Введение в общую биологию. Особенности биологического познания

свойства живых систем
5. Уровни организации живой природы
6. Методы исследования в биологии
7. Значение общей биологии
8. Краткая история развития биологии
9. Развитие эволюционных представлений
10. Эволюционное представление Ч. Дарвина
11. Мои биологические исследования
12. Проверьте свои знания

объективные знания о действительности
Наука – компонент культуры, т. к. она обращена к человеку, обогащает его интеллектуальный и духовный мир
Научные идеи выдающихся ученых оказывают существенное влияние на систему человеческих ценностей, способствуют формированию нравственного отношения человека к природе.

Биология – это совокупность наук о живой природе
Предмет исследований биологии – многообразие проявлений жизни: - строение и функции живых организмов, - природных сообществ, их происхождение и распространение, - связи друг с другом и неживой природой
Общая биология объединяет фундаментальные разделы науки о жизни, которые исследуют универсальные закономерности живого
В курсе общей биологии вы познакомитесь с ведущими биологическими идеями, законами и теориями.

способами:
эмпирическим
теоретическим
При эмпирическом познании исследователь работает с естественными объектами, а при теоретическом – изучает представления об объектах
В истории биологического познания теоретическое исследование приобретало все большее значение т.к. позволяло объяснить и прогнозировать развитие явлений природы, опираясь на факты, добытые эмпирическим познанием.

Эмпирическое познание предполагает использование наблюдения и эксперимента
При наблюдении исследователь описывает естественный ход изучаемого процесса, а проводя эксперимент, активно вмешивается в сам процесс
Наблюдение и эксперимент основываются на пяти органов чувств
Результаты, полученные таким путем, можно измерить и проверить
Другие исследователи могут повторить наблюдения и опыты и подтвердить сделанные заключения.

и контрольная группы ставятся в совершенно одинаковые условия, кроме одного фактора, действия которого проверяются
Только после подтверждения данные наблюдений и экспериментов становятся фактами
Факт – это результат эмпирического познания, знания о единичных объектах и явлениях природы.

Факты составляют фундамент науки, они описываются, сопоставляются, систематизируются
На основе систематизации фактов происходило формирование таких биологических дисциплин, как морфология, анатомия, физиология, систематика
Факты позволяли накопить знания о строении, функционировании и классификации живых организмов.

использовании различных абстрактных моделей (схем, описаний), заменяющих реальные объекты и процессы
Модель позволяет увидеть главное в исследуемом объекте
Результат теоретического познания выражается в идее
Идеи выдвигаются, развиваются, уточняются и превращаются в гипотезы и теории.

Гипотеза – предположение о сущности предмета
Гипотеза является переходной формой от фактов к выдвижению идей и формированию теорий
Для проверки гипотезы проводятся наблюдения и эксперименты, строятся модели
Экспериментально подтвержденная гипотеза становится теорией
Теория – система взаимосвязанных понятий, положений и следствий – высшая форма развития теоретического знания
Построение гипотез и теорий требует от исследователя широкого кругозора, активной мыслительной деятельности, интуиции, воображения.

фактом
Если новые факты не согласуются с устоявшейся теорией, то возникают поиски новой теории, способной объяснить все имеющиеся факты
Противоречивость научного познания не отрицает преемственность в развитии идей и теорий, иногда в новую теорию включается рациональное содержимое старой.

Такая преемственность теорий особенно ярко прослеживается в истории развития генетики
На развитие научного познания оказывают влияние и другие факторы:
научные и культурные традиции
господствующее мировоззрение
волевое решение отдельных личностей.

подходами:
Аналитический подход - изучение целостного объекта, через анализ его частей, элементов (анатомия, цитология, генетика)
Системный подход – рассмотрение живых объектов как сложноорганизованных систем, выявляются стабильность, устойчивость живых систем, их связь со средой (Учение В.И. Вернадского о биосфере)

Исторический подход – мировоззренческая основа биологии
Сущность историзма состоит в раскрытии этапов и соответствующих им состояний изучаемого объекта, движущих сил и условий его развития
Все явления жизни образуют непрерывную цепь событий, где каждое последующее звено нельзя объяснить, не принимая в расчет предыдущее (эволюционное учение Ч. Дарвина).

и методов различных биологических наук, а также других наук – химии, физики, математики др.
В ХХ в. на границе смежных наук возникли новые дисциплины: биохимия, биофизика, биогеография, космическая биология.

Биологические науки (по предмету изучения)

Ботаника

Зоология

Микология

Микробиология

Вирусология

Основой этих направлений является – систематика - учение о многообразии и классификации организмов

Биологические дисциплины (по изучаемым свойствам и проявлением живого)

Морфология

Анатомия

Цитология

Гистология

Молекулярная биология

Эволюционная биология

Физиология

Этология

Генетика

Эмбриология

действительности во взаимной связи, движении и развитии
Наиболее полно этот идеал отражен в системном подходе
Система – одно из основных понятий в современной науке
Система – целостность, в которой все элементы настолько взаимосвязаны, что выступают по отношению к окружающей среде как нечто единое
Элемент – единица системы, выполняющая определенную функцию.

Целостность системы (взаимосвязь её элементов) отличает систему от суммы несвязанных единиц
Совокупность устойчивых связей элементов в системе и их расположение в пространстве образуют структуру системы
Свойства системы – результат взаимодействия элементов
Свойства системы не сводятся к сумме свойств ее частей
Клетка (живая система) способна к самостоятельному существованию и развитию, а органоиды (ее элементы) нет.

извне, поддержание и самовоспроизведение систем, состоящих из полимеров – белков и нуклеиновых кислот
Свойства живых систем
Дискретность и соподчиненность биосистем и экосистем ( лат. discretus – раздельный, прерывистый)
Упорядочность живых систем (иерархичность – подчинение)
Открытость живых систем (обмен веществ и энергии, самосохранение, саморегуляция, самовоспроизведение)

Березовый лес

организации живой природы
Молекулярный уровень - самый низкий
Клеточный уровень
Органный и тканевый уровень
Организменный уровень
Популяционно-видовой уровень
Экосистемный (биогеоценотический) уровень
Биосферный уровень – высший.

К содержанию

Живые системы независимо от уровня организации находятся в непрерывном взаимодействии.

потеря любого элемента может привести к его поломке, утрата отдельных видов может отразиться на судьбе всей биосферы
К нарушению равновесия может привести исчезновение даже малых по численности видов
Темпы сокращения разнообразия видов на Земле в результате хозяйственной деятельности человека устойчиво возрастают: к 2050 могут исчезнуть до 40-50% видов
Процесс обеднения видового разнообразия скажется на устойчивости биосферы и угрожает существованию человека.

Важность знаний о закономерностях эволюции
Использование ядохимикатов для борьбы с вредными насекомыми приводит к формированию устойчивости насекомых к этим препаратам
В процессе эволюции у живых организмов формируются приспособления к меняющимся условиям окружающей среды Если в 1960 г. было известно 20 видов насекомых, устойчивых к данным препаратам, то в 1970 г. уже 225 видов
Это свидетельствует о том, что важно знать закономерности эволюции и руководствоваться ими в своей практической деятельности.

заболеваний позволяет предупредить появление больных детей
Генная инженерия позволяет синтезировать биологически активные вещества (инсулин)
Современную генетику можно рассматривать как особо перспективную биологическую науку.

В яйцеклетке человека содержится все, что мать передает по наследству будущему ребенку (вес яйцеклетки около 0, 000 15 миллиграмма)

взаимопроникновение идей и методов различных биологических дисциплин, а также других наук – физики, химии и математики
Основные направления развития современной биологии:
Классическая биология
Эволюционная биология
Физико-химическая биология.

анализируют происходящее в живой природе
изучают живые организмы и классифицируют их.

Научная классификация Животных Ж.Б. Ламарка
(“Философия зоологии” 1908 г.)

Синтетическая теория эволюции (СТЭ) – синтез генетики и классического дарвинизма
Александр Иванович Опарин (XX в.)
автор первой научной теории происхождения жизни на Земле
Теория биохимческой эволюции Опарина А.И. была чисто теоретической, в настоящее время ведутся экспериментальные исследования данной проблемы
В антропогенезе (происхождение человека) сделаны новые открытия, но и сейчас здесь много загадок.

и химических методов
Это современное направление, здесь возможно много новых открытий человечества.

н. э.):
основоположник медицины
подробно описал строение человеческого тела и животных
указал на роль среды и наследственности в возникновении болезней
Аристотель (3 в. до н.э.):
делил окружающий мир на 4 царства: неодушевленный мир земли, воды и воздуха; мир растений, мир животных и мир человека
Аристотеля считают основоположником зоологии
Аристотель заложил начало систематике
написал четыре биологических трактата о животных.

основоположником ботаники
описал более 500 видов растений
ввел в употребление многие биологические термины
Гай Плиний Старший (1 в.)
написал 37 томов энциклопедии “Естественная история” – до средневековья была главным источником знаний о природе
Клавдий Гален
первый сделал сравнително-анатомическое описание человека и обезьяны
изучал центральную и периферическую нервную систему
историки науки считают Галена последним великим биологом древности

птицы
описал многие растения
описал соединения костей в суставах, деятельность сердца и зрительную функцию глаза, сходство костей человека и животных
Карл Линней (начало (XVII в.)
Предложил систему классификации животных и растений
Карл Максимович Бэр (1792-1876)
сформировал основные положения теории гомологичных органов
сформировал закон зародышевого сходства
заложил научные основы эмбриологии.

зоологии” 1808 г.
поставил вопрос о причинах и механизмах эволюционных преобразований
изложил первую теорию эволюции
Теодор Шванн и Маттиас Шлейден (19 в.)
создатели клеточной теории
Чарльз Дарвин (19 в.)
сформулирован основные положения теории эволюции
предложил механизмы эволюции и пути эволюционных преобразований организмов
четыре основных труда, среди них “Происхождение видов путем естественного отбора”

Роберта Коха и Ильи Ильича Мечникова сформировали микробиологии
В начале 20 в. переоткрыты законы наследственности Грегора Менделя
В середине 20 в. В биологии стали использоваться идеи и методы физики, химии, математики, кибернетики
Возникли и стали развиваться как самостоятельные науки: биофизика, биохимия, бионика, космическая биология и др.
Появилась биотехнология
В настоящее время биологические знания используются во всех сферах человеческой деятельности: в промышленности и сельском хозяйстве, медицине и энергетике
Биология в настоящее время стала реальной производственной силой и рациональной научной основой отношений между человеком и природой.

К содержанию

мира, сущность которого состоит: - в непрерывном формировании приспособлений у живых организмов к меняющимся условиям среды, - в усложнении во времени организации живых существ, - в появлении высокоорганизованных форм жизни на основе более простых
Эволюционное учение раскрывает общие закономерности и движущие силы эволюции
Эволюционное учение составляет теоретическую основу биологии.
Чарльз Дарвин создал целостное эволюционное учение в середине XIX в.
Начало формирования эволюционных идей было гораздо раньше
Эпоха географических открытий способствовала развитию основ наук
Постепенно происходит отказ от представлений о неизменности видов и утверждению идеи исторического развития природы.

выдвинули идеи о возможности эволюционных преобразований
К.Ф. Рулье в первой половине XIX в. - говорил об эволюционном происхождения видов - подверг критике взгляды о неизменности видов - отмечал факты вытеснения одних видов другими и их вымирания в результате борьбы за источник питания - использовал сведения из палеонтологии, сравнительной анатомии и эмбриологии для обоснования фактов эволюции.

А.Н. Бекетов – ботаник, ректор Петербургского университета - в статье “Гармония в природе” говорил о взаимодействии, взаимопомощи, взаимозависимости
Школы Рулье и Бекетова сыграли большую роль в становлении отечественной экологии, в положительном восприятии идей Дарвина в России.

интенсивно развивается капитализм → развитие наук
Растущие города → продукты питания → развитие селекции
Практическая деятельность в селекции противоречили представлениям о неизменности видов в природе
Сравнительная морфология и анатомия И.В. Гете сыграли большое значение для развития эволюционных идей → свидетельствовала о едином плане строения различных видов.

Описания и сравнения разных стадий развития зародышей позвоночных К. Бэра выявили их сходство (Закон зародышевого сходства)
Клеточная теория Т. Шванна и М. Шлейдена предполагала единство происхождения растительного и животного мира
Данные палеонтологии раскрывали последовательную смену низкоорганизованных форм жизни более организованными
Эволюционные взгляды Ч. Лейеля на геологическую эволюцию Земли сыграли важную роль на возникновение и формирование эволюционных взглядов. Он назвал движущие факторы эволюции Земли (горообразование, вулканизм, морские течения).

историческом развитии живой природы и раскрывает движущие силы эволюции
Основные положения учения были изложены Ч. Дарвином в книге “Происхождение видов путем естественного отбора, или Сохранение благоприятных пород в борьбе за жизнь” (1859)
“Изменение домашних животных под влиянием одомашнивания” (1868)
“Происхождение человека и половой отбор” (1871).

Дарвин Чарльз (1809 -1882) – английский натуралист, создатель учения о происхождении видов путем естественного отбора

врача
В университете сначала учился на медицинском факультете, затем на богословском
Собирался стать священником
После окончания университета (1831 г.) Дарвину предложили место натуралиста на корабле “Бигл”.

Корабль “Бигл” отправлялся в кругосветное путешествие для картографических работ
Пять лет путешествие на корабле “Бигль” стали поворотным пунктом в научной судьбе Ч. Дарвина.

лежит идея естественного отбора как ведущего фактора эволюции
Естественный отбор по Дарвину – преимущественное выживание и участие в размножении наиболее приспособленных особей вида
Идея естественного отбора возникла при анализе селекционной практики - материалом для селекции служат отдельные изменения признаков, передающихся по наследству.

Из поколения в поколение человек ведет искусственный отбор: сохраняет для размножения особей, обладающих интересующими его наследственными признаками, а все другие от размножения устраняются – в результате возникают сорта и породы, соответствующие интересам человека
Аналогично искусственному отбору, проводимому человеком, в природе происходит естественный отбор – материалом для него служат отдельные изменения признаков
Результатом естественного отбора является выживание и участие в размножении лишь особей, наследственные признаки которых помогают лучше приспособиться к условиям среды обитания.

борьбы за существование
Под борьбой за существование Ч. Дарвин понимал сложные взаимоотношения организмов между собой и средой обитания
Ч. Дарвин выделил несколько форм борьбы за существование:
1. Внутривидовая борьба
2. Межвидовая борьба
3. Борьба с неблагоприятными условиями среды
Приспособленность организмов относительна, т.к. условия среды меняются быстрее, чем формируются приспособления.

Внутривидовая борьба

Межвидовая
борьба

Борьба с неблагоприятными
условиями

естественного отбора потомки отличаются от особей исходного вида, т.к. имеют приспособления к конкретным условиям
- со временем эти расхождения увеличиваются
- с течением длительного времени накапливается большое количество различий между исходной формой и потомками, что ведет к возникновению нового вида
Процесс видообразования обеспечивает разнообразие видов в природе.

Учение Ч, Дарвина показало, что борьба за существование и естественный отбор мелких наследственных изменений являются основными движущими силами эволюции органического мира
Работа над эволюционным учением была завершена в 1859 году, когда вышел его главный труд “Происхождение видов путем естественного отбора”.

Разнообразие рыб цихлид о. Виктория. Более 500 видов цихлид произошли от общего предка в течение 12 тыс. лет.

Отличаются совокупностью наследственных признаков и способны к неограниченному размножению
2. Противоречие между огромной потенциальной способностью особей к размножению и ограниченностью ресурсов для жизни приводит к борьбе за существование
3. Неизбежным следствием борьбы за существование является естественный отбор – преимущественное выживание и размножение особей, имеющих наиболее удачное для данных условий сочетание признаков
4. Действуя длительное время, естественный отбор накапливает полезные наследственные изменения и создает более приспособленные к среде особи вида. Приспособленность организмов носит временный, относительный характер
5. Борьба за существование и естественный отбор приводят к расхождению признаков вида, к видообразованию. Процесс видообразования обусловливает разнообразие видов в природе.

отбора пришел его современник, английский зоолог и биогеограф Альфред Уоллес
18 июня 1858 года А. Уоллес посылает рукопись статьи о естественном отборе Ч. Дарвину, зная, что он работает над книгой об эволюции
Ч. Дарвин был потрясен тем, как близки оказались их взгляды. Он хотел представить рукопись А.Уоллеса в печать, умолчав о своем труде, но по настоянию коллег он продолжил свой многолетний труд.

Доклад Ч. Дарвина и статья А. Уоллеса были представлены в Линнеевское общество в Лондоне и опубликованы в одном томе
Приоритет в создании эволюционной теории был отдан Ч. Дарвину
В 1864 г. Алфред Уоллес издает статью ”Естественный отбор”, в которой называет Чарльза Дарвина “Ньютоном естествознания”
В последующих работах А. Уоллес ввел термин “дарвинизм”.

науки?
Какие факты и теоретические положения способствовали возникновению дарвинизма?
В чем заключается вклад Ж.Б. Ламарка в развитие эволюционной идеи?
Попытайтесь с позиции эволюционного учения Ж.Б. Ламарка объяснить возникновение хобота у слона?
Какая идея лежит в основе учения Ч. Дарвина?
Что понимал Ч. Дарвин под борьбой за существование?
Сформулируйте основные положения учения Ч. Дарвина?

Ответьте на вопросы

листьев растений, образующих корнеплоды” Стр. 9
2.Постановка опыта, иллюстрирующего внутривидовую борьбу за существование Стр. 21
3. Проверьте теоретический анализ фрагмента из книги Ч. Дарвина “Происхождение видов” Стр. 23

при построении системы научных знаний
Описательный метод – сбор и описание фактического научного материала
Сравнительный метод - нахождение сходства и различия между организмами
Исторический метод – сопоставление полученных результатов с ранее известными
Экспериментальный метод – позволяет изучить то или иное явление жизни с помощью опыта
Метод моделирования – высшая форма эксперимента.

К содержанию