Введение в биологию

Лемеза Н.А.

Биология для поступающих в ВУЗы: учеб. посо­бие

Введение

Биология как наука. Биология (греч. bios — жизнь, logos — учение, наука) — совокупность наук о живой природе. Термин «биология» впервые был предложен в 1802 г. французским нату­ралистом Ж. Б. Ламарком и независимо от него немецким бота­ником Г. Р. Тревиранусом.

Предметом исследования биологии являются все проявления жизни: строение и функции живых существ и их природных сооб­ществ', происхождение и развитие, связи друг с другом и с нежи­вой природой.

Классификация биологических наук. В зависимости от объек­тов исследования в биологии выделяется ряд наук: о животных — зоология, о растениях — ботаника, о микроорганизмах — мик­робиология, о грибах — микология, о лишайниках — лихеноло­гия, о вирусах — вирусология.

В пределах зоологии сформировались более узкие дисципли­ны, например энтомология (о насекомых), орнитология (о пти­цах), ихтиология (о рыбах), териология (о млекопитающих) и др., в ботанике — альгология (о водорослях), бриология (о мхах), дендрология (о древесных растениях) и др.

Многообразие организмов и распределение их по группам — область систематики. Изучением прошедшей истории органи­ческого мира занимается палеонтология, внутреннего и внеш­него строения организмов — анатомия и морфология, функций живых организмов, их взаимной связи и зависимости от внешних и внутренних условий — физиология (например, физиология человека и животных, физиология растений).

Общая биология исследует наиболее общие свойства и зако­номерности живой материи, проявляемые на разных уровнях организации, и объединяет ряд частных биологических наук.

Так, клетку как структурную и функциональную единицу орга­низмов исследует цитология, ткани — гистология, общие зако­номерности индивидуального развития организмов — эмбрио­логия и биология развития.

Химический состав клеток, структуру, функции, распространение и превращение химических веществ в клетке исследуют химия и молекулярная биология, а физические и физико-химические явления в клетках и организмах — биофизика.

Изучением закономерностей наследственности и изменчивости занята генетика, исторического развития живой природы, многообразия органического мира — эволюционное учение. Вопросы коллективной жизни сообществ живых организмов исследуют этология — наука о поведении животных, и экология — наука о взаимоотношениях различных организмов в о образуемых ими сообществах между собой и с окружающей средой. Биогеография изучает общие закономерности географического распространения живых организмов на Земле.

В зависимости от того, в какой области практической деятельности человека используются биологические знания, выделяют такие дисциплины, как биотехнология - совокупность промышленных методов, позволяющих с высокой эффективностью использовать живые организмы для производства ценных продуктов (антибиотиков, аминокислот, белков, витаминов, гормон др.), для защиты растений от вредителей и болезней, для борьбы с загрязнением окружающей среды, в очистных сооружениях и агробиология — комплекс знаний о возделывании сельскохозяйственных культур; селекция — наука о методах создания сортов растений, пород животных, штаммов микроорганизмов с нужными для человека свойствами. В этот же ряд следует поставить животноводство, ветеринарию, медицинскую биологию, топатологию и др.

Методы исследований. Каждая из биологических наук располагает своими специфическими методами исследования. Haиболее общими методами исследования в биологии являются: наблюдение (позволяет описать биологические явления), сравнение (дает возможность найти общие закономерности в строении и жизнедеятельности разных организмов), эксперимент, или опыт (изучаются свойства биологических объектов в контролируй условиях), моделирование (имитируются многие процессы, доступные для непосредственного наблюдения или экспериментального воспроизведения), исторический метод (благодаря которому на основе данных о современном органическом мире и его прошлом познаются процессы развития живой природы).

Применение биологических знаний. Значение биологии как науки исключительно велико, так как познание исторического развития органического мира, закономерностей в строении и функционировании живых систем разных рангов, их взаимосвя­зей, устойчивости и динамичности играет важнейшую роль в понимании научной картины мира. Кроме того, биология спо­собствует решению жизненно важных практических задач, сто­ящих перед человеком.

Теоретические достижения биологии широко применяются в ме­дицине. Именно успехи и открытия в биологии определили современ­ный уровень медицинской науки. В частности, генетические исследо­вания позволили разработать методы ранней диагностики, лечения и профилактики наследственных болезней человека. Селекция микро­организмов позволяет получать штаммы, способные в большом ко­личестве синтезировать ферменты, витамины, гормоны, необходи­мые для лечения ряда заболеваний. Развитие генной инженерии открывает широкие перспективы для производства биологически ак­тивных соединений и лекарственных веществ. Так, с помощью мето­дов генной инженерии был клонирован ген гормона инсулина, а за­тем встроен в геном кишечной палочки. Таким образом были получены штаммы кишечной палочки, способные синтезировать человеческий инсулин, применяемый при лечении сахарного диабе­та. Подобным образом в настоящее время получают соматотропин (гормон роста), интерфероны, иммуногенные препараты и вакцины.

Познание закономерностей размножения и распространения вирусов, болезнетворных бактерий, простейших, червей необхо­димо для борьбы с инфекционными и паразитарными заболева­ниями человека и животных. Биологические знания помогают в борьбе с вредителями и болезнями культурных растений. Они играют важную роль в совершенствовании биотехнии лесного и рыбного хозяйства, звероводства.

Общебиологические закономерности используются при ре­шении самых разных вопросов во многих отраслях народного хозяйства.

Быстрые темпы роста населения планеты, постоянное умень­шение сельскохозяйственных площадей, приходящихся на одного человека, привели к глобальной проблеме современности — не­достатку продуктов питания. Эту задачу способны решать такие науки, как растениеводство и животноводство, базирующиеся на достижениях генетики и селекции. Благодаря знанию законов на­следственности и изменчивости можно создавать высокопродук­тивные сорта культурных растений и пород домашних животных, что позволит интенсивно вести сельскохозяйственное производ­ство и удовлетворить потребности населения планеты в пищевых ресурсах.

Достижения современной биологии нашли практическое при­менение в промышленном биологическом синтезе аминокислот, кормовых белков, ферментов, витаминов, стимуляторов роста и средств защиты растений, органических кислот и др.

Кроме того, использование в промышленности (в строитель­стве, при создании новых машин и механизмов) принципов орга­низации живых существ (бионика) дает в настоящее время значи­тельный экономический эффект, который в будущем еще более возрастет.

Решение таких важных проблем современности, как охрана окружающей среды, рациональное использование природных ресурсов и повышение продуктивности растительного мира, воз­можны только на основе биологических исследований. Они пре­дусматривают выявление и устранение отрицательных послед­ствий воздействия человека на природу (загрязнение среды многочисленными вредными веществами), определение режи­мов рационального использования резервов биосферы. Кроме того, задачей биологии является обеспечение сохранности био­сферы и способности природы к самовоспроизведению.

Лемеза Н.А.

Биология для поступающих в ВУЗы: учеб. посо­бие

Введение

Биология как наука. Биология (греч. bios — жизнь, logos — учение, наука) — совокупность наук о живой природе. Термин «биология» впервые был предложен в 1802 г. французским нату­ралистом Ж. Б. Ламарком и независимо от него немецким бота­ником Г. Р. Тревиранусом.

Предметом исследования биологии являются все проявления жизни: строение и функции живых существ и их природных сооб­ществ', происхождение и развитие, связи друг с другом и с нежи­вой природой.

Классификация биологических наук. В зависимости от объек­тов исследования в биологии выделяется ряд наук: о животных — зоология, о растениях — ботаника, о микроорганизмах — мик­робиология, о грибах — микология, о лишайниках — лихеноло­гия, о вирусах — вирусология.

В пределах зоологии сформировались более узкие дисципли­ны, например энтомология (о насекомых), орнитология (о пти­цах), ихтиология (о рыбах), териология (о млекопитающих) и др., в ботанике — альгология (о водорослях), бриология (о мхах), дендрология (о древесных растениях) и др.

Многообразие организмов и распределение их по группам — область систематики. Изучением прошедшей истории органи­ческого мира занимается палеонтология, внутреннего и внеш­него строения организмов — анатомия и морфология, функций живых организмов, их взаимной связи и зависимости от внешних и внутренних условий — физиология (например, физиология человека и животных, физиология растений).

Общая биология исследует наиболее общие свойства и зако­номерности живой материи, проявляемые на разных уровнях организации, и объединяет ряд частных биологических наук.

Так, клетку как структурную и функциональную единицу орга­низмов исследует цитология, ткани — гистология, общие зако­номерности индивидуального развития организмов — эмбрио­логия и биология развития.

Химический состав клеток, структуру, функции, распространение и превращение химических веществ в клетке исследуют химия и молекулярная биология, а физические и физико-химические явления в клетках и организмах — биофизика.

Изучением закономерностей наследственности и изменчивости занята генетика, исторического развития живой природы, многообразия органического мира — эволюционное учение. Вопросы коллективной жизни сообществ живых организмов исследуют этология — наука о поведении животных, и экология — наука о взаимоотношениях различных организмов в о образуемых ими сообществах между собой и с окружающей средой. Биогеография изучает общие закономерности географического распространения живых организмов на Земле.

В зависимости от того, в какой области практической деятельности человека используются биологические знания, выделяют такие дисциплины, как биотехнология - совокупность промышленных методов, позволяющих с высокой эффективностью использовать живые организмы для производства ценных продуктов (антибиотиков, аминокислот, белков, витаминов, гормон др.), для защиты растений от вредителей и болезней, для борьбы с загрязнением окружающей среды, в очистных сооружениях и агробиология — комплекс знаний о возделывании сельскохозяйственных культур; селекция — наука о методах создания сортов растений, пород животных, штаммов микроорганизмов с нужными для человека свойствами. В этот же ряд следует поставить животноводство, ветеринарию, медицинскую биологию, топатологию и др.

Методы исследований. Каждая из биологических наук располагает своими специфическими методами исследования. Haиболее общими методами исследования в биологии являются: наблюдение (позволяет описать биологические явления), сравнение (дает возможность найти общие закономерности в строении и жизнедеятельности разных организмов), эксперимент, или опыт (изучаются свойства биологических объектов в контролируй условиях), моделирование (имитируются многие процессы, доступные для непосредственного наблюдения или экспериментального воспроизведения), исторический метод (благодаря которому на основе данных о современном органическом мире и его прошлом познаются процессы развития живой природы).

Применение биологических знаний. Значение биологии как науки исключительно велико, так как познание исторического развития органического мира, закономерностей в строении и функционировании живых систем разных рангов, их взаимосвя­зей, устойчивости и динамичности играет важнейшую роль в понимании научной картины мира. Кроме того, биология спо­собствует решению жизненно важных практических задач, сто­ящих перед человеком.

Теоретические достижения биологии широко применяются в ме­дицине. Именно успехи и открытия в биологии определили современ­ный уровень медицинской науки. В частности, генетические исследо­вания позволили разработать методы ранней диагностики, лечения и профилактики наследственных болезней человека. Селекция микро­организмов позволяет получать штаммы, способные в большом ко­личестве синтезировать ферменты, витамины, гормоны, необходи­мые для лечения ряда заболеваний. Развитие генной инженерии открывает широкие перспективы для производства биологически ак­тивных соединений и лекарственных веществ. Так, с помощью мето­дов генной инженерии был клонирован ген гормона инсулина, а за­тем встроен в геном кишечной палочки. Таким образом были получены штаммы кишечной палочки, способные синтезировать человеческий инсулин, применяемый при лечении сахарного диабе­та. Подобным образом в настоящее время получают соматотропин (гормон роста), интерфероны, иммуногенные препараты и вакцины.

Познание закономерностей размножения и распространения вирусов, болезнетворных бактерий, простейших, червей необхо­димо для борьбы с инфекционными и паразитарными заболева­ниями человека и животных. Биологические знания помогают в борьбе с вредителями и болезнями культурных растений. Они играют важную роль в совершенствовании биотехнии лесного и рыбного хозяйства, звероводства.

Общебиологические закономерности используются при ре­шении самых разных вопросов во многих отраслях народного хозяйства.

Быстрые темпы роста населения планеты, постоянное умень­шение сельскохозяйственных площадей, приходящихся на одного человека, привели к глобальной проблеме современности — не­достатку продуктов питания. Эту задачу способны решать такие науки, как растениеводство и животноводство, базирующиеся на достижениях генетики и селекции. Благодаря знанию законов на­следственности и изменчивости можно создавать высокопродук­тивные сорта культурных растений и пород домашних животных, что позволит интенсивно вести сельскохозяйственное производ­ство и удовлетворить потребности населения планеты в пищевых ресурсах.

Достижения современной биологии нашли практическое при­менение в промышленном биологическом синтезе аминокислот, кормовых белков, ферментов, витаминов, стимуляторов роста и средств защиты растений, органических кислот и др.

Кроме того, использование в промышленности (в строитель­стве, при создании новых машин и механизмов) принципов орга­низации живых существ (бионика) дает в настоящее время значи­тельный экономический эффект, который в будущем еще более возрастет.

Решение таких важных проблем современности, как охрана окружающей среды, рациональное использование природных ресурсов и повышение продуктивности растительного мира, воз­можны только на основе биологических исследований. Они пре­дусматривают выявление и устранение отрицательных послед­ствий воздействия человека на природу (загрязнение среды многочисленными вредными веществами), определение режи­мов рационального использования резервов биосферы. Кроме того, задачей биологии является обеспечение сохранности био­сферы и способности природы к самовоспроизведению.