Что изучает общая биология и ее поддисциплины?

Введение в биологию

Биология (от греч. биос — жизнь и логос — учение) — это наука о жизни. Термин был предложен в 1802 году французским ученым Ж.Б. Ламарком.

Предметом биологии является жизнь во всех ее проявлениях: физиология, строение, индивидуальное развитие (онтогенез), поведение, историческое развитие (филогенез, эволюция), взаимоотношения организмов между собой и окружающей средой.

Современная биология является комплексом, системой наук. В зависимости от объекта исследования различают такие биологические науки, как: наука о вирусах — вирусология, наука о бактериях — бактериология, наука о грибах — микология, наука о растениях — ботаника, наука о животных — зоология и т. п. Почти каждая из этих наук делится на более мелкие: наука о водорослях — альгология, наука о мхах — бриология, о насекомых — энтомология, о млекопитающих — маммалиология и т. п. Теоретическим фундаментом медицины являются анатомия и физиология человека. Наиболее универсальные свойства и закономерности развития и существования организмов и их групп изучает общая биология.

Возникли науки, изучающие общие закономерности жизни: генетика — наука об изменчивости и наследственности, экология — наука о взаимоотношениях организмов между собой и средой обитания, эволюционное учение — наука о закономерностях исторического развития живой материи, палеонтология исследует вымершие организмы.

В разных областях биологии все большее значение имеют дисциплины, связывающие биологию с другими науками: физикой, химией и т. п. Возникают такие науки, как биофизика, биохимия, бионика, биокибернетика. Биокибернетика (от греч. биос — жизнь, кибернетике — искусство управления) — это наука об общих закономерностях управления и передачи информации в живых системах.

Биологические науки — это база для развития растениеводства,  животноводства, биотехнологий, медицины и т. п. С их помощью можно решить такие важные задачи, как обеспечение человечества продуктами питания, преодоление болезней, стимуляция процессов обновления организма, генетическая коррекция дефектов у людей с наследственными болезнями, для интродукции и акклиматизации организмов, для получения биологически активных и лекарственных веществ, для разработки средств биологической защиты растений и т. п.

Примечания

1. Biology: investigating life on earth. — Boston: Jones and Bartlett, 1995. — С. 11—18. — ISBN 0-86720-942-9
   

2. Biology: A Functional Approach. — Thomas Nelson and Sons. — ISBN 978-0174480358
   

3. Conway Zirkle (1941), Natural Selection before the «Origin of Species», Proceedings of the American Philosophical Society 84 (1): 71-123.
4. D. Craig Brater and Walter J. Daly (2000), «Clinical pharmacology in the Middle Ages: Principles that presage the 21st century», Clinical Pharmacology & Therapeutics 67 (5), p. 447-450 .
5. S. A. Al-Dabbagh (1978). «Ibn Al-Nafis and the pulmonary circulation», 1, p. 1148.

6. ↑ The Growth of Biological Thought. — Belknap Press. — ISBN 978-0674364462
   

7. A History of the Life Sciences. — TF-CRC. — ISBN 978-0824708245
   

8. Evolution. — Sinauer Associates. — ISBN 978-0878931873
   

9. Biology in the Nineteenth Century: Problems of Form, Function and Transformation. — Cambridge University Press. — ISBN 978-0521292931
   

10. Life Science in the Twentieth Century. — Cambridge University Press. — ISBN 978-0521292962
    

11. Proteins, Enzymes, Genes: The Interplay of Chemistry and Biology. — Yale University Press. — ISBN 978-0300076080
    

12. A History of Molecular Biology. — Harvard University Press. — ISBN 978-0674001695
    

13. Unifying Biology. — Princeton University Press. — ISBN 978-0691033433
    

14. Biology: investigating life on earth. — Boston: Jones and Bartlett, 1995. — С. 11—18. — ISBN 0-86720-942-9
    

15. Darwin, Charles (1859). On the Origin of Species, 1st, John Murray

Функции клетки

Все они различны по форме и зачастую по функциям. Могут отличаться довольно сильно и клетки тканей и органов одного организма. Однако биология клетки выделяет функции, которые присущи всем их разновидностям. Именно здесь всегда происходит синтез белков. Этот процесс контролируется генетическим аппаратом. Клетка, которая не синтезирует белки, в сущности мертва. Живая клетка — это та, компоненты которой все время меняются. Однако основные классы веществ при этом остаются неизменными.

Все процессы в клетке осуществляются с использованием энергии. Это питание, дыхание, размножение, обмен веществ. Поэтому живая клетка характеризуется тем, что в ней все время происходит энергетический обмен. Каждая из них обладает общим важнейшим свойством – способностью запасать энергию и тратить ее. Среди других функций можно отметить деление и раздражимость.

Все живые клетки могут реагировать на химические или физические изменения среды, окружающей их. Это свойство называется возбудимостью или раздражимостью. В клетках при возбуждении меняется скорость распада веществ и биосинтеза, температура, потребление кислорода. В таком состоянии они выполняют функции, свойственные им.

Характеристики жизни

К живым существам относиться, как видимый мир животных, растений и грибов, так и невидимый мир бактерий и вирусов. На базовом уровне мы можем сказать, что жизнь упорядочена. Организмы имеют чрезвычайно сложную организацию. Мы все знакомы с замысловатыми системами основной единицы жизни — клеткой.

Жизнь может «работать». Имеется введу не ежедневное разнообразие работы, а поддержание метаболических процессов, путем получения энергии в виде пище из окружающей среды.

Жизнь растет и развивается. Это означает больше, чем просто копирование или увеличение размера. Живые организмы также имеют возможность восстанавливаться при определенных типах повреждений.

Жизнь может воспроизводиться. Вы когда-нибудь видели размножение грязи или камней? Вероятней всего нет! Жизнь способна происходить только от других живых существ.

Жизнь может реагировать. Вспомните о том, как в последний раз вы ударялись какой-нибудь частью своего тела. Почти мгновенно следует болевая реакция. Жизнь характеризуется реакцией на различные стимулы и внешние раздражители.

Наконец, жизнь может адаптироваться и отвечать требованиям, предъявляемым окружающей средой.

Существует три основных типа приспособлений, которые могут возникать у высших организмов:

• Обратимые изменения происходят как ответ на изменения в окружающей среде. Предположим, вы живете вблизи уровня моря и отправляетесь в горную местность. Вы можете начать испытывать затрудненное дыхание и увеличение частоты сердечных сокращений в результате изменения высоты. Эти симптомы исчезают, когда вы возвращаетесь к уровню моря.
• Соматические изменения происходят в результате продолжительных изменений в окружающей среде. Используя предыдущий пример, если вы долго будете оставаться в горной местности, вы заметите, что ваш сердечный ритм начнет замедляться, и вы начнете нормально дышать. Соматические изменения также обратимы.
• Окончательный тип адаптации называется генотипическим (вызванным генетической мутацией). Эти изменения происходят в генетическом составе организма и не обратимы. Примером может служить развитие устойчивости к пестицидам у насекомых и пауков.

Таким образом, жизнь организована, «работает», растет, размножается, реагирует на стимулы и приспосабливается. Эти характеристики лежат в основе изучения науки общей биологии.

Главные научные направления

Сегодня существуют многочисленные биологические дисциплины и отрасли, направленные на изучение живых существ, начиная от амебы с инфузорией и заканчивая человеческим организмом. Жизнь – основной предмет исследования. Разнообразие ее проявлений, влияние на окружающие процессы и явления, организация на всех уровнях и сегментах, входят в число объектов.

Назовем основные биологические дисциплины и подробно расскажем о некоторых из них:

• общая биология,
• системная,
• вирусология,
• микрология,
• микробиология,
• генетика,
• анатомия,
• этология,
• цитология,
• биология развития,
• палеонтология и прочие.

Важно знать, какая наука изучает строение и функции клеток, является одной из основных дисциплин. Ее название — цитология

Предметом изучения являются все процессы, происходящие с клеткой: рождение, жизнедеятельность, размножение, питание, старение и гибель.

Биологические дисциплины

Любые проявления жизни становятся предметом изучения для биологов. К ним относят:

• распределение по территории,
• строение,
• происхождение,
• функции,
• развитие видов,
• связи с другими живыми существами и предметами неживой природы.

Важно! Задача биологии – раскрыть и изучить суть всех биологических закономерностей, с целью их освоения и управления.

Методы изучения:

• наблюдение с целью описания явлений;
• сравнение – обнаружение общих закономерностей;
• эксперимент – искусственное создание ситуаций, выявляющие свойства организмов;
• исторический метод – познание окружающего мира с помощью имеющихся данных;
• моделирование — создания моделей разнообразных биологических систем;
• современные усовершенствованные методы, основанные на новейших технологиях и достижениях.

Основные отрасли, которые нужно знать, и предметы их изучения:

• зоология – животные;
• энтомология – насекомых;
• ботаника – растения;
• анатомия –строение тканей и органов;
• генетика – законы изменчивости и наследственности;
• физиология –сущность всего живого, жизнь при патологиях и норме;
• экология – взаимоотношение организмов с окружающей средой;
• бионика – организацию, структуру, свойства живой природы;
• биохимия – химический состав организмов и клеток, основные процессы, составляющие основу жизнедеятельности;
• биофизика – физические аспектах существования живой природы;
• микробиология – бактерии и прочие микроорганизмы;
• молекулярная биология – способы хранения и передачи генетической информации;
• клеточная инженерия – получение гибридных клеток;
• битехнология – использование продуктов жизнедеятельности организмов для технологических решений;
• селекция – выведение новых сортов, устойчивых к вредителям и суровому климату, улучшение качеств культурных растений.

Здесь перечислены далеко не все биологические науки, этот список может быть гораздо длиннее.

Экология – раздел биологии, изучающий отношения организмов друг с другом и окружающей средой. Раздел затрагивает не только факторы среды, ее физическую сущность, химический состав, но и ее загрязнение, нарушение ЭКО-цикла.

Эрнест Геккель в 1866 году придумал специальное название для этого научного направления. Раздел биологии, изучающий отношения организмов, их взаимодействие не только друг с другом, но и со средой, именуется прикладной экологией.

Она относится к отрасли биологии и является прикладной наукой, изучает механизмы разрушения человеком биосферы и способы предотвращения экологических катастроф. Отличается от прочих биологических областей тем, что ученым не приходится узнавать или изучать что-то новое, а использовать уже имеющиеся методики и разработки на практике.

Именно применением практических методов отличаются прикладные науки. Таким образом, мы ответили на вопрос, какая из биологических наук является практической или прикладной.

Чтобы добиться на практике реальных целей, нужны заказчик и инвестор. Часто крупные проекты и их реализацию финансирует государство: сохранение исчезающих видов животных, рациональное уничтожение отходов и сведение к минимуму загрязнения окружающей среды. Прикладной экологию принято считать потому, что она неразрывно связана со всеми процессами, происходящими с живыми существами.

Свойства биогеоценоза

Основными свойствами биогеоценоза являются:

• Целостность. Солнечная энергия и питательные вещества обеспечивают все живые организмы. Неиспользованная пища переносится во внешнюю среду, возвращаясь в круговорот веществ, который происходит непрерывно;
• Устойчивость. Сложившийся биогеоценоз способен выдержать испытания внешней среды;
• Саморегуляция. Поддерживание определенного количества живых существ в разных пищевых цепях и сетях;
• Самовоспроизводство. Способность организмов к размножению и воссозданию популяций;
• Изменение. Явления, связанные с чередованием времен года, влияют на численный состав организмов.

Биологическая картина мира Править

Существует пять принципов, объединяющих все биологические дисциплины в единую науку о живой материи:

Эволюция Править

Основная статья: Эволюция

Центральная организующая концепция в биологии состоит в том, что жизнь со временем изменяется и развивается посредством эволюции, и что все известные формы жизни на Земле имеют общее происхождение. Это обусловило сходство основных единиц и процессов жизнедеятельности, упоминавшихся выше. Понятие эволюции было введено в научный лексикон Жаном-Батистом Ламарком в 1809 году. Чарльз Дарвин через пятьдесят лет установил, что её движущей силой является естественный отбор, так же как искусственный отбор сознательно применяется человеком для создания новых пород животных и сортов растений. Позже в синтетической теории эволюции дополнительным механизмом эволюционных изменений был постулирован генетический дрейф.

Энергия Править

Выживание любого организма зависит от постоянного притока энергии. Энергия черпается из веществ, которые служат пищей, и посредством специальных химических реакций используется для построения и поддержания структуры и функций клеток. В этом процессе молекулы пищи используются как для извлечения энергии, так и для синтеза биологических молекул собственного организма.

Уровни организации жизни Править

Живые организмы представляют собой высокоорганизованные структуры, поэтому в биологии выделяют ряд уровней организации. В различных источниках некоторые уровни опускаются или совмещаются друг с другом. Ниже представлены основные уровни организации живой природы обособленно друг от друга.

• • Органный — уровень отдельных органов, обладающих собственным строением (объединением типов тканей) и местоположением в организме.
  • Организменный — уровень отдельного организма.
  • Популяционно-видовой уровень — уровень популяции, составляемой совокупностью особей одного вида.
  • Биогеоценотический — уровень взаимодействия видов между собой и с различными факторами окружающей среды.

Какие есть науки биологии и что они изучают

Биология — это наука глобальная, системная, которая вмещает в себя знания обо всей биосфере Земли. Поэтому трудно оценить, какие науки входят в биологию. Многие давно считаются самостоятельными, а другие образовались на стыке с другими дисциплинами.

Всего основных дисциплин три: зоология, ботаника и микробиология. Ботаника — это раздел, который изучает растения, их строение и эволюцию. Подраздел ботаники, микология, занимается изучением отдельного царства — грибов.

Те, кто интересуется животным миром, должны узнать, что такое зоология. К данной науке относят не только представителей царства животных. Есть смежные дисциплины по исследованию человека, например анатомия. Что такое анатомия? Это наука, которая изучает строение и форму человеческого тела.

Нельзя не сказать о медицине, ветеринарии и сельском хозяйстве, которые полностью основаны на знаниях, добытых физиологами и зоологами.

Многих интересует, что такое микробиология — она изучает микроорганизмы, которые невооруженным взглядом не увидишь, и тесно взаимодействует с современной медициной.

Из смежных дисциплин выделяют природоведение. Этот предмет, дающий комплексные знания о биосфере, изучается еще в младших классах.

Важность биологии можно понять по тому, как активно она изучается в школе. За несколько лет ученики успевают пройти анатомию, ботанику и зоологию, изучая развитие организмов, функционирование, строение

Изучение в школе дает толчок к дальнейшим исследованиям

Наибольшее внимание сейчас уделяется медицине и биоинженерии. Нельзя не сказать и о связи биологии с физикой и астрономией

Все чаще встает вопрос о поиске жизни на других планетах, функционировании живых существ в невесомости (с целью обустроить космический туризм). Подобные исследования выглядят заманчиво для молодежи, которая поступает на соответствующие специальности. Однако прежде надо сдать экзамен — тут на помощь приходит репетитор по биологии, который поможет осуществить мечту.

Разделы зоологии в зависимости от выполняемых задач

Систематика животных дает полное описание видовому разнообразию, проводит разделение их по сходным и отличительным признакам, изучает характерные изменения строения в ходе исторического развития животных.

Анатомия (зоотомия) – наука о строении представителей царства Животные, о топографии органов и систем.

Морфология занимается изучением и составлением сравнительных характеристик животных из разных групп, исследуя их эволюционное развитие.

Цитология — исследует функции и строение животных клеток; физиология дает представление о деятельности клеток, органов и систем в целостном организме.

Экология животных — взаимодействие их друг с другом и с иными индивидуумами и элементами неживой природы.

Этология — изучает инстинктивное поведение животных в естественной среде.

Зоогеография — изучает причины и факторы, которые влияют на расселение животных, их распространение по разным континентам, климатическим зонам.

Палеозоология занимается исследованием ископаемых животных, которые населяли землю в разные периоды ее становления.

Значение биологических знаний для человека

Направлений использования человеком биологических знаний множество

Они имеют важное мировоззренческое значение, ведь дают человеку возможность понять окружающий мир и найти свое место в нем, осознать ценность природы и жизни. Биологические знания нужны для профессиональной деятельности, в частности, биологов, экологов, врачей

Они помогают решить многие практических задач пищевой, легкой и других отраслей промышленности.

В XXI в. биология должна решить очень сложные, однако актуальные для человечества задачи: внедрение новейших достижений биологии для поддержки устойчивого развития природы, сохранения безопасности и здоровья людей, обеспечения населения продуктами питания и пригодными для жизни условиями окружающей среды, наконец, сохранение жизни и человечества на земли.

Итак, биология — это наука, которая определяет все сферы человеческой деятельности. Поэтому изучение конкретных и общих понятий биологической науки, общих закономерностей и свойств живой природы является неотъемлемым условием формирования эрудированного, культурного и образованного человека.

Внутренние воды

Главной речной системой на континенте является река Муррей и ее притоки: Дарлинг, Маррамбиджи и Гоулберн. Общая площадь составляет более 1 млн. км². Из-за малого количества осадков большинство рек пересыхает. Постоянный водоотток имеют источники, берущие начало в горах Восточной Австралии и реки Тасмании.

Крупнейшие озера: Эйр, Гэрднер, Фром и Торренс расположены на юге. Большую часть времени они представляют собой котлованы, устланные соленосными глинами. На юго-восточном побережьи расположены многочисленные лагуны, отделенные отмелями от моря. Пресноводные озера находятся на острове Тасмании. Озеро Грейт-Лейк эксплуатируется для гидротехнических целей.

Австралия располагает большими запасами артезианской воды. Общие запасы пресноводных подземных источников составляют около 3240 тыс. км². Однако они глубоко расположены, теплые и часто засолены. Вода подходит для водопоя скота, но непригодна для использования в хозяйстве из-за высокого содержания минеральных веществ. Большой Артезианский бассейн занимает 1751,5 тыс. км². От него зависит развитие сельского хозяйства на материке.

Примечания

1. Биология // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
2. Большая российская энциклопедия :  / гл. ред. Ю. С. Осипов. — М. : Большая российская энциклопедия, 2004—2017.
3. King, TJ & Roberts, MBV. Biology: A Functional Approach (неопр.). — Thomas Nelson and Sons (англ.)русск., 1986. — ISBN 978-0174480358.
4. Avila, Vernon L. Biology: investigating life on earth (неопр.). — Boston: Jones and Bartlett (англ.)русск., 1995. — С. 11—18. — ISBN 0-86720-942-9.
5. Darwin, Charles (1859). On the Origin of Species, 1st, John Murray
6. Conway Zirkle (1941), Natural Selection before the «Origin of Species», Proceedings of the American Philosophical Society 84 (1): 71-123.
7. D. Craig Brater and Walter J. Daly (2000), «Clinical pharmacology in the Middle Ages: Principles that presage the 21st century», Clinical Pharmacology & Therapeutics 67 (5), p. 447—450 .
8. S. A. Al-Dabbagh (1978). «Ibn Al-Nafis and the pulmonary circulation», The Lancet 1, p. 1148.
9. ↑ Ernst Mayr. The Growth of Biological Thought (неопр.). — Harvard University Press, 1985. — ISBN 978-0674364462.
10. Magner, L. N. A History of the Life Sciences (неопр.). — TF-CRC, 2002. — ISBN 978-0824708245.
11. Futuyma, D. J. Evolution (неопр.). — Sinauer Associates (англ.)русск., 2005. — ISBN 978-0878931873.
12. Coleman, W. Biology in the Nineteenth Century: Problems of Form, Function and Transformation (англ.). — Cambridge University Press, 1978. — ISBN 978-0521292931.
13. Allen, G. E. Life Science in the Twentieth Century (неопр.). — Cambridge University Press, 1978. — ISBN 978-0521292962.
14. Fruton, J. S. Proteins, Enzymes, Genes: The Interplay of Chemistry and Biology (англ.). — Yale University Press, 1999. — ISBN 978-0300076080.
15. Morange, M & Cobb, M. A History of Molecular Biology (неопр.). — Harvard University Press, 2000. — ISBN 978-0674001695.
16. Smocovitis, V. B. Unifying Biology (неопр.). — Princeton University Press, 1996. — ISBN 978-0691033433.

Связь биологии с другими науками

Наверное вы уже познакомились с основами биологических наук, объектами изучения которых являются: микроскопические организмы — микробиология; грибы — микология; растения — ботаника; животные — зоология; внутреннее строение организмов — анатомия; процессы жизнедеятельности организмов — физиология.

Биология имеет тесную связь с другими естественными и гуманитарными науками. В результате исследований на грани биологии с точными науками возникли новые ее отрасли — биохимия, биофизика, биоинформатика и др. В то же время биология является неотъемлемой составляющей медицинских, ветеринарных, сельскохозяйственных наук, отраслей производства (биотехнологии), связана с социологией, юриспруденцией и т.д.

Первыми в биологии сформировались ботаника, зоология и анатомия. Позже в пределах зоологии возникли: гельминтология — изучает паразитические черви, энтомология — насекомых, ихтиология — рыб, орнитология — птиц и тому подобное. В ботанике выделились микология — наука о грибах, альгология — о водорослях и другие дисциплины. Микробиология разделилась на бактериологию, вирусологии, иммунологии.

Одновременно с дифференциацией происходил процесс возникновения и формирования новых наук. Различные свойства живых систем исследуют: физиология — наука о жизнедеятельности организма, генетика — о закономерности наследственности и изменчивости, эмбриология — об индивидуальном развитии организма, эволюционное учение — об историческом развитии живых существ.

С давних времен биология имеет тесные связи с физикой, химией, математикой, географией и другими естественными науками. Эти науки развиваются на основе общих идей и методов научного исследования. Поэтому на стыке биологии с другими науками формируются новые научные направления и отрасли знаний. Так, интеграция физики и биологии обусловила возникновение биофизики — науки, которая изучает физические и физико-химические процессы в биологических системах, а также влияние на них различных физических факторов.

Самостоятельными науками сформировались биомеханика, бионика, космическая биология. В конце XIX в. произошло становление биохимии — науки о химическом составе и химические процессы, происходящие в живых организмах и определяют их жизнедеятельность, в начале XX в. — биогеохимии, основоположником которой был В. Вернадский.

Широкое использование математических методов в различных областях биологии способствовало формированию биокибернетики, биометрии, биостатистики, биомоделирования. На стыке с географией возникли биогеография — наука о закономерностях распространения и распределения па земном шаре живых организмов и экология.

Для многих специальных и прикладных дисциплин (медицина, агрономия, ветеринария, селекция, лесоводство, клеточная биология и генетическая инженерия, биотехнология и др.) биология является теоретической базой. Она также влияет на гуманитарные науки, определяя биосоциальную сущность человека, который является объектом этих наук.

На рубеже XX и XXI вв. начала развиваться биотехнология — наука, изучающая возможности использования живых организмов, их систем или продуктов жизнедеятельности для решения технологических задач, а также возможности создания живых организмов с нужными свойствами методом генной инженерии.

Интересные факты из мира биологии

История развития биологии во многом строится на нелепых случайностях и открытиях. Вот пример любопытных наблюдений:

• Единственные морские обитатели, которые могут моргать двумя глазами сразу, — акулы. Источники расходятся во мнении касательно этого навыка. Одни говорят, что второе и третье веко постоянно защищает акул, другие — что оно все-таки подвижно.

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

• Трава у всех ассоциируется с чем-то незначительным, но мало кто знает, что она может достигать 30 метров в высоту. Речь идет о бамбуке, который относится к семейству злаковых и является любимым лакомством панд.

• Общеизвестный факт, что человеческое тело эволюционировало и приобретало другие черты. Эти изменения вызваны как развитием вида, так и смягчением условий обитания. Но эволюции не хватило времени убрать признаки давних органов окончательно. На их месте сейчас находятся рудименты. Это всем знакомые зубы мудрости, аппендикс и копчик. Неожиданно то, что таких ненужных остатков по телу можно насчитать более 90.