Био ло гия. Методы изучения живых объектов. С какими науками пересекается биология

С первых дней жизни человек неразрывно связан с биологией. Знакомство с этой наукой начинается еще со школьной парты, но сталкиваться с биологическими процессами или явлениями нам приходится каждый день. Далее в статье мы рассмотрим, что такое биология. Определение этого термина поможет лучше понять, что же входит в круг интересов названной науки.

Что изучает биология

Первое, что рассматривается при изучении какой-либо науки, - это теоретическое объяснение ее значения. Так, существует несколько сформулированныхопределений, что такое биология. Мы рассмотрим несколько из них. Например:

• Биология — это наука обо всех живых организмах, обитающих на Земле, их взаимодействии друг с другом и с окружающей средой. Подобное разъяснение наиболее распространено в учебной школьной литературе.
• Биология — это комплекс учений, который занимается рассмотрением и познанием живых объектов природы. Человек, животные, растения, микроорганизмы - все это представители живых организмов.
• А самое короткое определение звучит так: биология — это наука о жизни.

Происхождение термина имеет древнегреческие корни. Если перевести дословно, то перед нами будет еще одно определение, что такое биология. Слово состоит из двух частей: "био" - "жизнь", и "логос" - "учение". То есть все, что тем или иным образом имеет отношение к жизни, попадает в сферу изучения биологии.

Подразделы биологии

Определение биологии станет более полным при перечислении разделов, входящих в эту науку:

1. Зоология. Она занимается изучением животного мира, классификацией животных, их внутренней и внешней морфологией, жизнедеятельностью, взаимосвязью с миром, влиянием на человеческую жизнь. Кроме того, зоология рассматривает редкие, а также вымершие виды животных.
2. Ботаника. Это раздел биологии, имеющий отношение к растительному миру. Она занимается изучением видов растений, их строения и физиологических процессов. Помимо основных вопросов, связанных с морфологией растений, эта категория биологии изучает применение растений в промышленности, жизни человека.
3. Анатомия рассматривает внутреннее и внешнее строение организма человека и животных, систем органов, взаимодействие систем.

Каждый биологический раздел имеет ряд собственных подкатегорий, каждая из которых занимается изучением более узких тем раздела. В этом случае определений биологии будет несколько.

Что изучает биология

Поскольку определения биологии гласят, что это наука о живом, следовательно, объектами ее изучения являются живые организмы. К таковым относятся:

• человек;
• растения;
• животные;
• микроорганизмы.

Биология занимается изучением и более точных структур организма. К ним относятся:

1. Клеточные, молекулярные - это рассмотрение организмов на уровне клеток и более мелких составляющих.
2. Тканевые - комплекс клеток одной направленности складывается в тканевые структуры.
3. Органные - клетки и ткани, выполняющие одну функцию, образуют органы.
4. Организменные - система клеток, тканей и органов и их взаимодействие между собой, образует полноценный живой организм.
5. Популяционные - структура направлена на изучение жизни особей одного вида на единой территории, а также их взаимодействие внутри системы и с другими видами.
6. Биосферные.

Биология тесно связана с медициной, поэтому ее учения являются также и медицинскими темами. Изучение микроорганизмов, а также молекулярных структур живых веществ способствует получению новых медикаментозных средств по борьбе с различными заболеваниями.

С какими науками пересекается биология

Биология — это наука, которая обладает тесным взаимодействием с различными науками других направлений. К ним относятся:

1. Химия. Биология и химия обладают тесным переплетением тем и неразрывно связаны друг с другом. Ведь в биологических объектах непрерывно происходят различные биохимические процессы. Простым примером можно назвать дыхание организмов, фотосинтез растений, метаболизм.
2. Физика. Даже в биологии есть подраздел, называющийся биофизикой, который исследует физические процессы, связанные с жизнедеятельностью организмов.

Как видите, биология - многогранная наука. Определение, что такое биология, можно перефразировать по разному, но смысл остается один - это учение о живых организмах.

Человек рождается и умирает, воспроизводит потомство. Его тело имеет клеточное строение, и каждая клетка состоит из сложных и простых молекул. Не смотря на это, организм человека имеет сложную систему, которая состоит из большого количества органов связанных друг с другом в единое целое. Поэтому изменение работы одного органа вызывает изменение в работе всего организма. Кроме того, на имеющиеся раздражители внешней и внутренней среды, организм реагирует как единая биологическая система. Высшее управление обеспечивает мозг - венец природы.

Проект «Биология человека» содержит расширенную учебную информацию, т.к. в рамках школьной программы не всегда удаётся представить достаточно в полном объёме. Предлагаемый учебный материал имеет, с одной стороны, базовую основу, а, с другой - мотивирует учащегося на самостоятельное изучение и погружение. Это заметно проявляется в схемах, таблицах, рисунках выполненных в программе Paint. Схемы и таблицы помогут сконцентрировать внимание на главном, а рисунки способствуют визуальному восприятию конкретного органа или его части. Учитель может в любой момент использовать этот материал как на уроке или при его подготовке, так и при проведении индивидуальной работы школьников увлечённых анатомией.

Не все темы отражены в проекте. Почему? В основном мы исходили из объёма учебного материала учебника. Более глубоко раскрыт материал в разделе «Науки изучающие организм человека» и «Происхождение человека». Исторический материал даёт представление о вкладе гениальных личностей разных поколений в науку, для которых слова «Высшее благо науки - служить человеку» - больше чем слова. В некоторых разделах («Опорно-двигательная система», «Дыхание», «Кожа», «Выделительная система», «Нервная система») затронуты вопросы эволюционного характера, что немаловажно для материалистического понимания при обучении. Подборка «Вопросы-ответы и интересные факты» показывает совершенство человеческого организма. Внешне люди сильно отличаются друг от друга, тем не менее, в строение тела каждого человека прослеживаются общие черты. Хотя строение органов и их функции неимоверно сложны, деятельность человека в труде, быту, спорте скоординирована, согласована. Таким образом, как говорили древние, многознание не есть ум, но в то же время надо признать, что знание фактов, способствует развитию умственных способностей школьников разного уровня.

Литература.

1. Д. В. Колесов, Р.Д.Маш, И.Н.Беляев. Человек. 8 класс. -М.: Дрофа, 2009
2. И. Д. Зверев. Книга для чтения по анатомии, физиологии и гигиене человека. -М., Просвещение, 1983
3. Справочник по биологии под ред. академика АН УССР К. М. Сытника. Киев. Наукова Думка. 1985
4. Т. Л. Богданова, Е. А. Солодова. Биология. Справочник для старшеклассников. -М., "АСТ-пресс школа", 2005
5. А. В. Ганжина. Пособие по биологии для поступающих в вузы. Минск, Высшая школа, 1978
6. Л. В. Ёлкина, Биология. Весь школьный курс в таблицах. Минск: Букмастер: Кузьма, 2013
7. Человек. Наглядный словарь. Дорлинг Киндерсли Лимитед, Лондон. Слово. 1991
8. Биология. Анатомия человека. Сборник рефератов I, II части. -М., Эксмо, 2003
9. А. П. Большаков. Биология. Занимательные факты и тесты. Санкт-Петербург, Паритет, 1999
10. М. М. Бондарук, Н. В. Ковылина. занимательные материалы и факты по анатомии и физиологии человека в вопросах и ответах. 8–11 классы. Волгоград: Учитель, 2005

Биология – наука, изучающая свойства живых систем. Однако определить, что такое живая система, достаточно сложно. Именно поэтому ученые установили несколько критериев, по которым организм можно отнести к живым. Главными из этих критериев являются обмен веществ или метаболизм, самовоспроизведение и саморегуляция.

Понятие наука определяется, как «сфера человеческой деятельности по получению, систематизации объективных знаний о действительности». В соответствии с этим определением объектом науки – биологии является жизнь во всех ее проявлениях и формах, а также на разных уровнях .

Каждая наука, в том числе и биология, пользуется определенными методами исследования. Некоторые из них универсальны для всех наук, например такие, как наблюдение, выдвижение и проверка гипотез, построение теорий. Другие научные методы могут быть использованы только определенной наукой : генеалогический, гибридизация, метод культуры тканей и т.д.

Биология тесно связана с другими науками – химией, физикой, экологией, географией. Собственно биология делится на множество частных наук, изучающих различные биологические объекты: биология растений и животных, физиология растений, морфология, генетика, систематика, селекция, микология, гельминтология и множество других наук.

Метод – это путь исследования, который проходит ученый, решая какую-либо научную задачу, проблему.

Методы науки:

1.Универсальные:

Моделирование – метод, при котором создается некий образ объекта, модель, с помощью которой ученые получают необходимые сведения об объекте (Джеймс Уотсон и Френсис Крик создали из пластмассовых элементов модель – двойную спираль ДНК, отвечающую данным рентгенологических и биохимических исследований. Эта модель вполне удовлетворяла требованиям, предъявляемым к ДНК).

Наблюдение – метод, с помощью которого исследователь собирает информацию об объекте (можно визуально наблюдать за поведением животных, с помощью приборов за изменениями в живых объектах, за сезонными изменениями в природе). Выводы, сделанные наблюдателем, проверяются либо повторными наблюдениями, либо экспериментально.

Эксперимент (опыт) – метод, с помощью которого проверяют результаты наблюдений, выдвинутые предположения – гипотезы (получение новых знаний с помощью поставленного опыта). Примеры экспериментов: скрещивания животных или растений с целью получения нового сорта или породы, проверка нового лекарства.

Проблема – вопрос, задача, требующие решения. Решение проблемы ведет к получению нового знания. Научная проблема всегда скрывает какое-то противоречие между известным и неизвестным. Решение проблемы требует от ученого сбора фактов, их анализа, систематизации.

Сформулировать проблему бывает достаточно сложно, однако всегда, когда есть затруднение, противоречие, появляется проблема.

Гипотеза – предположение, предварительное решение поставленной проблемы. Выдвигая гипотезы, исследователь ищет взаимосвязи между фактами, явлениями, процессами. Именно поэтому гипотеза чаще всего имеет форму предположения: «если … тогда». Гипотеза проверяется экспериментально.

Теория – это обобщение основных идей в какой-либо научной области знания. Со временем теории дополняются новыми данными, развиваются. Некоторые теории могут опровергаться новыми фактами. Верные научные теории подтверждаются практикой.

2.Частные научные методы:

Генеалогический – применяется при составлении родословных людей, выявлении характера наследования некоторых признаков.

Исторический – установление взаимосвязей между фактами, процессами, явлениями, происходившими на протяжении исторически длительного времени (несколько миллиардов лет).

Палеонтологический – метод, позволяющий выяснить родство между древними организмами, останки которых находятся в земной коре, в разных геологических слоях.

Центрифугирование – разделение смесей на составные части под действием центробежной силы. Применяется при разделении органоидов клетки, легких и тяжелых фракций (составляющих) органических веществ и т.д.

Цитологический или цитогенетический – исследование строения клетки, ее структур с помощью различных микроскопов.

Биохимический – исследование химических процессов, происходящих в организме.

Каждая частная биологическая наука (ботаника, зоология, анатомия и физиология, цитология, эмбриология, генетика, селекция, экология и другие) пользуется своими более частными методами исследования.

У каждой науки есть объект и предмет исследования.

У биологии объектом исследования является ЖИЗНЬ. Предмет изучения науки всегда несколько уже, ограниченнее, чем объект. Так, например, кого-то из ученых интересует обмен веществ организмов. Тогда объектом изучения будет жизнь, а предметом изучения – обмен веществ. С другой стороны, обмен веществ тоже может быть объектом исследования, но тогда предметом исследования будет одна из его характеристик, например обмен белков, или жиров, или углеводов.

ТЕМАТИЧЕСКИЕ ЗАДАНИЯ

Часть А

А1. Биология как наука изучает
1) общие признаки строения растений и животных
2) взаимосвязь живой и неживой природы
3) процессы, происходящие в живых системах
4) происхождение жизни на Земле

А2. И.П. Павлов в своих работах по пищеварению применял метод исследования:
1) исторический
2) описательный
3) экспериментальный
4) биохимический

А3. Предположение Ч. Дарвина о том, что у каждого современного вида или группы видов были общие предки – это:
1) теория
2) гипотеза
3) факт
4) доказательство

А4. Эмбриология изучает
1) развитие организма от зиготы до рождения
2) строение и функции яйцеклетки
3) послеродовое развитие человека
4) развитие организма от рождения до смерти

А5. Количество и форма хромосом в клетке устанавливается методом исследования
1) биохимическим
2) цитологическим
3) центрифугированием
4) сравнительным

А6. Селекция как наука решает задачи
1) создания новых сортов растений и пород животных
2) сохранения биосферы
3) создания агроценозов
4) создания новых удобрений

А7. Закономерности наследования признаков у человека устанавливаются методом
1) экспериментальным
2) гибридологическим
3) генеалогическим
4) наблюдения

А8. Специальность ученого, изучающего тонкие структуры хромосом, называется:
1) селекционер
2) цитогенетик
3) морфолог
4) эмбриолог

А9. Систематика – это наука, занимающаяся
1) изучением внешнего строения организмов
2) изучением функций организма
3) выявлением связей между организмами
4) классификацией организмов

Часть В

В1. Укажите три функции, которые выполняет современная клеточная теория
1) Экспериментально подтверждает научные данные о строении организмов
2) Прогнозирует появление новых фактов, явлений
3) Описывает клеточное строение разных организмов
4) Систематизирует, анализирует и объясняет новые факты о клеточном строении организмов
5) Выдвигает гипотезы о клеточном строении всех организмов
6) Создает новые методы исследования клетки

Часть С

С1. Французский ученый Луи Пастер прославился как «спаситель человечества», благодаря созданию вакцин против инфекционных заболеваний, в том числе таких как, бешенство, сибирская язва и др. Предложите гипотезы, которые он мог выдвинуть. Каким из методов исследования он доказывал свою правоту?

БИОЛОГИЯ , совокупность наук о живой природе, изучающих свойства и проявления жизни на всех уровнях её организации – от молекулярного до биосферного. Особенности организации и специфические проявления жизни на каждом уровне изучают соответствующие отрасли биологии. Вместе с тем решение многих проблем биологии, напр. общих закономерностей эволюции или происхождения человека, требует объединения подходов и методов различных наук.

Первичными знаниями о живой природе человек обладал уже в глубокой древности. Их расширение и специализация связаны с различными формами практической деятельности – охотой, скотоводством, земледелием, а также с врачеванием. Начиная с 6 в. до н. э. античными философами и врачами делаются первые попытки систематического познания органического мира. Так, Аристотель (384–322 до н. э.) считается основоположником зоологии, Теофраст (372–287 до н. э.) – «отцом» ботаники, Гиппократ (ок. 460 – ок. 370 до н. э.) – родоначальником ряда направлений в медицине. В Средние века и в эпоху Возрождения значительных работ в биологии сделано не было. Исключение составляет лишь изданная в 1543 г. книга знаменитого анатома А. Везалия «О строении человеческого тела», которая дала толчок быстрому развитию анатомии в 16–17 вв. В 1628 г. У.Гарвей открыл кровообращение , совершив тем самым настоящий переворот в истории биологии. Постепенно в биологию проникают экспериментальные методы и количественные измерения. Изобретение и усовершенствование микроскопа позволили в кон. 17 в. первым микроскопистам (Р. Гук , А. Левенгук , М. Мальпиги ) открыть мир неведомых ранее мельчайших существ, положив начало микробиологии, создать первые представления о тонком строении организмов, заложить основы эмбриологии.

На рубеже 17 и 18 вв. были сделаны первые значительные работы по систематике растений и животных. А в 1735 г. К. Линней опубликовал книгу «Система природы», составившую эпоху в классификации растительного и животного мира и оказавшую влияние на всю биологию. Линней ввёл в науку двойные латинские названия для всех организмов и тем самым дал биологам международный язык , исключавший путаницу и недоразумения. Все биологические виды Линней считал неизменными с момента их сотворения. Его современник, французский естествоиспытатель Ж. Бюффон высказывал противоположную точку зрения – виды могут изменяться под влиянием окружающей среды. Первую законченную теорию эволюции создал Ж.Б. Ламарк (1809).

Для биологии, как и для других наук, 19 в. был временем бурного развития. Благодаря новым методам, экспедициям в ранее недоступные районы Земли, более тесному взаимодействию с другими науками существенно расширился круг изучаемых биологических объектов и явлений. С другой стороны, в результате активного накопления знаний происходит дробление крупных биологических наук (ботаники, зоологии) на более специальные, посвящённые отдельным группам организмов. В 19 в. возникают или складываются почти все основные биологические науки – систематика , сравнительная анатомия , цитология , морфология, эмбриология , физиология растений и животных, палеонтология , эволюционное учение , биохимия , экология и др. Наиболее важными теоретическими обобщениями были клеточная теория и теория эволюции Ч. Дарвина (1859). Однако крупнейшее открытие 19 в. – законы наследственности Г. Менделя (1865) оставалось практически неизвестным до нач. 20 в. В 19 в. были окончательно отвергнуты представления, не нашедшие экспериментального подтверждения, напр. теория самозарождения организмов.

В 20 в. интенсивно развивались различные разделы биологии, но наибольшее внимание уделялось двум основным направлениям – молекулярно-генетическому и биосферно-экологическому. Каждое из этих направлений имеет практические приложения, способные оказать огромное влияние на дальнейшую историю человечества. Открытия строения ДНК (Д. Уотсон , Ф. Крик , 1953) и способов хранения и реализации генетической информации привели к развитию молекулярной биологии . Достижения в генной инженерии , в медицинской генетике, в расшифровке генома человека и других биологических видов, в клонировании клеток и целых организмов, в биотехнологии могут в перспективе во многом изменить производственную деятельность и жизнь человека.

Столь же важное значение в научном и практическом отношении имеет биосферно-экологическое направление, в значительной степени обязанное своим развитием трудам В.И. Вернадского . С успехами в этом направлении связывают научную разработку условий для сохранения биологического разнообразия и поддержания биосферы в регулируемом состоянии, пригодном для жизни человека и других населяющих Землю существ.

Оба эти направления имеют морально-этические аспекты, вызвавшие к жизни новый пограничный раздел биологии – биоэтику.