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).
Общая биология пользуется методами других наук и комплексными методами, которые позволяют изучать и решать поставленные задачи.
Признаки живых организмов и их многообразие. Уровневая организация живой природы и эволюция.
1. Отличия живого от неживого.
Жизнь – это одна из важнейших тайн Вселенной. Но дать определение этого понятия крайне сложно. Однако даже маленькие дети стараются определить это понятие. Обычно ребенок обращает внимание на то, что живые существа активно двигаются, дышат, питаются, растут… Правда, он редко совмещает все эти свойства живых существ. Однажды на уроке один мальчик высказал просто гениальную мысль: «Живое отличается от неживого тем, что умирает ».
И все же? Где же проходит черта между жизнью и смертью? Между живым и неживым? Оказывается, строгого определения жизни просто не существует.
Современная наука выделяет некоторые характерные для живых систем свойства.
1. Специфическая организация.
2. Обмен веществ и энергии.
3. Размножение.
4. Рост и развитие.
5. Способность адаптироваться, то есть приспосабливаться к изменениям окружающей среды.
Надо отметить, что некоторые из этих свойств присущи и неживой материи. Например, кристаллы тоже могут расти, но вот все пять свойств одновременно встречаются только в живых системах.
Свойства живой материи столь сложны, что являются предметом изучения нескольких биологических дисциплин, возникших на стыке биологии и физики, биологии и химии, биологии и информатики. Эти науки называются биофизика, биохимия, а вот информатика дает множество данных для нейрофизиологии.
В этой лекции речь пойдет, главным образом, о клетке.
Наука, изучающая строение, химический состав, биохимические и физиологические процессы, протекающие в клетках, называется цитологией.
Важнейшим свойством живых систем является обмен веществ. Это понятие включает ряд важных процессов. Во-первых, питание, во-вторых, дыхание, в-третьих, выделение, в-четвертых, метаболизм.
Химические реакции, протекающие в клетках живых организмов, результатом которых является получение энергии и синтез веществ, характерных для данного организма называется метаболизмом.
Питание может осуществляться организмами двумя способами. Первый способ характерен для растений, которые преобразуют неорганические вещества в органические. Второй способ характерен для животных, которые преобразуют уже готовые органические вещества в органические вещества, характерные для данного организма.
Первый способ питания называется автотрофным. Второй способ питания называется гетеротрофным.
Важнейшее свойство живого – это способность к размножению. Размножаются и одноклеточные и многоклеточные организмы. Результат при этом несколько разный. Одноклеточные организмы, практически, бессмертны, так как потомство, которое они образуют, является их полным повторением. Только внешние причины могут вызвать гибель одноклеточной инфузории или амебы.
Для многоклеточных организмов характерны разные пути размножения. При бесполом размножении потомство полностью повторяет наследственные признаки родителя. При половом размножении образуются особые половые клетки, которые, сливаясь, дают новое потомство.
Бесполое размножение осуществляется либо с помощью вегетативных органов, либо с помощью специальных клеток – спор. Родитель в этом случае один.
Половое размножение осуществляется с помощью специализированных клеток – гамет. Слияние гамет называется оплодотворением. В результате оплодотворения образуется зигота. Из зиготы развивается зародыш.
Размножение – это начало нового этапа роста и развития организмов. Рост – это, прежде всего, увеличение размеров организмов. Рост может быть ограничен размерами и временем, как это происходит у животных.
У растений рост ограничен временем их существования. Их девиз: «Пока живу, буду расти». Например, американские секвойи растут и живут приблизительно 3000 лет, а баобабы – 5000 лет.
Рост животных ограничен временем роста. Например, человек растет до 25 лет, а собака вырастает до максимальных размеров за 2 года. Но и в том и в другом случае рост не ограничивает времени существования, хотя и в значительной мере с ним связан.
Рост многоклеточных организмов сопровождается развитием. Чем сложнее устроены организмы, тем сложнее их развитие. Усложнение процессов развития выражается, прежде всего, в дифференцировке.