Биология как наука. Система биологического знания.
Биология (от греч. «биос» — жизнь и «логос» — учение)— наука о жизни во всех ее проявлениях.
Дать строгое определение понятию «жизнь» ученые сегодня еще затрудняются, однако перечислить и описать основные ее признаки, те особенности, которыми обладают живые организмы, и которые в совокупности позволяют отделить их от неживой природы, можно. Известно, что живые организмы получают энергию из окружающей среды, то есть питаются, дышат, используя полученные вещества для поддержания своей чрезвычайно высокой упорядоченности; они активно реагируют на раздражения, содержат всю информацию, необходимую им для роста, развития, выживания и размножения, а также приспособлены к той среде, в которой обитают.
Предметом изучения биологии являются все проявления жизни: строение и функции живых существ и их природных сообществ, распространение, происхождение и развитие, связи друг с другом и неживой природой.
Задачи биологии — изучение закономерностей этих проявлений, раскрытие сущности жизни, систематизация живых существ.
В современном представлении биология – наука о живой природе – об огромном многообразии вымерших и ныне населяемых Землю живых существ, их строении и функциях, происхождении, распространении и развитии, связях друг с другом и с неживой природой. Биология устанавливает общие и частные закономерности, присущие жизни во всех ее проявлениях (обмен веществ, размножение, наследственность, изменчивость, приспособляемость, рост, раздражимость, подвижность и др.).
В процессе поступательного развития и по мере обогащения новыми фактами биология преобразовалась в комплекс наук, исследующих закономерности, свойственные живым существам, с разных сторон.Она включает в себя примерно 300 конкретных наук.
|
|
Структуру биологии можно рассматривать с разных точек зрения.
- По объектам исследования биология подразделяется на вирусологию, бактериологию, ботанику, зоологию, антропологию.
- По свойствам, проявлениям живого в биологии выделяются: морфология – наука о строении живых организмов; физиология – наука о функционировании организмов; молекулярная биология, изучающая микроструктуру живых тканей и клеток; экология, рассматривающая образ жизни растений и животных и их взаимосвязи с окружающей средой; генетика, исследующая законы наследственности и изменчивости.
- По уровню организации исследуемых живых объектов выделяются: анатомия, изучающая макроскопическое строение животных: гистология, изучающая строение тканей; цитология, исследующая строение живых клеток.
Эта многоплановость комплекса биологических наук обусловлена чрезвычайным многообразием живого мира. К настоящему времени биологами обнаружено и описано более 1млн видов животных, около полумиллиона растений, несколько сот тысяч видов грибов, более 3 тыс. видов бактерий. Причем мир живой природы исследован далеко не полностью. Число неописанных видов оценивается, по меньшей мере в 1 млн.
Выделяют три основных направления развития современной биологии.
1. Классическая биология. Сюда относят учёных-натуралистов, изучающих многообразие живой природы. Они объективно наблюдают и анализируют всё, что происходит в живой природе, изучают живые организмы и классифицируют их.
|
|
2. Эволюционная биология. Основоположник теории естественного отбора Чарлз Дарвин (1809-1882 г.)начинал как обычный натуралист: он путешествовал, наблюдал, описывал и коллекционировал живые организмы. Впоследствии он обобщил этот материал и результатом его работы стала теория, объясняющая разнообразие жизни на нашей планете, сделавшая его известным учёным. Изучение эволюции живых организмов активно продолжается учеными-эволюционистами и по сей день, а синтез эволюционной теории и генетики привёл к созданию так называемой синтетической теории эволюции. Благодаря применению передовых физико-химических методов также сделаны важные открытия о происхождении жизни на нашей планете. Новые открытия позволили дополнить теорию антропогенеза (происхождения человека). Исследования в этом направлении продолжаются.
3. Физико-химическая биология — это новое быстро развивающееся направление биологии, важное как в теоретическом, так и в практическом отношениях. Открытия, сделанные в этом направлении, позволят решить многие глобальные проблемы, стоящие перед человечеством (производство продуктов питания, поиск новых источников энергии, охрана окружающей среды и др.).
Весь длительный путь развития биологии можно разделить на четыре основных эпохи.
1. Эпоха практических донаучных знаний (или умозрительный период) — от каменного века до XVI ст. Для этого времени характерно главным образом описание наблюдаемых биологических явлений, на основе которых еще не устанавливались закономерности их развития. Вместо них давались умозрительные и нередко религиозно-идеалистические трактовки.
|
|
2. Эпоха возникновения и оформления основных биологических наук (описательный период) — с XVI до середины XIX в. Это период аналитического развития биологии, когда появилась профессия натуралиста, ученые начали применять эксперимент и пытались давать биологическое обоснование практики медицины, растениеводства, животноводства. В это время формируется научная, система знаний о живой природе, быстро развиваются ботаника, зоология, систематика, морфология, физиология, эмбриология и другие биологические науки.
3. Эпоха синтеза научных биологических знаний (или каузальный период) — с середины XIX до середины XX в. Первым крупнейшим синтезом научных знаний была теория Ч. Дарвина, давшая причинное объяснение исторического развития органического мира.
4. Эпоха проникновения в биологический ультрамикромир и раскрытия сущности жизненных процессов (или реконструктивный период) — это биология настоящего и будущего времени. Современные технико-экономические и социально-идеологические возможности открывают широкие пути для дальнейшего развития биологической науки и практического использования ее достижений.
Современная биология является теоретической основой медицины и сельского хозяйства. Она не только изучает окружающий мир, расширяя применение в производстве биологических агентов и процессов, но и стала средством изменения этого мира, вторгается в производство и становится одним из важных факторов научно-технического прогресса.
Этапы развития биологии
1 этап. Период до появления земледелия и скотоводства — накопление знаний о человеке, растениях, животных.
2 этап. Период земледелия и скотоводства — дальнейшее накопление знаний о человеке, растениях, животных.
3 этап. Появление древних государств (Греция, Рим) — систематизация знаний о человеке, растениях, животных.
Аристотель описал около 500 видов животных. Создал первую систему их классификации. Заложил основы сравнительной анатомии. Считал, что живая материя возникла из неживой.
Теофраст — «Отец» ботаники. Описал разные органы растений. Заложил основы классификации растений. Считал, что живая материя возникла из неживой.
Гален — выдающийся римский врач. «Отец» медицины. Описал органы человека. Заложил основы анатомии человека.
Основа для развития европейской биологической науки, не менялась до VIII в. н.э.
Из всех наук биология, пожалуй, ощутила на себе наибольшее влияние Аристотеля. Его вполне можно считать основоположником многих разделов биологии. Кроме того, Аристотелю и его ученикам принадлежит целый ряд важных биологических открытий. Если Аристотель и не стал первым ученым, который изучал биологические объекты, то с уверенностью можно сказать, что именно он первым организовал и осуществлял систематическое изучение живой природы. Аристотеля нередко называют «отцом» биологии как науки.
Особое внимание ученый уделял сравнению человека с животными, в частности с пресловутыми обезьянами. Учитывая вышеизложенное, Аристотеля смело можно назвать основателем еще одной биологической науки — систематики.
Свою систему живой природы Аристотель представлял в виде лестницы, у основания которой находилась неживая материя, затем следовали растения, малоподвижные и неподвижные животные, бескровные и, наконец, животные с кровью. На верхней ступени располагался человек.
Можно смело сказать, что даже если бы Аристотель ограничил свои интересы только биологией, его вклад в развитие науки все равно трудно было бы переоценить. При этом надо учитывать, что до нашего времени дошли далеко не все труды Аристотеля, а какие-то находки он, возможно, просто не успел описать. Биологи и по сей день восхищаются масштабом исследований, проведенных ученым.
После смерти Аристотеля Ликей – школу возле храма Аполлона Ликейского – возглавил его ученик и друг Тиртамос, которого Аристотель называл «божественным оратором», Феофрастом, или Теофрастом. Под этим именем философ и естествоиспытатель и вошел в историю.Теофрасту было известно около 450 видов растений, которые он делил на четыре большие группы: деревья, кустарники, полукустарники и травы. Эти группы подразделялись на растения дикие и культурные, вечнозеленые и листопадные, наземные и водные, то есть была создана классификация жизненных форм, не отражавшая родства между группами.
Теофраст первым задумался над причинами географического распространения растений и описал разные фитогеографические зоны: наиболее типичные для них растения, изменения растительности по мере подъема в горы или при переходе от тропиков к умеренной зоне. В своих трудах «История растений» и «Причины растений» он рассуждал о продолжительности жизни растений и их болезнях, о роли вредных насекомых, о распространении семян с помощью ветра, птиц и воды, о возникновении годовых колец у деревьев. Он первым ввел основные морфологические понятия ботаники, различив в стебле растения кору, древесину и сердцевину и описав их структуру: волокна (тонкие сосуды), жилы (крупные сосуды), мясо (паренхима) и сок.
Разносторонний ученый, родоначальник истории философии, Теофраст полагал, что природа действует сообразно своим собственным предначертаниям, а не с целью быть полезной человеку. Только по естествознанию он оставил свыше 200 трудов.
Выдающимся исследователем античного времени, имя которого прочно вошло в историю медицины и биологии, был врач Гален, написавший множество трудов по всем отраслям медицины. Как великий врач, анатом и физиолог Гален получил всеобщее признание еще при жизни, а его авторитет в вопросах медицины, анатомии и физиологии считался непререкаемым на протяжении полутора тысяч лет.
Галена можно считать одним из величайших (наряду с Гиппократом) врачей античного мира и последним из знаменитых учеников школы Аристотеля.
Исключительно велики заслуги Галена в области экспериментальной медицины и анатомии. Он делал вивисекцию на обезьянах как на животных, анатомически наиболее близких человеку; разработал основы физиологии нервной системы. Его трудами о функциях нервов медики пользовались до XVIII века. В описание деятельности нервной системы Гален заложил мысль, что ее источником являются головной мозг и позвоночный столб, а не сердце, как доказывали представители школы Аристотеля.
Человеческий мозг, как утверждал Гален, есть обитель мысли и убежище души. Это свое мнение он доказывал опытом, в ходе которого животное умирало тотчас после того, как перевязали его спинной мозг между первым и вторым позвонком. Отсюда был сделан вывод, что именно это место является "полосой жизни" или "узлом жизни", как назвали его позднее, описывая нервную систему человека.
Однако авторитет Галена сыграл и отрицательную роль: довольно долго в науке существовало ошибочное мнение, что воздух поступает непосредственно в сердце через дыхательные пути, а кровь проходит из одного желудочка сердца в другой через отверстие в перегородке между желудочками.
Независимо от теории Гиппократа Гален создал собственную теорию о строении человеческого организма и о людских характерах, причем основой для нее послужили не столько исследования, сколько философские умозаключения. Он считал, что живые существа состоят из четырех элементов: земли, воды, воздуха и огня, которые в свою очередь дают начало четырем жидкостям (лимфам): крови, желчи, слизи и черной желчи. Если лимфы находятся в правильной пропорции, то и здоровье человека нормально, уравновешено. Если же начинает преобладать один из этих элементов, равновесие нарушается, что вызывает отклонения от нормальной деятельности организма. Это позволяло Галену утверждать, что болезнь овладевает организмом только в случае повреждения того или другого органа, что сохранило актуальность до нынешнего дня.
Гален был острым наблюдателем и обогатил медицинские и биологические науки многими открытиями.
4 этап. Период Средневековья (V–XV ст. н. э.) — торможение развития биологии, преобладание религиозных взглядов о создании материи Богом.
Биология развивалась преимущественно как описательная наука. Накопленные факты часто были искаженными. Например, встречаются описания различных мифических существ, например «морского монаха», который будто появлялся морякам перед штормом, сирен, русалок, спрутов и т.д.
5 этап. Период Возрождения (ХVІ–XVІІІ ст. н. э.) — развитие биологической науки, изучение строения и функций различных биологических объектов.
Роберт Гук (1635–1703) — изобретение микроскопа, введение термина «клетка».
Карл Линней (1707–1778) ввел термин «вид». Основал современную систематику, а также создал собственную классификацию растений и животных. Ввел латинские научные названия видов, родов и других систематических категорий, описал свыше 7500 видов растений и около 4000 видов животных.
Роберт Гук(1635-1703 гг.)
Первый, кто понял и оценил огромное значение микроскопа, был английский физик и ботаник Роберт Гук. Он впервые применил микроскоп для исследования растительных и животных тканей. Изучая срез, приготовленный из пробки и сердцевины бузины, Р. Гук заметил, что в состав их вводит множество очень мелких образований, похожих по форме на ячейки пчелиных сот. Он дал им название ячейки или клетки. Термин "клетка" утвердился в биологии, хотя Р. Гук видел не собственно клетки, а оболочки растительных клеток.