Биология – Что такое, что изучает, история, дисциплины, фото и видео

Людей окружает удивительный и многообразный мир живых организмов. Его изучает наука биология. Знания о природе помогают излечиться от болезней, получить пищу, продлить жизнь и сохранить окружающий мир.

Что такое биология и что она изучает

Биология – это наука о живых организмах. Формирование ее началось в древности, когда люди увидели, что одни животные и растения отличаются от других.

Область исследования ученых-биологов – все живое, от крошечных одноклеточных существ до сложных организмов. Изучается их появление на Земле, эволюция, жизнедеятельность, поведение, взаимодействие с окружающей средой, друг с другом и т.д.

Интересный факт: по оценкам биологов, на Земле обитает 1 миллион видов бактерий и 99% из них до сих пор не изучены.

Биология – это комплекс взаимосвязанных дисциплин: ботаника, зоология, генетика, экология и др. Именно широкая область изучения стала причиной появления специальных направлений в науке.

Детальная классификация живых организмов – результат работы ученых-биологов. Она наглядно демонстрирует многообразие природы Земли.

Откуда появилось слово «биология»

Слово «биология» произошло от двух греческих: «биос» – жизнь и «логос» – учение. В древние времена люди жили в основном скотоводством, земледелием и охотой. Наблюдение за растениями и животными, знание повадок последних помогало в домашнем хозяйстве. От этого зависело и выживание людей.

Долгое время способами изучения природы были наблюдение и скрещивание схожих видов между собой. К XVIII веку знаний о живых организмах стало уже довольно много. Современные ученые до сих пор часто к ним обращаются.

История изучения биологии

История изучения биологии начинается с древнегреческих философов Аристотеля и Галена. В эпоху Возрождения, с появлением книгопечатания, научные знания стали распространяться активнее. Во времена великих географических открытий путешественники обнаружили много новых видов растений и животных. Позже Линней и Бюффон классифицировали формы живых и ископаемых организмов.

С появлением микроскопии был открыт мир микроорганизмов, и заложены основы клеточной теории. В XIX веке стало развиваться учение об эволюции. Чарльз Дарвин создал свою теорию, в основе которой лежал естественный отбор.

В XX веке начала стремительно развиваться генетика. К 1930-м годам сформировалась современная эволюционная теория или неодарвинизм. Открытие ферментов подтолкнуло к изучению метаболизма. Ученые Уотсон и Крик открыли ДНК и началось развитие молекулярной биологии. К концу XX века расшифровали генетический код человека.

Чем дальше развивается наука, тем больше у нее специализаций, но все они объединяются в единое целое. Знания из одной области могут быть успешно применены во многих других.

Значение биологии

Благодаря открытиям, сделанным в области биологии, люди смогли создать много полезного для себя:

• изобрели лекарства от многих болезней;
• вывели новые породы домашних животных и сорта сельскохозяйственных культур;
• открыли способы борьбы с вредителями.

Знания об экологии помогают поддерживать баланс взаимодействия человека и природы. Без специальных исследований невозможно решить проблему загрязнения окружающей среды. Ученые работают над сохранением редких и исчезающих видов.

Биология не зря считается наукой будущего, потому что она побуждает людей бережно относиться к природе и соблюдать ее законы. Это ключ к гармонии человека с окружающей средой.

Биологические науки

Область изучения биологии очень широка. По мере накопления знаний появлялись новые, более узкие дисциплины. Обычно они классифицируются по типу исследуемых организмов.

Ботаника

Ботаника – это раздел биологии, изучающий растения. Долгое время наука описывала только внешний вид представителей флоры. Позже стали изучать происхождение, распространение, размножение, внутреннее строение, патологии растений.

Условно выделяют несколько подразделов в ботанике:

1. Систематика растений разделяет их на соподчиненные группы.
2. Морфология изучает форму представителей флоры в процессе развития.
3. Экология растений исследует влияние среды обитания и способы приспособления к внешним условиям.
4. Фитогеография изучает распространение по поверхности Земли.

Деление на подразделы условно. Их методы изучения часто пересекаются, а знания взаимно используются.

Физиология и биохимия растений не всегда относится к ботанике. Процессы, протекающие внутри представителей флоры и фауны, во многом схожи.

В ботанике для изучения используются методы наблюдения, сравнения, а также исторический и экспериментальный. Ученые собирают коллекции, наблюдают растения в природе или в лаборатории, проводят опыты в естественной или созданной среде.

Зоология

Зоология – это наука о животных и человеке. Она взаимосвязана с ветеринарией, медициной и сельским хозяйством.

Интересный факт: на планете Земля насчитывается 7,8 млн видов животных, 611 тысяч – грибов, 300 тысяч – растений. Зоологами описано около 15%. На изучение остальных видов животных может уйти около 500 лет.

Из-за большого разнообразия существ зоология имеет много вспомогательных дисциплин по объектам исследования: ихтиология, орнитология, териология, герпетология, нематология, арахнология и другие.

Основные направления делятся по задачам исследования:

• Систематика – классификация живых организмов;
• Морфология изучает внешнее и внутреннее строение;
• Эмбриология занимается исследованиями в области развития зародышей;
• Физиология изучает функционирование и регуляцию живых организмов;
• Этология – исследование инстинктов;
• Экология – взаимодействие существ друг с другом и окружающей средой;
• Зоогеография – распространение животных по Земле.

Микробиология

Микробиология – это наука о микроскопических живых существах: одноклеточных, многоклеточных и бесклеточных (вирусах). Изучается их внешнее и внутреннее строение, происхождение, развитие, роль в экосистемах и систематика.

Возможность изучения таких мелких существ появилась с открытием микроскопии. В 1665 году Роберт Гук увидел первые растительные клетки. Всплеск новых открытий был отмечен в конце XIX века.

Используются следующие методы изучения микроорганизмов:

• микроскопия;
• культуральный – лабораторное выявление возбудителей заболеваний;
• биологический – заражение и исследование лабораторных животных;
• молекулярно-генетический (ПЦР, ДНК- и РНК-зонды и др.);
• серологический – выявление антигенов и антител к ним.

Микробиология разделена на специальные дисциплины: общая, медицинская, промышленная, геологическая, космическая, сельскохозяйственная и ветеринарная.

Интересный факт: эритроциты (красные кровяные тельца) – это единственные клетки в человеческом организме, которые не имеют ядра.

Микология

Микология – наука о грибах. Она долгое время была разделом ботаники. Эти науки до сих пор имеют много общего, потому что грибы долгое время относили к растениям.

Микология изучает систематику, распространение, морфологию, физиологию, генетику, биохимию и практическое применение. Грибы могут приносить как пользу, так и вред людям.

Использование в деятельности человека:

• пищевая промышленность;
• переработка отходов;
• разработка лекарств;
• объекты исследований.

Вред от грибов:

• порча продуктов питания и различных изделий;
• возбудители заболеваний и аллергических реакций;
• отравления и микотоксикозы.

Методы изучения биологии

Методы изучения биологииМетоды изучения биологииМетоды изучения биологииМетоды изучения биологииМетоды изучения биологии

Первыми методами исследования в биологии были наблюдение, сравнение, описание и классификация. С развитием науки и техники люди получили больше возможностей и способов изучения окружающего мира.

Современные методы:

1. Наблюдение и описание с древних времен применяются разными учеными. Сейчас используется в том числе оптическая аппаратура. Метод подразумевает наблюдение, описание и анализ полученных знаний. Используется в ботанике, экологии, зоологии и генетике.
2. Сравнительный метод устанавливает родство разных видов в результате эволюции, закономерности появления и развития живых организмов. Используется в эмбриологии, палеонтологии и анатомии.
3. Эксперименты позволяют повторять одно и тоже явление несколько раз в необходимых условиях.
4. Исторический метод помогает найти закономерности происхождения и развития живых организмов.
5. Метод моделирования позволяет искусственно воспроизвести любой процесс. В том числе такой, который уже невозможно увидеть в живой природе.

Принципы биологии

Биология состоит из нескольких научных разделов, но все они объединены пятью принципами в одно целое.

Клеточная теория

Живые организмы состоят из одной или нескольких клеток и внеклеточного вещества. Это основополагающее утверждение теории. Клетки похожи по строению, хотя имеют разный размер и форму. Они размножаются делением существующих клеток. Многоклеточные организмы появляются на свет в результате оплодотворения яйцеклетки.

Клеточная теория описывает строение, размножение, функционирование и взаимодействие клеток друг с другом и окружающей средой.

Эволюция

Все живые организмы на Земле имеют одно происхождение. Это объясняет похожее строение клеток и процессы, происходящие в них. По Дарвину, развитие происходит в результате естественного (выживание в природе) или искусственного отбора (когда человек сам выводит новые породы животных и сорта растений).

В рамках синтетической теории эволюции была выдвинута еще одна причина изменения живых существ – генетический дрейф. При передаче генов из поколения в поколение частота их распределения может нарушаться по разным причинам (катастрофические природные явления, гибель живых организмов или деятельность человека).

Теория гена

Гены – элементарные единицы наследственности. Они передают форму и функции живых организмов из поколения в поколение. Совокупность генов – это генотип. Он хранится в одной или нескольких хромосомах, длинных цепочках ДНК. Число их у разных видов не повторяется.

Гены изменяются и могут мутировать в ответ на воздействие окружающей среды. Это может стать причиной патогенных процессов в организме и заболеваний. Все живые организмы на Земле обладают одинаковыми основными механизмами, предназначенными для копирования ДНК и синтеза белка.

Гомеостаз

Гомеостаз – это саморегуляция и сохранение постоянства внутренней среды живыми организмами. Например, тело человека поддерживает постоянную температуру в здоровом состоянии. С гомеостазом связаны и более глобальные процессы в биосистемах: растения поддерживают постоянную концентрацию кислорода в атмосфере Земли.

Энергия

Энергия – это непременное условие поддержания жизни всех организмов. Она получается из веществ, служащих пищей, или с помощью некоторых химических реакций. Растения путем фотосинтеза преобразуют солнечную энергию в химическую с помощью воды и минералов. Часть ее уходит на поддержание жизни, другая – теряется в виде отходов жизнедеятельности и тепла.

Интересный факт: за полчаса человеческое тело может произвести достаточно тепла, чтобы вскипятить 2 литра воды.

Кто такие биологи

Биолог – это человек, который занимается изучением растений и животных. Большинство ученых проводят исследования в достаточно узкой области:

1. Ботаники изучают и классифицируют растения, выявляют взаимосвязь растений с человеком, открывают новые виды.
2. Зоологи занимаются исследованием животных и их заболеваний, выведением новых видов. Эти ученые ищут способы сохранить исчезающие виды обитателей Земли.
3. Микробиологи в основном занимаются поиском методов борьбы с заболеваниями. Они изучают различные микроорганизмы и их взаимодействие.

У профессии ученого-биолога есть свои плюсы и минусы. Сначала рассмотрим положительные черты:

1. Возможность путешествовать с целью исследования окружающего мира. Так можно увидеть разные страны и познакомиться с культурой их народов.
2. Высокая зарплата.
3. Возможность помогать людям бороться с заболеваниями.
4. Новые знакомства и самореализация.

Теперь немного отрицательных моментов:

1. Профессия биолога не пользуется спросом на рынке труда.
2. Нужно много учиться и иметь глубокие знания по профессии.
3. Ученым часто приходится проводить много времени в лабораториях. Из-за этого получается редко видеть близких и друзей.

Профессия биолога очень увлекательная, несет пользу и помощь людям. Она имеет свои плюсы и минусы.

Уровни организации жизни

Окружающая среда – это совокупность биосистем разного уровня организации. На каждом из них появляются новые свойства живых организмов. Эти уровни отражают ход процесса эволюции. Их выделение дает возможность изучать жизнь в качестве сложного природного явления.

Следует отметить каждый из уровней:

• молекулярный – взаимодействие молекул, из которых состоят клетки;
• клеточный – изучение элементарных единиц всех живых организмов;
• тканевой – схожие клетки объединяются в ткани;
• органный – все органы имеют свое строение и функции;
• организменный – уровень отдельных организмов;
• популяционно-видовой – все схожие особи объединяются в один вид;
• биогеоценотический – виды обитателей Земли взаимодействуют друг с другом и окружающим миром;
• биосферный – системы живых организмов и абиотических факторов внешней среды обусловливают все природные явления.

Для чего нужна биология

Биологические знания имеют много сфер практического применения. Человечество научилось создавать новые сорта растений и выводить новые породы животных. Все это может быть использовано в сельском хозяйстве и позволяет решить проблему нехватки продуктов питания. Ученые обнаружили много новых способов лечения заболеваний. С помощью биологических открытий можно отсрочить старение и продлить жизнь. Экологи успешно решают проблемы загрязнения окружающей среды.

Интересный факт: некоторые металлы убивают бактерии. Например, медь и серебро. Дверные ручки каждый день трогает множество людей. В таких местах скапливаются бактерии. По этой причине ручки часто делают из медных сплавов.

Это далеко не все, что можно сделать с помощью знаний о мире и организмах, населяющих его. С развитием технического прогресса наука сильно вырвалась вперед. Человечество еще ждет много новых и удивительных открытий.

Интересное видео о биологии