Сайт вчителя біології

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.

Біоло́гія (дав.-гр. βίοσ — життя, дав.-гр. λόγος — слово; наука) — система наук, що вивчає життя в усіх його проявах й на всіх рівнях організації живого, про живу природу, про істот, що заселяють Землю чи вже вимерли, їхні функції, розвиток особин і родів, спадковість, мінливість, взаємини, систематику, поширення на Землі; про зв'язки істот та їхні зв'язки з неживою природою. Біологія встановлює загальні закономірності, властиві життю в усіх його проявах.

Термін «біологія» вперше вжив 1797 р. німецький професор анатомії Теодор Руз (1771–1803), пізніше 1800 р. термін застосував професор Дерптського університетуФрідріх Бурдах (1776–1847), а 1802 р. — Жан Батист Ламарк (1744–1829) і Рудольф Тревіранус (1779–1864)^[1].

Біологія як наука постала, коли людина почала пізнавати довкілля, у зв'язку з матеріяльними умовами життя суспільства, розвитком виробничих стосунків, медицини, практичних потреб людини.

Нарівні з фізикою, хімією, математикою біологія належить до природничих наук, предметом вивчання яких є природа. У процесі поступового розвитку й збагачування новими фактами біологія перетворилася в комплекс наук, що досліджує закономірності, властиві істотам із різних боків. Деякі з цих наук представляють самостійні дисципліни — анатомія, фізіологія, гістологія, біохімія, мікробіологія тощо. Сучасна біологія — це складний високодиференційований комплекс фундаментальних і прикладних досліджень живої природи, яка має чимало біологічних дисциплін, що спеціалізуються на вивченні структурно-функційних особливостей певних організмів. Теоретичний фундамент біології заклало еволюційне вчення Дарвіна, клітинна теорія Шванна і целюлярна патологія Рудольфа Вірхова.

Людина віддавна, від доісторичних часів, жила поряд з іншими істотами. Ще більше ознайомилась вона з ними, коли почала культивувати рослини і одомашнювати тварин. У міру освоєння рослинного і тваринного світу розвивались і поглиблювались знання людини. З поверхових і зчаста неточних уявлень про природу поступово формувались певніші й точніші знання. Пам'ятки давніх культур: китайської, індійської, ассиро-бабилонської, єгипетської, грецької — свідчать про те, що ще задовго до початку нашої ери було нагромаджено значний емпіричний матеріял у галузі біології. Нарівні з практичними питаннями, важливими для сільського господарства і медицини, давні природознавці-мислителі (Геракліт, Демокрит, Гіппократ та ін.) намагались розв'язати і низку загальнобіологічних питань, зокрема тих, що стосуються походження й еволюції істот. Важливу значину для розвитку біології мали твори Арістотеля (384—322 до н. е.).

Перші систематичні спроби пізнання живої природи здійснили античними лікарі й філософи (Гіппократ, Арістотель, Теофраст, Гален). Їхні праці, продовжено в добу Відродження, саме вони започаткували ботаніку й зоологію, а також анатомію і фізіологію людини (Андреас Везалій і ін.). У 17 — 18 сторіччях у біологію проникають експериментальні методи. На основі кількісних вимірів і застосування законів гідравліки було відкрито механізм кровообігу (Вільям Гарвей, 1628). Винахід мікроскопа розсунув границі відомого світу істот, поглибив уявлення про їхню будову. Одне з головних досягнень цієї доби — створення системи класифікації рослин і тварин (Карл Лінней, 1735). Воднораз переважали умоглядні теорії про розвиток і властивості істот (самозародження, преформації тощо).

У 19 сторіччі в результаті різкого збільшення кількості біологічних досліджень (нові методи, експедиції в тропічні й малоприступні райони Землі та ін.), нагромадження і диференціації знань сформувалося багато спеціяльних біологічних наук. Так, у ботаніці і зоології з'являються розділи, які вивчають окремі систематичні групи, розвиваються ембріологія, гістологія, мікробіологія, палеонтологія, біогеографія тощо. Серед досягнень біології клітинна теорія (Т. Шванн, 1839), відкриття закономірностей спадковости (Грегор Мендель, 1865). До фундаментальних змін у біології призвело еволюційне вчення Чарльза Дарвіна (1859).

Біології 20 сторіччя властиві дві взаємозалежні тенденції. З одного боку, сформувалося уявлення про якісно різні рівні організації живої природи: молекулярний (молекулярна біологія, біохімія й інші науки, які поєднують поняттям фізико-хімічна біологія), клітинний (клітинна біологія), рівень організмів (анатомія, фізіологія, ембріологія), популяційно-видовий (екологія, біогеографія). Із другого боку, прагнення до цілісного, синтетичного пізнання живої природи призвело до поступу наук, які вивчають певні властивості живої природи на всіх структурних рівнях її організації (генетика, систематика, еволюційне вчення тощо). Разючих успіхів від 1950-х років досягла молекулярна біологія, яка розкрила хімічні основи спадковості (будова ДНК, генетичний код, матричний принцип синтезу біополімерів). Учення про біосферу (В. І. Вернадський) розкрило масштаби геохімічної діяльности живих організмів, їхній нерозривний зв'язок із неживою природою. Практичну значину біологічних досліджень і методів (а також генної інженерії, біотехнології) для медицини, сільського господарства, промисловості, розумного використання природних ресурсів й охорони природи та проникнення в ці дослідження ідей і методів точних наук висунули біологію в середині 20 століття на передові рубежі природознавства.

Завдання біології і огляд основних проблем[ред. • ред. код]

Завданням біології є всебічне вивчання всієї сукупності організмів як сучасних, так і викопних. Кількість сучасних видів організмів сягає близько 2 млн, серед яких понад 1,5 млн тварин. Приблизно стільки ж відомо викопних видів. Біологи досліджують будову рослин і тварин, їх життєві функції, спосіб життя та поширення на Землі, їхній історичний розвиток і значину, шляхи використання тощо. Ці розсліди дають можливість щонайбільше й раціональніше використовувати в інтересах людини корисні форми й усе успішніше знищувати шкідливі.

Питання про історичний розвиток органічного світу й походження людини є одними з найважливіших в сучасній біології; вони завжди стояли в центрі боротьби між матеріялізмом та ідеалізмом. Саме розділ біології, що осягає ці питання, зазнавав і зазнає сильних нападок із боку реакційних сил в біології.

Біологія нині — складна система наукових дисциплін, кожна з яких має свої завдання, свої методи й об'єкти дослідження.

Увесь світ організмів, залежно від ступеня їх споріднености, поділяють на певні групи: типи, класи, ряди, родини, роди, види. Розподіл організмів по групах, або їхню класифікацію, здійснює систематика. Основоположником наукової систематики був К. Лінней.

Поділ біології на окремі наукові дисципліни визначають передусім місцем організмів у системі. Своєрідні особливості рослинних і тваринних організмів зумовили насамперед диференціацію двох основних галузей біології — ботаніки, що всебічно вивчає рослини, і зоології — науки про тварин. Чимало розділів ботаніки і зоології нині є самостійними науками. Наприклад, з ботаніки виокремились науки: про бактерії — бактеріологія, про водорості — альгологія, про гриби — мікологія, про імшедь — ліхенологія, про мохи — бріологія та ін. У 20 ст. розвинулась вірусологія. Зоологію також поділяють на низку наук, кожна з яких вивчає певну групу тварин. Так, одноклітинних вивчає протозоологія, паразитичні черви — гельмінтологія, раків — карцинологія, павуків — арахнологія, комах — ентомологія, молюсків — малакологія, риб — іхтіологія, земноводяних — батрахологія, плазунів — герпетологія, птахів — орнітологія, ссавців — мамаліологія (теріологія). Крім того, розрізняють ще гідробіологію — науку, що вивчає життя організмів у водному середовищі, паразитологію — науку про паразитичні організми та боротьбу з ними.

Будову організмів та її зміни в індивідуальному й історичному розвитку досліджує морфологія, яка є базою для розвитку інших біологічних наук. Для вивчення внутрішньої будови організмів морфологія користується методом розтинів та зрізів, тому цей її розділ відомий ще під назвою анатомії. Застосування порівняльного аналізу внутрішніх структур уможливило здійснити низку важливих узагальнин. Без порівняльної анатомії неможливе розв'язання такої важливої проблеми, як еволюція органічного світу.

Мікроскопічне дослідження найтоншої будови тіла організмів, недоступної для голого людського ока, здійснює наука про тканини — гістологія. Рівнобіжно з порівняльною анатомією розвинулась порівняльна гістологія. Мікроскопічне дослідження будови клітин привело до розвитку клітинної біології — науки про будову, хімічний склад, фізіологічні властивості та розвиток цієї основної структурної одиниці істот.

Морфологічні науки тісно переплітаються з фізіологією, яка вивчає життєві функції організмів, тобто процеси їхньої життєдіяльности (рух, харчування, дихання, кровообіг, виділення, передавання нервового збудження тощо). З фізіологією споріднена біохімія, або фізіологічна хімія, яка досліджує хімічні процеси, що лежать в основі обміну речовин, провадить хімічний аналіз тканин та різних виділень організму.

Взаємини і взаємодію організму та довкілля вивчає екологія. Важливим її розділом є ценологія, яка вивчає біоценози. З даних екології і ценології виходить у своїх висновках біогеографія, яку поділяють на фітогеографію (географія рослин) і зоогеографію (географія тварин).

Індивідуальний розвиток організмів (онтогенез) поділяють на два етапи — ембріональний (зародковий) і постембріональний (післязародковий). Закономірності ембріонального розвитку вивчає ембріологія, яку, природно, поділяють на ембріологію рослин та ембріологію тварин і людини. Питання спадковости й мінливости організмів досліджує генетика.

Еволюційне вчення, або дарвінізм, осягає як загальні закономірності еволюції організмів, так і чинники історичного (філогенетичного) й індивідуального розвитку тварин і рослин. Конкретні шляхи історичного розвитку, спорідненість різних систематичних груп організмів — їхню філогенію вивчає філогенетика. Вельми важливу значину для виявляння споріднености організмів має палеонтологія, яка досліджує викопних рослин (палеоботаніка) і викопних тварин (палеозоологія) та їхній розвиток протягом усіх геологічних часів. Саме вона дозволяє на підставі документальних даних — скам'янілих рештів викопних організмів — відтворити реальну картину еволюції органічного світу, послідовні етапи розвитку життя на Землі.

Аналізуючи складні біологічні явища треба розглядати їх у тісному зв'язку з процесами, що відбуваються в неживій природі. Тому Б. широко користується послугами фізики, хімії, геології та ін. природничих наук. Вивчання фізичних закономірностей у біологічних явищах, зокрема впливу радіоактивних речовин на організми, привело до виникнення нових розділів Б. — біофізики та радіобіології.

Біологічні дисципліни[ред. • ред. код]

Акарологія — наука про кліщів, розділ зоології.

Альгологія — наука про водорості, розділ ботаніки.

Анатомія — збірна група розділів біології, які вивчають структуру організмів або їх частин на рівні вище клітинного.

Антропологія — біологічна наука, що вивчає тілесну природу людини, її походження і подальший розвиток.

Арахнологія — наука про павукоподібних, розділ зоології.

Бактеріологія — розділ мікробіології, що вивчає будову, життя і властивості бактерій.

Батрахологія — наука про земноводних, розділ зоології.

Біогеографія — наука, що вивчає закономірності географічного поширення тварин і рослин та їхніх угруповувань, а також характер фауни і флори окремих територій.

Біогеоценологія — наука, що вивчає будову та функціонування комплексів живої і неживої природи — біогеоценози та біогеосферу в цілому.

Біоінженерія — галузь біології та медицини, що займається свідомим внесенням змін до живі організми для управління їх властивостями.

Біоінформатика — область обчислювальної біології, що застосовує машинні алгоритми і статистичні методи для аналізу великих наборів біологічних даних.

Біологія океану — наука, розділ біології і океанології, що вивчає життя морських організмів (біоти) і їх екологічні взаємодії.

Біологія розвитку — розділ біології, що вивчає причинні механізми і рушійні сили індивідуального розвитку (онтогенезу) організмів тварин і рослин.

Біометрія — сукупність методів математичного опрацювання даних, одержаних при вимірюванні тіла або окремих органів організмів.

Біомеханіка — наука, котра вивчає на основі ідей та методів механіки властивості біологічних об'єктів.

Біоніка — використання біологічних методів та структур для розробки інженерних рішень та технологічних методів.

Біосеміотика — наука, що досліджує властивості знаків та знакових систем (знакові процеси) в живих системах.

Біоспелеологія — розділ біології, що займається вивченням організмів, що мешкають у печерах.

Біофізика — галузь науки, яка вивчає фізичні та фізико-хімічні явища зародження, формування, життедіяльність, відтворення життя на всіх рівнях, починаючи з молекул, клітин, органів та тканин, закінчуючи організмами та біосфери в цілому.

Біохімія — наука про хімічний склад організмів та їхніх складових частин та про хімічні процеси, що протікають в організмах.

Біоценологія — розділ екології, що вивчає біоценози, їх виникнення, походження й розвиток, будову й розподіл в просторі й часі, взаємовідношення з довкіллям та між собою як самих біоценозів, так і окремих їх компонентів.

Ботаніка — розділ біології, що вивчає рослини, гриби і водорості.

Ботанічна географія — наука про закономірності географічного розповсюдження рослинного покрову в зв'язку з рельєфом, кліматом, ґрунтами та іншими складовими ландшафту.

Бріологія — наука, що вивчає мохоподібні (мохи та печіночники).

Валеологія — науково-навчальна дисципліна, що займається вивченням формування та збереження здоров'я.

Вікова анатомія — наука, що вивчає зміни в будові тіла в онтогенезі.

Вірусологія — галузь науки, яка вивчає властивості вірусів людини, тварин, рослин, бактерій, грибів.

Гельмінтологія — наука, яка вивчає гельмінтів (паразитуючих червів), хвороби, які вони викликають та міри боротьби з ними, розділ зоології.

Генетика — це наука про гени, спадковість та варіативність організмів.

Геронтологія — наука, що вивчає закономірності старіння живих істот.

Герпетологія — наука, що вивчає плазунів, розділ зоології.

Гідробіологія — комплексна біологічна наука, яка вивчає населення гідросфери.

Гістологія — розділ біології, що вивчає будову тканин живих організмів.

Глікобіологія — розділ біології, що вивчає хімічний та біохімічний склад, а також інші аспекти вуглеводів і вуглеводних сполук (особливо глікопротеїнів).

Дендрологія — розділ ботаніки, що вивчає деревні рослини (дерева, чагарники).

Еволюційна біологія — галузь біології, що вивчає походження видів, їх зміни, розділення і виникнення біорізноманіття.

Екологія — один з розділів біології, який досліджує взаємовідносини між біотичними та соціальними цілісностями та їхнім середовищем.

Ембріологія — розділ біології розвитку (онтогенезу), що вивчає ембріональний період онтогенезу, тобто ембріони різних видів тварин, їх анатомію й фізіологію, закономірності їх росту, розвитку і дозрівання, патології та аномалії ембріонів.

Ендокринологія — наука про будову та функції залоз внутрішньої секреції (ендокринних залоз); про речовини, що ними виробляються (гормони) та їх дію на організм людини (або тварини).

Ентомологія — наукова дисципліна, що вивчає комах. Інколи це означення набуває ширшого змісту і включає в себе також вивчення інших наземних членистоногих, таких як павуки, скорпіони та кліщі.

Етологія — польова дисципліна зоології, що вивчає поведінку тварин.

Зоологія — це біологічна дисципліна, що вивчає тварин та їх взаємозв'язки з довкіллям.

Імунологія — галузь біомедичних наук, що покриває вивчення всіх аспектів імунної системи всіх організмів.

Іхтіологія — наука про риб, розділ зоології.

Карцинологія — наука, що вивчає ракоподібних, розділ зоології.

Клітинна біологія — розділ біології, що вивчає структурно-функціональну організацію прокаріотичних та еукаріотичних клітин.

Космічна біологія — біологічна наука, або розділ біології, що вивчає можливість існування живих організмів у космосі та на інших планетах крім Землі.

Ксенобіологія — наука про форми життя позаземного походження.

Ліхенологія — наука, яка досліджує лишайники як особливу групу комплексних організмів, тіла яких складаються з гриба та водорості, але мають свої тільки для них характерні структурні та функціональні властивості.

Малакологія — наука, що вивчає молюсків, розділ зоології.

Математична та теоретична біологія — наука, що вивчає закономірності функціонування живого, намагається формально їх описати.

Мікологія — наука, яка досліджує гриби як особливу групу організмів, що становлять самостійне царство живої природи.

Мікробіологія — розділ біології, що займається вивченням мікроорганізмів, головним чином вірусів, бактерій, грибків, одноклітинних водоростей і найпростіших.

Молекулярна біологія — галузь науки, яка вивчає біологічні процеси на рівні біополімерів — нуклеїнових кислот і білків та їх надмолекулярних структур.

Морфологія — форма та структура організму.

Нейробіологія — наука, що вивчає будову, функціонування, розвиток, генетику, біохімію, фізіологію, і патологію нервової системи.

Орнітологія — наука про птахів, один з розділів зоології.

Остеоло́гія — наука, яка вивчає будову та функції кісток, а також пов'язаних з ними структур.

Палеоботаніка — досліджує викопні рослини та їхній розвиток протягом усіх геологічних часів.

Палеозоологія — досліджує викопних тварин та їхній розвиток протягом усіх геологічних часів.

Палеонтологія — наука, яка вивчає вимерлі організми, намагається реконструювати по знайдених останках їх зовнішній вигляд.

Паразитологія — наука, що вивчає паразитичні організми та боротьбу з ними, розділ зоології.

Протозоологія — наука, що вивчає одноклітинних, розділ зоології.

Птеридологія — наука про папоротеподібні.

Радіобіологія — наука, що вивчає вплив радіоактивних речовин на організми.

Систематика — наука про різноманіття живих організмів, завданням якої є опис і упорядковування різноманітних існуючих і вимерлих видів, їх розподіл.

Системна біологія — міждисциплінарна наука про життя.

Синтетична біологія — наука, метою якої є створення та вивчення біологічних систем, що не існували раніше.

Тератологія — наука про природжені аномалії організмів.

Теріологія — наука про ссавців, один з розділів зоології.

Токсикологія — наука, що вивчає отруйні, токсичні та шкідливі речовини, потенційну небезпеку для їхнього впливу на організми та екосистеми.

Фізіологія — наука, що вивчає органи, системи органів та життєві функції всього організму.

Фізіологія грибів — наука, що вивчає процеси життєдіяльності грибів.

Фізіологія рослин — наука, що вивчає всі процеси діяльності та функції рослинного організму, їх взаємозв'язки та зв'язки з навколишнім оточенням.

Фізіологія тварин і людини — галузь науки, яка вивчає механізми і закономірності всіх проявів життєдіяльності організму, його органів, тканин, клітин та субклітинних утворень, використовуючи для вивчення й пояснення цих проявів методи й поняття фізики, хімії, математики й кібернетики.

Філогенетика — область біологічної систематики, що займається ідентифікацією і проясненням еволюційних взаємин серед різних видів життя на Землі, як сучасних, так і вимерлих.

Ценологія — наука, що вивчає біоценози.

Цитологія — розділ біології, що вивчає живі клітини, їх органоїди, їх будова, функціонування, процеси клітинного розмноження, старіння і смерті.

Дослідження біології[ред. • ред. код]

Методи дослідження[ред. • ред. код]

До біологічних методів дослідження відносять:

Метод спостереження — є основою морфологічних наук, використовується, як на мікроскопічному, так і макроскопічному рівнях. Сутність методу полягає у встановленні індивідуальності об'єкта, що досліджується, без штучного втручання до його процесів життєдіяльності. Зібрана інформація використовується для подальшого дослідження.

Порівняльний метод — використовується для порівняння об'єкта дослідження з подібними об'єктами чи процесами. Він дозволяє відкривати нові види живих істот та класифікувати їх, детально аналізуючи схожі та відмінні риси порівняно з близькими до них формами.

Експериментальний метод — використовується для вивчення об'єктів чи процесів у спеціально створених штучних умовах. На відміну від методу спостереження, експериментальний метод передбачає навмисне втручання експериментатора у природу, що дозволяє встановити наслідки від впливу тих, чи інших факторів на об'єкт дослідження. Метод може застосовуватись як у природних умовах, так і лабораторних.

Моніторинг — це метод постійного спостереження за станом окремих біологічних об'єктів, перебігом певних процесів в окремих екологічних системах, або у біосфері в цілому.

Моделювання — це метод демонстрації та дослідження певних процесів, явищ або організмів за допомогою їх спрощеної імітації. Він дає можливість вивчати об'єкти та процеси, котрі складно чи неможливо відтворити експериментально, або безпосередньо спостерігати.

Статистичний метод — метод оснований на статистичній обробці кількісного матеріалу, зібраного у результаті інших досліджень (спостережень, експериментів, моделювань), що дозволяє його всебічно проаналізувати та встановити певні закономірності.