Биология

Биология как комплексная дисциплина

Биология – это наука о жизни.

Современная биология – это комплексная дисциплина, которая может включать в себя ряд других дисциплин, прежде всего, химию, физику и математику, на границе наук рождаются новые научные направления и науки, такие как молекулярная биология, молекулярная биотехнология, биологическая химия.

Одной из новейших дисциплин является нанобиотехнология.

Несмотря на такое разнообразие дисциплин, в биологии можно выделить три основных направления: классическую биологию, эволюционную биологию и физико-химическую биологию.

Классическая биология

Классическая биология изучает многообразие живой природы, анализирует те изменения, которые происходят в живой природе, изучает живые объекты и их классифицирует.

Далеко не все существующие на Земле живые организмы уже открыты. Например, во второй половине двадцатого века было открыто много новых видов, вплоть до крупных таксонов, таких как Тип Погонофоры и Царство Архебактерии (рис. 1). Более десяти тысяч видов живых организмов описано в нынешнем XXI веке, то есть с 2000 г.

 

Рис. 1. Представители типа Погонофоры (Источник)

Рис. 1. 1. Представители царства Архебактерии, открытые в ХХ веке

Эволюционная биология

Эволюционная биология изучает происхождение живых организмов. В девятнадцатом веке автор теории эволюции, Чарльз Дарвин (рис. 2), начинал свою работу как учёный натуралист: он путешествовал и собирал коллекции животных и растений. Результатом его работы стало создание теории эволюции.

В двадцатом веке соединение идей генетики и теории эволюции (дарвинизма) привело к возникновению синтетической теории эволюции. В основе её лежат труды и идеи Чарльза Дарвина.

Рис. 2. Ч. Дарвин

Физико-химическая биология

Физико-химическая биология исследует строение живых объектов при помощи физических и химических методов. Это быстроразвивающееся направление, которое появилось в конце двадцатого века. К ней относятся два основных направления: биохимия и биофизика, которые изучают соответственно химию и физику жизни.

Таким образом, мы рассмотрели основные направления биологии.

Гиппократ

Поговорим теперь об ученых, которые сыграли существенную роль в развитии биологии.

Гиппократ (рис. 3) дал первое подробное описание строения организма человека и животных, указал на роль среды и наследственности в развитии болезней, его называют основоположником, или «отцом» медицины.

Рис. 3. Гиппократ

Аристотель

Аристотель (рис. 4) первым систематизировал природные объекты и разделил их на 4 царства:

1. Неодушевлённый мир воды, земли и воздуха.

2. Растения

3. Животные

4. Люди

Рис. 4. Аристотель

Теофраст

Теофраст (рис. 5) – изучал растения, им описаны более 500 новых видов растений, даны сведения о строении и размножении многих из них. Написал трактат по психологии. Его называют основоположником, или «отцом» ботаники.

Рис. 5. Теофраст

Леонардо да Винчи

Леонардо да Винчи был ярчайшим представителем эпохи возрождения. Он изучал полёт птиц, рост растений, способы соединения костей в суставах, работу сердца и зрительную функцию глаза, а также обратил внимание на сходство костей человека и животных (рис. 6).

Рис. 6. Рисунки Леонардо да Винчи (XV век)

Антони ван Левенгук

Антони ван Левенгук (рис. 7) в семнадцатом веке открыл при помощи микроскопа микроорганизмы.

Рис. 7. А. ван Левенгук

Карл Линней (рис. 8) предложил в XVIII веке наиболее удачную классификацию живых организмов. В шестнадцатом веке, благодаря Великим географическим открытиям, в Европу хлынуло множество чужеземных животных и растений. Возникла потребность в классификации живых организмов. Система Линнея была признана наиболее удачной, и многими её элементами (бинарными названиями), мы пользуемся до сих пор.

Рис. 8. К. Линней

С середины девятнадцатого века биология стала стремительно развиваться благодаря новым идеям (эволюционизм) и методам исследования (микроскопия, биохимия), и это развитие продолжается до сих пор.

Карл Максимович Бэр

Карл Максимович Бэр (рис. 9) сформулировал основные положения теории гомологичных органов и законы зародышевого сходства, заложившие научные основы эмбриологии.

Рис. 9. К. Бэр

Жан Батист Ламарк

В 1808 году, в работе «Философия зоологии» Жан Батист Ламарк (рис. 10) поставил вопрос о причинах и механизмах эволюционных преобразований и изложил первую по времени теорию эволюции органического мира.

Рис. 10. Ж.-Б. Ламарк

Клеточная теория

Зоологом Теодором Шванном и ботаником Маттиасом Шлейденом (рис. 11) была предложенная клеточная теория, которая научно подтвердила единство живого мира и послужила одной из предпосылок к созданию теории эволюции Чарльзом Дарвином.

Рис. 11. Т. Шванн и М. Шлейден

Работа Чарльза Дарвина

Чарльз Дарвин на основе многочисленных наблюдений создал и опубликовал труд о происхождении видов путём естественного отбора, в котором сформулировал основные идеи теории эволюции, предложил возможные механизмы эволюции и описал пути эволюционных преобразований организмов.

В конце девятнадцатого века микробиология сформировалась в качестве самостоятельной науки благодаря работам Луи Пастера, Роберта Коха, Ильи Ильича Мечникова.

Рис. 11. Л. Пастер, И. Мечников, П. Эрлих 

Появление микробиологии и иммунологии

Кроме этого, работы Ильи Мечникова, Луи Пастера и Пауля Эриха (рис. 11) послужили началом для образования новой дисциплины – иммунологии.

Законы Менделя; структура ДНК

Двадцатый век начался с повторного открытия законов наследования признаков (законов Менделя), что ознаменовало появление науки генетики. В 40-50-е годы двадцатого века в биологию стали проникать идеи химии и физики, что значительно её обогатило. В середине двадцатого века благодаря открытию структуры молекулы ДНК (рис. 12), биология вышла на новый молекулярный уровень.

Рис. 12. Структура ДНК

В двадцатом веке оформилось новое прикладное направление биологии – биотехнология. Если говорить о перспективах развития этого направления, то оно, по прогнозам ученых, будет стремительно развиваться в XXI веке.

Исследования Антони ван Левенгука, Карла Линнея и Луи Пастера

Антони ван Левенгук

В семнадцатом веке в Голландии жил торговец сукном, которого звали Антони ван Левенгук, у него было увлечение – он шлифовал линзы, его двояковыпуклые линзы давали увеличение в 200–270 раз.

Рис. 13. Микроскоп А. ван Левенгука

С помощью увеличительных стёкол и сконструированного им микроскопа (рис. 13), он рассматривал различные предметы: биологические жидкости, волосы, кожу, насекомых.

Рис. 14. Рисунки А. ван Левенгука – объекты, увиденные под микроскопом

Как гласит легенда, однажды он решил при помощи своих увеличительных стёкол взглянуть на каплю дождевой воды. Там он увидел огромное количество мельчайших организмов. Он стал рассматривать другие жидкости, где наблюдал похожую картину – множество мельчайших организмов, он назвал их «зверюшки» или «анималюсы» (рис. 14).

Первыми микроорганизмами, обнаруженными ван Левенгуком, были инфузории, впоследствии он увидел бактерий, которых обнаружил в зубном налёте.

Бактерии имели различную морфологию: это были извитые формы, кокки, стрептококки. Кроме того, что Левенгук описал эритроциты человека и рыб, движение крови в капиллярах.

Карл Линней

Рис. 15. К. Линней

Карл Линней (рис. 15) – шведский учёный-естествоиспытатель, которого в Швеции ценят как краеведа и путешественника, который открыл для шведов их собственную страну, изучил своеобразие её провинций и увидел, как одна провинция может помочь другой.

Ценность для шведов представляет не только его работа по флоре и фауне Швеции, но и описание им собственных путешествий. Эти дневниковые записи, полные конкретики, богатые противопоставлениями, изложенные ясным языком, до сих пор переиздаются и читаются.

Линней – это один из тех деятелей науки и культуры, с именами которых связано становление современного литературного шведского языка. А для биологов Карл Линней интересен как классификатор живых организмов – ученый-систематик. Всю жизнь он посвятил систематизации живой и неживой природы. Основной труд К. Линнея – «Система природы», в нем он описал огромное, количество видов растений и животных (рис. 16, 17).

Рис. 16. Страницы «Системы природы» Карла Линнея

Историческое значение работы Карла Линней состоит в том, что он выдвинул принцип иерархичности систематических категорий (таксонов).

Рис. 17. Перечень таксонов Линнея

Виды объединяются в Роды, Роды в семейства, Семейства в Отряды, Отряды в Классы. Он впервые выделил классы млекопитающих и птиц, объединил человека и обезьян в Отряд приматов, отметив их несомненное сходство.

Луи Пастер

Человек, который своими работами положил начало современной микробиологии, был выдающийся французский исследователь Луи Пастер. Он открыл бескислородную форму жизнедеятельности – процесс брожения. До Пастера брожение считалось чисто химическим процессом, который возникает вследствие того, что химическое вещество – белок или фермент – передаёт своё «активное начало» молекулам субстрата. Так, в результате спиртового брожения, из сахара образуется спирт.

Пастер показал, что при брожении важную роль играют микроорганизмы, то есть продукты брожения являются продуктами жизнедеятельности микроорганизмов.

Луи Пастер обосновал роль микробов как инфекционных агентов в развитии болезней, разработал метод вакцинации, создал вакцины против сибирской язвы и бешенства, методы стерилизации и дезинфекции.

 

Список литературы

1. А.А. Каменский, Е.А. Криксунов, В.В. Пасечник. Общая биология, 10–11 класс. – М.: Дрофа, 2005. (Источник). 
2. Д.К. Беляев. Биология 10–11 класс. Общая биология. Базовый уровень. – 11-е издание, стереотипное. – М.: Просвещение, 2012. – 304 с. (Источник).
3. В.Б. Захаров, С.Г. Мамонтов, Н.И. Сонин, Е.Т. Захарова. Биология 11 класс. Общая биология. Профильный уровень. – 5-е издание, стереотипное. – М.: Дрофа, 2010. – 388 с. (Источник). 
4. В.И. Сивоглазов, И.Б. Агафонова, Е.Т. Захарова. Биология 10–11 класс. Общая биология. Базовый уровень. – 6-е издание, дополненное. – М.: Дрофа, 2010. – 384 с. (Источник).

 

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Википедия (Источник).
2. Bio-cat.ru (Источник).
3. Ishpssb.org (Источник).

 

Домашнее задание

1. Какое из направлений биологии самое древнее?
2. Какие науки возникают на пересечении биологии с другими естественными науками?
3. Какие направления биологии активно развиваются сейчас?
4. Как изменило повседневную жизнь людей открытие А. ван Левенгуком микроорганизмов и дальнейшее развитие микробиологии?
5. В чем значение работ Ч. Дарвина?
6. Какие понятия ввел в науку К. Линней?
7. Кто из ученых, описанных в уроке, по вашему мнению, внес наибольший вклад в науку и больше других повлиял на нашу жизнь?
8. Расскажите друзьям и родным об истории становления и развития биологии. Как наука биология повлияла на жизнь современного человека?