Краткая история развития биологии. Система биологических наук.

Тема: Краткая история развития биологии. Система биологических наук

Цель: познакомиться с основными этапами развития биологии; охарактеризовать объект и методы биологии; выявить ее связи с другими науками и влияние биологических теорий, идей, гипотез на формирование современной естественнонаучной системы мира.

Основные понятия: биология, жизнь.

Содержание урока

1. Объект изучения биологии. Система биологических наук

Объект изучения биологии – живая природа.

Современная биология – это совокупность естественных наук, изучающих жизнь как особую форму существования материи.

Одними из первых в биологии сложились комплексные науки: зоология, ботаника, анатомия и физиология.

Позднее внутри них сформировались более узкие дисциплины, например, внутри зоологии появились:

-ихтиология (наука о рыбах),

-энтомология (о насекомых),

-арахнология (о пауках) и т. д.

Многообразие организмов изучает систематика, историю живого мира – палеонтология.

Различные свойства живого являются предметом исследования таких наук, как:

-генетика (закономерности изменчивости и наследственности);

-этология (поведение);

-эмбриология (индивидуальное развитие);

-эволюционное учение (историческое развитие).

В середине XX века в биологию начали активно проникать методы и идеи других естественных наук. На границах смежных дисциплин возникали новые биологические направления: биохимия, биофизика, биогеография, молекулярная биология, космическая биология и многие другие. Широкое внедрение математики в биологию вызвало рождение биометрии. Успехи экологии, а также все более актуальные проблемы охраны природы способствовали развитию экологического подхода в большинстве отраслей биологии.

На рубеже XX и XXI веков с огромной скоростью начала развиваться биотехнология – направление, которому, несомненно, принадлежит будущее. Последние достижения в этой области открывают широкие перспективы для создания биологически активных веществ и новых лекарственных препаратов, для лечения наследственных заболеваний и осуществления селекции на клеточном уровне.

В настоящее время биология стала реальной производительной силой, по развитию которой можно судить об общем уровне развития человеческого общества (параграф 1.1., на страницах 10-11 учебника).

2. Методы познания живой природы

Исследуя системы разной степени сложности, биология использует разнообразные методы и приемы. Одним из наиболее древних является метод наблюдения, на котором основывается описательный метод. Сбор фактического материала и его описание были основными приемами исследования на раннем этапе развития биологии. Но и в настоящее время они не утратили своего значения. Эти методы широко используют зоологи, ботаники, микологи, экологи и представители многих других биологических специальностей.

В XVIII веке в биологии стал широко применяться сравнительный метод, который позволял в процессе сопоставления объектов выявлять сходство и различия организмов и их частей. Благодаря этому методу были заложены основы систематики растений и животных, создана клеточная теория. Применение этого метода в анатомии, эмбриологии, палеонтологии способствовало утверждению в биологии эволюционной теории развития.

Исторический метод позволяет сравнить существующие факты с данными, известными ранее, выявить закономерности появления и развития организмов, усложнения их структуры и функций.

Огромное значение для развития биологии имел экспериментальный метод, его первое применение связывают с именем римского врача Галена (II век нашей эры). Гален впервые продемонстрировал участие нервной системы в организации поведения и в работе органов чувств. Однако широко использоваться этот метод начал лишь с XIX века. Классическим образцом применения экспериментального метода являются работы И. М. Сеченова по физиологии нервной деятельности и Г. Менделя по изучению наследования признаков.

В настоящее время биологи все чаще используют метод моделирования, позволяющий воспроизвести такие экспериментальные условия, которые в реальности воссоздать порой не представляется возможным. С помощью компьютерного моделирования, например, можно рассчитать последствия постройки плотины для определенной экосистемы или воссоздать эволюцию определенного вида живых организмов. Меняя параметры, можно выбрать оптимальный путь развития агроценоза или подобрать наиболее безопасное сочетание лекарственных препаратов при лечении конкретного заболевания.

Любое научное исследование, использующее разные методы, состоит из нескольких этапов. Сначала в результате наблюдений собирают данные – факты, на основе которых выдвигают гипотезу. Для того чтобы оценить вероятность этой гипотезы, осуществляют серии экспериментов с целью получения новых результатов. Если гипотеза подтверждается, она может стать теорией, включающей в себя определенные правила и законы.

При решении биологических задач используется самая разнообразная техника: световые и электронные микроскопы, центрифуги, химические анализаторы, термостаты, компьютеры и множество других современных приборов и инструментов.

Настоящую революцию в биологических исследованиях произвело появление электронного микроскопа, в котором вместо светового пучка используется пучок электронов. Разрешающая способность такого микроскопа в 100 раз выше, чем светового.

Одним из видов электронного микроскопа является сканирующий. В нем электронный луч не проходит через образец, а отражается от него и преобразуется в изображение на телеэкране. Это позволяет получать трехмерное изображение исследуемого объекта (параграф 1.3. на страницах 19-20 учебника).

3. Краткая история развития биологии

Используя текст параграфа 1.1. на страницах 8-10 учебника заполнить таблицу «Ученые и их достижения в изучении биологии

Таблица «Ученые и их достижения в изучении биологии»

Современная биология уходит корнями в глубокую древность, мы находим ее истоки в цивилизациях прошлых тысячелетий: в Древнем Египте, Древней Греции.

Первым ученым, создавшим научную медицинскую школу, был древнегреческий врач Гиппократ (около 460 - около 370 до нашей эры). Он считал, что у каждой болезни есть естественные причины, и их можно узнать, изучая строение и жизнедеятельность человеческого организма. С древних времен и по сей день врачи торжественно произносят «клятву Гиппократа», обещая хранить врачебную тайну и ни при каких обстоятельствах не оставлять больного без медицинской помощи.

Великий энциклопедист древности Аристотель (384-322 до н.э.) стал одним из основателей биологии как науки, впервые обобщив биологические знания, накопленные до него человечеством. Он разработал систематику животных, определив в ней место и человеку, которого он назвал «общественным животным, наделенным разумом». Многие труды Аристотеля были посвящены происхождению жизни.

Древнеримский ученый и врач Клавдий Гален (около 130 – около 200), изучая строение млекопитающих, заложил основы анатомии человека. В течение следующих пятнадцати веков его труды были основным источником знаний по анатомии.

В Средние века в Европе воцарился период застоя во всех областях знаний. В это время традиции античных авторов нашли свое продолжение в странах Передней и Средней Азии, где жили и творили такие выдающиеся ученые, как Абу Али Ибн Сина (Авиценна) (XI век) и Абу Рейхан Мухаммед Ибн Ахмет аль-Бируни (973-1048). От того времени в современной анатомической номенклатуре сохранилось множество арабских терминов.

Наступление эпохи Возрождения ознаменовало начало нового периода в развитии биологии.

Резко возрос интерес к биологии в эпоху Великих географических открытий (XV век). Открытие новых земель, налаживание торговых отношений между государствами расширяли сведения о животных и растениях. Ботаники и зоологи описывали множество новых, неизвестных ранее видов организмов, принадлежащих к различным царствам живой природы.

Один из самых замечательных людей этой эпохи Леонардо да Винчи (1452-1519) описал многие растения, изучил строение человеческого тела, деятельность сердца и зрительную функцию.

После того как был снят церковный запрет на вскрытие человеческого тела, блестящих успехов достигла анатомия человека, что получило отражение в классическом труде Андреаса Везалия (1514-1564) «О строении человеческого тела». Величайшее научное достижение – открытие кровообращения – совершил в XVII веке английский врач и биолог Уильям Гарвей (1578-1657).

Новую эру в развитии биологии ознаменовало изобретение в конце XVI века микроскопа. Уже в середине XVII века была открыта клетка, а позднее обнаружен мир микроскопических существ – простейших и бактерий, изучено развитие насекомых и принципиальное строение сперматозоидов.

В XVIII веке шведский натуралист Карл Линней (1707-1778) предложил систему классификации живой природы и ввел бинарную (двойную) номенклатуру для наименования видов.

Карл Эрнст Бэр (Карл Максимович Бэр) (1792-1876), профессор Петербургской медико-хирургической академии, изучая внутриутробное развитие, установил, что зародыши всех животных на ранних этапах развития схожи, сформулировал закон зародышевого сходства и вошел в историю науки как основатель эмбриологии.

Первым биологом, который попытался создать стройную и целостную теорию эволюции животного мира, стал французский ученый Жан Батист Ламарк (1774-1829). Палеонтологию, науку об ископаемых животных и растениях, создал французский зоолог Жорж Кювье (1769-1832).

Огромную роль в понимании единства органического мира сыграла клеточная теория зоолога Теодора Шванна (1818-1882) и ботаника Матиаса Якоба Шлейдена (1804-1881).

Крупнейшим достижением XIX века стало эволюционное учение Чарлза Дарвина (1809-1882), которое имело определяющее значение в формировании современной естественнонаучной картины мира.

Основоположником генетики, науки о наследственности и изменчивости, стал Грегор Иоганн Мендель (1822-1884), работы которого настолько опередили свое время, что были не поняты современниками и открыты заново спустя 35 лет.

Одним из основателей современной микробиологии стал немецкий ученый Роберт Кох (1843-1910), а труды Луи Пастера (1822-1895) и Ильи Ильича Мечникова (1845-1916) определили появление иммунологии.

Развитие физиологии связано с именами великих российских ученых Ивана Михайловича Сеченова (1829-1905), заложившего основы изучения высшей нервной деятельности, и Ивана Петровича Павлова (1849-1936), создавшего учение об условных рефлексах.

XX век ознаменовался бурным развитием биологии. Мутационная теория Гуго де Фриза (1848-1935), хромосомная теория наследственности Томаса Ханта Моргана (1866-1943), учение о факторах эволюции Ивана Ивановича Шмальгаузена (1884-1963), ученее о биосфере Владимира Ивановича Вернадского (1863-1945), открытие антибиотиков Александром Флемингом (1881-1955), установление структуры ДНК Джеймсом Уотсоном (родился в 1928) и Френсисом Криком (1916-2004) – невозможно перечислить всех тех, кто своим самоотверженным трудом создавал современную биологию, которая в настоящее время является одной из наиболее бурно развивающихся областей человеческого знания.

Закрепление

Вопросы:

1. Расскажите о вкладе в развитие биологии древнегреческих и древнеримских философов и врачей.

2. Охарактеризуйте особенности воззрений на живую природу в Средние века, эпоху Возрождения.

3. Какое изобретение XVII века дало возможность открыть и описать клетку?

4. Каково значение для биологической науки работ Л. Пастера и И.И.Мечникова?

5. Перечислите основные открытия, сделанные в биологии в XX веке.

6. Назовите известные вам естественные науки, составляющие биологию. Какие из них возникли в конце XX века?

7. Какие методы исследования живой материи вы знаете?

Обобщение

Сформулируйте вывод по уроку.

Домашнее задание:

1. Параграф 1.1 на страницах 8-11 учебника, параграф 1.3. на страницах 19-20 учебника (закончить и выучить конспект).

2. Вопросы 1-6 на странице учебника, вопрос 5 на странице 20 учебника устно.