Aké biologické vedy študujú rastliny. Biologické vedy a ich definície

Biológia je veda o živote. V súčasnosti je to komplex vied o voľne žijúcich živočíchoch. Predmetom štúdia biológie sú živé organizmy – rastliny a živočíchy. a študovať rozmanitosť druhov, stavbu tela a funkcie orgánov, vývoj, rozšírenie, ich spoločenstvá, evolúciu.

Prvé informácie o živých organizmoch začal hromadiť aj primitívny človek. Živé organizmy mu prinášali potravu, materiál na oblečenie a bývanie. Už v tom čase sa človek nezaobišiel bez vedomostí o vlastnostiach rastlín, miestach ich rastu, načasovaní dozrievania plodov a semien, o biotopoch a zvykoch zvierat, ktoré lovil, predátoroch a jedovatých zvieratách, ktoré mohli ohroziť jeho život.

Tak sa postupne nahromadili informácie o živých organizmoch. Domestikácia zvierat a začiatok pestovania rastlín si vyžadovali hlbšie znalosti o živých organizmoch.

Prví zakladatelia

Významný faktografický materiál o živých organizmoch zozbieral veľký grécky lekár - Hippokrates (460-377 pred Kr.). Zbieral informácie o stavbe zvierat a ľudí, podával opis kostí, svalov, šliach, mozgu a miechy.

Prvá veľká práca zoológia patrí gréckemu prírodovedcovi Aristotelovi (384-322 pred Kr.). Popísal viac ako 500 druhov zvierat. Aristoteles sa zaujímal o stavbu a životný štýl zvierat, položil základy zoológie.

Prvá práca o systematizácii poznatkov o rastlinách ( botaniky) vyrobil Theofrastos (372-287 pred Kr.).

Staroveká veda vďačí za rozšírenie vedomostí o stavbe ľudského tela (anatómii) lekárovi Galénovi (130-200 pred Kr.), ktorý vykonával pitvy opíc a ošípaných. Jeho diela ovplyvnili prírodné vedy a medicínu na niekoľko storočí.

V stredoveku, pod jarmom cirkvi, sa veda rozvíjala veľmi pomaly. Dôležitým medzníkom vo vývoji vedy bola renesancia, ktorá sa začala v XV storočí. Už v XVIII storočí. Botanika, zoológia, anatómia človeka a fyziológia sa vyvinuli ako samostatné vedy.

Míľniky v štúdiu organického sveta

Postupne sa hromadili informácie o rozmanitosti druhov, stavbe tela živočíchov a človeka, individuálnom vývoji, funkciách orgánov rastlín a živočíchov. Počas stáročnej histórie biológie možno najväčšie míľniky v štúdiu organického sveta nazvať:

• Zavedenie princípov systematiky, ktoré navrhol K. Linné;
• vynález mikroskopu;
• T. Schwann vytvorenie bunkovej teórie;
• schválenie evolučného učenia Ch.Darwina;
• G. Mendelov objav hlavných vzorcov dedičnosti;
• použitie elektrónového mikroskopu na biologický výskum;
• dešifrovanie genetického kódu;
• vytvorenie doktríny biosféry.

Veda doteraz pozná asi 1 500 000 živočíšnych druhov a asi 500 000 rastlinných druhov. Štúdium rozmanitosti rastlín a zvierat, vlastnosti ich štruktúry a životnej činnosti má veľký význam. Biologické vedy sú základom pre rozvoj rastlinnej výroby, chovu zvierat, medicíny, bioniky a biotechnológie.

Jednou z najstarších biologických vied je anatómia a fyziológia človeka, ktoré tvoria teoretický základ medicíny. Každý človek by mal mať predstavu o stavbe a funkciách svojho tela, aby v prípade potreby vedel poskytnúť prvú pomoc, vedome si chrániť svoje zdravie a dodržiavať hygienické pravidlá.

Vedci po stáročia rozvíjali botaniku, zoológiu, anatómiu a fyziológiu ako nezávislé, izolované vedy. Až v XIX storočí. boli objavené zákonitosti spoločné pre všetky živé bytosti. Takto vznikli vedy, ktoré skúmajú všeobecné vzorce života. Tie obsahujú:

• Cytológia je veda o bunke;
• genetika – veda o premenlivosti a dedičnosti;
• ekológia - veda o vzťahu organizmu s prostredím a v spoločenstvách organizmov;
• Darwinizmus – veda o vývoji organického sveta a iné.

V učebných osnovách tvoria predmet všeobecná biológia.

Biológia(z gréckeho bios – život, logos – slovo, veda) je komplex vied o voľne žijúcich živočíchoch.

Predmetom biológie sú všetky prejavy života: štruktúra a funkcie živých bytostí, ich rozmanitosť, vznik a vývoj, ako aj interakcia s prostredím. Hlavnou úlohou biológie ako vedy je interpretovať všetky javy živej prírody na vedeckom základe, pričom sa berie do úvahy, že celý organizmus má vlastnosti, ktoré sa zásadne líšia od jeho zložiek.

Biológia študuje všetky aspekty života, najmä štruktúru, fungovanie, rast, pôvod, evolúciu a distribúciu živých organizmov na Zemi, klasifikuje a popisuje živé bytosti, pôvod ich druhov, interakciu medzi sebou a s prostredím.

V srdci modernej biológie sú 5 základných princípov:

1. bunkovej teórie
2. evolúcie
3. genetika
4. homeostázy
5. energie

Biologické vedy

V súčasnosti biológia zahŕňa množstvo vied, ktoré možno systematizovať podľa nasledujúcich kritérií: predmet a prevládajúci metódy výskum a štúdium úroveň organizácie voľne žijúcich živočíchov.

Autor: predmet štúdiaja biologické vedy sa delia na bakteriológiu, botaniku, virológiu, zoológiu, mykológiu.

Botanika je biologická veda, ktorá komplexne študuje rastliny a vegetačný kryt Zeme.

Zoológia - odvetvie biológie, náuka o rozmanitosti, stavbe, živote, rozšírení a vzťahu živočíchov k prostrediu, o ich pôvode a vývoji.

Bakteriológia - biologická veda, ktorá študuje štruktúru a životnú aktivitu baktérií, ako aj ich úlohu v prírode.

Virológia je biologická veda, ktorá študuje vírusy.

hlavný objekt mykológia sú huby, ich štruktúra a vlastnosti vitálnej činnosti.

Lichenológia - biologická veda skúmajúca lišajníky.

Bakteriológia, virológia a niektoré aspekty mykológie sa často zvažujú v rámci mikrobiológie - sekcia biológie, náuka o mikroorganizmoch (baktérie, vírusy a mikroskopické huby).

Systematika, alebo taxonómie, - biologická veda, ktorá popisuje a triedi do skupín všetky živé a vyhynuté tvory.

Každá z uvedených biologických vied sa ďalej delí na biochémiu, morfológiu, anatómiu, fyziológiu, embryológiu, genetiku a taxonómiu (rastlín, zvierat alebo mikroorganizmov). Biochémia - je to veda o chemickom zložení živej hmoty, chemických procesoch prebiehajúcich v živých organizmoch a základoch ich životnej činnosti.

Morfológia - biologická veda, ktorá študuje tvar a stavbu organizmov, ako aj zákonitosti ich vývoja. V širšom zmysle zahŕňa cytológiu, anatómiu, histológiu a embryológiu. Rozlišujte morfológiu zvierat a rastlín.

Anatómia - Toto je odvetvie biológie (presnejšie morfológie), veda, ktorá študuje vnútornú stavbu a tvar jednotlivých orgánov, systémov a tela ako celku. Anatómia rastlín sa považuje za súčasť botaniky, anatómia zvierat za súčasť zoológie a anatómia človeka je samostatná veda.

Fyziológia - biologická veda, ktorá študuje procesy životnej činnosti rastlinných a živočíšnych organizmov, ich jednotlivých systémov, orgánov, tkanív a buniek. Existuje fyziológia rastlín, zvierat a ľudí.

Embryológia(vývojová biológia)- odvetvie biológie, náuka o individuálnom vývoji organizmu vrátane vývoja embrya.

objekt genetika sú vzory dedičnosti a premenlivosti. V súčasnosti ide o jednu z najdynamickejšie sa rozvíjajúcich biologických vied.

Autor: študovaná úroveň organizácie živej prírody rozlišujú molekulárnu biológiu, cytológiu, histológiu, organológiu, biológiu organizmov a supraorganizmové systémy.

Molekulárna biológia je jedným z najmladších odborov biológie, vedy, ktorá študuje najmä organizáciu dedičnej informácie a biosyntézu bielkovín.

Cytológia, alebo bunková biológia,- biologická veda, ktorej predmetom skúmania sú bunky jednobunkových aj mnohobunkových organizmov.

Histológia - biologická veda, úsek morfológie, ktorej predmetom je stavba tkanív rastlín a živočíchov.

Do gule organológia zahŕňajú morfológiu, anatómiu a fyziológiu rôznych orgánov a ich systémov. Biológia organizmov zahŕňa všetky vedy, ktoré sa zaoberajú živými organizmami, napr. etológie veda o správaní organizmov.

Biológia supraorganizmových systémov sa delí na biogeografiu a ekológiu. Štúdie distribúcie živých organizmov biogeografie, keďže ekológia - organizácia a fungovanie nadorganizmových systémov na rôznych úrovniach: populácie, biocenózy (spoločenstvá), biogeocenózy (ekosystémy) a biosféra.

Autor: prevládajúce metódy výskumu možno rozlíšiť deskriptívnu (napríklad morfológiu), experimentálnu (napríklad fyziológiu) a teoretickú biológiu. Odhaliť a vysvetliť zákonitosti štruktúry, fungovania a vývoja živej prírody na rôznych úrovniach jej organizácie je úloha všeobecná biológia. Zahŕňa biochémiu, molekulárnu biológiu, cytológiu, embryológiu, genetiku, ekológiu, evolučnú vedu a antropológiu. evolučná doktrínaštuduje príčiny, hnacie sily, mechanizmy a všeobecné vzorce evolúcie živých organizmov. Jedna z jeho sekcií je paleontológie- veda, ktorej predmetom sú fosílne pozostatky živých organizmov. Antropológia- oddiel všeobecnej biológie, náuky o pôvode a vývoji človeka ako biologického druhu, ako aj o rozmanitosti populácií súčasného človeka a zákonitostiach ich vzájomného pôsobenia. Aplikované aspekty biológie sú priradené do oblasti biotechnológie, šľachtenia a ďalších rýchlo sa rozvíjajúcich vied. Biotechnológia nazývaná biologická veda, ktorá študuje využitie živých organizmov a biologických procesov vo výrobe. Má široké využitie v potravinárstve (pečenie, syrárstvo, pivovarníctvo atď.) a farmaceutickom priemysle (získavanie antibiotík, vitamínov), na čistenie vody atď. Výber- náuka o metódach vytvárania plemien domácich zvierat, odrôd kultúrnych rastlín a kmeňov mikroorganizmov s vlastnosťami potrebnými pre človeka. Selekciou sa rozumie aj proces zmeny živých organizmov, ktorý človek uskutočňuje pre svoje potreby.

Pokrok v biológii úzko súvisí s úspechmi iných prírodných a exaktných vied, ako je fyzika, chémia, matematika, informatika atď. Napríklad mikroskopia, ultrazvuk (ultrazvuk), tomografia a iné procesy prebiehajúce v živých systémoch by boli nemožné bez použitia chemických a fyzikálnych metód. Použitie matematických metód umožňuje na jednej strane identifikovať prítomnosť pravidelného spojenia medzi objektmi alebo javmi, potvrdiť spoľahlivosť získaných výsledkov a na druhej strane modelovať jav alebo proces. V poslednej dobe sú v biológii čoraz dôležitejšie počítačové metódy, ako napríklad modelovanie. Na priesečníku biológie a iných vied vzniklo množstvo nových vied ako biofyzika, biochémia, bionika atď.

Úloha biológie pri formovaní moderného prírodovedného obrazu sveta

V štádiu formovania biológia ešte neexistovala oddelene od iných prírodných vied a obmedzovala sa iba na pozorovanie, štúdium, opis a klasifikáciu predstaviteľov živočíšneho a rastlinného sveta, to znamená, že to bola popisná veda. To však nebránilo starovekým prírodovedcom Hippokratovi (asi 460-377 pred Kr.), Aristotelovi (384-322 pred Kr.) a Theophrastovi (vlastným menom Tirtham, 372-287 pred Kr.) významne prispieť k rozvoju predstavy o stavbe ľudského a zvieracieho tela, ako aj o biologickej diverzite zvierat a rastlín, čím sa položili základy ľudskej anatómie a fyziológie, zoológie a botaniky. Prehlbovanie poznatkov o živej prírode a systematizácia predtým nahromadených faktov, ku ktorým došlo v 16. – 18. storočí, vyvrcholilo zavedením binárneho názvoslovia a vytvorením ucelenej taxonómie rastlín (C. Linné) a živočíchov (J.- B. Lamarck). Opis značného počtu druhov s podobnými morfologickými znakmi, ako aj paleontologické nálezy sa stali predpokladmi rozvoja predstáv o pôvode druhov a cestách historického vývoja organického sveta. Experimenty F. Rediho, L. Spallanzaniho a L. Pasteura v 17. – 19. storočí teda vyvrátili hypotézu spontánneho vytvárania, ktorú predložil Aristoteles a existovala v stredoveku, a teóriu biochemickej evolúcie A. I. Oparina a J. Haldane, brilantne potvrdený S. Millerom a G. Ureym, umožnil odpovedať na otázku pôvodu všetkého živého. Ak samotný proces vzniku živého z neživých zložiek a jeho evolúcia samy o sebe už nevzbudzujú pochybnosti, tak mechanizmy, cesty a smery historického vývoja organického sveta stále nie sú celkom objasnené, keďže žiadny z dve hlavné konkurenčné teórie evolúcie (syntetická teória evolúcie vytvorená na základe teórie C. Darwina a teória J.-B. Lamarcka) stále nemôžu poskytnúť vyčerpávajúce dôkazy. Využitie mikroskopie a iných metód príbuzných vied vďaka pokroku v oblasti iných prírodných vied, ako aj zavedením experimentálnej praxe umožnilo nemeckým vedcom T. Schwannovi a M. Schleidenovi sformulovať bunkovú teóriu už v r. 19. storočia, neskôr doplnený R. Virchowom a K. Baerom. Stalo sa najdôležitejším zovšeobecnením v biológii, ktoré tvorilo základný kameň moderných predstáv o jednote organického sveta. Objav zákonitostí prenosu dedičných informácií českým mníchom G. Mendelom poslúžil ako impulz pre ďalší prudký rozvoj biológie v 20. – 21. storočí a viedol nielen k objavu univerzálneho nositeľa dedičnosti – DNA, ale aj genetický kód, ako aj základné mechanizmy kontroly, čítania a variability dedičnej informácie . Rozvoj predstáv o životnom prostredí viedol k vzniku takej vedy ako ekológia, a znenie doktrína biosféry ako komplexný viaczložkový planetárny systém vzájomne prepojených obrovských biologických komplexov, ako aj chemických a geologických procesov prebiehajúcich na Zemi (V.I.Vernadskij), čo v konečnom dôsledku umožňuje aspoň v malej miere znižovať negatívne dôsledky hospodárskej činnosti človeka. Biológia teda zohrala dôležitú úlohu pri formovaní moderného prírodovedného obrazu sveta.

Metódy štúdia živých predmetov

Ako každá iná veda, aj biológia má svoj vlastný arzenál metód. Popri vedeckej metóde poznávania, ktorá sa používa v iných odvetviach, sa v biológii hojne využívajú metódy ako historické, porovnávacie deskriptívne a pod.

vedecká metóda znalosti zahŕňajú pozorovanie, formulovanie hypotéz, experiment, modelovanie, analýzu výsledkov a odvodzovanie všeobecných vzorcov.

Pozorovanie- ide o cieľavedomé vnímanie predmetov a javov pomocou zmyslových orgánov alebo nástrojov, vzhľadom na úlohu činnosti. Hlavnou podmienkou vedeckého pozorovania je jeho objektivita, t.j. možnosť overenia získaných údajov opakovaným pozorovaním alebo využitím iných výskumných metód, napríklad experimentu. Fakty získané ako výsledok pozorovania sa nazývajú údajov. Môžu byť ako kvalitu(popisuje vôňu, chuť, farbu, tvar atď.), a kvantitatívny, navyše kvantitatívne údaje sú presnejšie ako kvalitatívne.

Na základe pozorovaných údajov sa formuluje hypotéza – hypotetický úsudok o pravidelnom spojení javov. Hypotéza je testovaná v sérii experimentov.

experimentovať nazývaná vedecky inscenovaná skúsenosť, pozorovanie skúmaného javu v kontrolovaných podmienkach, umožňujúce identifikovať charakteristiky tohto objektu alebo javu. Najvyššou formou experimentu je modelovanie – štúdium akýchkoľvek javov, procesov alebo systémov objektov stavaním a štúdiom ich modelov. V podstate ide o jednu z hlavných kategórií teórie poznania: každá metóda vedeckého výskumu, teoretická aj experimentálna, je založená na myšlienke modelovania. Výsledky experimentu a simulácie sú podrobené dôkladnej analýze.

Analýza nazývaná metóda vedeckého bádania rozkladom predmetu na jeho jednotlivé časti alebo mentálnym rozkúskovaním predmetu logickou abstrakciou. Analýza je neoddeliteľne spojená so syntézou.

Syntéza- je to metóda štúdia predmetu v jeho celistvosti, v jednote a prepojení jeho častí. V dôsledku analýzy a syntézy sa najúspešnejšia výskumná hypotéza stáva pracovnou hypotézou, a ak je schopná odolať pokusom o jej vyvrátenie a stále úspešne predpovedá predtým nevysvetlené skutočnosti a vzťahy, môže sa stať teória.

Pod teória chápať takú formu vedeckého poznania, ktorá poskytuje holistický pohľad na zákonitosti a podstatné súvislosti reality. Všeobecným smerom vedeckého výskumu je dosiahnuť vyššiu úroveň predvídateľnosti. Ak žiadne fakty nemôžu zmeniť teóriu a odchýlky od nej, ktoré sa vyskytujú, sú pravidelné a predvídateľné, potom ju možno povýšiť na hodnosť zákona- nevyhnutný, podstatný, stabilný, opakujúci sa vzťah medzi javmi v prírode. S narastajúcim množstvom poznatkov a zdokonaľovaním výskumných metód možno hypotézy a dokonca aj osvedčené teórie spochybňovať, upravovať a dokonca odmietať, keďže samotné vedecké poznatky sú svojou povahou dynamické a sú neustále predmetom kritického prehodnocovania.

Historická metóda odhaľuje zákonitosti vzhľadu a vývoja organizmov, formovanie ich štruktúry a funkcie. V mnohých prípadoch pomocou tejto metódy získavajú hypotézy a teórie, ktoré boli predtým považované za nepravdivé, nový život. Tak sa to napríklad stalo s Darwinovými predpokladmi o povahe signalizácie prostredníctvom rastliny v reakcii na vplyvy prostredia. Porovnávacia-deskriptívna metóda poskytuje anatomickú a morfologickú analýzu predmetov štúdia. Je základom klasifikácie organizmov, identifikácie vzorcov vzniku a vývoja rôznych foriem života.

Monitoring je systém opatrení na sledovanie, hodnotenie a predpovedanie zmien stavu skúmaného objektu, najmä biosféry. Vykonávanie pozorovaní a experimentov si často vyžaduje použitie špeciálneho vybavenia, ako sú mikroskopy, centrifúgy, spektrofotometre atď. Mikroskopia je široko používaná v zoológii, botanike, ľudskej anatómii, histológii, cytológii, genetike, embryológii, paleontológii, ekológii a iných oblastiach biológie. . Umožňuje študovať jemnú štruktúru predmetov pomocou svetelných, elektrónových, röntgenových a iných typov mikroskopov.

Svetelný mikroskop sa skladá z optickej a mechanickej časti. Optické časti sa podieľajú na konštrukcii obrazu a mechanické slúžia na pohodlie používania optických častí. Celkové zväčšenie mikroskopu sa určuje podľa vzorca: zväčšenie objektívu x zväčšenie okuláru = zväčšenie mikroskopu.

Napríklad, ak objektív zväčší objekt 8-krát a okulár zväčší 7-krát, potom je celkové zväčšenie mikroskopu 56.

Diferenciálna centrifugácia alebo frakcionácia umožňuje separovať častice podľa ich veľkosti a hustoty pôsobením odstredivej sily, čo sa aktívne využíva pri štúdiu štruktúry biologických molekúl a buniek.

Hlavné úrovne organizácie voľne žijúcich živočíchov

1. Molekulárna genetika. Najdôležitejšími úlohami biológie v tomto štádiu je štúdium mechanizmov prenosu génovej informácie, dedičnosti a variability.
2. Bunková úroveň. Základnou jednotkou bunkovej úrovne organizácie je bunka a elementárnym javom je reakcia bunkového metabolizmu.
3. úrovni tkaniva. Túto úroveň predstavujú tkanivá, ktoré kombinujú bunky určitej štruktúry, veľkosti, umiestnenia a podobných funkcií. Tkanivá vznikli v priebehu historického vývoja spolu s mnohobunkovosťou. V mnohobunkových organizmoch sa tvoria v procese ontogenézy v dôsledku bunkovej diferenciácie.
4. Orgánová úroveň. Orgánovú úroveň predstavujú orgány organizmov. U prvokov sa trávenie, dýchanie, obeh látok, vylučovanie, pohyb a rozmnožovanie vykonávajú rôznymi organelami. Pokročilejšie organizmy majú orgánové systémy. V rastlinách a zvieratách sa orgány vytvárajú v dôsledku odlišného počtu tkanív.
5. Úroveň organizmu. Elementárnou jednotkou tejto úrovne je jedinec vo svojom individuálnom vývoji, čiže ontogenéze, preto sa organizačná úroveň nazýva aj ontogenetická. Elementárnym javom tejto úrovne sú zmeny organizmu v jeho individuálnom vývoji.
6. Populačno-druhová úroveň. Populácia je súbor jedincov toho istého druhu, ktorí sa voľne krížia a žijú oddelene od iných podobných skupín jedincov. V populáciách dochádza k voľnej výmene dedičných informácií a ich prenosu na potomkov. Populácia je elementárnou jednotkou populačno-druhovej úrovne a elementárnym javom sú v tomto prípade evolučné premeny, akými sú mutácie a prirodzený výber.
7. Biogeocenotická úroveň. Biogeocenóza je historicky založené spoločenstvo populácií rôznych druhov, ktoré sú vzájomne prepojené s prostredím prostredníctvom metabolizmu a energie. Biogeocenózy sú základné systémy, v ktorých sa uskutočňuje materiálno-energetický cyklus v dôsledku životne dôležitej činnosti organizmov. Samotné biogeocenózy sú elementárne jednotky danej úrovne, pričom elementárnymi javmi sú energetické toky a obeh látok v nich. Biogeocenózy tvoria biosféru a určujú všetky procesy, ktoré sa v nej vyskytujú.
8. biosférickej úrovni. Biosféra je obal Zeme obývaný živými organizmami a nimi premenený. Biosféra je najvyššia úroveň organizácie života na planéte. Tento obal pokrýva spodnú časť atmosféry, hydrosféru a hornú vrstvu litosféry. Biosféra, rovnako ako všetky ostatné biologické systémy, je dynamická a aktívne ju transformujú živé bytosti. Sama je elementárnou jednotkou biosférickej úrovne a za elementárny jav považujú procesy obehu látok a energie, ktoré sa vyskytujú za účasti živých organizmov.

Ako bolo uvedené vyššie, každá z úrovní organizácie živej hmoty prispieva k jedinému evolučnému procesu: bunka nielen reprodukuje inherentnú dedičnú informáciu, ale ju aj mení, čo vedie k vzniku nových kombinácií znakov a vlastností organizmu. , ktoré sú zase vystavené pôsobeniu prirodzeného výberu na populačno-druhovej úrovni atď.

Význam biológie pre medicínu:

Genetický výskum umožnil vyvinúť metódy včasnej diagnostiky, liečby a prevencie ľudských dedičných chorôb;

Výber mikroorganizmov umožňuje získať enzýmy, vitamíny, hormóny potrebné na liečbu množstva ochorení;

Genetické inžinierstvo umožňuje výrobu biologicky aktívnych zlúčenín a liečiv;

Definícia pojmu „život“ v súčasnej fáze vedy. Základné vlastnosti živých vecí: Je dosť ťažké poskytnúť úplnú a jednoznačnú definíciu pojmu život, vzhľadom na obrovskú rozmanitosť jeho prejavov. Vo väčšine definícií pojmu život, ktoré v priebehu storočí uviedli mnohí vedci a myslitelia, boli zohľadnené popredné vlastnosti, ktoré odlišujú živých od neživých. Napríklad Aristoteles povedal, že život je „výživa, rast a úpadok“ tela; A. L. Lavoisier definoval život ako „chemickú funkciu“; G. R. Treviranus veril, že život je „stabilná uniformita procesov s rozdielom vonkajších vplyvov“. Je jasné, že takéto definície nemohli vedcov uspokojiť, keďže neodrážali (a ani nemohli odrážať) všetky vlastnosti živej hmoty. Okrem toho pozorovania naznačujú, že vlastnosti živých nie sú výnimočné a jedinečné, ako sa zdalo predtým, nachádzajú sa samostatne medzi neživými predmetmi. AI Oparin definoval život ako „zvláštnu, veľmi zložitú formu pohybu hmoty“. Táto definícia odráža kvalitatívnu originalitu života, ktorú nemožno zredukovať na jednoduché chemické alebo fyzikálne zákony. Avšak aj v tomto prípade má definícia všeobecný charakter a neodhaľuje špecifickú zvláštnosť tohto pohybu.

F. Engels v "Dialectics of Nature" napísal: "Život je spôsob existencie proteínových telies, ktorého podstatným bodom je výmena hmoty a energie s prostredím."

Pre praktickú aplikáciu sú užitočné tie definície, ktoré obsahujú základné vlastnosti, ktoré sú nevyhnutne vlastné všetkým živým formám. Tu je jeden z nich: život je makromolekulárny otvorený systém, pre ktorý je charakteristická hierarchická organizácia, schopnosť sebareprodukcie, sebazáchovy a sebaregulácie, metabolizmus, jemne regulovaný tok energie. Podľa tejto definície je život jadrom poriadku šíriaceho sa v menej usporiadanom vesmíre.

Život existuje vo forme otvorených systémov. To znamená, že akákoľvek živá forma nie je uzavretá len do seba, ale neustále si vymieňa hmotu, energiu a informácie s okolím.

2. Evolučne podmienené úrovne organizácie života: Existujú také úrovne organizácie živej hmoty - úrovne biologickej organizácie: molekulárna, bunková, tkanivová, orgánová, organizmová, populačná-druhová a ekosystémová.

Molekulárna úroveň organizácie- to je úroveň fungovania biologických makromolekúl - biopolymérov: nukleové kyseliny, proteíny, polysacharidy, lipidy, steroidy. Od tejto úrovne začínajú najdôležitejšie životné procesy: metabolizmus, premena energie, prenos dedičných informácií. Táto úroveň sa študuje: biochémia, molekulárna genetika, molekulárna biológia, genetika, biofyzika.

Bunková úroveň- je to úroveň buniek (bunky baktérií, siníc, jednobunkových živočíchov a rias, jednobunkových húb, buniek mnohobunkových organizmov). Bunka je štrukturálna jednotka živého, funkčná jednotka, jednotka vývoja. Túto úroveň študuje cytológia, cytochémia, cytogenetika, mikrobiológia.

Tkanivová úroveň organizácie- Toto je úroveň, na ktorej sa študuje štruktúra a fungovanie tkanív. Túto úroveň študuje histológia a histochémia.

Orgánová úroveň organizácie- Toto je úroveň orgánov mnohobunkových organizmov. Anatómia, fyziológia, embryológia študujú túto úroveň.

Organizačná úroveň organizácie- to je úroveň jednobunkových, koloniálnych a mnohobunkových organizmov. Špecifickosť organizmovej úrovne spočíva v tom, že na tejto úrovni dochádza k dekódovaniu a implementácii genetickej informácie, k tvorbe znakov, ktoré sú vlastné jedincom daného druhu. Túto úroveň študuje morfológia (anatómia a embryológia), fyziológia, genetika, paleontológia.

Populačno-druhová úroveň je úroveň agregátov jedincov – populácií a druhov. Túto úroveň študuje systematika, taxonómia, ekológia, biogeografia a populačná genetika. Na tejto úrovni sa študujú genetické a ekologické vlastnosti populácií, elementárne evolučné faktory a ich vplyv na genofond (mikroevolúcia), problém ochrany druhov.

Biogeocenotická úroveň organizácie života - reprezentované rôznymi prírodnými a kultúrnymi biogeocenózami vo všetkých životných prostrediach . Komponenty- Populácie rôznych druhov; enviromentálne faktory ; Potravinové siete, toky hmoty a energie ; Základné procesy; Biochemický cyklus a tok energie, ktoré udržujú život ; Pohybová rovnováha medzi živými organizmami a abiotickým prostredím (homeostáza) ; Poskytovanie živých organizmov životnými podmienkami a zdrojmi (potrava a prístrešie). Vedy vedúce k výskumu na tejto úrovni: Biogeografia, Biogeocenológia Ekológia

Biosférická úroveň organizácie života

Predstavuje ju najvyššia, globálna forma organizácie biosystémov – biosféra. Komponenty - biogeocenózy; Antropogénny vplyv; Základné procesy; Aktívna interakcia živej a neživej hmoty planéty; Biologický globálny obeh hmoty a energie;

Aktívna biogeochemická účasť človeka na všetkých procesoch biosféry, jeho ekonomických a etnokultúrnych aktivitách

Vedy vedúce k výskumu na tejto úrovni: Ekológia; Globálna ekológia; Vesmírna ekológia; Sociálna ekológia.

Biologické vedy a nimi skúmané aspekty. Anatómia je veda o vnútornej stavbe tela. Genetika je o dedičnosti a variabilite. Embryológia je veda o embryonálnom vývoji organizmu. Histológia je veda o štruktúre tkaniva. Cytológia je veda o štruktúre bunkovej aktivity. Morfológia je veda o vonkajšej štruktúre organizmu. Fyziológia je veda, ktorá študuje procesy života. Zoológia je veda o zvieratách. Botanika je veda o rastlinách. Mikrobiológia je veda o baktériách a vírusoch.

Biológia 10. ročník

"Metódy rozmnožovania" - Rozmnožovanie spórami. Reprodukcia delením. Tvorba zárodočných buniek. Druhy asexuálnej reprodukcie. Sporulácia. Sexuálna reprodukcia. Jedince identické s pôvodným organizmom. Nepohlavné rozmnožovanie. vegetatívne rozmnožovanie. Reprodukcia. Schopnosť kombinovať genetický materiál. Zánik sexuálnej reprodukcie.

"Teórie vzniku života" - Moja najlepšia lekcia. Schéma prechodu chemickej evolúcie. Hmlovina. Problém prírody. teórie pôvodu. Pravidlá sudcovskej etiky. História reprezentácií. Etapy vzniku slnečnej sústavy. Štruktúra lekcie. História myšlienok o pôvode života. Skupinová práca v triede. Sudcovia pracujú. Hypotézy o vzniku života. Hmota. Fáza lekcie. moderné hypotézy. Debata. Pravidlá hry. Doplňujúca otázka.

"Anorganické zlúčeniny bunky" - Chemické prvky bunky. Chemické zloženie bunky. Funkcie vody. Polarita membrán živých buniek. Zahrnuté vo vode. Proteínová zložka. Zloženie krvnej plazmy. Úloha. Chemické látky. Všimnite si vlastnosti vody. Zvýraznite charakteristické vlastnosti. Vlastnosti vody. Makronutrienty. Látky. Dipólová štruktúra.

"Problémy vzniku života na Zemi" - Vznik mnohobunkových organizmov. Podmienky pre vznik primitívnych živých bytostí. História uhlíka. koacervátové kvapôčky. Vznik primárnych organizmov. Diela L. Pasteura. Teórie vzniku života. Rozvoj života. História myšlienok o pôvode života. Pôvod života na Zemi. Od uhlíka po bielkoviny. Reprezentácie starovekých a stredovekých filozofov. Vek Zeme. Možnosť tvorby zložitých organických zlúčenín.

"Populačná dynamika" - Jednobunková améba sa každé tri hodiny rozdelí na dve bunky. Vzácne druhy. Slovník. krivky prežitia. Matematické a počítačové modelovanie. Malthusov zákon. Modely rozvoja populácie. Ekologická stratégia. Model dravec-korisť. Antropogénny vplyv na typy rastu. Typy rastu populácie. Grafy zmien počtu obyvateľov. Plán lekcie. R-stratégovia. hustota obyvateľstva. Ktoré druhy majú stabilnú populačnú dynamiku.

"Vírusy v tele" - Vzhľadom na vysokú mutabilitu vírusov je liečba vírusových ochorení pomerne náročná. Vírusové ochorenia. Štruktúra a klasifikácia vírusov. Vírusy sú pôvodcami mnohých nebezpečných chorôb ľudí, zvierat a rastlín. Vírusy majú dedičnosť.Prvá zmienka o kiahňach v Rusku pochádza zo 4. storočia. Pokusov využiť vírusy v prospech ľudstva je pomerne málo. Podobne ako iné organizmy, aj vírusy sú schopné replikácie.

Klasifikuje a opisuje živé bytosti, pôvod ich druhov, interakciu medzi sebou a s prostredím.

Ako samostatná veda sa biológia objavila z prírodných vied v 19. storočí, keď vedci zistili, že všetky živé organizmy majú niektoré spoločné vlastnosti a znaky, ktoré v súhrne nie sú charakteristické pre neživú prírodu. Pojem „biológia“ zaviedli nezávisle od seba viacerí autori: Friedrich Burdach v roku 1800, Gottfried Reinhold Treviranus v roku 1802 a Jean-Baptiste Lamarck v roku 1802.

Biologický obraz sveta

V súčasnosti je biológia štandardným predmetom na stredných a vysokých školách po celom svete. Každý rok vychádza viac ako milión článkov a kníh z biológie, medicíny, biomedicíny a bioinžinierstva.

• Bunková teória – doktrína o všetkom, čo súvisí s bunkami. Všetky živé organizmy pozostávajú aspoň z jednej bunky - hlavnej stavebnej a funkčnej jednotky organizmov. Základné mechanizmy a chémia všetkých buniek vo všetkých suchozemských organizmoch sú podobné; bunky pochádzajú iba z už existujúcich buniek, ktoré sa množia delením buniek. Bunková teória popisuje stavbu buniek, ich delenie, interakciu s vonkajším prostredím, zloženie vnútorného prostredia a bunkovej membrány, mechanizmus účinku jednotlivých častí bunky a ich vzájomnú interakciu.
• Evolúcia. Prostredníctvom prirodzeného výberu a genetického driftu sa dedičné črty populácie menia z generácie na generáciu.
• Teória gen. Znaky živých organizmov sa odovzdávajú z generácie na generáciu spolu s génmi, ktoré sú zakódované v DNA. Informácie o štruktúre živých vecí alebo genotype bunky využívajú na vytvorenie fenotypu, pozorovateľných fyzikálnych alebo biochemických charakteristík organizmu. Hoci fenotyp, vyjadrený prostredníctvom génovej expresie, môže pripraviť organizmus na život vo svojom prostredí, informácie o prostredí sa späť do génov neprenášajú. Gény sa môžu meniť iba v reakcii na environmentálne vplyvy prostredníctvom evolučného procesu.
• Homeostáza. Fyziologické procesy, ktoré umožňujú organizmu udržiavať konštantné vnútorné prostredie bez ohľadu na zmeny vonkajšieho prostredia.
• Energia. Vlastnosť každého živého organizmu, nevyhnutná pre jeho stav.

bunkovej teórie

Evolúcia

Ústredným organizačným konceptom v biológii je, že život sa v priebehu času mení a vyvíja prostredníctvom evolúcie a že všetky známe formy života na Zemi majú spoločný pôvod. To viedlo k podobnosti základných jednotiek a procesov života uvedených vyššie. Pojem evolúcie zaviedol do vedeckého slovníka Jean-Baptiste Lamarck v roku 1809. Charles Darwin o päťdesiat rokov neskôr zistil, že prirodzený výber je jeho hybnou silou, rovnako ako umelý výber vedome používa človek na vytváranie nových plemien zvierat a odrôd rastlín. Neskôr, v syntetickej evolučnej teórii, bol genetický drift postulovaný ako dodatočný mechanizmus evolučnej zmeny.

génová teória

Podobu a funkciu biologických objektov reprodukujú z generácie na generáciu gény, ktoré sú základnými jednotkami dedičnosti. Fyziologická adaptácia na prostredie nemôže byť zakódovaná v génoch a zdedená v potomstve (pozri Lamarckizmus). Je pozoruhodné, že všetky existujúce formy pozemského života, vrátane baktérií, rastlín, zvierat a húb, majú rovnaké základné mechanizmy na kopírovanie DNA a syntézu proteínov. Napríklad baktérie injikované ľudskou DNA sú schopné syntetizovať ľudské proteíny.

Súhrn génov organizmu alebo bunky sa nazýva genotyp. Gény sú uložené na jednom alebo viacerých chromozómoch. Chromozóm je dlhý reťazec DNA, ktorý môže niesť veľa génov. Ak je gén aktívny, potom sa jeho sekvencia DNA skopíruje do sekvencií RNA prostredníctvom transkripcie. Ribozóm potom môže použiť RNA na syntézu proteínovej sekvencie zodpovedajúcej kódu RNA v procese nazývanom translácia. Proteíny môžu vykonávať katalytickú (enzymatickú) funkciu, transportné, receptorové, ochranné, štrukturálne, motorické funkcie.

homeostázy

Homeostáza je schopnosť otvorených systémov regulovať svoje vnútorné prostredie takým spôsobom, aby sa udržala jeho stálosť prostredníctvom rôznych nápravných opatrení riadených regulačnými mechanizmami. Všetky živé veci, mnohobunkové aj jednobunkové, sú schopné udržiavať homeostázu. Na bunkovej úrovni sa napríklad udržiava stála kyslosť vnútorného prostredia (). Teplokrvné živočíchy udržiavajú stálu telesnú teplotu na úrovni tela. V spojení s pojmom ekosystém sa homeostázou rozumie najmä udržiavanie stálej koncentrácie vzdušného kyslíka a oxidu uhličitého na Zemi rastlinami a riasami.

Energia

Prežitie každého organizmu závisí od neustáleho prísunu energie. Energia sa čerpá z látok, ktoré slúžia ako potrava, a prostredníctvom špeciálnych chemických reakcií sa využíva na budovanie a udržiavanie štruktúry a fungovania buniek. V tomto procese sa molekuly potravy používajú na extrakciu energie a na syntézu vlastných biologických molekúl tela.

Primárnym zdrojom energie pre veľkú väčšinu pozemských bytostí je svetelná energia, najmä slnečná, avšak niektoré baktérie a archaea získavajú energiu prostredníctvom chemosyntézy. Svetelná energia prostredníctvom fotosyntézy je premieňaná rastlinami na chemické (organické molekuly) v prítomnosti vody a určitých minerálov. Časť prijatej energie sa minie na zvýšenie biomasy a udržanie života, druhá časť sa stráca vo forme tepla a odpadových látok. Všeobecné mechanizmy premeny chemickej energie na energiu udržujúcu život sa nazývajú dýchanie a metabolizmus.

Úrovne organizácie života

Živé organizmy sú vysoko organizované štruktúry, preto sa v biológii rozlišuje niekoľko úrovní organizácie. V rôznych zdrojoch sú niektoré úrovne vynechané alebo sa navzájom kombinujú. Nižšie sú uvedené hlavné úrovne organizácie voľne žijúcich živočíchov oddelene od seba.

• Molekulárna - úroveň interakcie molekúl, ktoré tvoria bunku a určujú všetky jej procesy.
• Bunková - úroveň, na ktorej sú bunky považované za elementárne jednotky štruktúry života.
• Tkanivo - úroveň súborov buniek podobných štruktúrou a funkciou, ktoré tvoria tkanivá.
• Orgán - úroveň jednotlivých orgánov, ktoré majú svoju štruktúru (združenie typov tkanív) a umiestnenie v tele.
• Organizmus - úroveň jednotlivého organizmu.
• Populačno-druhová úroveň - úroveň populácie tvorenej súborom jedincov toho istého druhu.
• Biogeocenotická - úroveň interakcie druhov medzi sebou a s rôznymi faktormi prostredia.
• Biosférická úroveň je súhrn všetkých biogeocenóz, vrátane a spôsobujúcich všetky javy života na Zemi.

Biologické vedy

Väčšina biologických vied je disciplín s užším zameraním. Tradične sú zoskupené podľa typov študovaných organizmov:

• botanika je štúdium rastlín, rias, húb a hubovitých organizmov,
• zoológia - zvieratá a protisti,
• mikrobiológia - mikroorganizmy a vírusy.

• biochémia študuje chemický základ života,
• biofyzika študuje fyzikálne základy života,
• molekulárna biológia - komplexné interakcie medzi biologickými molekulami,
• bunková biológia a cytológia - základné stavebné kamene mnohobunkových organizmov, buniek,
• histológia a anatómia - stavba tkanív a tela z jednotlivých orgánov a tkanív,
• fyziológia - fyzikálne a chemické funkcie orgánov a tkanív,
• etológia - správanie živých bytostí,
• ekológia - vzájomná závislosť rôznych organizmov a ich prostredia,
• genetika - vzory dedičnosti a variability,
• vývinová biológia - vývoj organizmu v ontogenéze,
• paleobiológia a evolučná biológia – vznik a historický vývoj voľne žijúcich živočíchov.

Na hraniciach s príbuznými vedami sú to: biomedicína, biofyzika (náuka o živých objektoch fyzikálnymi metódami), biometria a pod. V súvislosti s praktickými potrebami človeka sú to oblasti ako vesmírna biológia, sociobiológia, fyziológia práce, bionika.

Biologické disciplíny

História biológie

Hoci koncept biológie ako osobitej prírodnej vedy vznikol v 19. storočí, biologické disciplíny vznikli skôr v medicíne a prírodnej histórii. Ich tradícia je zvyčajne vysledovaná od takých starovekých vedcov ako Aristoteles a Galen cez arabských lekárov al-Jahiz, ibn-Sina, ibn-Zuhra a ibn-al-Nafiz. Počas renesancie došlo v biologickom myslení v Európe k revolúcii vynálezom tlače a šírením tlačených diel, záujmom o experimentálny výskum a objavením mnohých nových živočíšnych a rastlinných druhov počas veku objavov. V tom čase pracovali vynikajúce mysle Andrei Vesalius a William Harvey, ktorí položili základy modernej anatómie a fyziológie. O niečo neskôr Linnaeus a Buffon urobili skvelú prácu pri klasifikácii foriem živých a fosílnych tvorov. Mikroskopia otvorila dovtedy neznámy svet mikroorganizmov pozorovaniu a položila základ pre rozvoj bunkovej teórie. Rozvoj prírodných vied, čiastočne v dôsledku vzniku mechanistickej filozofie, prispel k rozvoju prírodnej histórie.

Začiatkom 19. storočia sa niektoré z moderných biologických disciplín, ako botanika a zoológia, dostali na profesionálnu úroveň. Lavoisier a ďalší chemici a fyzici začali zbližovať predstavy o živej a neživej prírode. Prírodovedci ako Alexander Humboldt skúmali interakciu organizmov s ich prostredím a jeho závislosť od geografie, čím položili základy biogeografie, ekológie a etológie. V 19. storočí vývoj doktríny evolúcie postupne viedol k pochopeniu úlohy vymierania a premenlivosti druhov a bunková teória ukázala v novom svetle základy štruktúry živej hmoty. V kombinácii s údajmi z embryológie a paleontológie tieto pokroky umožnili Charlesovi Darwinovi vytvoriť holistickú teóriu evolúcie založenú na prirodzenom výbere. Koncom 19. storočia myšlienky spontánnej generácie konečne ustúpili teórii infekčného agens ako pôvodcu chorôb. Ale mechanizmus dedenia rodičovských vlastností bol stále záhadou.

Popularizácia biológie

pozri tiež