agricultură, construcții și explorarea spațiului.

Situația ecologică instabilă de pe Pământ necesită o regândire a activităților de producție, iar importanța biologiei în viața umană trece la un nou nivel. În fiecare an devenim martorii unor dezastre de amploare care afectează atât țările cele mai sărace, cât și cele mai dezvoltate. Ele sunt cauzate în mare măsură de creșterea utilizării nerezonabile a surselor de energie, precum și de contradicțiile economice și sociale existente în societatea modernă.

Prezentul ne indică clar că însăși existența continuă a civilizației este posibilă numai dacă există armonie în Doar respectarea legilor biologice, precum și utilizarea pe scară largă a biotehnologiilor progresive bazate pe gândirea ecologică, vor asigura conviețuirea naturală și sigură pentru toți locuitorii din planeta fără excepție.

Rolul biologiei în societatea modernă se exprimă prin faptul că acum s-a transformat într-o forță reală. Datorită cunoștințelor ei, prosperitatea planetei noastre este posibilă. De aceea, la întrebarea care este rolul biologiei în societatea modernă, răspunsul poate fi acesta - este cheia prețuită a armoniei dintre natură și om.

Biologia este știința vieții, una dintre științele naturii, al cărei subiect este ființele vii și interacțiunea lor cu mediul. Biologia este studiul tuturor aspectelor vieții, în special structura, funcționarea, creșterea, originea, evoluția și distribuția organismelor vii pe Pământ. Clasifică și descrie ființele vii, originea speciilor lor și interacțiunile lor între ele și cu mediul.

Ca știință specială, biologia a apărut din științele naturii în secolul al XIX-lea, când oamenii de știință au descoperit că organismele vii au anumite caracteristici comune tuturor. Termenul de „biologie” a fost introdus independent de mai mulți autori: Friedrich Burdach în 1800, în 1802 și Jean Baptiste Lamarck.

Biologia modernă se bazează pe cinci principii fundamentale: teoria celulară, evoluția, genetica, homeostazia și energia. În zilele noastre, biologia este o materie standard în instituțiile de învățământ secundar și superior din întreaga lume. Peste un milion de articole și cărți despre biologie, medicină și biomedicină sunt publicate anual.

În biologie, se disting următoarele niveluri de organizare:

Nivel celular, subcelular și molecular: Celulele conțin structuri intracelulare care sunt construite din molecule.

Nivel organic și organ-țesut: în organismele multicelulare, celulele alcătuiesc țesuturile și organele. Organele, la rândul lor, interacționează în cadrul întregului organism.

Nivelul populației: indivizii aceleiași specii care trăiesc într-o parte a zonei formează o populație.

Nivelul speciei: indivizii care se încrucișează liber între ei, care posedă asemănări morfologice, fiziologice, biochimice și ocupând o anumită zonă formează o specie biologică.

Nivelul biogeocenotic și al biosferei: pe o zonă omogenă a suprafeței pământului se dezvoltă biogeocenoze, care, la rândul lor, formează biosfera.

Majoritatea științelor biologice sunt discipline mai specializate. În mod tradițional, acestea sunt grupate în funcție de tipurile de organisme studiate: botanica studiază plantele, zoologia studiază animalele, microbiologia studiază microorganismele unicelulare. Domeniile din biologie sunt împărțite în continuare fie după sfera de studiu, fie după metodele utilizate: biochimia studiază baza chimică a vieții, biologia moleculară - interacțiunile complexe dintre moleculele biologice, biologia celulară și citologie - blocurile de bază ale organismelor multicelulare, celulelor. , histologie și anatomie - structura țesuturilor și a unui organism din organe și țesuturi individuale, fiziologie - funcțiile fizice și chimice ale organelor și țesuturilor, etologie - comportamentul ființelor vii, ecologie - interdependența diferitelor organisme și mediul lor.

Genetica studiază transmiterea informațiilor ereditare. Dezvoltarea unui organism în ontogeneză este studiată de biologia dezvoltării. Originea și dezvoltarea istorică a naturii vii - paleobiologie și biologie evolutivă.

La granițele cu științe conexe apar: biomedicina, biofizica, biometria etc. În legătură cu nevoile practice ale omului, apar domenii precum biologia spațială, sociobiologia, fiziologia muncii și bionica.