Теория к первому занятию - Биология.

Биология — наука о живой природе и закономерностях, ею управляющих.

Биология изучает все проявления жизни, строение и функции живых существ, а также их сообществ. Она выясняет происхождение, распространение и развитие живых организмов, связи их друг с дру­гом и с неживой природой.

Живой мир необычайно разнообразен. В настоящее время обнару­жено и описано примерно 500 тыс. видов растений и более 1,6 млн видов животных, более 3 тыс. видов бактерий и сотни тысяч грибов. Число ещё не описанных видов оценивается по меньшей мере в 1—2 млн.

Задача общей биологии — выявление и объяснение общих явле­ний и процессов для всего многообразия организмов.

1. Для живых организмов характерны сложность и высокая степень организации, а также единство химического состава.

Основные признаки живого. Каждый организм представляет собой совокупность упорядоченно взаимодействующих структур, обра­зующих единое целое, т. е. является системой. Живые организмы обладают признаками, которые отсутствуют у большинства неживых систем. Возможный способ описать жизнь — это перечислить основ­ные свойства живых организмов.

Одна из наиболее примечательных особенностей живых орга­низмов — то, что они характеризуются упорядоченным внутренним строением и содержат множество различных сложных молекул. (Осно­ву органических молекул составляют такие элементы, как углерод, водород, кислород и азот.) Простейшие системы живой природы сами являются составными частями более сложно организованных систем, которые, в свою очередь, образуют ещё более сложные системы.

2. Организмы способны к обмену веществом и энергией с окружающей | средой.

3. Универсальное свойство живого — способность реагировать на внеш­нее раздражение.

Живые организмы обладают способностью извлекать, преобразо­вывать и использовать энергию окружающей среды — либо в фор­ме питательных веществ, либо в виде энергии солнечного излучения. Благодаря этой энергии и веществам, поступающим из окружающей среды, организмы поддерживают свою целостность (упорядоченность) и осуществляют различные функции, возвращают же в природу продукты распада и преобразованную энергию в виде тепла. Таким образом, любой живой организм, как и отдельная клетка, является открытой системой, т. е. обменивающейся с окружающей средой и веществом и энергией.

Организмы способны специфически реагировать на изменения окружающей среды — передвигаться в сторону источника пищи, избегать опасности, замедлять скорость обмена веществ при голода­нии и многое другое.

4. Живые организмы приспособлены к среде своего обитания.

5. Живым организмам свойственны самовоспроизведение, наследствен­ность и изменчивость.

Строение каждого организма соответствует его образу жизни. Достаточно ознакомиться со строением крота, рыбы, паразитического червя, чтобы представить в общих чертах, как они живут. Особенно­сти строения, функций и поведения данного организма, отвечающие его образу жизни, называют адаптациями (приспособлениями).

Самая поразительная особенность живых организмов — способ­ность к размножению, т. е. самовоспроизведению. Потомство всегда сходно с родителями. Существуют механизмы передачи информации о признаках и функциях организмов из поколения в поколение. В этом проявляется наследственность. Механизмы хранения и передачи наследственных свойств одинаковы для всех видов. Однако сходство родителей и потомков никогда не бывает полным: потомки, будучи похожи на родителей, всегда чем-то отличаются от них. В этом состо­ит явление изменчивости, основные законы которой также общие для всех видов.

6. Для живого характерна способность к историческому развитию и изменению от простого к сложному.

Этот процесс называют эволюцией*. В результате эволюции воз­никло всё многообразие живых организмов, приспособленных к опре­делённым условиям существования.

Уровни организации жизни. Для живой природы характерны разные уровни организации её структур, между которыми существует сложное соподчинение. Жизнь на каждом уровне изучают соответству­ющие разделы биологии: молекулярная биология, цитология, генети­ка, анатомия, физиология, эволюционное учение, экология и др.

Уровень молекулярных структур

Это самый нижний, наиболее древний уровень жизни. Здесь про­ходит граница между живым и неживым. Макромолекулы — осно­ва живого, они являются элементами различных систем, но сами не могут считаться живыми, так как не обладают всей полнотой свойств живого.

Клеточный уровень

Это более высокий уровень жизни. И клетка, и заключённые в ней молекулярные структуры в главных чертах строения у всех организмов сходны. Клетка — низшая система в иерархии живого, которой присущи все его свойства.

Органно-тканевый уровень

Он характерен только для многоклеточных организмов, у кото­рых клетки и образованные из них части организма достигли высокой степени структурной и функциональной специализации.

Уровень целостного организма

Как бы ни различались организмы между собой, их объединяет то, что они все состоят из клеток. Каждый организм представляет собой систему упорядоченно взаимодействующих органов и тканей. Любая составная часть организма имеет специальное назначение и вы­полняет определённые функции. Это относится не только к органам (почки, лёгкие, сердце и т. д.) и клеткам, но и к внутриклеточным структурам и молекулам. Существуют и одноклеточные организмы.

Видовой уровень

Вид, объединяющий сходные в основных чертах организмы, составляет более сложный уровень организации жизни. Здесь действу­ют законы внутривидовых отношений. Совокупность организмов одно­го вида, объединённую общим местом обитания, называют популяцией. В ней осуществляются элементарные эволюционные преобразования.

Экосистемный уровень

Ещё более высоким уровнем является уровень экосистем, т. е. сообществ всех видов, населяющих ту или иную территорию или аква­торию. На этом уровне действуют законы межвидовых отношений.

Биосферный уровень

Совокупность всего живого, населяющего Землю, составляет био­сферу. Это высший уровень организации жизни. На этом уровне осу­ществляются круговорот веществ и превращение энергии, связанные с деятельностью всех живых организмов.

Законы, характерные для более высоких уровней организации живого мира, не исключают действия законов, присущих более низ­ким уровням.

Общая биология изучает законы, характерные для всех уровней орга­низации жизни.

Методы изучения живой природы. Для изучения живой при­роды биологи применяют различные методы. Наблюдение позволяет выявить объекты и явления. Сравнение даёт возможность установить закономерности, общие для разных явлений в живой природе. В экс­перименте, или опыте, создаётся ситуация, помогающая выявить те или иные свойства биологических объектов. В отличие от других ме­тодов эксперимент позволяет вскрыть сущность явления. Историче­ский метод позволяет на основе данных о современном органическом мире и его прошлом познавать процессы развития живой природы. К новым методам современной биологии можно отнести моделирова­ние — изучение какого-либо процесса в целом или его части на моде­ли. Модель может быть образной либо знаковой, т. е. математической.

При изучении биологических объектов используется самая раз­личная техника: микроскопы, ультрацентрифуги, разнообразные хими­ческие анализаторы, компьютеры и множество других приборов, позво­ляющих раскрыть тайны живой материи.

Значение биологии. Биологические знания лежат в основе меди­цинских и сельскохозяйственных наук. Биология решает важнейшие практические задачи. Одна из них — производство продовольствия. Для того чтобы обеспечить питанием всё увеличивающееся население нашей планеты, необходимо иметь высокопродуктивные сорта сель­скохозяйственных растений и породы животных, а также совершен­ные методы их выращивания. Эти проблемы нельзя решить, не зная законов биологии, прежде всего законов наследственности, и не опи­раясь на них в агрономии и зоотехнике.

Очень важна задача разработки методов предупреждения и лече­ния болезней человека, особенно таких тяжёлых, как сердечно-сосу­дистые, рак, СПИД. Решение этой задачи требует глубокого исследо­вания жизненных процессов и механизмов, ими управляющих, как в отдельных клетках, так и в организмах и сообществах.

Важнейшая задача нашего времени, которая стоит перед чело­вечеством, — охрана природы и приумножение её богатств. Эта зада­ча продиктована тем, что под влиянием хозяйственной деятельности человека идёт процесс загрязнения окружающей среды, что вызывает сокращение численности и даже гибель видов животных и растений. Загрязнение окружающей среды отрицательно влияет и на здоровье человека.

Остановить развитие промышленности и рост городов невозмож­но. Но совершенно необходимо предотвратить угрозу, которую несёт этот процесс природе и самому человеку, что также требует глубокого знания законов общей биологии.

По уровню биологических исследований можно судить о материально- техническом развитии общества.

Прогресс биологии, в первую очередь молекулярной, в конце XX — начале XXI в. определяет её возрастающую роль.

Это связано с тем, что биология становится реальной произво­дительной силой, а также научной основой рациональных отношений между человеком и природой.