Что изучает наука биология?

Что такое биология и что она изучает

Биология – дисциплина, в которой изучаются все живые организмы планеты. Сам термин так и переводят – наука о жизни Появился он в то время, когда ученые начали понимать, что разные организмы имеют принципиальные отличия. Это и легло в основу разделения на неживую и живую природу.

Несмотря на кажущуюся простоту предмета, сама дисциплина остается сложной. Что изучает биология:

• Молекулы;

• Клетки;

• Функции и жизнедеятельность организмов;

• Ткани;

• Органы;

• Классификация живых организмов и т.д.

Изучению подвергаются буквально все – от одноклеточных и до самого человека. Причем это касается и всех процессов, связанных с организмами, включая структуру, рост, функции, эволюцию, распределение по планете и влияние видов на окружающую среду.

Откуда появилось слово «биология»

Само слово «Биология» состоит из двух корней: биос – с греческого «жизнь» и логос – «наука, учение». Изучали ее еще со времен Геродота, но сам термин появился на свет только в первой трети 19 столетия во Франции.

История изучения биологии

Предмет изучения биологии выделили из ряда естественных дисциплин в 19 веке. Именно тогда ученые отметили, что живые организмы имеют некоторые общие для них свойства, не типичные для неживой природы. В итоге само понятие «биология» было введено сразу несколькими учеными – в 1800 году Фридрихом Будхардом, а в 1802 году – Жаном Батистом Ламарком и Горфридом Рейнхольдом Тревиранусом.

Если же смотреть на историю развития науки, то первые зачатки дисциплины появились вместе с медициной и естественной историей. Гален, Аристотель, аль-Джахиза, ибн-Сину, ибн-аль-Нафиза и Ибн-Зухра дали основной толчок развития науке. При эпохе Возрождения книгопечатание и распространение таким образом знаний привело к появлению экспериментальных исследований и множественным открытиям.

Следующий этап – эпоха Великих географических открытий, когда было обнаружено и задокументировано много новых видов живых организмов. В этот же период активно трудились Уильям Гарвей и Андрей Везалий, заложившие основы современной физиологии и анатомии. Чуть позднее Бюффон и Линней смогли завершить свои труды по классификации ископаемых и живых существ.

Открытие микроскопа Антони ван Левенгуком открыло ученым новый мир, где правят микроорганизмы. С помощью этого прибора ученые смогли заложить основы клеточной теории.

К началу 19 столетия часть биологических отраслей вроде зоологии и ботаники довели до профессионального уровня. Физики и химики тех времен также заинтересовались особенностями взаимодействия неживой и живой природы. Натуралисты вроде Александра Гумбольдта смогли исследовать взаимодействие разных организмов со средой, определив зависимость различных событий с географией. В результате появились новые дисциплины – этология, экология, биогеография.

Изучение эволюции в 19 веке помогло понять причины и порядок вымирания некоторых видов, а также изменчивость видов, а клеточная теория смогла показать основы строения живого существа. Данные, полученные из новых ответвлений – эмбриологии и палеонтологии, помогли в итоге знаменитому ученому Чарльзу Дарвину создать полноценную теорию эволюции с ее естественным отбором.

В начале 20 века Морган Томас со своими учениками напомнили мировому сообществу о теориях Грегора Менделя. Повторение и углубление знаний в итоге привело к развитию генетики, а позднее – современной эволюционной теории и неодарвинизма. Развитие биохимии открыло ферменты, а раскрытие структуры ДНК Криком и Уотсоном способствовало росту интереса в направлении молекулярной биологии.

В конце 20 века ученые смогли расшифровать полный геном человека и ряда других организмов, которые были наиболее важными для сельского хозяйства и медицины.

Значение биологии

Школьники часто задаются вопросом, зачем нужна биология. Это наука, которая влияет на различные отрасли человеческой деятельности, включая:

• Медицину;

• Сельское хозяйство;

• Промышленность (легкая, пищевая и т.д.);

• Охрана здоровья;

• Экология;

• Фармакологию и другие отрасли.

Биология помогает найти пути решения проблем по сохранению биоразнообразия, обеспечению продовольствия, улучшению качества жизни, а также борьбе с различными заболеваниями. Список можно продолжать до бесконечности.

Большая часть лекарственных препаратов получается из продуктов жизнедеятельности различных микроорганизмов и растений. Так, например, антибиотики были выведены благодаря исследованию разных видов бактерий и грибов.

Непродуманная и активная деятельность человека привела к существенному загрязнению окружающей среды. Это в свою очередь привело к уничтожению лесов, водоемов, степей, что привело к исчезновению тысяч видов различных живых организмов, а десятки тысяч на данный момент либо уже на грани вымирания, либо близко подошли к этому порогу. Исчезновение даже одного вида может привести к катастрофическим последствиям для природы и человека.

Биологические науки

Биология – наука, изучающая различные дисциплины, связанные с живым миром. Классификация разделов делается по двум направлениям – по типу исследуемых организмов, а также по масштабу исследований или применяемым методам. По типу организмов выделяют:

• Ботанику (изучение водорослей, грибоподобных организмов, растений);

• Микробиологию (вирусы и микроорганизмы);

• Зоологию (протисты и животные);

• Микологию (грибы их разновидность).

Последняя ранее была частью учения ботаники, но потом ее выделили в отдельную дисциплину. Если же говорить о применяемых методах и масштабах исследований, то биологию делят на такие разновидности:

• Биохимия (химическая основа жизни);

• Молекулярная биология (рассматривает сложные взаимодействия между биомолекулами);

• Биофизика (физическая основа жизни);

• Цитология (изучение клеток, как основных строительных блоков многоклеточных организмов);

• Физиология (изучение физико-химических функций тканей и органов);

• Анатомия и гистология (строение организма и его тканей);

• Экология (взаимозависимость окружающей среды и организмов, проживающих в ней);

• Этология (исследование поведения живых организмов);

• Биология развития (развитие в онтогенезе);

• Генетика (изучение закономерностей изменчивости и наследственности);

• Эволюционная или палеобиология (развитие живой природы от момента зарождения и до наших дней через призму истории).

На границах этих дисциплин также возникают смежные науки вроде биофизики, биоинформатики, биометрии, биомедицины и других направлений.

Все биологические науки пользуются методами описания, наблюдения, сравнения, опытов, экспериментов и моделирования. Только так можно в полной мере изучить интересующий предмет.

Ботаника

Это раздел биологии, в котором изучаются закономерности внутреннего и внешнего строения растений, их развитие, систематика в течение эволюции, родственные связи между отдельными видами, особенности распространения по планете в прошлом и на сегодня и многое другое. То есть в сфере интересов находится все, что касается растительности Земли. При этом внутри самой ботаники присутствуют собственные подразделы, например:

• Альгология (водоросли);

• Бриология (мхи);

• Микология (грибы);

• Фитопатология (болезни растений);

• Флористика (видовой состав растений на конкретной территории);

• Дендрология (кустарники и деревья);

• Лихенология (лишайники) и другие.

Основной ботанической дисциплиной является систематика растений, по которой можно разделить многообразный мир растений на естественные соподчиненные группы, называемые таксонами.

Если ранее систематика выстраивалась на внешних признаках и географии распространения растительности, то теперь современная наука учитывает также и внутреннее строение, строение клеток, хромосомный аппарат, экологические особенности, химический состав, морфологию растений. Ботаника связана с различными науками, включая химию, географию, экономику и физику.

Самая важная часть ботаники – исследование закономерностей развития растительности для охраны фитосферы от негативного влияния человека.

Зоология

Зоология, как наука, изучает всех представителей животного мира, в число которых входит и человек. Выделяют основные разделы этой отрасли:

• Этология;

• Систематика;

• Экология;

• Морфология;

• Физиология;

• Эмбриология;

• Зоогеография.

Но кроме основных направлений есть и различные ответвления – протозоология, планктология, гельминтология, нематология, артропопадология, аннелидология и другие. То есть разделение по отдельным видам живых организмов.

Связана зоология с разными биологическими науками, ветеринарией, медициной, промышленностью, сельских хозяйством и т.д.

Микробиология

Микробиология изучает микроорганизмы – архебактерии, бактерии, микроскопические водоросли и грибы, вирусы и простейшие. Область интересов ученых этой сферы:

• Физиология;

• Систематика;

• Эволюция;

• Биохимия;

• Морфология;

• Роль в экосистемах;

• Возможности практического применения микроорганизмов.

Два главных раздела, тесно взаимосвязанных друг с другом – бактериология и иммунология. Первый изучает все, что касается бактерий, а второй – иммунитет живых организмов, механизм самозащиты от чужеродных соединений.

Микология

Микологию часто относят к ботанике. Этот раздел занимается изучением грибов, эукариотных, гетеротрофных организмов, объединенных по ряду признаков в царство Fungi seu Mycota.

В рамках дисциплины изучается систематика, ультраструктура, морфология, экология, физиология грибов, их биохимические и генетические свойства. как ответвление от основного раздела идет фитопатология. Она рассматривает данный живой организм как патоген. А вот биотехнология изучает применение различных видов дрожжей, грибов, микроорганизмов как основу для производства продуктов.

Методы изучения биологии

В биологии применяются в основном два метода изучения – научный и эмпирический. Под научным подразумевают совокупность операций и приемов, выстраивающих правильную систему знаний. Эмпирический же метод подразумевает изучение разных явлений с помощью опытов, включая сравнение, описание и эксперимент. При изучении биологии применяют исследования:

• Наблюдение, измерение, описание;

• Моделирование;

• Сравнение;

• Микроскопия;

• Инструментальные методы;

• Хроматография;

• Метод культуры тканей и клеток;

• Метод меченных атомов;

• Электрофорез;

• Генеалогический метод;

• Центрифугирование;

• Генеалогический и гибридологический методы;

• Статистический метод и т.д.

Вариантов изучения биологии масса и комбинация тех или иных методик будет зависеть от объекта исследования.

Принципы биологии

На данный момент биология является стандартным предметом для средних и высших учебных заведений. Ежегодно публикуются миллионы научных трудов, статей, книг, где описаны как старые знания, так и инновационные открытия. Основой считают пять принципов, которые объединяют разрозненные разделы в общие знания о живой материи:

• Клеточная теория;

• Эволюция;

• Теория гена;

• Гомеостаз;

• Энергия.

Все они позволяют систематизировать знания и углубить понимание процессов в биосфере.

Клеточная теория

Учение о клетках, в котором утверждается, что все живое на земле имеет хотя бы одну клетку. Она же является и структурно-функциональной частицей любого организма. По этой теории все клетки происходят исключительно от существовавших ранее клеток. Для этих организмов типично схожее строение, принципы деления, взаимодействие с внешней средой, состав, механизм взаимодействия друг с другом.

Эволюция

По этой теории основополагающими факторами являются генетический дрейф и естественный отбор, по которым сохраненные в популяции признаки постепенно изменялись в каждом поколении. При этом ученые убеждены, что все живое на земле когда-то имело одного общего предка, от которого и началось видоизменение и биоразнообразие. Первым ввел термин Ламарк, а Дарвин дополнил науку понятием естественного отбора.

Человек применяет искусственный отбор, например, для выведения новых пород животных.

Теория гена

По этой теории все признаки живого организма передаются через гены, которые закодированы в нитях ДНК. Информация в них (генотип) используется организмами для воспроизведения фенотипа. Последний позволяет подготовить организм к жизни в конкретной среде, но сама информация об окружении не записывается в ДНК. То есть изменение генов может произойти только за счет эволюционного процесса.

Гомеостаз

Гомеостаз – это название для физиологических процессов, позволяющих организму делать свою внутреннюю среду постоянной вне зависимости от внешних изменений. Все живые существа поддерживают гомеостаз, например, постоянство температуры, концентрации

Энергия

Выживание живых организмов зависит от постоянного потока энергии в нем. Берется она из пищи. Питание после прохождения химических процессов и превращается в энергию, которая поддерживает и обеспечивает функционирование клеток.

Часть получаемой энергии тратится живым существом на наращивание биомассы, а также на поддержку функций и жизни. Остальное обычно теряется, выделяясь с теплом или отходами жизнедеятельности. Все механизмы, направленные на преобразование химической энергии для поддержки жизни, называют метаболизмом и дыханием.

Для любого земного существа первым источником энергии является солнечный свет. Исключение - археи и бактерии, которые получают ее через хемосинтез.

Кто такие биологи

Специалисты этой отрасли исследуют закономерности и свойства развития всех живых организмов на земле При их работе обязателен сбор тематического материала, организация экспериментов и разработка технологий, которые можно применить знания в практической плоскости. Деятельность такого ученого будет зависеть от специализации, например, ботаник занимается исследованием жизни растительного мира, а микробиолог изучает одноклеточных и так далее.

Обычно рабочий день биолога начинается и проходит в лаборатории, на производстве или в клинике. Он занимается сбором проб материалов и веществ. Используя оборудование, проводятся исследования и эксперименты, результаты которых уже будут применяться в конкретной отрасли. Кроме лабораторных исследований биологи ведут работы в полевых условиях – на природе, включая достаточно труднодоступные местности.

По материалам Википедии.