Методология биологии

Методология биологии

Любую науку характеризуют прежде всего объект и предмет , а также цели и методы исследования.

Что такое методология науки?

Методология науки — это учение о методах и процедурах научной деятельности, на которые опирается исследователь в ходе получения и разработки новых знаний в рамках конкретной научной дисциплины.

Например, учёных-биологов может интересовать, каким образом одна крошечная клетка становится деревом или собакой, как работает человеческий мозг или, как разные формы жизни взаимодействуют между собой в пределах одного природного сообщества (экосистемы), например озера, луга или биосферы в целом.

Объект и предмет биологических исследований

Объекты исследования

Предметы исследования

Живая природа, а точнее — её различные явления или процессы, протекающие в ней.

Различные проявления жизни у конкретного объекта, на которые исследователь может так или иначе влиять для того, чтобы проверить имеющиеся у него научные предположения (гипотезы).

Все объекты исследования в биологии реально существуют в природе вне зависимости от нас (т. е. людей в целом) как исследователей.

Жизнь как объект изучения биологии

Традиционное определение биологии как науки о жизни имеет смысл лишь в том случае, если мы представляем себе, что такое жизнь.

Во второй половине XIX в. известный немецкий философ, мыслитель и общественно-политический деятель Фридрих Энгельс (1820—1895), обобщив естественно-научные знания своего времени, дал самое известное определение жизни.

Согласно его определению, жизнь — это «способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их природой, причём с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к разложению белков».

Критерии живого

В настоящее время определение жизни чаще всего дают путём перечисления основных критериев (признаков) живого, или жизненных свойств, отличающих живые объекты от неживых.

Несмотря на то что учёные до сих пор не могут дать всеобъемлющего определения жизни, даже ребёнок понимает, что растение или собака живые, а камень или автомобиль нет. На первый взгляд кажется, что всё просто — живые организмы обладают рядом признаков. Однако среди этих признаков нет ни одного такого, который был бы присущ только живому (например, для живых организмов характерен рост, но ведь и кристаллы могут расти).

Основные критерии живого:

1

2

3

Сходный химический состав и единый принцип строения

Обмен веществ с окружающей средой

Открытые биологические

системы

Живые существа «построены» из тех же химических элементов, что и объекты неживой природы, однако их соотношение в живом и неживом различно. Живые организмы на 98 % состоят из четырёх элементов — углерода, кислорода, азота и водорода, которые участвуют в образовании сложных органических молекул (белки, нуклеиновые кислоты, углеводы, жиры). Все они, за исключением вирусов, имеют клеточное строение.

Все живые организмы представляют собой открытые биологические системы (от греч. systema — целое, состоящее из взаимосвязанных частей), которые устойчивы лишь при условии непрерывного поступления в них энергии и вещества из окружающей среды.

Все живые организмы способны к обмену веществ с окружающей средой: из нее они получают вещества, необходимые для жизни, а выделяют в неё продукты жизнедеятельности.

Клетка является единой структурной и функциональной единицей строения и развития всех живых организмов на Земле.

Основные критерии живого:

4

5

6

Раздражимость

Рост и развитие

Размножение

Способность всех живых организмов реагировать на изменения внешней или внутренней среды (раздражители), что позволяет им приспосабливаться к меняющимся условиям и выживать .

Живые организмы растут и развиваются. Расти и развиваться могут как живые, так и неживые объекты. Однако только у живых организмов оба этих процесса протекают последовательно и упорядоченно..

Присущее всем живым организмам свойство воспроизводить себе подобных, обеспечивающее непрерывность жизни и её эволюцию.

Основные критерии живого:

7

Наследственность и изменчивость

Приспособленность к среде обитания

8

Все живые организмы обладают наследственностью и изменчивостью.

Совокупность морфологических (строение тела), физиологических (функции организма) и поведенческих особенностей, позволяющих организмам выживать и размножаться в конкретных условиях окружающей среды.

Наследственность — это способность организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколение.

Изменчивость — это универсальное свойство всех живых организмов приобретать новые признаки и различия, которое является ключевым фактором эволюции, обеспечивая приспособление к меняющимся условиям окружающей среды.

• ненаследственная (модификационная), где организм меняет свой фенотип под действием внешней среды
• наследственная (генотипическая), которая подразделяется на мутационную (изменения в ДНК) и комбинативную (новые комбинации генов при половом размножении).

Законы физики и химии в живой природе

Энтропия

Энтропия (от греч. entropia — превращение) — мера неупорядоченности (не определённости) некоторой системы, характеризующая меру необратимого перехода части энергии упорядоченных процессов (кинетической энергии движущегося тела, энергии активации химических реакций и т. п.) в энергию неупорядоченных процессов, в конечном счёте в теплоту.

Отрицательная энтропия

По словам одного из создателей квантовой физики Эрвина Шрёдингера (1887—1861), «живой организм непрерывно увеличивает свою энтропию, или, иначе, производит положительную энтропию и, таким образом, приближается к опасному состоянию максимальной энтропии, представляющему собой смерть. Он может избежать этого состояния, т. е. оставаться живым, только постоянно извлекая из окружающей его среды отрицательную энтропию.

Отрицательная энтропия — это то, чем организм питается. Или, чтобы выразить это менее парадоксально, существенно в обмене веществ то, что организму удаётся освобождаться от всей той энтропии, которую он вынужден производить, пока жив».