Введени в общую биологию. Б иология наука о живом мире
 Скачать 0.78 Mb.
|
|
Биология – наука о живом мире Многие считают, что биология – это простая наука, суть которой состоит в том, чтобы рассматривать в микроскоп цветки растений или смотреть сквозь лупу на перья птиц или шерсть животных. Это не совсем так, на самом деле биология – наука очень сложная и интересная. В целом она изучает живую природу, а отдельные ее дисциплины – определенные группы организмов: вирусы изучает вирусология, бактерии – бактериология, грибы – микология, растения рассматривает ботаника, животных – зоология, человека – антропология. Строение организма в целом: строение органов – анатомия, ткани изучает гистология, функции организмов рассматривает физиология, клеточные функции рассматривает молекулярная биология и биохимия (рис. 1).  Рис. 1. Дисциплины биологии (Источник) Основная задача и история биологии Основная задача биологии состоит в том, чтобы истолковать все явления живой природы, выявить законы, по которым развивается жизнь, и приблизиться, таким образом, к пониманию жизни как удивительного феномена, возникшего на нашей планете. История биологии очень древняя. Фактически биология стала первой наукой, к изучению которой наших предков подтолкнула сама природа. Знание биологии на заре человечества было едва ли не основным условием выживания (рис. 2).  Рис. 2. Среда выживания наших предков Людям было необходимо знать, какие растения, животные или грибы опасны или ядовиты, а какие могут быть использованы в пищу; чем лечиться, из чего изготавливать одежду, охотничьи приспособления и другие орудия труда, из чего лучше строить жилье. Эти знания люди запоминали и передавали из поколения в поколение. Позднее люди стали создавать списки полезных растений и животных, давать им названия, изучать их свойства. Благодаря этим знаниям люди научились выращивать растения самостоятельно, культивировать их, так появилось сельское хозяйство (рис. 3), превратившее человека – собирателя и охотника в земледельца, что дало мощный толчок в развитии человеческого общества в том виде, каким мы его знаем сейчас.   Рис. 3. Становление сельского хозяйства Сам термин «биология» возник только в самом конце XVIII века, впервые его употребил немецкий профессор анатомии Руз. В 1802 году французский натуралист Жан-Батист Ламарк (рис. 4) предложил использовать этот термин для обозначения науки, изучающей живые организмы, что было логично.  Рис. 4. Жан-Батист Ламарк В переводе с греческого «биос» означает «жизнь», «логос» – «учение». Биология использует различные методы исследования (рис. 5), например, очень многие биологические исследования проходят непосредственно на природе – наблюдение, описание, сравнение, измерение, мониторинг. В то же время значительная часть исследований требует лаборатории. В лабораторных условиях биологи ставят эксперименты, осуществляют моделирование. Биологии не чужды и исторические методы исследования, потому что биология изучает живые организмы в развитии, а развитие это может длиться миллионы лет. Анализ, сравнение – все эти мощные методы исследования находят применение в биологии.     Рис. 5. Природный, лабораторный, исторический методы и анализ Благодаря этому биология накопила обширные данные, позволяющие глубже понять проявления жизни и ее закономерности, установить принципы классификации живых существ, особенностей их существования и взаимодействия с окружающей средой. Биология – это фундаментальная наука, ее выводы носят не только очень важный теоретический характер, но и прикладной. Жизнь сегодня немыслима без биологии. Эта наука лежит в основе многих отраслей, без которых существование современного человека было бы невозможно: сельское хозяйство, медицина, охрана природы (рис. 6).    Рис. 6. Биология в различных отраслях Сегодня перед биологией ставятся фантастические задачи, о которых в начале прошлого века можно было только мечтать. Генная инженерия – молодая наука (рис. 7), позволяющая выводить организмы с нужными человеку свойствами, – тоже ветвь биологии.   Рис. 7. Генная инженерия Современный биолог обязан думать не только о том, чтобы получить что-то новое. Он должен четко понимать, как сохранить то, что уже есть, и не разрушить основу нашего существования. Именно поэтому столько внимания уделяется сегодня вопросам экологии – науки об окружающей среде, которая также является биологической дисциплиной. Мы с вами будем изучать общую биологию, которая изучает общие для всех организмов закономерности, поэтому важнейшими дисциплинами, с которыми нам предстоит познакомиться, станут биохимия, цитология – наука о клетке, генетика, биология развития, эволюционное учение и экология. Список литературы Мамонтов С.Г., Захаров В.Б., Агафонова И.Б., Сонин Н.И. Биология. Общие закономерности. – Дрофа, 2009. Пономарева И.Н., Корнилова О.А., Чернова Н.М. Основы общей биологии. 9 класс: Учебник для учащихся 9 класса общеобразовательных учреждений / Под ред. проф. И.Н. Пономаревой. – 2-е изд., перераб. – М.: Вентана-Граф, 2005. Пасечник В.В., Каменский А.А., Криксунов Е.А. Биология. Введение в общую биологию и экологию: Учебник для 9 класса, 3-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2002. Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет Ppt4web.ru (Источник). Template-cms.ru (Источник). Taketop.ru (Источник). Домашнее задание Что такое биология и какие дисциплины она изучает? Какова основная задача биологии? Что включает в себя общая биология? Урок 2. Общие свойства живых организмов Живой мир Земли представляет собой огромное разнообразие видов: растений, грибов, животных и бактерий. Одних лишь животных сегодня в науке описано около 2 млн видов, из них более 1.5 млн это насекомые, примерно 500 тыс. видов растений, свыше 100 тыс. видов грибов и 40 тыс. видов простейших. Бактерии вообще не поддаются никакому счету. И все же у этих организмов есть общие свойства, которые помогают нам отличить представителей живой природы от неживой. О них мы сегодня и поговорим. Когда мы говорим об отличиях живой и неживой природы, полезно представить камень и кошку или собаку. Отличия есть, и они очевидны. Как же их определяет наука? К особенностям живого существа она относит следующие присущие практически всем живым организмам процессы: питание, дыхание, выделение, размножение, подвижность, раздражимость, приспособленность, рост и развитие. Безусловно, камень может быть подвижным, если его бросить, может размножиться, если его разбить. Может даже вырасти, если он имеет кристаллическую природу и находится в насыщенном солевом растворе. Для этого нужно внешнее воздействие, но все же. При этом камень вряд ли начнет питаться, раздражаться и вздыхать от такой несправедливости. Мы говорим об особенностях живого и неживого. В них, в этих особенностях, находят отражение свойства живого, которые уже ни с чем не перепутаешь. Что же это за свойства? Первое: в организмах и их клетках содержатся те же химические элементы, что и в телах неживой природы. Но в клетках живых существ есть еще и органические вещества, которые получили свое название, потому что впервые были выделены из живых существ, из организмов. Это белки, жиры, углеводы и нуклеиновые кислоты. Эти вещества образуют упорядоченные структуры. Но, только находясь в клетке, органические вещества обеспечивают проявления жизни. Причем важнейшая роль в жизнедеятельности организмов отводится в первую очередь нуклеиновым кислотам и белкам. Они обеспечивают саморегуляцию всех процессов в организме, его самовоспроизведение, а значит, и саму жизнь. Запомним: белки, жиры, углеводы и нуклеиновые кислоты — основные компоненты живого. Далее, основной структурной и функциональной единицей почти все живых организмов является клетка. Почти, потому что на Земле прекрасно чувствуют себя вирусы, например, которые представляют собой неклеточную форму жизни, но мы поговорим о них позже. В организмах, в которых много клеток, — многоклеточных, из клеток формируются ткани. Ткани образуют органы, которые в свою очередь объединяются в системы органов. Такая упорядоченность строения и функций организмов обеспечивает устойчивость и нормальное протекание жизни. Третье, очень важное свойство живого: обмен веществ. Обмен веществ — это совокупность всех химических реакций, всех превращений веществ, поступающих в организм из внешней среды в процессе питания и дыхания. Благодаря обмену веществ сохраняется упорядоченность процессов жизнедеятельности и целостность самого организма, поддерживается постоянство внутренней среды в клетке и в организме в целом. Другими словами, обмен веществ и энергии обеспечивает постоянную связь организма со средой и поддержание его жизни. Четвертое: это размножение. Живое всегда появляется от живого. Поэтому вопрос «Что было раньше: курица или яйцо?» для общей биологии неважен. В конечном итоге курица все равно воспроизводит курицу, а человек воспроизводит человека. Поэтому жизнь можно рассматривать как воспроизведение себе подобных существ или самовоспроизведение. И это очень важное свойство живого, которое обеспечивает непрерывность существования жизни. Пятое: если пнуть камень, он не ответит и никак не отреагирует. С собакой этот фокус не пройдет: на агрессию хищник ответит агрессией. Потому что живые существа активно реагируют на действия факторов внешней среды, проявляя таким образом раздражимость. Именно раздражимость позволяет организмам ориентироваться в окружающей среде и, следовательно, выживать в изменяющихся условиях. Даже растения, которые, казалось бы, лишены подвижности, могут реагировать на изменения. Многие способны разворачивать листья в сторону солнца, чтобы получить больше света, а некоторые, например, мимоза Стыдливая сворачивают листья, если к ним прикоснуться. Это тоже проявления раздражимости. Шестое свойство — это приспособленность. Если обратить внимание на внешний вид жирафа, можно увидеть, что он идеально приспособлен к существованию в условиях африканской саванны. Длинная шея помогает добывать ему еду там, где ее никто не может достать, длинные ноги – быстро бегать и отбиваться от хищников. Но в Арктике жираф не выживет, зато там себя прекрасно чувствуют белые медведи. Приспосабливаться организмы могут миллионы лет, и это называется эволюция. Эволюция – это еще одно важнейшее свойство живого. Живые организмы с течением времени изменяются, чаще всего необратимо. Эти изменения называют развитием. Развитие, как правило, сопровождается ростом, увеличением массы тела или его размера, связанного с появлением новых клеток. Эволюция – это тоже развитие, но не одного отдельного организма, а всего живого мира в целом. Развитие обычно идет от простого к сложному и к большей приспособленности организма к среде обитания. Так обеспечивается то многообразие живых существ, которое мы можем наблюдать сегодня. Мы определили отличия живого от неживого и познакомились с общими свойствами для всех живых организмов. В следующий раз мы поговорим о многообразии живых существ на нашей планете и об уровнях организации живого. До встречи. На уроке мы узнаем, что такое биосфера, из чего она состоит, рассмотрим многообразие форм живых организмов, населяющих нашу планету, ведь на всей ее поверхности практически нет мест, где бы не встречалась жизнь. Биосфера и многообразие форм живых организмов На поверхности нашей планеты жизнь можно обнаружить и в полярных областях, где температура опускается до минус 80 градусов, и в кипящих гейзерах, жизнь можно встретить в самой глубокой морской впадине и в атмосфере на высоте в несколько километров. Это пространство, оболочку Земли, где можно встретить жизнь в ее разных формах, называют биосферой (рис. 1) – от греческих слов «биос» – «жизнь» и «сфера», что значит «шар».  Рис. 1. Биосфера Биосфера включает в себя нижнюю часть атмосферы, всю гидросферу и поверхностные слои литосферы, почву, которая и образовалась в результате процессов выветривания и жизнедеятельности живых организмов. Каждая из этих оболочек земли имеет свои особые условия, создающие разные среды жизни – водную, наземно-воздушную, почвенную, организменную. Различными особенностями сред жизни обусловлено многообразие форм живых существ и их специфические свойства, которые формировались и развивались под воздействием условий этих сред. Живые существа, населяющие водную среду, – гидробионты прекрасно приспособлены к обитанию в плотной и вязкой водной среде: дышат в ней, размножаются, находят пищу и укрытия, передвигаются в разных направлениях в толще воды (рис. 2).  Рис. 2. Меченосец обыкновенный Организмы, населяющие наземно-воздушную среду, в процессе эволюции приобрели способность существовать в менее плотной по сравнению с водой среде: при обилии воздуха и кислорода, очень сильного окислителя, резком колебании освещенности, суточных и сезонных температур, при дефиците влаги (рис. 3).  Рис. 3. Орел-могильник Обитатели почвенной среды жизни отличаются небольшими размерами и способностью обходиться без света. Они могут питаться мелкими животными и органическими веществами мертвых организмов, попавших в почву (рис. 4).  Рис. 4. Европейский крот Организмы, обитающие внутри другого живого существа-хозяина, могут заселять его кишечник, кровь, мышечную ткань, дыхательную систему, кожные покровы и так далее (рис. 5). В большинстве случаев это довольно мелкие существа. Одни из них являются паразитами, то есть питаются веществами тела хозяина, другие полезны хозяину – это симбионты, третьи нейтральны.   Рис. 5. Человеческая аскарида и свиной солитер Разнообразие форм живого может быть обусловлено не только обитанием в разных средах жизни, но и уровнем сложности организмов. В одной и той же среде обитают различные одноклеточные и многоклеточные организмы. Самые древние из них – многочисленные прокариоты (безъядерные) – бактерии, более поздние – эукариоты (ядерные), к которым относятся растения, грибы, животные. Бактерий, растения, грибы и животных выделяют в отдельные царства клеточных организмов, как особое царство живой природы рассматривают неклеточные организмы – вирусы (рис. 6).  Рис. 6. Царства живой природы (Источник) Все представители разных царств живого мира отличаются друг от друга по многим признакам (рис. 7), внешнее и внутреннее строение, процессы жизнедеятельности, функционирование в природе у них могут быть совершенно разными.  Рис. 7. Многообразие форм живой природы Однако, несмотря на все различия, все они существуют в форме организмов, это особенность живой материи. Одни организмы являются одноклеточными, другие – многоклеточными (рис. 8).   Рис. 8. Амеба и белая сова как представители одноклеточных и многоклеточных организмов Биосистемы По мере изучения разнообразия живого мира биологи выработали представление о биологической системе, что позволило говорить о системном разнообразии живого. Для системы характерно наличие нескольких различных частей или компонентов и связей между ними, обеспечивающих ее целостность. Например, организм по сути представляет собой целостную систему взаимодействующих живых компонентов – органов. Его называют живой или биологической системой, или просто биосистемой. В природе можно встретить биосистемы разной сложности (рис. 9).   Рис. 9. Различные биосистемы: клетка и многоклеточный организм Так, каждая клетка – по сути биосистема, ее целостность и жизнедеятельность – это результат взаимодействия внутриклеточных компонентов – молекул, химических соединений и органоидов. Многоклеточный организм – это более сложная система, поскольку он включает в себя различные органы, состоящие из клеток. В живой природе, кроме клеток и организмов, есть и другие, еще более сложные биосистемы (рис. 10): популяции, виды, биогеоценозы, биосфера. При этом каждая из биосистем представляет собой единое целое, состоящее из множества взаимодействующих частей. Например, популяция состоит из взаимодействующих особей, вид образуют внутривидовые структуры – популяции и так далее.    Рис. 10. Сложные биосистемы Разные по сложности биосистемы представляют собой особые эволюционно сложившиеся обособленные формы жизни на Земле или структурные уровни организации жизни. В живой природе выделяют шесть основных уровней организации жизни: молекулярный, клеточный, организменный, популяционно-видовой, биогеоценотический и биосферный. По мере движения от молекулярного уровня к биосферному сложность структуры возрастает (рис. 11).  Рис. 11. Уровни организации живой материи (Источник) Таким образом, на Земле имеется огромное разнообразие форм жизни. В одном случае оно объясняется условиями сред жизни на планете, в другом – эволюцией, в результате которой на Земле появились многочисленные царства организмов, в третьем причиной разнообразия стала сложность структуры различных биосистем. Заключение Мы узнали, что такое биосфера, биосистема, какие факторы влияют на многообразие форм живых организмов, познакомились со структурой организации жизни на нашей планете. Список литературы Мамонтов С.Г., Захаров В.Б., Агафонова И.Б., Сонин Н.И. Биология. Общие закономерности. – Дрофа, 2009. Пономарева И.Н., Корнилова О.А., Чернова Н.М. Основы общей биологии. 9 класс: Учебник для учащихся 9 класса общеобразовательных учреждений/ Под ред. проф. И.Н. Пономаревой. – 2-е изд., перераб. – М.: Вентана-Граф, 2005 Пасечник В.В., Каменский А.А., Криксунов Е.А. Биология. Введение в общую биологию и экологию: Учебник для 9 класса, 3-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2002. Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет Taketop.ru (Источник). Shkolo.ru (Источник). Referatplus.ru (Источник). Домашнее задание Что такое биосфера и что она в себя включает? На какие царства делится живая природа? Что представляет собой биосистема? |