Какие практические задачи решает биология – Решение биологических проблем – важнейшая задача человечества

• ГДЗ
• 1 Класс
  • Математика
  • Английский язык
  • Русский язык
  • Немецкий язык
  • Информатика
  • Природоведение
  • Основы здоровья
  • Музыка
  • Литература
  • Окружающий мир
  • Человек и мир
• 2 Класс
  • Математика
  • Английский язык
  • Русский язык
  • Немецкий язык
  • Белорусский язык
  • Украинский язык
  • Информатика
  • Природоведение
  • Основы здоровья
  • Музыка
  • Литература
  • Окружающий мир
  • Человек и мир
  • Технология
• 3 Класс
  • Математика
  • Английский язык
  • Русский язык
  • Немецкий язык
  • Белорусский язык
  • Украинский язык
  • Информатика
  • Музыка
  • Литература
  • Окружающий мир
  • Человек и мир
  • Испанский язык
• 4 Класс
  • Математика
  • Английский язык
  • Русский язык
  • Немецкий язык
  • Белорусский язык
  • Украинский язык
  • Информатика
  • Основы здоровья

resheba.me

Основные задачи биологии как науки :: SYL.ru

В этой статье мы поговорим о задачах биологии, которая является очень комплексной и многогранной и включает в себя ряд отдельных наук. Делят их в зависимости от объекта изучения. Таким образом, выделяют зоологию, орнитологию, микробиологию, альгологию, ботанику. Ещё науку биологию делят согласно свойствам живой материи и уровням её организации. Здесь выделяют биохимию, молекулярную биологию, генетику, эмбриологию, цитологию, физиологию, анатомию, экологию и так далее.

Разбираемся в теме

Все мы прекрасно понимаем, что наш мир очень разнообразен. Чего стоит только тот факт, что наша земля населена примерно 2 миллионами различных видов животных, некоторые из которых ещё даже не описаны. Также учёные говорят о том, что произрастает около 500 тысяч разнообразных видов растений, около 1000 видов грибов и бактерий. И самое невероятное состоит в том, что каждый из этих организмов имеет свою структуру, тип питания, жизненный цикл и даже исторический возраст. Причём последний колеблется очень сильно. Взять, например, таракана или микробы с вирусами, которые существуют на планете практически с момента её создания. А вот комнатные растения и некоторые выведенные животные, к примеру, появились совсем недавно. Но при этом все организмы имеют нечто общее, что отличает их от неживой природы. Ученые пришли к выводу, что этим общим элементом является обмен энергии и веществ, а также способность к размножению и развитию. Также речь идет о таких немаловажных факторах, как адаптация и изменчивость, которые являются естественными свойствами живого организма. Общая биология занимается выявлением и характеристикой разных общих элементов живой и неживой природы. Если смотреть глубже и более философски, то можно понять, что задачи биологии кроются в том, чтобы ответить на вопрос о том, что же такое жизнь.

Основная задача

Основная задача биологи — это открытие, исследование и характеристика различных законов, согласно которым происходит эволюция во всём мире. Надо сказать, что таких законов достаточно много, и самое интересное, что они очень изменчивы. Почему? Дело в том, что органический мир постоянно и непрерывно эволюционирует, он постоянно развивается и меняется. Таким образом получается, что у биологии нет конечной цели, так как природа будет и дальше видоизменяться. Ученые-биологи концентрируются как раз на том, чтобы собрать максимальное количество информации о современном состоянии флоры и фауны, так как понимают, что уже через несколько сотен лет природа может быть совсем иной. Таким образом, мы понимаем важность сохранения биологического наследия для последующих поколений. Именно в этом и кроется основная задача биологии.

Второстепенные задачи

При этом надо понимать, что есть и другие задачи, которые ставит перед собой биология. Во-первых, это изучение механизмов управления живой природы. Это очень важная задача, которая позволяет уравновешивать и корректировать взаимодействие живых существ и природы. Также перед биологией стоит цель изучения структуры и функций клеток, биоценоза, наследственной изменчивости, обмена веществ. Надо сказать, что полный список задач биологии довольно весомый и вместительный, что неудивительно.

Предмет

Как мы уже поняли, биология — это комплекс наук о живой природе. Предметом биология является жизнь во всех ее формах и проявлениях. Наука занимается исследованием закономерностей роста и развития всех живых организмов в мире. Также можно сказать, что предметом биологии является изучение всего многообразия живых и вымерших организмов. Если быть конкретнее, задачи современной биологии фокусируются вокруг происхождения, эволюции, функций, распространения, индивидуального развития и строения живых организмов. При этом понимается полное строение, начиная от молекулярного до анатомо-морфологического. Очень большое внимание исследователи выделяют взаимодействию организмов друг с другом и с окружающей средой. При этом перед учеными стоит цель изучать не только общие закономерности, но и частные, которые свойственны отдельным организмам. Задачи биологии как науки включают в себя изучение процесса размножения, дискретности, движения, раздражимости и изменчивости. Другими словами, можно сказать, что биологи желают знать всё, что только можно, о живых существах.

Методы

Вот мы и рассмотрели основные задачи биологии и ее предмет. Да, но всё это является лишь теоретическим материалом. А теперь мы сосредоточимся на практике и рассмотрим методы биологии. При этом надо отдельно отметить, что мы будем говорить не о конкретных приёмах или методиках, а о методологических принципах и подходах, которые применяются во время исследования и изучения различных объектов, объявлений или их взаимодействия.

Начнем с того, что изучение живой природы может быть эмпирическим и теоретическим, но надо понимать, что первая стадия базируется на второй. Теоретическая статья подразумевает выдвигание новых гипотез, а эмпирическая — их проверку на практике. Методы используются именно во время прохождения эмпирической стадии.

Первый из методов, которые мы рассмотрим, — это наблюдение. Оно подразумевает изучение живых организмов в природных условиях их существования. Однако понимается наблюдение не в буквальном смысле, а наблюдение за размножением, расселением, поведением растений и животных в природе. Ученые нарочно каким-то образом влияют на температуру, влажность, освещенность, токсичность и так далее среды тех живых организмов, за которыми они наблюдают. Это позволяет делать определенные выводы, о том, как живые организмы реагируют на экстремальные условия. Кроме того, это позволяет выявлять потенциал и скрытые свойства живых систем, а также пределы их адаптации, гибкости и изменчивости.

Исследование цели и задач общей биологии без использования сравнительного метода практически невозможно. Этот метод ещё называют историческим. Он подразумевает сопоставление организмов по их анатомическому строению, химическому составу, генному набору и так далее. Но при этом учитываются не только ныне живущие организмы, но и те, которые вымерли давно. Все три метода требуют математического описания и определённого учета. Из этого следует понимание того, что биология со временем становится точной наукой, несмотря на то что многие закономерности носят вероятностный характер. Таким образом, мы понимаем, что среди живых организмов нет строго детерминированных событий. Благодаря возможности предполагать учёные занимаются моделированием биологических процессов и создают прогнозы возможного развития.

Системность

Далее следует отметить системный метод, который характерен для многих наук. Он подразумевает рассмотрение живых организмов как целостной системы, внутри которой действуют определенные элементы. Задача современной биологии состоит в том, чтобы от анализа переходить к синтезу, таким образом развивая системный подход к науке. В то время как анализ — это подробное изучение структуры и функций элементов системы, то синтез — это целостный подход, который исследует все характеристики системы. При этом в биологии исследования всегда ведутся от общего к частному. Однако перейти к синтезу можно только тогда, когда есть необходимая аналитическая база. Именно поэтому эти процессы очень между собой связаны, как и цели и задачи биологии, которые мы рассмотрели выше. Суть в том, что необходимо создать комплексную биологическую картину мира.

Концепции

Для начала отметим, что концепция — это определенная группа понятий, теорий или гипотез, которые объясняют определенное явление, носящее фундаментальный характер. Основные концепции в биологии позволяют разбирать и исследовать жизнь «по кусочкам». Несмотря на обширность задач общей биологии, до сих пор нет конкретной системы концепций в этой науке. Это вытекает из того, что разные ученые по-разному формулируют и комбинируют многие понятия. Конечно, суть при этом остается той же, но люди, далекие от биологии, оказываются введенными в заблуждение. Ниже мы рассмотрим пять основных концепций, которые актуальны в современном мире.

База

Первая концепция говорит о том, что жизнь имеет многоуровневую организацию. Это означает, что любой живой организм является составной частью какой-то системы. При этом сами биологические системы представляют иерархию различных уровней. Вторая концепция говорит о материальной сути жизни. Здесь смысл в том, что тайна жизни кроется в энергии и обмене веществ, то есть основа жизни — это физика и химия. Если посмотреть на этот вопрос философски, то можно понять, что речь идет о первичности материи, то есть о материализме. Третья концепция основывается на законе самовоспроизведения. Это означает, что все живые организмы могут размножаться на основе заложенной в них природой генетической программе. В результате взаимодействия организмы проходят стадию онтогенеза. Четвертая концепция заключается в саморегуляции живых организмов. Понимается, что в природе поддерживается относительная стабильность, то есть гомеостаз. Пятая концепция заключается в биологической эволюции и самоорганизации живых организмов. Речь идет о том, что весь мир возник благодаря тому, что неживые химические системы смогли самоорганизоваться. Также мы говорим о естественном отборе и эволюции.

Надо сказать, что учат биологию совсем не в таком порядке, как мы сейчас назвали. Считается, что нужно начинать с биохимии, цитологии, молекулярной биологии, генетики и так далее. Однако формулировки концепций, представленных выше, позволяют понять саму суть базовых основ и задач биологии.

Значение

Теоретическое значение науки заключается в формировании определенного мировоззрения. Тема о первичности материи и сознания на самом деле является вопросом биологическим. Конечно, всё зависит от выбора позиции отдельного человека, от того, какие подходы он использует при познании мира, а также от того, какие социальные явления наблюдает.

Важная задача общей биологии состоит в том, чтобы формировать у человека экологическое мировоззрение. Это означает, что каждый ребёнок с детства должен понимать, что он является частью природы и должен принимать непосредственное участие в её защите и охране. Немаловажным является умение рационально использовать ресурсы. Актуальность этой проблемы очень велика, однако до сих пор в школах до детей не доносят все сложности и многогранности этой ситуации. Если бы этому уделялось достаточно внимания, уже спустя несколько лет мир бы увидел новое поколение сознательных людей, которые бы считали своим долгом беречь природу.

Экологи бьют тревогу, так как они считают, что примерно через 100 лет многие изменения, которые происходят уже сегодня, будут просто необратимы. Сейчас практически никто не обращает на это внимания, потому что мало задумывается о том, какие могут быть последствия. В результате может случиться обычное вымирание вида, как было, например, с динозаврами. Не исключено, что некоторые люди сумеют приспособиться в новых экологических условиях, однако при этом львиная доля населения земли вымрет.

Практическое значение науки заключается в том, что она является основой продовольствия. Уже давно ученые говорят, что экстенсивное воспроизводство продуктов себя исчерпало, но, несмотря на это, люди продолжают истощать землю. Каждый год сжигаются огромные лесные территории, происходит засоление и опустынивание грунтов и так далее. Именно поэтому исследователи говорят о том, что современным людям нужно переходить на интенсивные технологии, которые более дорогие и менее эффективны. Однако это практически единственный и реальный шанс еще много столетий использовать ресурсы земли.

В прошлом веке большую популярность приобрели генетические модификации и селекция. Это был настоящий бум, который опьянил всех экологически сознательных людей. Однако только потом стало известно, какую опасность несут в себе такие продукты. Более того, надо понимать, что генетическими модификациями пробуют заниматься не профессионалы, которые могут своими продуктами не просто навредить здоровью, а лишить человека жизни. Но нельзя забывать и о положительной стороне селекционно-генетический работы. В развитых странах она процветает, генетики являются очень востребованными специалистами.

Уровни

Мы рассмотрели основные задачи биологии как науки, но не уделили внимание уровням. Всего их пять, и мы кратко рассмотрим каждый из них. Любые задачи и методы биологии начинаются с изучения молекулярного уровня. Он подразумевает исследования роли молекул как биологически важных частиц, которые принимают непосредственное участие в росте и развитии живых организмов. Кроме того, они выполняют функцию передачи и сохранения наследственной информации.

Задачи и значение биологии широко рассматриваются на клеточном уровне, когда происходит исследование строения и функций каждой клетки. Этот раздел знаний называется цитологией, но при этом он включает в себя физиологию, цитогенетику, цитохимию. На этом уровне можно устанавливать физиологические, биохимические, структурные взаимосвязи организмов.

Какие задачи решает биология на организменном уровне? В этом аспекте исследуются явления и процессы, благодаря которым происходит функционирование всей системы организма. Сюда можно отнести взаимодействие всех органов в теле человека и их адаптационные изменения, которые происходят при изменении внешней среды. Популяционный уровень позволяет рассматривать жизненный цикл организмов среди их видов. Вопросами популяции также занимаются такие науки, как фенология, морфология, экология и генетика. На этом уровне можно отследить рост и развитие живого организма от момента его рождения до момента смерти, экспериментируя с условиями окружающей среды.

Какие же основные задачи биологии на экосистемном уровне? Они состоят в изучении взаимосвязей между живыми организмами и средой. Также изучается миграция, законы и пути движения энергии.

Таким образом мы заканчиваем рассмотрение предмета и задач общей биологии. Становится понятно, что базируется наука на концепциях, из которых проистекают задачи и цели. При этом надо понимать, что мы рассмотрели данную тему исключительно с теоретической точки зрения, так как на практике всё выглядит несколько иначе. Те же предмет и задачи биологии являют собой не сложные термины, а конкретные проблемы, требующие немедленного решения.

Хочется сказать, что науку о жизни должны изучать все. Естествознание позволяет лучше понять себя и окружающую среду, что, несомненно, отражается на взаимодействии человека с внешним миром. Школьного курса биологии недостаточно для того, чтобы понять глубинные принципы и концепции этой науки. Каждый день узнавайте что-то новое, замечайте изменения в природе, исследуйте её, и тогда вы заметите, как необычен и прекрасен наш мир.

www.syl.ru

Введение

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 тысяч видов растений и более 1,6 млн видов животных, более 3 тысяч видов бактерий и сотни тысяч грибов. Число еще 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.

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

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

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 эелементы, как углерод, водород, кислород и азот.) Простейшие системы живой природы сами являются составными частями более сложно организованных систем, которые, в свою очередь, образуют еще более сложные системы.

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

Живые организмы облаждают 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, то есть обменивающейся с окружающей средой и веществом и энергией.

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

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.

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).

5. Живым организмам свойственны самовоспроизведение, наследственность и изменчивость.

Самая поразительная особенность живых организмов — способность к размножению, то есть 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 все многообразие живых организмов, приспособленных к определенным условиям существования.

Уровни организации жизни. Для живой природы характерны разные уровни организации ее 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 происходит 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 заключенные 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 он все состоят из клеток. Каждый организм представляет собой систему упорядоченно взаимодействующих органов и тканей. Любая составная часть организма имеет специальное назначение и выполняет определенные функции. Это относится не только к органам (почки, легкие, 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, объединенную общим местом обитания, называют популяцией. В ней осуществляются элементарные эволюционные преобразования.

Экосистемный уровень

Еще более высоким уровнем является уровень экосистем, то есть 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 уровнем.

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

Методы изучения живой природы. Для изучения живой природы биоооги применяют различные методы. Наблюдение позволяет выявить объекты и явления. Сравнение дает возможность установить закономерности, общие для разных явлений в живой природе. В эксперименте, или опыте, создается 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, то есть 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 все увеличивающееся население нашей планеты, необхожимо 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 тяжелых, 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 ее богатств. Эта задача продиктовала тем, что под влиянием хозяйственной деятельности человека идет прогресс 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 несет этот процесс природе и самому человеку, что также требует глубокого знания законов общей биологии.

Прогресс биологии, в первую очередь молекулярной, в конце ХХ — начале XXI в. определяет ее возрастающую роль.

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

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

Вопросы:

1. Что изучает общая биология?

2. Перечислите основные признаки живого.

3. Какие критерии лежат в основе выделения различных уровней организации живого?

4. Какие методы исследований используют в биологии?

5. Почему живые организмы считают открытыми системами?

6. Какие практические задачи решает биология?

Источник: Д.К. Беляев, Г. М. Дымшиц, Л. Н. Кузнецова, О. В. Саблина, В. К. Шумный, Биология 10 класс, 2014 год

cleverpenguin.ru

Предмет, методы, задачи биологии

Предмет, методы, задачи биологии
Биология ? наука о жизни, ее формах и закономерностях развития. Предметом ее изучения является многообразие вымерших и ныне населяющих Землю живых существ, их строение (от молекулярного до анатомо-морфологического), функции, происхождение, индивидуальное развитие, эволюция, распространение, взаимоотношения друг с другом и окружающей средой.
Биология исследует общие и частные закономерности присущие жизни во всех ее проявлениях и свойствах: обмен веществ и энергии, размножение, наследственность и изменчивость, рост и развитие, раздражимость, дискретность, авторегуляция, движение и др.
В зависимости от объектов изучения в биологии можно выделить ряд направлений: вирусологию, микробиологию, ботанику, зоологию, антропологию и др. Эти науки исследуют особенности происхождения, строения, развития, жизнедеятельности, свойства, разнообразие и распространение на земном шаре каждого отдельного вида вирусов, бактерий, животных, растений и человека.
По структуре, свойствам и проявлениям индивидуальной жизни в биологии выделяют морфологию и анатомию (изучает формы и строение организмов), физиологию (анализирует функции живых организмов, их взаимную связь и зависимость от внешних и внутренних условий), генетику (изучает закономерности наследственности и изменчивости организмов), биологию развития (изучает закономерности индивидуального развития организмов), эволюционное учение (исследует закономерности исторического развития органического мира), экологию (изучает образ жизни растений и животных в их взаимосвязи с условия-
окружающей среды). Химические реакции и физико-химические процесы в живых организмах, а также химический состав и физическую структуру биологических систем на всех уровня организации изучают биохимия и биофизика. Установить закономерности, незаметные при описании единичных процессов и явлений, позволяет биометрия, т.е. совокупность приемов планирования и обработки результатов биологических исследований методами математической статистики.
Жизненные явления на молекулярном уровне изучает молекулярная биология; структуру и функции клеток, тканей и органов ?цитология, гистология и анатомия; популяции и биологические особенности всех организмов, входящих в е? состав, ? популяционная генетика и экология; закономерности формирования, функционирования, взаимосвязи и развития высших структурных уровней организации жизни на Земле до биосферы в целом ? биогеоценология. Закомерности строения (структуры) и функционирования, единые для всех организмов независимо от их систематического положения, разрабатывает общая биология.
В настоящее время различают несколько структурно- функциональных уровней организации и изучения жизненных явлений: молекулярный, клеточный, тканевый, органный, организ-менный, популяционно-видовой и биосферно-биогеоценотический.
На молекулярном уровне исследуется роль биологически важных молекул (белки, нуклеиновые кислоты, липиды, поли-сахариды и др.) в росте и развитии организмов, хранении и передаче наследственной информации, в обмене веществ и превращении энергии в живых клетках и других явлениях.
Клеточный уровень предусматривает изучение структурной организации клетки. Учение о клетке, или цитология, включающая цитоморфологию, цитофизиологию, цитогенетику и цитохимию, позволяет установить физиолого-биохимические и структурно-функциональные связи между клетками в различных тканях и органах.
На организменном уровне изучаются процессы и явления происходящие в особи (индивидууме), и механизмы согласован-
ного функционирования ее органов и систем, а также и взаимоотношения различных органов в жизнедеятельности организма, приспособительные изменения и поведение организмов в различных экологических условиях.
Популяционно-видовой уровень живого принципиально отличается от организменного. Если продолжительность жизни особей любого живого организма определена генетически и они неизбежно умирают, исчерпав запрограмированные возможности своего развития, то популяция способна при подходящих условиях среды развиваться неограниченно долго.
Изучение состава и динамики популяции, т.е. совокупности особей одного вида, имеющих общий генофонд и населяющих определенное пространство с относительно однородными условиями обитания на молекулярном, клеточном и организменном уровнях, является предметом генетики, морфологии, фенологии, экологии и др.
На биосферно-биогеоценотическом, или экосистемном, уровне изучаются взаимоотношения организма и среды, миграция живого вещества, пути и закономерности протекания энергетических круговоротов и другие процессы, происходящие в биогеоценозах (экосистемах).
Основными методами биологии являются наблюдение (позволяет описать биологические явления), сравнение (дает возможность найти общие закономерности в строении, жизнедеятельности различных организмов), эксперимент или опыт (помогает исследователю изучить свойства биологических объектов), моделирование (имитируются многие процессы, недоступные для непосредственного наблюдения или экспериментального воспроизведения), исторический метод (позволяет на основе данных о современном органическом мире и его прошлом познать процессы развития живой природы).
Значение биологии как науки исключительно велико, так как познание исторического развития органическо мира, начиная от молекулярного уровня до биогеоценотического, играет определяющую роль в формировании материалистического мировоззрения и понимании коренных философско-методологических проблем (форма и содержание, целостность и целесообразность, прогресс и т.д.). Кроме того, биология способствует решению жизненно важных практических задач. Так, в частности, быстрые темпы роста населения планеты, постоянное уменьшение территорий, занятых сельскохозяйственным производством, привели к глобальной проблеме современности — производству пищи. Чтобы обеспечить потребности человека в пище, необходимо резко увеличить производство сельскохозяйственной продукции. Эту задачу способны решить 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 удовлетворять потребности населения планеты в пищевых ресурсах.
Биологические знания помогают в борьбе с вредителями и болезнями культурных растений, паразитами животных. Они играют важную роль в совершенствовании лесного и промыслового хозяйства, звероводства.
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.
С помощью методов генной инженерии биологами созданы организмы с новыми комбинациями наследственных признаков и свойств, например растения с повышенной устойчивостью к заболеваниям, засолению почв, способностью к фиксации атмосферного азота и др. Кроме того, генная инженерия положена в основу разработки принципов биотехнологии, связанной с производством биологически активных веществ (инсулин, антибиотики, интерферон, новые вакцины для профилактики инфекционных заболеваний человека и животных).
Теоретические достижения биологии широко применяются в медицине. Именно успехи и открытия биологии определили современный уровень медицинской науки. В частности, генети-
ческие исследования позволяют разрабатывать методы ранней диагностики, лечения и профилактики многих наследственных болезней человека (альбинизм, гемофилия, бесплодие, слабоумие и др.). С ними во многом связан и дальнейший прогресс медицины.
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 эффектов воздействия человека на природу (загрязнение среды вредными веществами), определение режимов рационального использования резервов биосферы, вскрытие негативных последствий хозяйственной деятельности. Кроме того, задачей биологии является обеспечение сохранности биосферы и способности природы к самовоспроизведению.

shpora.panweb.com

Значение практической биологии | Биология

Из истории практической биологии

Вся история становления и развития науки биологии показывает, что во все времена практическая (прикладная) часть знаний о живой природе, то есть «практическая биология», играла важную роль в жизни людей и природы. Особенно большое значение биология имеет для сельского, лесного, промыслового хозяйства и медицины.

Уже первоначальное познание растений и животных, как показывает история материальной культуры, было связано с непременным использованием их в быту и хозяйстве человека (для питания, изготовления одежды, врачевания). Сбором пищевых растений, охотой и примитивным рыболовством люди начали заниматься еще в каменном веке.

Переход от сбора растений к примитивным формам их культивирования произошел в обществе людей несколько позже — в конце каменного века в начале эпохи бронзы. Первоначальное культивирование растений, в частности посев хлебных злаков, стало важным этапом в жизни первобытных людей. Последовавшее затем одомашнивание животных и развитие скотоводства обусловили появление плужного земледелия: для вспашки стали использовать прирученный домашний скот, а для обработки почвы -применять примитивные плуги, сделанные из корней и ветвей деревьев. Земледелие и скотоводство способствовали переходу человека к оседлой жизни.

Первые культурные очаги человечества возникли в Передней Азии, Китае, Египте и Индии благодаря примитивному земледелию и скотоводству. Археологические находки в Палестине и Египте свидетельствуют о наличии земледелия на этих территориях в 10-м тысячелетии до н. э. Здесь люди сеяли пшеницу, ячмень, горох, чечевицу, разводили виноград, финиковую пальму и гранатник, маслины и мак, возделывали хлопчатник и лен. Льняные ткани древнего Египта славились своим высоким качеством на протяжении нескольких веков.

Примеры прикладной биологии

Известно, что и в настоящее время все необходимые человеку для питания белки, углеводы, жиры, витамины, а также энергию он получает, главным образом, из культурных растений и от домашних животных. Знание биологических законов генетики и селекции, микробиологии, физиологии позволяло совершенствовать технологию выращивания биологической продукции, создавать более продуктивные сорта растений и породы животных. В итоге многие животные и растения, давно введенные в культуру, полностью изменили свой первоначальный облик, стали высокоустойчивыми к различным заболеваниям и более продуктивными. Например, у кукурузы древних сортов в початках содержалось лишь 45-48 мелких зерен, тогда как в початке современной зубовидной кукурузы содержится около 1000 довольно крупных, плотно расположенных зерен (рис. 5).
Рис. 5. Размер и форма початка кукурузы современного сорта в сравнении с початками кукурузы древних сортов, которую возделывали ацтеки в Центральной Америке

Интродукция

Благодаря знаниям из области биогеографии и экологии человечество пополняет разнообразие культурных растений и домашних животных новыми видами с помощью интродукции или акклиматизации. Интродукция (от лат. introductio — «введение») — это внедрение отдельных видов растений и животных в новые климатические или биогеоценотические условия. Акклиматизация (от лат. ab — «к», «при» и греч. klima — «климат») означает преднамеренный или случайный перенос особей и видов в какую-либо страну или область с новыми для них, непривычными природными условиями или на территорию, где они ранее обитали, но по каким-то обстоятельствам исчезли, и их приспособление к новой среде обитания. Последнее явление обычно называют реакклиматизацией. Человек часто специально внедряет некоторые виды из дикой природы в культуру. Так произошли культурные растения и домашние животные. Интродукция продолжается и в настоящее время.
Рис. 6. Облепиха

Например, облепиха (Hippiphae) — колючий кустарник с сочными костянковидными плодами, произрастающий по берегам рек и озер в горах Тибета, Тянь-Шаня и Алтая, — около 30 лет назад была введена в культуру (рис. 6). В настоящее время облепиха выращивается на обрабатываемых землях новых для нее регионов, поскольку является ценным лекарственным растением. В любительских садах облепиху высаживают даже в северных районах России, например в Ленинградской области и Карелии. При этом уже созданы ее разные сорта, в том числе и облепиха без колючек.

В последние 25-30 лет активно входит в ягодное садоводство сибирский кустарник жимолость съедобная (Lonicera edulis) с ароматными кисло-сладкими, сочными ягодами, богатыми витаминами. Селекционеры вывели ее многочисленные сорта, различающиеся по вкусу ягод, их форме, по срокам созревания плодов и форме куста. Не так давно в культуру вошло лиановидное растение актинидия китайская (Actinidia chinensis), называемое обычно киви, в диком виде произрастающее в лесах Юго-Восточной Азии. Теперь оно выращивается на Кавказе, в Крыму, в садах Германии и других стран Европы и Америки. В Новой Зеландии существуют крупные плантации киви, плоды которой служат предметом экспорта во многие страны, в том числе и в нашу.
Среди животных в 80-е годы XX века на птицефермах началось активное разведение перепела японского как яйценосной и мясной породы. В качестве декоративной комнатной птицы самцы японского перепела издавна разводились жителями Японии, Китая и Средней Азии. Однако в производственных целях — для получения яиц, а позднее и мяса — перепел стал использоваться лишь с конца XX века.

Биотехнология и генетическая инженерия

В последние годы развитие генетической (генной) инженерии обеспечивает широкие возможности использования живых организмов в производстве необходимых лекарственных средств, например таких, как инсулин, гормон роста, интерферон и пр. Промышленное использование организмов, особенно микроорганизмов, стало особой практической областью биологии, получившей название биотехнология.

Биотехнология, теоретическую основу которой составляет биология, а практическую — генетическая инженерия, является новым и важным направлением в развитии материального производства. Она оказывает влияние на решение глобальных проблем, таких, как производство пищи и лекарств, выявление новых источников энергии, сохранение окружающей среды.

Современная биотехнология характеризуется многообразием направлений практического применения. В народном хозяйстве широко используются методы биологической очистки сточных вод, биологической защиты растений от вредителей и болезней, микробиологического синтеза кормовых добавок (белков, аминокислот) и биологически активных веществ (антибиотиков, ферментов, гормональных препаратов), генетической (использование рекомбинантной ДНК для получения человеческого инсулина — хумулина) и клеточной (выращивание из одной клетки новых форм растений, обладающих полезными признаками и устойчивых к неблагоприятным условиям внешней среды и болезням, например картофеля, садовой земляники, женьшеня и др.) инженерии.

Бионика (от греч. bion — «элемент жизни», «живущий») — это новое направление, основанное на использовании знаний из области биологии в технике для решения инженерных задач и создания более совершенных технических устройств, принципиально новых машин и аппаратов. Бионика занимается изучением аналогий в живой и неживой природе, то есть принципов построения и функционирования различных биосистем или их элементов для последующего применения полученных знаний в народном хозяйстве и коренного усовершенствования технических конструкций. В решении задач бионики вместе с биологами принимают участие физики, химики, математики, кибернетики, архитекторы и инженеры различных специальностей.

Многие животные используют эхо для ориентации в пространстве и для добычи пищи. Например, дятел отыскивает внутри ствола личинки жуков-короедов, ночная сова сипуха добывает пищу в полной темноте, летучие мыши и южноамериканская птица гуахаро, живущие в пещерах, во время ночной охоты издают щелчки и по отраженной звуковой волне определяют окружающие предметы и расстояние до них. Этот способ ориентации живых организмов в пространстве лег в основу создания радаров, с помощью которых определяют местонахождение объекта, направление и скорость его движения.

Дырчатые конструкции известковых скелетов глубоководных морских кишечнополостных животных послужили идеей для создания Эйфелевой башни. Подобных примеров заимствования секретов у природы великое множество (рис. 7).
Рис. 7. Дырчатые конструкции в живой природе и в технике

Изучение гидродинамических особенностей водных животных было использовано при проектировании кораблей: обтекаемая форма современных подводных лодок, покрытие их корпусов искусственной «дельфиньей кожей» (ломинфло). Архитекторы в своем творчестве очень часто используют полезные приспособления живых организмов при проектировании формы и расположения опорных элементов в конструируемых объектах. Так, бутон цветка послужил прототипом крупномасштабных строений без опорных крыш — некоторых выставочных павильонов (в Челябинске, Ереване), купола цирка в Казани.

Роль практической биологии в научных обобщениях

Знание свойств некоторых растений и животных с давних пор использовалось в лечебных целях. В далекое прошлое уходят связи биологического знания с медициной. Многие врачи прошлого были одновременно и выдающимися биологами. Среди них — Гиппократ (460-377 до н. э.), Клавдий Гален (129-201), Авиценна (980-1037), Андреас Везалий (1514-1564) и др.

Даже первоначальные сведения о строении человеческого организма служили хорошей основой для развития практической медицины, а накопленные фактические материалы о многообразии растений, животных, бактерий и грибов помогли сформулировать ряд важнейших теоретических положений: о свойствах живых организмов, системе органического мира, его эволюции, структурных уровнях сложных биосистем, закономерностях наследования и пр.

Все эти обобщения в виде идей, теорий, выявленных закономерностей, в свою очередь, обогащали практическую часть биологии. Например, появление клеточной теории помогло раскрыть причины многих патологических процессов. Исследования и открытия в области физиологии, микробиологии, иммунологии позволили выявить защитные реакции организма и найти способы предупреждения инфекционных заболеваний. Работы генетиков, посвященные проявлению действия генов у человека, выявили причины наследственных заболеваний. В настоящее время данные цитологии, анатомии, физиологии и биохимии, общей и молекулярной генетики, экологии, микробиологии, вирусологии служат теоретическим фундаментом для диагностики, лечения и профилактики многих болезней, в том числе и некоторых наследственных недугов человека.

Знание биологических закономерностей лежит в основе сохранения и поддержания здоровья человека, и медицина постоянно использует его в своей практике. Материалы, накопленные наукой о клетке и внутриклеточных процессах, произвели многочисленные обновления в практической медицине. Теперь многие заболевания вылечиваются лекарственными средствами, действующими на организм больного на внутриклеточном, клеточном и тканевом уровнях.

Развитие биологических знаний, произошедшее в XX веке, их возросшая практическая роль в жизни общества свидетельствуют, что биология становится реальной производительной силой и основой рациональных отношений между человеком и природой. Знания биологии являются условием существования и устойчивого развития человечества и всей природы в целом.

Человечество уже вошло в XXI век. В нем биология будет развиваться особенно активно в направлении расширения прикладных разработок, внедрения фундаментальных достижений биологической науки в практику с целью обеспечения устойчивого развития природы и общества, осуществления мероприятий по предотвращению природных катаклизмов и сохранению здоровья человека.

blgy.ru

Предмет, цели и задачи биологии — МегаЛекции