La biologia è una materia che rivela i modelli fondamentali dei fenomeni della vita. Biologia generale Cosa studia la biologia generale
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Biologia– la scienza della natura vivente che studia la vita come forma speciale di materia, le leggi della sua esistenza e del suo sviluppo. La biologia, prima di tutto, è un complesso di conoscenze sulla vita e un insieme di discipline scientifiche (più di 300) che studiano gli esseri viventi: composizione chimica, struttura fine e grossolana, distribuzione, funzionamento, passato, presente e futuro, nonché come significato pratico e applicazione. Il termine “biologia” nel senso moderno fu introdotto contemporaneamente nel 1802 da J.-B. Lamarck e il naturalista tedesco G. R. Treviranus.
Articolo Ricerca biologica - tutte le manifestazioni della vita:
Struttura e funzioni, sviluppo e distribuzione degli organismi viventi (procarioti, protisti, piante, funghi, animali ed uomo);
Struttura, funzioni e sviluppo delle comunità naturali, loro rapporti tra loro e con l'ambiente;
Sviluppo storico ed evoluzione degli organismi viventi.
Compiti che la biologia decide:
Identificazione e spiegazione delle proprietà generali e della diversità degli organismi viventi;
Conoscenza dei modelli nella struttura e nel funzionamento dei sistemi viventi di diversi ranghi, delle loro interrelazioni, stabilità e dinamismo;
Studio dello sviluppo storico del mondo organico;
Elaborare un quadro scientifico del mondo sulla base dei dati ottenuti;
Garantire la preservazione della biosfera e la capacità della natura di riprodursi.
Metodi, utilizzato per risolvere problemi:
- osservazione: permette di descrivere fenomeni biologici;
-confronto: permette di trovare schemi comuni a vari fenomeni;
- sperimentale (esperienza): il ricercatore crea artificialmente una situazione che aiuta a studiare le proprietà degli oggetti biologici;
- modellazione: utilizzando la tecnologia informatica, vengono simulati singoli processi o fenomeni biologici (il comportamento di un sistema biologico entro determinati parametri):
- storico: consente, sulla base dei dati sul mondo organico moderno e sul suo passato, di studiare i processi di sviluppo della natura vivente (utilizzati per la prima volta da Charles Darwin).
Per descrivere e studiare i processi biologici, i biologi utilizzano anche metodi: scienze chimiche, fisiche, matematiche, tecniche, geografia, geologia, geochimica, ecc. Di conseguenza, sorgono discipline correlate (borderline): biochimica, biofisica, scienza del suolo, radiobiologia, radioecologia , ecc. .d.
Tutte le scienze possono essere classificate:
· per materia di studio:
- zoologia(studia l'origine, la struttura e lo sviluppo degli animali, il loro modo di vivere, la distribuzione sul globo), comprese le discipline più ristrette - entomologia(oh insetti), ornitologia(sugli uccelli) ittiologia(sul pesce) teriologia(sui mammiferi);
- botanica(studia gli organismi che diffondono, la loro origine, struttura, sviluppo, attività vitale, proprietà, diversità, classificazione, nonché la struttura, lo sviluppo e la posizione delle comunità vegetali sulla superficie terrestre - fitocenosi), all'interno della quale si distinguono briologia (sui muschi), dendrologia (sugli alberi);
- microbiologia(microrganismi);
- micologia(funghi);
- lichenologia(licheni);
- algologia(alga marina);
-virologia(virus);
- idrobiologia(studia gli organismi che vivono nell'ambiente acquatico), ecc.;
· studiare le proprietà del corpo:
- anatomia E morfologia(l'oggetto del loro studio è la struttura esterna e interna e la forma degli organismi);
- fisiologia(studia le funzioni degli organismi viventi, la loro reciproca connessione, la dipendenza dalle condizioni esterne e interne); diviso in fisiologia umana, fisiologia animale, fisiologia vegetale, ecc.;
-citologia(studia la cellula come unità strutturale e funzionale degli organismi;
- istologia(studia la struttura dei tessuti degli organismi animali);
- embriologia e biologia dello sviluppo individuale(studia i modelli di sviluppo individuale);
- ecologia(studia lo stile di vita di animali e piante nel loro rapporto con le condizioni ambientali), ecc.
· sull’uso di determinati metodi di ricerca:
- biochimica(studia la composizione chimica degli organismi, la struttura e le funzioni delle sostanze chimiche utilizzando metodi chimici);
- biofisica(studia i fenomeni fisici e fisico-chimici nelle cellule e negli organismi utilizzando metodi fisici);
- biometrica(basato sulla misurazione dei corpi viventi, delle loro parti, processi e reazioni e sui successivi calcoli, esegue l'elaborazione matematica dei dati al fine di stabilire dipendenze, modelli invisibili quando si descrivono fenomeni e processi individuali), ecc.;
- genetica(studia i modelli di ereditarietà e variabilità);
· sull’applicazione pratica delle conoscenze biologiche:
- biotecnologia(un insieme di metodi industriali che consentono di utilizzare organismi viventi con elevata efficienza per ottenere prodotti preziosi - antibiotici, amminoacidi, proteine, vitamine, ormoni, ecc., per proteggere le piante da parassiti e malattie, per combattere l'inquinamento ambientale, in impianti di depurazione, ecc..d.);
- agrobiologia(un insieme di conoscenze sulla coltivazione delle colture agricole);
- selezione(la scienza dei metodi per creare varietà vegetali, razze animali e ceppi di microrganismi con proprietà necessarie per l'uomo);
- allevamento di bestiame, medicina veterinaria, biologia medica, fitopatologia e così via.;
· studiare il livello di organizzazione degli esseri viventi:
- biologia molecolare(esamina i fenomeni della vita a livello genetico molecolare e tiene conto del significato della struttura tridimensionale delle molecole);
- citologia E istologia(studio delle cellule e dei tessuti degli organismi viventi);
- biologia specie-popolazione(studia le popolazioni);
- biocenologia(studia le biogeocenosi);
- biologia generale(studia modelli generali che rivelano l'essenza della vita);
- biogeografia(studia i modelli generali di distribuzione geografica degli organismi viventi sulla Terra;
- tassonomia(studia la diversità degli organismi e la loro distribuzione in gruppi);
- paleontologia(studia la storia del mondo organico dai resti di animali e piante);
- dottrina evoluzionistica(studia lo sviluppo storico della natura vivente e la diversità del mondo organico).
Significato pratico e applicazione delle conquiste della biologia moderna:
1. La biologia è la base teorica di molte scienze.
2. La conoscenza della biologia è necessaria per comprendere il posto dell'uomo nel sistema della natura, per comprendere le relazioni tra gli organismi e la natura inanimata che li circonda.
3. La biologia ha un'influenza decisiva sul progresso della produzione agricola e della medicina:
Protezione ambientale;
Riconoscimento, prevenzione e cura delle malattie delle piante, degli animali e dell'uomo;
Ampliare la portata dell’allevamento di pesci e animali da pelliccia;
Coinvolgimento di nuovi territori nel fatturato economico;
Sviluppo della selezione di microrganismi, piante e animali;
Previsione della situazione ambientale in varie regioni e dello stato della biosfera nel suo insieme.
4. La formazione biologica occupa un posto speciale nel sistema di istruzione medica.
5. Molti principi e disposizioni biologiche
Utilizzato nella tecnologia:
Sono la base di numerose industrie nei settori alimentare, leggero, microbiologico e di altro tipo.
6. Le moderne biotecnologie create sulla base dell'ingegneria cellulare e genetica (produzione di ceppi di microrganismi in grado di sintetizzare l'insulina umana, l'ormone della crescita, gli interferoni, i farmaci immunogeni, i vaccini, ecc.) vengono ampiamente introdotte.
8. La ricerca genetica ha reso possibile lo sviluppo di metodi per la diagnosi precoce (prenatale), il trattamento e la prevenzione di molte malattie umane ereditarie.
Autoaggiornamento – la capacità degli organismi di rinnovare costantemente gli elementi strutturali - molecole, enzimi, organelli, cellule - sostituendo quelli “consumati” che hanno adempiuto alle loro funzioni (cellule del sangue, cellule epidermiche della pelle, ecc.). In questo caso, gli organismi utilizzano sostanze ed energia che entrano nelle cellule ( flusso di materia ed energia). È previsto l'aggiornamento automatico metabolismo E conversione di energia, Reazioni di sintesi della matrice, discrezione.
Autoriproduzione – la capacità degli organismi viventi di produrre la propria specie preservando la struttura e le funzioni delle forme parentali nei loro discendenti. Quando gli organismi viventi si riproducono, la prole di solito assomiglia ai loro genitori: i gatti danno alla luce gattini, i cani - cuccioli. I semi di dente di leone si trasformeranno nuovamente in denti di leone. La riproduzione fornisce la proprietà dell'autoriproduzione. Il processo di autoriproduzione avviene a quasi tutti i livelli dell'organizzazione. Grazie alla riproduzione, non solo gli organismi interi, ma anche le cellule e gli organelli cellulari (mitocondri, plastidi) dopo la divisione sono simili ai loro predecessori. Da una molecola di DNA, quando viene raddoppiata, si formano due molecole figlie, ripetendo completamente quella originale. Si basa sull'autoriproduzione Reazioni di sintesi della matrice, cioè la formazione di nuove molecole e strutture basate sull'informazione ( Flusso di informazioni), incorporato nella sequenza nucleotidica del DNA. Di conseguenza, l’autoriproduzione è strettamente correlata al fenomeno eredità.
Autoregolamentazione – la capacità degli organismi in condizioni ambientali in continuo cambiamento di mantenere la costanza della loro composizione chimica e l'intensità dei processi fisiologici (omeostasi) basati sul flusso di materia, energia e informazioni. In questo caso, la carenza di nutrienti mobilita le risorse interne dell’organismo, mentre un eccesso provoca l’immagazzinamento di queste sostanze. L'autoregolazione si realizza in diversi modi grazie all'attività dei sistemi regolatori - nervoso ed endocrino - e si basa basato sul principio del feedback: un segnale per accendere un particolare sistema può essere un cambiamento nella concentrazione di una sostanza o nello stato di un sistema. Pertanto, un aumento della concentrazione di glucosio nel sangue porta ad un aumento della produzione dell'ormone pancreatico insulina, che riduce il contenuto di questo zucchero nel sangue; una diminuzione dei livelli di glucosio nel sangue rallenta il rilascio dell’ormone nel flusso sanguigno. Una diminuzione del numero di cellule nel tessuto (durante il peeling, la dermoabrasione della pelle, a seguito di lesioni) provoca una maggiore proliferazione delle cellule rimanenti; il ripristino del numero normale di cellule segnala la cessazione della divisione cellulare intensiva).
Delle altre proprietà caratteristiche degli esseri viventi, alcune sono in un modo o nell'altro simili ai processi che si verificano nella natura inanimata.
Unità di composizione chimica. Gli organismi viventi si distinguono abbastanza chiaramente da quelli non viventi per la loro composizione chimica (acidi nucleici, proteine, carboidrati, grassi, ecc.). Gli esseri viventi sono costituiti dagli stessi elementi degli oggetti inanimati. Ma formano molecole complesse nel corpo che non si trovano nella natura inanimata. Inoltre, anche i rapporti di questi elementi negli esseri viventi e non viventi sono diversi. Se viene rappresentata la composizione elementare della natura inanimata, insieme all'ossigeno silicio, ferro, magnesio, alluminio ecc., quindi negli organismi viventi il 98% della composizione chimica è rappresentata solo da quattro elementi: carbonio, azoto, idrogeno E ossigeno. Inoltre, tutti gli organismi viventi sono costituiti principalmente da quattro gruppi di molecole organiche complesse: proteine, carboidrati, lipidi e acidi nucleici. Va inoltre notato che la composizione degli elementi chimici nei diversi ambienti di natura inanimata, a differenza degli organismi viventi, è diversa. L'idrosfera è dominata da idrogeno E ossigeno, nell'atmosfera – azoto E ossigeno, nella litosfera – silicio E ossigeno.
Metabolismo e conversione dell'energia. Questo la proprietà generale di tutti gli esseri viventi è la totalità di tutte le trasformazioni chimiche che avvengono nel corpo e garantiscono la conservazione e la riproduzione della vita. Organismo– un sistema aperto in uno stato stazionario stabile: la velocità di fornitura continua di sostanze ed energia dall'ambiente è bilanciata dalla velocità di trasferimento continuo di sostanze ed energia dal sistema.
L’organismo consuma sostanze ed energia dall’ambiente, le utilizza per garantire reazioni chimiche, e poi restituisce all’ambiente, ma sotto forma diversa, una quantità equivalente di energia (sotto forma di calore) e materia (sotto forma di decadimento). prodotti). Gli organismi consumano sostanze dall'ambiente nel processo nutrizione. Autotrofi– le piante, la maggior parte dei protisti e alcuni procarioti capaci di fotosintesi creano essi stessi sostanze organiche da quelle inorganiche utilizzando l’energia luminosa. Eterotrofi– gli animali, i funghi, alcuni protisti e la maggior parte dei procarioti utilizzano sostanze organiche di altri organismi, le scompongono con enzimi e assimilano i prodotti della scissione.
Una parte significativa delle sostanze organiche (carboidrati, proteine, lipidi) derivanti dalla nutrizione autotrofa o eterotrofa contengono energia nei legami chimici. Durante la respirazione, questa energia viene rilasciata e accumulata in ATP. I prodotti finali del metabolismo, spesso tossici, nel processo scarico, O escrezione vengono escreti dal corpo.
Pertanto, gli organismi sono caratterizzati dal metabolismo con l'ambiente e dalla dipendenza energetica. Il metabolismo e la conversione dell'energia assicurano la costanza della composizione chimica e della struttura di tutte le parti del corpo e, di conseguenza, la costanza del loro funzionamento in condizioni ambientali in continuo cambiamento. Altri segni - crescita, irritabilità, ereditarietà, variabilità, riproduzione - tutto questo è il risultato del metabolismo e della sua manifestazione.
Riproduzione. Quando gli organismi si riproducono, ne producono altri simili a loro e quindi aumentano il numero di individui. Durante il processo di riproduzione, i segni, le proprietà e le caratteristiche di sviluppo degli organismi di una determinata specie vengono trasmessi di generazione in generazione. Grazie alla riproduzione il numero delle specie si mantiene per lungo tempo ad un certo livello. Il ricambio generazionale è assicurato dalla riproduzione sessuata e asessuata.
Eredità. Consiste in la capacità degli organismi, durante la riproduzione, di trasmettere le proprie caratteristiche, proprietà e caratteristiche di sviluppo di generazione in generazione. L'ereditarietà si basa sulla stabilità dei portatori di informazioni genetiche, cioè sulla costanza della struttura delle molecole di DNA. L'informazione genetica contenuta nel DNA determina i possibili limiti di sviluppo dell'organismo, le sue strutture, funzioni e reazioni all'ambiente. Allo stesso tempo, i figli sono generalmente simili ai loro genitori, ma non identici a loro.
Variabilità. La capacità degli organismi di acquisire nuove proprietà e caratteristiche durante l'ontogenesi e di perdere quelle vecchie, chiamato variabilità. Questa proprietà è, per così dire, l'opposto dell'ereditarietà, ma allo stesso tempo è strettamente correlata ad essa, poiché in questo caso cambiano i geni che determinano lo sviluppo di alcune caratteristiche. Se la riproduzione delle matrici - molecole di DNA - avvenisse sempre con assoluta precisione, durante la riproduzione degli organismi ci sarebbe continuità solo dei caratteri precedentemente esistenti e l'adattamento delle specie alle mutevoli condizioni ambientali sarebbe impossibile. Quindi, variabilità è la capacità degli organismi di acquisire nuove caratteristiche e proprietà, che si basa sui cambiamenti nelle molecole del DNA. Pertanto, l'autoduplicazione delle molecole di DNA consente non solo ai discendenti di preservare le caratteristiche ereditarie dei loro genitori, ma anche la deviazione da essi, cioè la variabilità, a seguito della quale gli organismi acquisiscono nuove caratteristiche e proprietà. La variabilità crea una varietà di materiale per la selezione naturale, cioè la selezione degli individui più adattati a specifiche condizioni di esistenza in condizioni naturali, che, a sua volta, porta all'emergere di nuove forme di vita, nuove specie di organismi.
Crescita e sviluppo. Indipendentemente dal metodo di riproduzione (asessuale o sessuale), tutti gli individui figli formati da uno zigote, spore, germogli o cellule ereditano solo l'informazione genetica, cioè la capacità di mostrare determinate caratteristiche e proprietà. Il nuovo organismo implementa le informazioni ereditarie ricevute durante crescita e sviluppo. Sviluppo – cambiamento nella struttura esterna o interna del corpo. Viene presentato lo sviluppo degli organismi viventi ontogenesi (sviluppo individuale) E filogenesi (sviluppo storico). Nel corso dell'ontogenesi, le proprietà individuali dell'organismo compaiono gradualmente e costantemente (l'aspetto del colore degli occhi, la capacità di sostenere la testa, sedersi, camminare, l'aspetto dei denti, ecc. Nei bambini). Lo sviluppo è accompagnato altezza – aumento graduale delle dimensioni dell'organismo in via di sviluppo, a causa del processo di aumento del numero di cellule e accumulo di massa di formazioni extracellulari come risultato del metabolismo. Nel processo di sviluppo nasce un'organizzazione strutturale specifica dell'individuo e l'aumento della sua massa è dovuto alla riproduzione delle macromolecole, delle strutture elementari delle cellule e delle cellule stesse. Con il susseguirsi di numerose generazioni si verifica un cambiamento di specie, o filogenesi (evoluzione) – Si tratta dello sviluppo irreversibile e diretto della natura vivente, accompagnato dalla formazione di nuove specie e dalla progressiva complicazione della vita.
Irritabilità. Nel processo di evoluzione, gli organismi si sono sviluppati la capacità di rispondere selettivamente alle influenze dell’ambiente esterno o interno– irritabilità. Ad esempio, nei mammiferi, quando la temperatura corporea aumenta, i vasi sanguigni della pelle si dilatano, dissipando il calore in eccesso e ripristinando così la temperatura corporea ottimale.
Qualsiasi cambiamento nelle condizioni ambientali che circondano l'organismo lo èirritante e la reazione del corpo agli stimoli esterni serve come indicatore della sua sensibilità e manifestazione di irritabilità. La forma più sorprendente di manifestazione di irritabilità è movimento. Nelle piante lo è tropismi E nastia, nei protisti – Taxi; reazioni di organismi multicellulari - riflessi effettuata attraverso il sistema nervoso. La combinazione “stimolo - reazione” può accumularsi sotto forma di esperienza ed essere utilizzata dall'organismo in futuro.
Adattamento all'ambiente. Gli organismi viventi non solo sono ben adattati al loro ambiente, ma si adattano perfettamente anche al loro stile di vita. Vengono chiamate caratteristiche della struttura, dell'attività vitale e del comportamento che garantiscono la sopravvivenza e la riproduzione nel loro habitat adattamenti (dispositivi).
Discrezione e integrità. La discrezione è una proprietà universale della materia: ogni atomo è costituito da particelle elementari, gli atomi formano una molecola. Le molecole semplici fanno parte di composti complessi o cristalli, ecc. I sistemi viventi differiscono nettamente dagli oggetti non viventi per la loro eccezionale complessità e l'elevato ordine strutturale e funzionale. Allo stesso tempo, un singolo organismo, o un altro sistema biologico (specie, biogeocenosi, ecc.), è discreto e integrale, cioè è costituito da individui isolati (separati e delimitati nello spazio), ma tuttavia strettamente connessi e interagenti tra costituito da parti che formano un'unità funzionale. Qualsiasi tipo di organismo include singoli individui. Il corpo di un individuo altamente organizzato forma organi spazialmente delimitati che, a loro volta, sono costituiti da singole cellule. L'apparato energetico della cellula è rappresentato dai mitocondri, l'apparato per la sintesi proteica è rappresentato dai ribosomi, ecc., fino alle macromolecole (proteine, acidi nucleici, ecc.), ciascuna delle quali può svolgere la sua funzione solo se isolata spazialmente dalle altre . La struttura discreta del corpo è la base del suo ordine strutturale; crea la possibilità del suo costante rinnovamento attraverso la sostituzione di elementi strutturali “consumati” senza interrompere la funzione che svolge. La discrezione di una specie determina la possibilità della sua evoluzione attraverso la morte o l'eliminazione di individui non adattati dalla riproduzione e la conservazione di individui con tratti utili alla sopravvivenza.
Pagina corrente: 1 (il libro ha 26 pagine in totale) [passaggio di lettura disponibile: 18 pagine]
A. A. Kamensky, E. A. Kriksunov, V. V. Pasechnik
Biologia. Biologia generale. 10-11 gradi
introduzione
Stai iniziando a studiare il corso scolastico "Biologia generale". Questo è il nome convenzionale di una parte del corso di biologia scolastica, il cui compito è studiare le proprietà generali degli esseri viventi, le leggi della sua esistenza e sviluppo. Riflettendo la natura vivente e gli esseri umani come parte di essa, la biologia sta diventando sempre più importante nel progresso scientifico e tecnologico, diventando una forza produttiva. La biologia crea una nuova tecnologia: quella biologica, che dovrebbe diventare la base di una nuova società industriale. La conoscenza biologica dovrebbe contribuire alla formazione del pensiero biologico e della cultura ecologica in ogni membro della società, senza la quale l'ulteriore sviluppo della civiltà umana è impossibile.
§ 1. Breve storia dello sviluppo della biologia
1. Cosa studia la biologia?
2. Quali scienze biologiche conosci?
3. Quali scienziati biologici conosci?
La biologia come scienza. Sai bene che la biologia è la scienza della vita. Attualmente rappresenta la totalità delle scienze riguardanti la natura vivente. La biologia studia tutte le manifestazioni della vita: la struttura, le funzioni, lo sviluppo e l'origine degli organismi viventi, le loro relazioni nelle comunità naturali con il loro ambiente e con altri organismi viventi.
Da quando l'uomo ha iniziato a rendersi conto della sua differenza rispetto al mondo animale, ha iniziato a studiare il mondo che lo circonda. All'inizio la sua vita dipendeva da questo. I primitivi avevano bisogno di sapere quali organismi viventi potevano essere mangiati, usati come medicine, per realizzare vestiti e case, e quali di essi erano velenosi o pericolosi.
Con lo sviluppo della civiltà, l’uomo ha potuto permettersi il lusso di dedicarsi alla scienza a fini educativi.
Gli studi sulla cultura dei popoli antichi hanno dimostrato che essi possedevano una vasta conoscenza di piante e animali e li utilizzavano ampiamente nella vita di tutti i giorni.
La biologia moderna è una scienza complessa, caratterizzata dalla compenetrazione di idee e metodi di varie discipline biologiche, così come di altre scienze, principalmente fisica, chimica e matematica.
Principali direzioni di sviluppo della biologia moderna. Attualmente si possono distinguere approssimativamente tre direzioni in biologia.
Innanzitutto questo biologia classica. È rappresentato da scienziati naturali che studiano la diversità della natura vivente. Osservano e analizzano oggettivamente tutto ciò che accade nella natura vivente, studiano gli organismi viventi e li classificano. È sbagliato pensare che nella biologia classica tutte le scoperte siano già state fatte. Nella seconda metà del 20 ° secolo. non solo furono descritte molte nuove specie, ma furono scoperti anche grandi taxa, fino a regni (Pogonophora) e persino superregni (Archebacteria, o Archaea). Queste scoperte hanno costretto gli scienziati a dare uno sguardo nuovo all'intera storia dello sviluppo della natura vivente. Per i veri scienziati naturali, la natura ha il suo valore. Per loro ogni angolo del nostro pianeta è unico. Ecco perché sono sempre tra coloro che avvertono acutamente il pericolo per la natura che ci circonda e si impegnano attivamente per la sua protezione.
La seconda direzione è biologia evolutiva. Nel 19 ° secolo autore della teoria della selezione naturale Carlo Darwin iniziò come un normale naturalista: collezionò, osservò, descrisse, viaggiò, rivelando i segreti della natura vivente. Tuttavia, il risultato principale del suo lavoro, che lo rese un famoso scienziato, fu la teoria che spiega la diversità organica.
Attualmente, lo studio dell'evoluzione degli organismi viventi continua attivamente. La sintesi della genetica e della teoria evoluzionistica ha portato alla creazione del cosiddetto teoria sintetica dell’evoluzione. Ma anche adesso ci sono ancora molte domande irrisolte, le risposte alle quali gli scienziati evoluzionisti stanno cercando.
Creato all'inizio del XX secolo. il nostro eccezionale biologo Aleksandr Ivanovic Oparin La prima teoria scientifica sull'origine della vita era puramente teorica. Attualmente sono in corso attivamente studi sperimentali su questo problema e, grazie all'utilizzo di metodi fisico-chimici avanzati, sono già state fatte importanti scoperte e si possono attendere nuovi interessanti risultati.
Charles Darwin (1809–1882)
Aleksandr Ivanovic Oparin (1894-1980)
Nuove scoperte hanno permesso di integrare la teoria dell'antropogenesi. Ma il passaggio dal mondo animale a quello umano resta ancora uno dei più grandi misteri della biologia.
Terza direzione - biologia fisica e chimica, studiare la struttura degli oggetti viventi utilizzando moderni metodi fisici e chimici. Questa è un'area della biologia in rapido sviluppo, importante sia teoricamente che praticamente. Si può dire con certezza che ci aspettano nuove scoperte nella biologia fisica e chimica che ci permetteranno di risolvere molti problemi che l'umanità deve affrontare.
Sviluppo della biologia come scienza. La biologia moderna affonda le sue radici nell'antichità ed è associata allo sviluppo della civiltà nei paesi del Mediterraneo. Conosciamo i nomi di molti scienziati eccezionali che hanno contribuito allo sviluppo della biologia. Citiamo solo alcuni di loro.
Ippocrate(460 - ca. 370 a.C.) diede la prima descrizione relativamente dettagliata della struttura dell'uomo e degli animali, indicò il ruolo dell'ambiente e dell'ereditarietà nell'insorgenza delle malattie. È considerato il fondatore della medicina.
Aristotele(384–322 a.C.) divise il mondo circostante in quattro regni: il mondo inanimato di terra, acqua e aria; mondo delle piante; il mondo animale e il mondo umano. Descrisse molti animali e gettò le basi per la tassonomia. I quattro trattati biologici da lui scritti contenevano quasi tutte le informazioni sugli animali allora conosciute. I meriti di Aristotele sono così grandi che è considerato il fondatore della zoologia.
Teofrasto(372–287 a.C.) studiò le piante. Descrisse più di 500 specie di piante, fornì informazioni sulla struttura e la riproduzione di molte di esse e introdusse molti termini botanici. È considerato il fondatore della botanica.
Gaio Plinio il Vecchio(23–79) raccolse informazioni conosciute a quel tempo sugli organismi viventi e scrisse 37 volumi dell'enciclopedia di storia naturale. Quasi fino al Medioevo questa enciclopedia fu la principale fonte di conoscenza della natura.
Claudio Galeno nelle sue ricerche scientifiche utilizzò ampiamente le dissezioni di mammiferi. Fu il primo a fare una descrizione anatomica comparata dell'uomo e della scimmia. Ha studiato il sistema nervoso centrale e periferico. Gli storici della scienza lo considerano l'ultimo grande biologo dell'antichità.
Nel Medioevo l’ideologia dominante era la religione. Come altre scienze, la biologia in questo periodo non era ancora emersa come campo indipendente ed esisteva nella corrente principale delle visioni religiose e filosofiche. E sebbene l'accumulo di conoscenze sugli organismi viventi sia continuato, in quel periodo si può parlare di biologia come scienza solo in modo condizionato.
Il Rinascimento è una transizione dalla cultura del Medioevo alla cultura dei tempi moderni. Le radicali trasformazioni socioeconomiche di quel tempo furono accompagnate da nuove scoperte scientifiche.
Lo scienziato più famoso di questa epoca Leonardo Da Vinci(1452–1519) diede un certo contributo allo sviluppo della biologia.
Ha studiato il volo degli uccelli, ha descritto molte piante, i modi di collegare le ossa nelle articolazioni, l'attività del cuore e la funzione visiva dell'occhio, la somiglianza delle ossa umane e animali.
Nella seconda metà del XV secolo. La conoscenza scientifica naturale inizia a svilupparsi rapidamente. Ciò è stato facilitato dalle scoperte geografiche, che hanno permesso di espandere in modo significativo le informazioni su animali e piante. Il rapido accumulo di conoscenze scientifiche sugli organismi viventi ha portato alla divisione della biologia in scienze separate.
Nei secoli XVI-XVII. La botanica e la zoologia iniziarono a svilupparsi rapidamente.
L'invenzione del microscopio (inizio XVII secolo) ha permesso di studiare la struttura microscopica di piante e animali. Furono scoperti organismi viventi microscopicamente piccoli, batteri e protozoi, invisibili ad occhio nudo.
Ha dato un grande contributo allo sviluppo della biologia Carlo Linneo, propose un sistema per classificare animali e piante.
Karl Maksimovich Baer(1792–1876) nelle sue opere formulò i principi di base della teoria degli organi omologhi e della legge della somiglianza germinale, che gettò le basi scientifiche dell'embriologia.
Claudio Galeno (130 circa – 200 circa)
Carlo Linneo (1707–1778)
Nel 1808, nell’opera “Filosofia della Zoologia” Jean Baptiste Lamarck sollevò la questione delle cause e dei meccanismi delle trasformazioni evolutive e delineò la prima teoria dell'evoluzione.
La teoria cellulare ha svolto un ruolo enorme nello sviluppo della biologia, che ha confermato scientificamente l'unità del mondo vivente e ha servito come uno dei prerequisiti per l'emergere della teoria dell'evoluzione Carlo Darwin. Lo zoologo è considerato l'autore della teoria cellulare Teodora Schwann(1818–1882) e botanica Matthias Jakob Schleiden (1804–1881).
Sulla base di numerose osservazioni, Charles Darwin pubblicò nel 1859 la sua opera principale, “L’origine delle specie attraverso la selezione naturale o la preservazione delle razze favorite nella lotta per la vita”, in cui formulò i principi di base della teoria dell’evoluzione, proposti meccanismi dell'evoluzione e modi di trasformazioni evolutive degli organismi.
Nel 19 ° secolo grazie ai lavori Louis Pasteur (1822–1895), Roberto Koch (1843–1910), Ilya Ilyich Mechnikov La microbiologia ha preso forma come scienza indipendente.
Il XX secolo è iniziato con la riscoperta delle leggi Gregor Mendel, che segnò l’inizio dello sviluppo della genetica come scienza.
Negli anni 40-50 del XX secolo. In biologia, idee e metodi di fisica, chimica, matematica, cibernetica e altre scienze iniziarono ad essere ampiamente utilizzati e i microrganismi furono usati come oggetti di ricerca. Di conseguenza, la biofisica, la biochimica, la biologia molecolare, la radiologia, la bionica, ecc. sorsero e iniziarono a svilupparsi rapidamente come scienze indipendenti. La ricerca spaziale ha contribuito all'emergere e allo sviluppo della biologia spaziale.
Jean Baptiste Lamarck (1774–1829)
Ilya Il'ic Mechnikov (1845-1916)
Nel 20 ° secolo è apparsa una direzione della ricerca applicata: la biotecnologia. Questa direzione si svilupperà senza dubbio rapidamente nel 21° secolo. Imparerai di più su questa direzione di sviluppo della biologia studiando il capitolo "Fondamenti di selezione e biotecnologia".
Attualmente, la conoscenza biologica viene utilizzata in tutte le sfere dell'attività umana: nell'industria e nell'agricoltura, nella medicina e nell'energia.
La ricerca ecologica è estremamente importante. Abbiamo finalmente cominciato a renderci conto che il fragile equilibrio che esiste sul nostro piccolo pianeta può essere facilmente distrutto. L'umanità si trova ad affrontare un compito monumentale: preservare la biosfera al fine di mantenere le condizioni di esistenza e di sviluppo della civiltà. È impossibile risolverlo senza conoscenze biologiche e ricerche speciali. Pertanto, attualmente, la biologia è diventata una vera forza produttiva e una base scientifica razionale per il rapporto tra uomo e natura.
Gregor Mendel (1822–1884)
Biologia classica. Biologia evoluzionistica. Biologia fisico-chimica.
1. Quali direzioni nello sviluppo della biologia puoi evidenziare?
2. Quali grandi scienziati dell'antichità hanno dato un contributo significativo allo sviluppo della conoscenza biologica?
3. Perché nel Medioevo si poteva parlare solo in modo condizionale della biologia come scienza?
4. Perché la biologia moderna è considerata una scienza complessa?
5. Qual è il ruolo della biologia nella società moderna?
Preparare un messaggio su uno dei seguenti argomenti:
1. Il ruolo della biologia nella società moderna.
2. Il ruolo della biologia nella ricerca spaziale.
3. Il ruolo della ricerca biologica nella medicina moderna.
4. Il ruolo dei biologi eccezionali: i nostri compatrioti nello sviluppo della biologia mondiale.
Quanto siano cambiate le opinioni degli scienziati sulla diversità degli esseri viventi può essere dimostrato dall'esempio della divisione degli organismi viventi in regni.
Negli anni '40 del XX secolo, tutti gli organismi viventi erano divisi in due regni: Piante e Animali. Il regno vegetale comprendeva anche batteri e funghi. Successivamente, uno studio più dettagliato degli organismi portò all'identificazione di quattro regni: Procarioti (Batteri), Funghi, Piante e Animali. Questo sistema è indicato nella biologia scolastica.
Nel 1959 fu proposto di dividere il mondo degli organismi viventi in cinque regni: Procarioti, Protisti (Protozoi), Funghi, Piante e Animali.
Questo sistema è spesso citato nella letteratura biologica (soprattutto tradotta).
Altri sistemi sono stati sviluppati e continuano a essere sviluppati, inclusi 20 o più regni. Ad esempio, è stato proposto di distinguere tre superregni: Procarioti, Archea (Archebatteri) ed Eucarioti. Ogni superregno comprende diversi regni.
§ 2. Metodi di ricerca in biologia
1. In che modo la scienza differisce dalla religione e dall'arte?
2. Qual è l'obiettivo principale della scienza?
3. Quali metodi di ricerca utilizzati in biologia conosci?
La scienza come sfera dell'attività umana. La scienza è una delle sfere dell'attività umana, il cui scopo è lo studio e la conoscenza del mondo circostante. La conoscenza scientifica richiede la selezione di determinati oggetti di ricerca, problemi e metodi per studiarli. Ogni scienza ha i propri metodi di ricerca. Tuttavia, indipendentemente dai metodi utilizzati, il principio più importante per ogni scienziato è sempre il principio “non dare nulla per scontato”. Il compito principale della scienza è costruire un sistema di conoscenza affidabile basato su fatti e generalizzazioni che possano essere confermate o confutate. La conoscenza scientifica viene costantemente messa in discussione e accettata solo quando esistono prove sufficienti. Fatto scientifico (greco factum - fatto) è l'unico riproducibile e confermabile.
Metodo scientifico (dal greco Methodos - percorso di ricerca) è un insieme di tecniche e operazioni utilizzate nella costruzione di un sistema di conoscenza scientifica.
L'intera storia dello sviluppo della biologia dimostra chiaramente che è stata determinata dallo sviluppo e dall'applicazione di nuovi metodi di ricerca. I principali metodi di ricerca utilizzati nelle scienze biologiche sono descrittivo, comparativo, storico E sperimentale.
Metodo descrittivo. Era ampiamente utilizzato dagli antichi scienziati impegnati nella raccolta di materiale fattuale e nella sua descrizione. Si basa sull'osservazione. Quasi fino al XVIII secolo. i biologi si occuparono principalmente della descrizione di animali e piante e tentarono inizialmente di sistematizzare il materiale accumulato. Ma il metodo descrittivo non ha perso oggi la sua importanza. Viene utilizzato, ad esempio, nella scoperta di nuove specie o nello studio delle cellule mediante moderni metodi di ricerca.
Metodo comparativo. Ha permesso di identificare somiglianze e differenze tra gli organismi e le loro parti e ha iniziato ad essere utilizzato nel XVII secolo. L'uso del metodo comparativo ha permesso di ottenere i dati necessari per sistematizzare piante e animali. Nel 19 ° secolo è stato utilizzato nello sviluppo della teoria cellulare e nella fondatezza della teoria dell'evoluzione, nonché nella ristrutturazione di un certo numero di scienze biologiche sulla base di questa teoria. Al giorno d'oggi, il metodo comparativo è ampiamente utilizzato anche in varie scienze biologiche. Tuttavia, se in biologia venissero utilizzati solo metodi descrittivi e comparativi, allora rimarrebbe nell'ambito di una scienza enunciativa.
Metodo storico. Questo metodo aiuta a comprendere i fatti ottenuti e a confrontarli con risultati precedentemente noti. Divenne ampiamente utilizzato nella seconda metà del XIX secolo. grazie alle opere di Charles Darwin, che con il suo aiuto ha scientificamente comprovato i modelli di comparsa e sviluppo degli organismi, la formazione delle loro strutture e funzioni nel tempo e nello spazio. L'uso del metodo storico ha permesso di trasformare la biologia da scienza descrittiva in scienza che spiega come si sono originati i diversi sistemi viventi e come funzionano.
Metodo sperimentale. Al nome è associato l'uso del metodo sperimentale in biologia William Harvey che lo usò nelle sue ricerche per studiare la circolazione sanguigna. Ma cominciò ad essere ampiamente utilizzato in biologia solo dall'inizio del XIX secolo, principalmente nello studio dei processi fisiologici. Il metodo sperimentale consente di studiare un particolare fenomeno della vita attraverso l'esperienza.
Un grande contributo all'istituzione del metodo sperimentale in biologia fu dato da G. Mendel, il quale, studiando l'ereditarietà e la variabilità degli organismi, fu il primo a utilizzare l'esperimento non solo per ottenere dati sui fenomeni studiati, ma anche per testare l’ipotesi formulata sulla base dei risultati ottenuti. Il lavoro di G. Mendel è diventato un classico esempio della metodologia della scienza sperimentale.
William Harvey (1578–1657)
Nel 20 ° secolo il metodo sperimentale divenne leader in biologia. Ciò è diventato possibile grazie all'emergere di nuovi strumenti per la ricerca biologica (microscopio elettronico, tomografo, ecc.) e all'uso di metodi fisici e chimici in biologia.
Attualmente, negli esperimenti biologici, sono ampiamente utilizzati vari tipi di microscopia, compresa la microscopia elettronica con la tecnica delle sezioni ultrasottili, metodi biochimici, vari metodi di coltivazione e osservazione intravitale di colture cellulari, tessuti e organi, il metodo degli atomi marcati, X- analisi di diffrazione dei raggi, ultracentrifugazione, cromatografia, ecc. Non è un caso che nella seconda metà del XX secolo. In biologia si è sviluppata un'intera direzione: la creazione di nuovi strumenti e lo sviluppo di metodi di ricerca.
Nella ricerca biologica sono sempre più utilizzati modellazione, che è considerata la forma più alta di sperimentazione. Pertanto, è in corso un lavoro attivo sulla modellazione computerizzata dei più importanti processi biologici, delle principali direzioni dell'evoluzione, dello sviluppo degli ecosistemi o persino dell'intera biosfera (ad esempio, nel caso del clima globale o dei cambiamenti causati dall'uomo).
Il metodo sperimentale, combinato con un approccio strutturale e sistemico, ha trasformato radicalmente la biologia, ha ampliato le sue capacità cognitive e ha aperto nuove strade per l'uso della conoscenza biologica in tutte le sfere dell'attività umana.
Fatto scientifico. Metodo scientifico. Metodi di ricerca: descrittiva, comparativa, storica, sperimentale.
1. Qual è l'obiettivo e il compito principale della scienza?
2. Perché si può affermare che lo sviluppo della biologia è stato determinato dallo sviluppo e dall'applicazione di nuovi metodi di ricerca scientifica?
3. Qual è stato il significato dei metodi descrittivi e comparativi per lo sviluppo della biologia?
4. Qual è l'essenza del metodo storico?
5. Perché il metodo sperimentale si è diffuso maggiormente nel XX secolo?
Suggerisci metodi di ricerca che utilizzerai quando studierai l'impatto antropico su qualsiasi ecosistema (bacino idrico, foresta, parco, ecc.).
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Quali malattie, secondo te, saranno sconfitte dall'umanità utilizzando innanzitutto i metodi della biologia molecolare, dell'immunologia e della genetica.
La ricerca scientifica si compone solitamente di più fasi (Fig. 1). Sulla base della raccolta dei fatti, viene formulato un problema. Per risolverlo, hanno proposto ipotesi (Ipotesi greca - ipotesi). Ogni ipotesi viene testata sperimentalmente nel processo di acquisizione di nuovi fatti. Se i fatti ottenuti contraddicono l'ipotesi, questa viene respinta. Se un’ipotesi è coerente con i fatti e permette di fare previsioni corrette, allora può diventarlo teoria (Teoria greca - ricerca). Tuttavia, anche una teoria corretta può essere rivista e perfezionata man mano che si accumulano nuovi fatti. Un chiaro esempio è la teoria dell’evoluzione.
Alcune teorie implicano la creazione di connessioni tra diversi fenomeni. Questo regole E legislazione.
Possono esserci eccezioni alle regole, ma le leggi valgono sempre. Ad esempio, la legge di conservazione dell'energia vale sia per la natura vivente che per quella inanimata.
Riso. 1. Principali fasi della ricerca scientifica
§ 3. L'essenza della vita e le proprietà degli esseri viventi
1. Cos'è la vita?
2. Qual è considerata l'unità strutturale e funzionale degli esseri viventi?
3. Quali proprietà degli esseri viventi conosci?
L'essenza della vita. Sai già che la biologia è la scienza della vita. Ma cos'è la vita?
La definizione classica del filosofo tedesco Friedrich Engels: “La vita è un modo di esistere dei corpi proteici, il cui punto essenziale è il costante scambio di sostanze con la natura esterna che li circonda, e con la cessazione di questo metabolismo, anche la vita cessa , che porta alla decomposizione delle proteine” - riflette il livello di conoscenza biologica della seconda metà del XIX secolo
Nel 20 ° secolo Sono stati fatti numerosi tentativi per definire la vita, riflettendo la complessità di questo processo.
Tutte le definizioni contenevano i seguenti postulati che riflettevano l'essenza della vita:
– la vita è una forma speciale di movimento della materia;
– la vita è il metabolismo e l’energia nel corpo;
– la vita è l’attività vitale del corpo;
– la vita è l’autoriproduzione degli organismi, assicurata dal trasferimento dell’informazione genetica di generazione in generazione.
La vita è una forma superiore di movimento della materia rispetto alle forme fisiche e chimiche della sua esistenza.
Nel senso più generale vita può essere definito come attivo, con il dispendio di energia ricevuta dall'esterno, mantenimento e autoriproduzione di strutture specifiche costituite da biopolimeri - proteine e acidi nucleici.
Né gli acidi nucleici né le proteine da soli costituiscono il substrato della vita. Diventano il substrato della vita solo quando si trovano e funzionano nelle cellule. Fuori dalle cellule, questi sono composti chimici.
Secondo la definizione del biologo russo V.M. Volkenshtein, "i corpi viventi esistenti sulla Terra sono sistemi aperti, autoregolanti e autoriproducenti costruiti da biopolimeri: proteine e acidi nucleici".
Proprietà degli esseri viventi. Gli esseri viventi sono caratterizzati da una serie di proprietà generali. Elenchiamoli.
1. Unità di composizione chimica. Gli esseri viventi sono formati dagli stessi elementi chimici degli oggetti non viventi, ma negli esseri viventi il 90% della massa è costituita da quattro elementi: C, O, N, H, che sono coinvolti nella formazione di molecole organiche complesse come come proteine, acidi nucleici, carboidrati, lipidi.
2. Unità di organizzazione strutturale. La cellula è un'unica unità strutturale e funzionale, nonché un'unità di sviluppo per quasi tutti gli organismi viventi sulla Terra. I virus rappresentano un'eccezione, ma anch'essi mostrano proprietà viventi solo quando sono in una cellula. Non c'è vita fuori dalla cellula.
3. Apertura. Tutti gli organismi viventi lo sono sistemi aperti, cioè sistemi che sono stabili solo a condizione di un continuo apporto di energia e materia dall'ambiente.
4. Metabolismo ed energia. Tutti gli organismi viventi sono in grado di scambiare sostanze con il loro ambiente. Il metabolismo avviene come risultato di due processi interconnessi: la sintesi di sostanze organiche nel corpo (grazie a fonti di energia esterne - luce e cibo) e il processo di decomposizione di sostanze organiche complesse con rilascio di energia, che viene poi consumata dall'organismo. corpo.
Il metabolismo garantisce la costanza della composizione chimica in condizioni ambientali in continuo cambiamento.
5. Autoriproduzione(riproduzione). La capacità di autoriprodursi è la proprietà più importante di tutti gli organismi viventi. Si basa sulle informazioni sulla struttura e sulle funzioni di qualsiasi organismo vivente, incorporate negli acidi nucleici e garantisce la specificità della struttura e dell'attività vitale dell'organismo vivente.
6. Autoregolamentazione. Qualsiasi organismo vivente è esposto a condizioni ambientali in continuo cambiamento. Allo stesso tempo, affinché i processi vitali possano verificarsi nelle cellule, sono necessarie determinate condizioni. Grazie ai meccanismi di autoregolazione viene mantenuta la relativa costanza dell'ambiente interno del corpo, cioè viene mantenuta la costanza della composizione chimica e l'intensità dei processi fisiologici (in altre parole viene mantenuta l'omeostasi: dal Greco homoios - identico e stasi - stato).
7. Sviluppo e crescita. Nel processo di sviluppo individuale (ontogenesi), le proprietà individuali dell'organismo si manifestano gradualmente e costantemente e avviene la sua crescita. Inoltre, tutti i sistemi viventi si evolvono: cambiano durante lo sviluppo storico (filogenesi).
8. Irritabilità. Qualsiasi organismo vivente è in grado di rispondere selettivamente alle influenze esterne ed interne.
9. Ereditarietà e variabilità. La continuità delle generazioni è assicurata dall'ereditarietà. I discendenti non sono copie dei loro genitori a causa della capacità delle informazioni ereditarie di cambiare - variabilità.
Alcune delle proprietà sopra elencate possono essere inerenti anche alla natura inanimata. Ad esempio, i cristalli in una soluzione salina satura possono “crescere”. Tuttavia, questa crescita non ha quei parametri qualitativi e quantitativi che sono inerenti alla crescita degli esseri viventi.
Una candela accesa è anche caratterizzata da processi metabolici e conversione energetica, ma non è capace di autoregolazione e autoriproduzione.
Di conseguenza, tutti gli immobili sopra elencati al loro totalità caratteristico solo degli organismi viventi.
Vita. Sistema aperto.
1. Perché è molto difficile definire il concetto di “vita”?
2. Qual è la differenza tra l'organizzazione chimica degli organismi viventi e degli oggetti inanimati?
3. Perché gli organismi viventi sono chiamati sistemi aperti?
4. In che modo i processi metabolici sono fondamentalmente diversi tra gli organismi viventi e la natura inanimata?
5. Qual è il ruolo della variabilità e dell'ereditarietà nello sviluppo della vita sul nostro pianeta?
Confronta l'essenza dei processi di crescita, riproduzione e metabolismo nella natura inanimata e negli organismi viventi.
Fornisci esempi di proprietà caratteristiche di un organismo vivente che possono essere osservate anche negli oggetti inanimati.
Organismo(latino organizo - organizzare) è un individuo, un individuo (latino individuus - indivisibile), che interagisce in modo indipendente con il suo habitat. Il termine "organismo" è facile da capire, ma quasi impossibile da definire chiaramente. Un organismo può essere costituito da una singola cellula o può essere multicellulare. Diversi organismi coloniali possono essere costituiti da organismi omogenei, ad esempio Volvox, o rappresentare un complesso di individui altamente differenziati che compongono un unico insieme, ad esempio la nave da guerra portoghese, un celenterato coloniale. A volte anche gli individui separati gli uni dagli altri formano gruppi che differiscono per alcune proprietà individuali: ad esempio, nelle api, come in altri insetti sociali, una famiglia ha una serie di proprietà organismiche.
La scienza dei modelli comuni a tutti gli esseri viventi. Studia le leggi generali della vita e quelle caratteristiche che sono caratteristiche di tutti i tipi di esseri viventi, indipendentemente dalla loro posizione sistematica. Qual è la differenza tra esseri viventi e non viventi, quali sono i modelli fondamentali e comuni dei fenomeni vitali per tutti gli organismi: la risposta a queste domande è compito della biologia generale.
Lo scambio di sostanze ed energia tra l'organismo e l'ambiente, la capacità di riprodursi, l'ereditarietà e la variabilità sono proprietà integrali di tutti gli organismi. Queste proprietà sono la base dell'evoluzione: lo sviluppo storico irreversibile della natura vivente, che è accompagnato dall'adattamento degli organismi alle condizioni di vita, dalla formazione e dall'estinzione delle specie, dalla trasformazione delle biogeocenosi e della biosfera nel suo insieme. Come risultato dell'evoluzione, è emerso un mondo diversificato di esseri viventi.
Esistono diversi livelli strutturali e funzionali dell'organizzazione della vita (materia vivente). Quello inferiore, il più antico, è suborganismo. Questo è il livello delle strutture molecolari in cui si trova il confine tra viventi e non viventi. Il livello successivo è quello cellulare. La cellula, le sue strutture e i processi biochimici di base sono simili in tutti gli organismi. Questo è seguito dal livello dell'intero organismo. Le proprietà intrinseche di tutti gli organismi sono la capacità di riprodursi, l'ereditarietà e la variabilità. Un livello più complesso di organizzazione della vita è specifico della popolazione. Il livello più alto è l'ecosistema, biosfera-biogeocenotico, in cui le comunità di popolazioni animali e vegetali insieme al loro habitat formano un'unità funzionale e strutturale. L'integrità degli ecosistemi (biogeocenosi, biosfera) è determinata dallo scambio di sostanze ed energia tra i suoi componenti.
La biologia generale studia le leggi caratteristiche di tutti i livelli di organizzazione della vita. L'importanza di questa disciplina è estremamente grande sia nella formazione di una visione del mondo materialistica che in una serie di aree di vitale importanza dell'attività umana. Sta acquisendo sempre più importanza pratica per l'agricoltura, la silvicoltura e la pesca, la biotecnologia, la medicina, per l'uso razionale delle risorse naturali e la conservazione della natura.
La biologia funge da base teorica per la produzione agricola. Molte delle sue sezioni sono direttamente correlate alla produzione agricola e zootecnica. Fornire cibo alla popolazione mondiale in continua crescita è impossibile senza la creazione di nuove varietà ad alto rendimento di colture agricole e razze produttive di animali domestici. Ciò può essere ottenuto solo conoscendo le leggi dell'ereditarietà e della variabilità. Grazie alle scoperte nel campo della biologia molecolare, si sta sviluppando la biotecnologia: la produzione di enzimi, ormoni, proteine del mangime, aminoacidi con l'aiuto di microrganismi. Aumentare la fertilità della terra, creare le condizioni per ottenere raccolti programmati sostenibili: questi problemi ambientali devono essere risolti dagli agronomi-biologi.
La biologia studia la forma biologica del movimento della materia, cioè la totalità degli organismi che vivono sulla terra, compreso l'uomo. A causa dell'enorme diversità degli esseri viventi sulla Terra, la biologia è un complesso di varie scienze biologiche e comprende botanica, micologia (la scienza dei funghi), zoologia, un complesso di scienze sull'uomo come oggetto biologico, biologia generale e altre scienze. Di seguito discutiamo idee generali sulla biologia e sui suoi componenti.
La biologia è un complesso di scienze che studia tutta la materia vivente e gli organismi da essa formati.
Quali scienze include la biologia:
La botanica è una scienza che studia le caratteristiche biologiche delle piante. La totalità di tutte le piante sulla Terra è chiamata flora terrestre. Tradizionalmente, insieme alle piante, i corsi di botanica studiano funghi e virus, che in senso stretto non appartengono alle piante, ma appartengono ad altri regni di organismi. Pertanto, i funghi formano un regno speciale, i Funghi, e la scienza dei funghi si chiama micologia.
La zoologia è la scienza che studia il regno animale.
L'insieme di tutti gli animali che popolano la Terra è chiamato fauna terrestre. È consuetudine parlare della fauna di una particolare area, di una particolare regione, ecc.
Le caratteristiche biologiche dell'uomo sono studiate da un intero complesso di scienze: anatomia, igiene umana (nonostante l'uomo sia un'unità strutturale del regno degli animali, appartiene all'ordine dei primati, alla famiglia delle scimmie, al genere uomo , la specie Homo sapiens).
La biologia generale è una branca speciale della biologia che studia le leggi più generali della forma biologica di esistenza della materia.
Nell'attuale fase di sviluppo della biologia, la biologia generale è un complesso di scienze costituito da scienze separate, abbastanza indipendenti, ma strettamente correlate: biologia molecolare, citologia, teoria dello sviluppo e della riproduzione, genetica, selezione, teoria dell'evoluzione, ecologia. Nella materia Biologia Generale, queste scienze sono presentate sotto forma di sezioni, che nel corso Biologia Generale con Fondamenti di Ecologia e Attività Ambientali sono le seguenti:
1. La citologia è una sezione che studia la cellula, la sua composizione chimica, i processi biochimici che si verificano nella cellula, la struttura e le funzioni dei singoli organelli cellulari.
2. La dottrina dello sviluppo individuale - ontogenesi - una sezione che include la dottrina della riproduzione e dello sviluppo degli organismi (strettamente correlata alla citologia).
3. Genetica con le basi della selezione - una sezione che esamina i modelli di ereditarietà, variabilità, i loro portatori materiali (genetica), principi e metodi per allevare nuove razze di animali, varietà vegetali e ceppi di microrganismi (selezione); La base teorica della selezione è la genetica.
4. Dottrina evolutiva (teoria) - una sezione che studia la filogenesi (lo sviluppo storico delle specie); parte integrante di questa dottrina è il darwinismo; La base di questa dottrina (teoria) è la genetica, la selezione e altre scienze biologiche.
5. Ecologia con le basi della protezione ambientale - una sezione che esamina la relazione degli organismi tra loro, il loro ambiente, nonché l'impatto umano sulla Natura e i modi per superare le conseguenze negative di questo impatto.
La biologia generale è strettamente interconnessa con il complesso delle scienze mediche e agricole, essendo, da un lato, la loro base e, dall'altro, queste scienze forniscono un ricco materiale fattuale per illustrare le leggi biologiche generali. La conoscenza e la comprensione delle questioni di biologia generale sono impossibili senza la conoscenza di matematica, chimica, fisica, geologia, astronomia, filosofia e altre scienze naturali e umanistiche. Pertanto, senza la conoscenza delle basi della chimica organica, è impossibile comprendere né la biologia molecolare, né i problemi del metabolismo che sono alla base dell'ecologia, né le questioni della citologia. Tutto ciò rende necessario assimilare profondamente conoscenze sia di carattere biologico generale, sia conoscenze di altre scienze, scienze naturali, matematiche e umanistiche.
La conoscenza dei concetti e delle leggi biologiche generali è di grande importanza per ogni persona, poiché costituiscono la base per comprendere i principali problemi dell'ecologia (come un ramo speciale della conoscenza), senza padroneggiare il quale l'uomo moderno non sarà in grado di sopravvivere in eterno -situazione ecologica sempre più complessa del nostro pianeta.
Qual è la scienza della biologia? In termini semplici, è lo studio della vita in tutta la sua diversità e grandezza. Dalle alghe e batteri microscopici ai grandi elefanti e alle gigantesche balene blu, la vita sul nostro pianeta è incredibilmente diversificata. Tenendo conto di ciò, da dove prendiamo in prestito, cosa significa vivere? Quali sono le principali caratteristiche della vita? Queste sono tutte domande molto importanti con risposte altrettanto importanti!
Caratteristiche della vita
Gli esseri viventi comprendono sia il mondo visibile che quello invisibile dei batteri e dei virus. A livello base, possiamo dire che la vita è ordinata. Gli organismi hanno un'organizzazione estremamente complessa. Conosciamo tutti gli intricati sistemi della cellula base.
La vita può "funzionare". Non presenterò una varietà di lavoro quotidiano, ma il mantenimento dei processi metabolici ottenendo energia sotto forma di cibo dall'ambiente.
La vita cresce e si sviluppa. Ciò significa molto più che semplicemente copiare o aumentare le dimensioni. Gli organismi viventi hanno anche la capacità di riprendersi da alcuni tipi di danni.
La vita può riprodursi. Hai mai visto moltiplicarsi la terra o le rocce? Molto probabilmente no! La vita può provenire solo da altri esseri viventi.
La vita può reagire. Pensa all'ultima volta che hai colpito qualsiasi parte del tuo corpo. Una reazione dolorosa segue quasi istantaneamente. La vita è caratterizzata da reazioni a vari stimoli e stimoli esterni.
Finalmente, la vita può adattarsi e rispondere requisiti imposti dall’ambiente.
Esistono tre tipi principali di adattamenti che possono verificarsi negli organismi superiori:
- I cambiamenti reversibili si verificano in risposta ai cambiamenti nell’ambiente. Supponiamo che tu viva vicino al livello del mare e viaggi in una zona montuosa. Potresti iniziare ad avvertire difficoltà di respirazione e un aumento della frequenza cardiaca a causa del cambiamento di altitudine. Questi sintomi scompaiono quando si ritorna al livello del mare.
- I cambiamenti somatici si verificano come risultato di cambiamenti a lungo termine nell'ambiente. Utilizzando l’esempio precedente, se rimani a lungo in una zona montagnosa, noterai che il tuo battito cardiaco inizierà a rallentare e inizierai a respirare normalmente. Anche i cambiamenti somatici sono reversibili.
- L'ultimo tipo di adattamento è chiamato genotipico (causato dalla mutazione genetica). Questi cambiamenti si verificano nella composizione genetica dell’organismo e non sono reversibili. Un esempio è lo sviluppo della resistenza ai pesticidi negli insetti e nei ragni.
Pertanto, la vita è organizzata, “lavora”, cresce, si riproduce, risponde agli stimoli e si adatta. Queste caratteristiche sono alla base dello studio della scienza della biologia generale.
Principi di base della biologia moderna
Il fondamento della scienza della biologia così come esiste oggi si basa su cinque principi fondamentali. Queste sono la teoria cellulare, la teoria dei geni, l'evoluzione, l'omeostasi e le leggi della termodinamica.
- : Tutti gli organismi viventi sono costituiti da cellule. è l'unità fondamentale della vita.
- : I tratti vengono ereditati attraverso la trasmissione dei geni. situato e composto da DNA.
- : Qualsiasi cosa in una popolazione che viene ereditata nel corso di diverse generazioni. Questi cambiamenti possono essere piccoli o grandi, evidenti o meno evidenti.
- : La capacità di mantenere un ambiente interno costante in risposta ai cambiamenti ambientali.
- : L'energia è costante e la conversione dell'energia non è completamente efficiente.
Sezioni di biologia
Il campo della biologia è molto ampio e può essere suddiviso in diverse discipline. Nel senso più generale, queste discipline sono classificate in base al tipo di organismo studiato. Ad esempio, la botanica è lo studio degli animali, la botanica è lo studio delle piante e la microbiologia è lo studio dei microrganismi. Queste aree di ricerca possono anche essere suddivise in diverse sottodiscipline specializzate. Alcuni di questi includono anatomia, genetica e fisiologia.