Биология – наука о живой природе
Всё живое на нашей планете объединяет живая природа, изучением которой и занимается наука биология.
Определение «Биология – наука о живой природе» зародилось ещё во времена античности. В переводе с греческого языка биос – это жизнь, а логос – учение.
Понятие «биология» включает в себя не одну, а целую совокупность наук, которые изучают органический мир планеты. К системе биологических дисциплин относятся:
- Ботаника – занимается изучением растительного мира;
- Зоология – изучает животный мир;
- Анатомия – исследует строение органов человека;
- Микология – изучает царство грибов;
- Бактериология – занимается исследованием бактерий;
- Вирусология – исследует вирусы;
- Цитология – изучает жизнедеятельность и строение клеток;
- Генетика – уделяет внимание изменчивости и наследственности живых организмов;
- Экология – исследует взаимоотношение организмов, их влияние на окружающую среду.
Рис. 1. Биологические науки.
Все живые организмы на планете условно поделены на царства. Их в природе четыре:
- Бактерии;
- Грибы;
- Растения;
- Животные.
Рис. 2. Царства живой природы.
Отдельным царством считаются вирусы, так как они не имеют клеточного строения и живут внутри живой клетки.
Человеческий организм относится к царству животных, так как функционирование систем органов и клеток человека схоже с животными.
Биология — наука о живой природе
С детства мы знакомимся с животным и растительным миром. И часто задаём себе много вопросов, как всё устроено. А для того чтобы понять все моменты, нам необходимы дополнительные знания. Наука биология даёт ответы на все эти вопросы, и на многие другие.
Биология ─ откуда пошло это название? От греческих слов: βίος означает «жизнь», а λόγος ─ «учение». Значит, биология — это наука о жизни, о живых организмах, обитающих на Земле.
Биология изучает, как устроены организмы, как работают те или иные органы, как все растёт, развивается, размножается, откуда происходят организмы и почему они обитают в тех или иных местах на Земле. И многое, многое другое.
Изучить все области биологии сразу трудно. Поэтому выделяют ряд самостоятельных наук и направлений.
Например, наука вирусология изучает вирусы, микробиология занимается изучением микроорганизмов, микология — это наука о грибах, ботаника — наука о растениях, зоология — наука о животных, антропология — наука о человеке.
Каждая из этих дисциплин ещё делится на ряд наук. Например, в зоологии выделяются такие науки, как энтомология — наука о насекомых, ихтиология — о рыбах, териология — о млекопитающих и др. В ботанике выделяются: альгология — наука о водорослях, бриология — о мхах, дендрология — о древесных растениях и др.
Биологические науки тесно связаны с физикой, химией, математикой, географией. Всех их объединяет не только предмет изучения — природа, но и методы, которыми пользуются исследователи для нахождения ответов на все поставленные вопросы.
Наиболее общими методами исследования биологии являются: наблюдение (позволяет описать биологические явления), ещё один метод ─ сравнение (оно даёт возможность найти что-то в строении и жизнедеятельности разных организмов), эксперимент, или опыт (помогает изучать свойства биологических объектов в каких-то определённых условиях), моделирование (позволяет смоделировать многие процессы, которые трудно наблюдать), исторический метод (позволяет познать процессы развития живой природы).
Итак, вы поняли, что биология — предмет не простой, но очень интересный, так как он приоткрывает завесы многих тайн, которыми интересовался человек с давних времён.
Ответы на сложнейшие вопросы человек находил не сразу. Биология развивалась постепенно. В разных уголках планеты в разные века учёные делали величайшие открытия. Их накопленный опыт дошёл и до нас. И теперь мы с вами изучив биологию, сможем ответить на многие вопросы.
А с открытием микроскопа в науке произошли кардинальные изменения. Человеку открылся тайный, неведомый мир.
С помощью светового микроскопа можно видеть детали, расстояние между которыми составляет до 0,2 мкм.
Микроскоп, как нередко говорят учёные, «сделал доступным наблюдению новый мир». Микроскопические наблюдения, после открытия живой клетки заставили резко изменить взгляд на природу материи.
История открытия клетки берет своё начало с тех времён, когда английский учёный Роберт Гук в 1665 году, пытаясь понять, почему пробковое дерево хорошо плавает, стал рассматривать тонкие срезы пробки с помощью усовершенствованного им микроскопа.
Он обнаружил, что пробка разделена на множество крошечных ячеек, напомнивших ему соты в ульях медоносных пчёл, и он назвал эти ячейки клетками.
В 1674 году голландский мастер Антоний ван Левенгук с помощью микроскопа впервые увидел в капле воды инфузорий ─ движущихся живых организмов.
Давайте и мы познакомимся с микроскопическим миром.
Заглянем внутрь арбуза, лимона, лука и томата. Вот спелый арбуз — излюбленная многими ягода. Почему ягода?
С точки зрения ботаники (науки о растениях), ягода — это сочный многосемянный плод. Если у плода есть сочная мякоть и внутри него много семян — можете не сомневаться, это — ягода (смородина, крыжовник, виноград, например).
Если посмотреть на срез арбуза, то можно заметить множество шарообразных пузырьков — это клетки. У арбуза они очень крупные и видны в лупу.
Если посмотреть на клетки в микроскоп, то мы можем увидеть многие клеточные структуры. Это клеточная стенка, ядро в котором заключена большая часть наследственного материала. Цитоплазма ─ полужидкое содержимое клетки. Также мы наблюдаем вакуоль. Сок, который содержится в плодах, сосредоточен именно в вакуолях растительной клетки. Мы откусываем кусок арбуза, повреждая при этом вакуоль, и его содержимое — клеточный сок ─ вытекает наружу.
Рассмотрим под микроскопом кожицу лука. Для этого приготовим микропрепарат. Для начала возьмём чистое предметное стекло. Протрём его чистой салфеткой, чтобы на неё не было разводов и отпечатков пальцев. Теперь нанесём на предметное стекло 1−2 капли воды. Возьмём луковицу и разрежем её вдоль, снимем наружные чешуи.
При помощи пинцета осторожно снимем маленький кусочек прозрачной кожицы с внутренней поверхности чешуи лука. Положим кусочек кожицы в каплю воды. С помощью пинцета поверх поместим покровное стекло. Рассмотрим микропрепарат под микроскопом.
Для того чтобы клеточные структуры были хорошо видны, окрасим микропрепарат раствором йода. Добавим 1 каплю йода на край покровного стекла. Теперь рассмотрим окрашенный препарат сначала при малом увеличении. На микропрепарате видны продолговатые клетки, плотно прилегающие одна к другой. Теперь мы можем рассмотреть клетки и при большем увеличении.
Мы видим плотную прозрачную оболочку с более тонкими участками — порами. Внутри клетки находится бесцветное полужидкое содержимое — цитоплазма (окрашенная йодом). В цитоплазме находится небольшое плотное ядро.
Почти во всех клетках, особенно в старых, хорошо заметны полости — вакуоли.
А каковы клетки лимона? Посмотрим на них в микроскоп. Для этого сделаем тонкий срез мякоти и положим его в каплю воды на предметное стекло.
Клетки лимона жёлтые благодаря пигментам. Именно пигменты окрашивают организмов в различные цвета. Клеточный сок лимона богат лимонной, аскорбиновой и яблочной кислотами, оттого он такой кислый.
А вот микропрепарат мякоти томата. Он имеет красный цвет ─ также за счёт пигментов.
Клетки томата имеют те же клеточные структуры, что и предыдущие рассмотренные нами клетки.
Вам интересно, каковы клетки зелёного растения под микроскопом?
Посмотрим на лист элодеи. Элодея — это водное растение. Оно пускает длинные, сильно разветвлённые стебли, растущие чрезвычайно быстро и достигающие нередко длины более двух метров.
При малом увеличении мы наблюдаем зелёные округлые структуры. Это хлоропласты. Именно благодаря этим небольшим тельцам растения в присутствии света способны вырабатывать кислород, который необходим для нашего с вами существования.
При большом увеличении мы видим, что хлоропласты движутся. На самом деле это движется цитоплазма. Благодаря этому происходит распределение важных веществ внутри клетки.
Посмотрим на кожицу листа примулы. Что мы видим? Какие-то округлые поры. Действительно, это поры листа, в ботанике их называют «устьица», они находятся на нижнем или верхнем слое кожицы листа растения, через них происходит испарение воды и газообмен с окружающей средой.
Попробуем рассмотреть под микроскопом не только растительный мир, но и животный. Это проба, взятая в озере. Возьмём каплю воды с её дна и нанесём на предметное стело.
Вот амёба обыкновенная. Это маленький (0,2−0,5 мм), едва заметный простым глазом бесцветный студенистый организм, постоянно меняющий свою форму.
Амёба состоит из одной клетки, эта клетка — целый организм, ведущий самостоятельное существование.
Мы наблюдаем, как она при помощи своих ложноножек захватывает пищу. Благодаря микроскопу невидимый глазу мир становится видимым.
А сейчас мы ответим на вопросы, которые были заданы нами в начале урока.
Почему цветы цветные, а листья зелёные?
Дело в том, что у листьев и цветов разные задачи. Листья зелёные за счёт хлорофилла. Мы видели его в микроскоп, на микропрепарате элодеи.
Цветы растений служат для продолжения рода. Они имеют яркую окраску для привлечения к себе насекомых и других животных, которые способствуют размножению, перенося пыльцу от одного растения к другому.
Сладкий аромат цветов также привлекает насекомых и животных. Этот запах исходит от нектара — богатого сахарами сока. Он является основным продуктом питания для многих насекомых.
Существуют также растения, которые может опылять только один-два вида насекомых. Например, клевер «дружит» лишь с пчёлами и шмелями — строение его цветка специально приспособлено под их хоботки.
Следующий вопрос: почему пчела окрашена в черно-жёлтую полоску?
На фоне ярких цветов пчёлы могут быть замечены насекомоядными животными. Поэтому их окрас предостерегающий, яркий, резко контрастирующий с окружающим фоном. Их яркая гамма приобретает, таким образом, общепонятное условное значение: «Не трогать — ядовито!»
Предостерегающая окраска свойственна и другим насекомым. Например, божьи коровки также яркие, красные, с чёрными пятнами. Если вы брали их в руки, то наверняка замечали, что они выделяют оранжевый секрет, он ядовит. Поэтому птицы их не склёвывают.
Чем питается ёжик и почему он такой колючий?
Все из вас видели картинки, где ёжики тащат на своих иголках яблоки. Яблоки ежи едят, но не так часто, как принято это считать.
Обыкновенный ёж поедает жуков, червей, личинок, слизней и улиток, и других организмов.
Глубокой осенью ёжики прячутся в норы, зарываются в листья и впадают в зимнюю спячку. На спине, боках и голове ёжика имеются иглы. У обыкновенного ежа они короткие, не более 3 см. И если бы не острые иголки, покрывающие спину и бока ежа, он быстро бы стал лакомой добычей какого-нибудь хищника.
В случае опасности ёж сворачивается плотным клубком, прикрывая бронёй из острых игл ноги, морду и живот. Единственным животным, представляющим для ежа реальную опасность, является барсук: своими длинными когтями он может развернуть колючий шар и добраться до не защищённого иглами брюха.
Условия жизни на Земле
Живые организмы обитают на планете повсеместно (вода, воздух, земля). Оболочку Земли, в которой обитает органический мир, называют биосферой.
Рис. 3. Биосфера.
Условия, необходимые для нормального функционирования всего живого на планете:
- это температура окружающей среды, которая позволяет воде в большом количестве оставаться в жидком состоянии;
- наша планета имеет озоновый слой, который надёжно защищает планету от ультрафиолетового излучения Солнца;
- с помощью солнечных лучей растения выделяют кислород и получают световую энергию, которую они преобразуют в химическую и по пищевой цепи передают другим организмам.
Что изучает биология?
Наиболее общее определение – биология изучает живую природу. В круг интересов этой науки входит происхождение живых существ, их развитие, образ жизни, взаимодействие друг с другом и с окружающим миром.
Ученых-биологов интересует жизнь в любых ее проявлениях, начиная с молекулярного уровня и заканчивая сложнейшими биосистемами.
Одно из ведущих направлений – это изучение происхождения жизни: в каких условиях и почему зародилась жизнь на нашей планете, можно ли повторить этот эксперимент?
Вплотную к нему примыкает генная инженерия – возможность искусственным способом создавать новые виды живых существ, у которых имелись бы заранее заданные свойства. Пока в этой области биологии человечество сделало только первые шаги. Но перспективы здесь открываются поистине ошеломляющие.
Изучение биоэкосистем – еще одно актуальное направление биологии, которое помогает понять взаимосвязь между жизнедеятельностью самых разных существ.
Кролик
Это очень важно для планирования дальнейших действий человека на планете. Мы должны не просто преобразовывать природу для своего удобства, но и сохранять ее при этом максимально чистой и целостной.
Мы не должны допускать гибели целых популяций живых существ, поскольку это обедняет генофонд Земли.
Крайне важное направление – биология человека. Здесь и создание новых лекарств и методик лечения болезней, и улучшение наследственности, и раскрытие новых возможностей человека для повышения его жизнеспособности и эффективности. Человек – один из наиболее интересных объектов для изучения биологов.
Значение биологии
Знание биологии лежит в основе медицины и сельского хозяйства. А именно:
- С помощью науки можно решить проблемы с производством продовольствия. Для этого выводятся специальные сорта высокоурожайных растительных культур, породы животных.
- Выпуск новых лекарственных препаратов для борьбы с различными вирусами и заболеваниями.
- Применение новых биологических технологий по выпуску лекарств, продуктов питания, удобрений, препаратов для химической и текстильной промышленности.
- Знание законов биологии поможет сохранить экологически чистой окружающую среду, а тем самым уберечь от вымирания многие виды растений и животных.
Биология в лицее
Биология — наука о живой природе.
Биология изучает разнообразие живых существ, строение их тел и работу их органов, размножение и развитие организмов, а также влияние человека на живую природу.
Название этой науки произошло от двух греческих слов «биос» — «жизнь» и «логос» — «наука, слово».
Одним из основателей науки о живых организмах был великий древнегреческий учёный Аристотель (384 — 322 до н. э.). Он первым обобщил биологические знания, полученные до него человечеством. Учёный предложил первую классификацию животных, объединив в группы живые организмы, сходные по строению, и обозначил в ней место для человека.
В дальнейшем вклад в развитие биологии внесли многие учёные, которые изучали разные виды живых организмов, населяющих нашу планету.
Семья биологических наук
Биология — это наука о природе. Область исследований учёных-биологов огромна: это различные микроорганизмы, растения, грибы, животные (в том числе человек), строение и функционирование организмов и т. д.
Таким образом, биология — это не просто наука, а целая семья, состоящая из многих отдельных наук.
Исследуйте интерактивную схему о семье биологических наук и выясните, что изучают различные разделы биологии.
Анатомия — наука о форме и строении отдельных органов, систем и организма в целом.
Физиология — наука о жизнедеятельности организмов, их систем, органов и тканей, о процессах идущих в организме.
Цитология — наука о строении и жизнедеятельности клетки.
Зоология — наука, изучающая животных.
Разделы зоологии:
- Энтомология — наука о насекомых.
В ней выделяют несколько разделов: колеоптерология (изучает жуков), лепидоптерология (изучает бабочек), мирмекология (изучает муравьёв).
- Ихтиология — наука о рыбах.
- Орнитология — наука о птицах.
- Териология — наука о млекопитающих.
Ботаника — наука, изучающая растения.
Микология — наука, изучающая грибы.
Протистология — наука, изучающая простейших.
Вирусология — наука, изучающая вирусы.
Бактериология — наука, изучающая бактерии.
Значение биологии
Биология тесно связана со многими сторонами практической деятельности человека — сельским хозяйством, различными отраслями промышленности, медициной.
Успешное развитие сельского хозяйства в настоящее время во многом зависит от биологов-селекционеров, занимающихся улучшением существующих и созданием новых сортов культурных растений и пород домашних животных.
Благодаря достижениям биологии была создана и успешно развивается микробиологическая промышленность. Например, кефир, простокваша, йогурты, сыры, квас и многие другие продукты человек получает благодаря деятельности определённых видов грибов и бактерий. С помощью современных биотехнологий предприятия выпускают лекарства, витамины, кормовые добавки, средства защиты растений от вредителей и болезней, удобрения и многое другое.
Знание законов биологии помогает лечить и предупреждать болезни человека.
С каждым годом человек всё шире использует природные ресурсы. Мощная техника так быстро преобразует мир, что сейчас на Земле почти уже не осталось уголков с нетронутой природой.
Чтобы сохранить нормальные условия для жизни человека, приходится восстанавливать разрушенную природную среду. Сделать это могут лишь люди, хорошо знающие законы природы. Знание биологии, а также биологическая наука экология помогает нам решить проблему сохранения и улучшения условий жизни на планете.
Выполните интерактивное задание —
< Предыдущая страница «Что такое живой организм?»
Следующая страница «Методы изучения природы» >
