Каква е връзката на съвременната биология с другите науки. Биология и история – междупредметни връзки. Биотехнологиите – бъдещето на медицината
Биологичното образование е съществена част от общото научно образование на учениците. Формирането на научен мироглед в обучението по биология се основава на усвояването от учениците на водещите мирогледни идеи: материалното единство на света и диалектическите модели на неговото развитие, универсалната връзка на явленията и процесите, познаваемостта на обективния свят. и нейното отражение в общественото съзнание, единството на теория и практика. Задача биологично образованиев училище е да разкриваш; научна картина на света на дивата природа, при запознаване на учениците с основните принципи на диалектико-материалистичната методология на познанието на живите системи (систематичност, историзъм и др.).
Формирането на правилни диалектико-материалистически възгледи за природата се основава на принципа на научното образование, отразен в съдържанието на природонаучното обучение. Водещите идеи на курса по биология - идеите за еволюцията на органичния свят, многостепенната организация на дивата природа, връзката на структурата и функциите, връзката на биологичните системи с природната среда, целостта и саморегулацията на биологични системи, връзка между теория и практика - определят съдържанието, структурата на училищния курс по биология, последователността на развитие на основните понятия. Курсовете по естествена история, биология, физика, химия, география, изучавани заедно, показват на учениците единството и развитието на материалния свят.
2.2.1 Междупредметни връзки на биологията и физиката
Ядрото на съвременната природонаучна картина на света е физическата картина на света. Биологията значително допълва и трансформира физическата картина на света, въвеждайки в нея обобщени знания за характеристиките на протичането на физическите процеси в биологични системиразлични нива на сложност (клетки, организми, биоценози). В света около нас се случват всякакви промени или явления. Във физиката се изучават механични, топлинни, електрически и светлинни явления. Всички тези явления се наричат физически. В живите организми протичат физически процеси и явления. Влагата се издига от земята към растението по стеблото, кръвта тече през съдовете в тялото на животното, сигналите се предават от мозъка към тялото на животното по нервните влакна. С помощта на знанията по физика в зоологията те обясняват как животните се движат по сушата и рибите във водата, как различните животни издават и възприемат звуци, как са устроени техните зрителни органи и много други.
2.2.2 Междупредметни връзки на биологията и химията
Химията принадлежи към природните науки. Изучава състава, структурата, свойствата и превръщанията на веществата, както и явленията, които съпътстват тези превръщания. Химията е тясно свързана с физиката и биологията. Между химията и биологията се формират науки - биохимия, бионеорганична и биоорганична химия. В живите организми се изучават химичните процеси, съставът на веществата и др. С помощта на знания за киселини, катализатори, за алкални и неутрални среди се извършва изучаването на ензимите. Въз основа на знанията за окисляването се изучават белодробният и тъканен газообмен и транспортната функция на кръвта.
2.2.3 Междупредметни връзки на биологията с други предмети
Основавайки се на връзките със социалните, техническите и селскостопанските науки, биологията разкрива връзката „природа – човек”, „природа – общество – труд”.
Интердисциплинарните връзки в обучението по биология са предназначени да отразяват междунаучните връзки, връзките на науката с други форми общественото съзнание(идеология, философия, морал, изкуство) и практика, които се развиват в процеса на научно-техническия и социалния прогрес. Синтезът на съвременната естествена наука се осъществява в три основни направления: междунаучен синтез, който доведе до появата на гранични науки (биофизика, биохимия, биокибернетика и др.) и общонаучни теории (теория на системите, теория на информацията, кибернетика и др.). ); методологичен синтез, осигуряващ единна методология на естествознанието, основана на принципите на последователност и развитие на природата; синтез на науката и социалната практика, който е насочен към решаване на сложни глобални проблеми на нашето време (защита заобикаляща среда, Хранителна програма, Здраве и др.). В биологията, като система от науките за живата природа, интензивно се развиват синтезирани науки като цитология, екология, селекция и др.
Резултатите от научния синтез на знания намират все по-голямо отражение в съдържанието на биологичното образование, обуславяйки необходимостта от системни и последователни вътрешнопредметни и междупредметни комуникации в курсовете по биология. Въз основа на такива връзки учителят по биология формира и развива общи биологични концепции, които отразяват:
1) развитието на живата природа - еволюция, фактори, посоки на еволюция;
2) нива структурна организациядивата природа – клетка, организъм, вид, биоценоза, биосфера;
3) свойства на организмите и връзката им с природната среда - метаболизъм, изменчивост, наследственост, приспособеност и др.
Особено важни в мирогледа са интердисциплинарните връзки на биологията с социалните науки, които позволяват на учениците да покажат връзката на общите биологични понятия с философските категории (материя, движение, форми на движение на материята, пространство, време и др.) и законите на диалектиката (единството и борбата на противоположностите, преходът на количествените промени в качеството). Диалектическият метод на познание изисква изследване на биологичните обекти в техните взаимовръзки и развитие, в единство и в борбата на противоречия.
Съвременната биология се развива интензивно поради комбинацията от системно-структурни и исторически методи. научно познаниеживи обекти.
Изучаването на биогеоценозата като екосистема включва разкриване на взаимоотношенията между животни, растения, микроорганизми, биотични, абиотични и антропогенни фактори на околната среда в определен природен комплекс. В същото време учителят по биология използва вътрешнопредметни и междупредметни връзки (с курсове физическа география, физика, химия, естествена история).
Принципът на интерсубективността е водещ принцип екологично образование, като се вземе предвид логиката на развитие на водещите идеи и концепции за обекти, с последователно задълбочаване и обобщаване на екологичните идеи и концепции.
Биологичните познания също са много важни в социалната и индустриалната сфера.
Обхватът на въпросите за установяване на междудисциплинарни връзки може да бъде разширен чрез творчески работещи учители.
Задачи по биология
Те се състоят в изучаване на закономерностите на проявлението на живота (устройството и функциите на живите организми и техните общности, разпространение, произход и развитие, взаимоотношения помежду си и неживата природа); разкриване на същността на живота; систематизиране на разнообразието от живи организми.
Връзка на биологията с други науки
Биологията е тясно свързана с фундаментални науки(математика, физика, химия), природни (геология, география, почвознание), социални (психология, социология), приложни (биотехнологии, бионика, растениевъдство, опазване на природата) и е включен в комплекса природни науки, т.е. природни науки.
Предмет на биологията са всички прояви на живота, а именно:
Устройството и функциите на живите същества и техните природни съобщества;
Разпространение, произход и развитие на нови същества и техните общности;
Връзки на живите същества и техните общности помежду си и с неживата природа.
Задачите на биологията са да изучава всички биологични закони и да разкрива същността на живота. В същото време биологията използва редица методи, характерни за природните науки. Основните методи на биологията включват:
Наблюдение, което ви позволява да опишете биологичен феномен;
Сравнение, което прави възможно намирането на модели, общи за различни явления;
Експеримент, при който изследователят изкуствено създава ситуация, която прави възможно разкриването на дълбоко разположените (скрити) свойства на биологичните обекти;
Исторически метод, който позволява, въз основа на данни за модерен святжив и за неговото минало, да разкрие законите на развитие на живата природа.
Разнообразието на живата природа е толкова голямо, че съвременната биология е комплекс от биологични науки, които се различават значително една от друга. В същото време всеки има свой предмет на изследване, методи, цели и задачи.
Можете също така да говорите за три области на биологията или три изображения на биологията:
1. Традиционна или натуралистична биология. Неговият обект на изследване е Жива природав естественото си състояние и неразделна цялост - "Храмът на природата", както го нарича Еразъм Дарвин. Произходът на традиционната биология датира от Средновековието, въпреки че тук е съвсем естествено да си припомним произведенията на Аристотел, които разглеждат въпросите на биологията, биологичния прогрес, опитват се да систематизират живите организми („Стълбата на природата“). Превръщането на биологията в самостоятелна наука - натуралистичната биология пада на 18-19 век. Първият етап на натуралистичната биология е белязан от създаването на класификации на животни и растения. Те включват известната класификация на C. Linnaeus (1707 - 1778), която е традиционна систематизация на растителния свят, както и класификацията на J.-B. Ламарк, който прилага еволюционен подход към класификацията на растенията и животните. Традиционната биология не е загубила своето значение и в момента. Като доказателство се цитира мястото на екологията сред биологичните науки, както и във всички природни науки. Нейните позиции и авторитет в момента са изключително високи и тя се основава предимно на принципите на традиционната биология, тъй като изучава връзката на организмите един с друг ( биотични фактори) и с местообитанието (абиотични фактори).
2. Функционална химическа биология,отразяващи конвергенцията на биологията с точните физични и химични науки. Характеристика на физикохимичната биология е широкото използване на експериментални методи, които позволяват изследването на живата материя на субмикроскопично, супрамолекулно и молекулярно ниво. Един от най-важните разделифизикохимичната биология е молекулярна биология- науката, която изучава структурата на макромолекулите, които са в основата на живата материя. Биологията често е определяна като една от водещите науки на 21 век.
Най-важните експериментални методи, използвани във физикохимичната биология, включват метода на белязаните (радиоактивни) атоми, методите на рентгенов дифракционен анализ и електронна микроскопия, методите на фракциониране (например разделяне на различни аминокиселини), използването на компютри и др.
3. еволюционна биология. Този клон на биологията изучава моделите историческо развитиеорганизми. Понастоящем концепцията за еволюционизма всъщност се е превърнала в платформа, върху която се осъществява синтезът на разнородни и специализирани знания. Теорията на Дарвин е в основата на съвременната еволюционна биология. Интересно е също, че Дарвин по едно време успя да идентифицира такива факти и модели, които имат универсално значение, т.е. създадената от него теория е приложима за обяснение на явления, които се срещат не само в живота, но и нежива природа. Понастоящем еволюционният подход е възприет от всички естествени науки. В същото време еволюционната биология е независима област на знанието, с собствени проблеми, методи на изследване и перспективи за развитие.
Понастоящем се правят опити за синтезиране на тези три направления ("образи") на биологията и формиране на самостоятелна дисциплина - теоретична биология.
4. Теоретична биология. Целта на теоретичната биология е познаването на най-фундаменталните и основни принципи, закони и свойства, лежащи в основата на живата материя. Тук различни изследвания излагат различни мнения по въпроса какво трябва да бъде основата на теоретичната биология.
Е.С. Бауер (1935) излага принципа на стабилното неравновесие на живите системи като основна характеристика на живота.
Л. Берталанфи (1932) разглежда биологичните обекти като отворени системив състояние на динамично равновесие.
Е. Шрьодингер (1945), Б.П. Астауров представя създаването на теоретичната биология по образа на теоретичната физика.
С. Лем (1968) предлага кибернетична интерпретация на живота.
А.А. Малиновски (1960) предлага математически и системни методи като основа на теоретичната биология.
По този начин задачата за изграждане на теоретична биология е изключително сложна, комплексна и многостранна. Развитието на такава теория е една от критични задачи съвременна наука. В същото време редица автори подчертават, че основата на теоретичната биология във всеки случай е развитието на еволюционния подход и по този начин теоретичната биология може да се разглежда като по-нататъшно развитие на еволюционната биология.
ВЪВЕДЕНИЕ
§ 1.СИСТЕМА НА БИОЛОГИЧНИТЕ НАУКИ.ВРЪЗКА НА БИОЛОГИЧНИТЕ НАУКИ С ДРУГИ НАУКИ
Биологията е сложна наука за дивата природа. Вече знаете, че биологията изследва различни прояви на живота. Като самостоятелна естествена наука биологията възниква преди нашата ера, като името й е предложено през 1802 г. независимо от френския учен Жан-Батист Ламарк (1744-1829) и германеца Готфрид Райнхолд Тревиранус (1766-1837).
През предходните години на обучение в училище вече сте се запознали с основите на такива биологични науки като ботаника, микология, зоология, анатомия и физиология на човека и др. През следващите години ще научите за постиженията на други биологични науки : биохимия, цитология, вирусология, биология индивидуално развитие, генетика, екология, еволюционна доктрина, систематика, палеонтология и други подобни. Данните на тези и много други биологични науки позволяват да се изучават закономерностите, присъщи на всички живи организми. Разгледайте Фигура 1.1 за обобщение на основните биологични науки. (Помислете кои от биологичните науки, посочени в диаграмата, според вас са най-свързани помежду си)
Биологията се нарича водеща наука на XXI век. Без напредък в биологията напредъкът на селскостопанските науки, здравеопазването и околната среда, биотехнологиите и други подобни в момента е невъзможен.
Връзки на биологията с други науки. Биологията е тясно свързана с други природни и хуманитарни науки. В резултат на взаимодействието с химията възниква биохимията, а с физиката - биофизиката. Биогеографията - комплексна наука за разпространението на живите организми на Земята - е разработена от усилията на няколко поколения учени, които изучават флората, фауната и групите от видове в различни географски части на нашата планета. използвани във всички клонове на биологията математически методиобработка на събрания материал.
Ориз. 1.1. кратко описание наосновни биологични науки
В резултат на взаимодействието на екологията с хуманитарните науки възниква социоекологията (изучава моделите на взаимодействие между човешкото общество и околната среда). естествена среда), а взаимодействието на човешката биология с хуманитарните науки формира антропологията - науката за произхода и еволюцията на човека като специален биосоциален вид, човешки расии т.н.
Философията на биологията е наука, възникнала в резултат на взаимодействието на класическата философия с биологията. Изучава проблемите на светоусещането в светлината на постиженията на биологията.
Данните на биологичните науки за човека (анатомия, физиология, човешка генетика) служат като теоретична основа на медицината (наука за човешкото здраве и неговото опазване, болести, методи за тяхната диагностика и лечение).
През втората половина на ХХ век. Благодарение на успеха на различни природни науки (физика, математика, кибернетика, химия и други) се формират нови области на биологичните изследвания:
Космическа биология - изучава особеностите на функционирането на живите системи в условия космически кораби вселената;
Бионика - изследва особеностите на устройството и живота на организмите с цел създаване на различни технически системи и устройства;
Радиобиология - наука за ефектите на различни видове йонизиращо лъчениевърху живи системи;
Криобиологията е наука за влиянието на ниските температури върху живата материя.
Съвременното общество често се сблъсква с проблеми, които възникват на границата с други науки. Например, за да се оценят последиците от антропогенните въздействия върху живите системи (радиационни, химични и др.), Необходими са съвместни усилия на биолози, лекари, физици, химици и др.. Специални компютърни програми. Изследването на наследствените заболявания на човека също е задача на много науки (генетика, биохимия, медицина и др.).
Ключови термини и понятия. Биология, система от биологични науки.
Копотко за основното
Биологията е комплекс от науки, които изследват различни прояви на живота.
Името "биология" е предложено през 1802 г. от френския учен Ж.-Би. Ламарк и немски - Г. Г. Тревиранус.
Биологията има близки отношениякакто с другите природни науки, така и с хуманитарните. В резултат на взаимодействие с други науки,
биохимия, биофизика, биогеография, радиобиология и много други.
Човек като компонентприродата отдавна се стреми да изучава тези животни и растения, които я заобикалят, защото нейното оцеляване зависи от това. Първите опити за рационализиране на натрупаните данни за структурата на животните и растенията, техните жизнени процеси и разнообразие принадлежат на учените Древна Гърция- Аристотел (фиг. 1.2) и Теофраст. Аристотел създава първия научна системаза около 500 вида животни, известни по това време и положили основите на сравнителната анатомия (опитайте се да определите задачите на тази наука). Той вярваше, че живата материя възниква от нежива материя. Теофраст (372-287 пр.н.е.) описва различни растителни органи и полага основите на ботаническата класификация. Системите на дивата природа на тези двама учени станаха основа за развитието на европейската биологична наукаи не се променя значително до 8 век. н. д.
През Средновековието (5-ти - 15-ти век след Христа) биологията се развива главно като описателна наука. Натрупаните факти в онези дни често са били изопачавани. Например, има описания на различни митични същества, като „морския монах“, който сякаш се явява на моряците преди буря, или морски звезди с човешко лице.
По време на Ренесанса, бързото развитие на индустрията, селското стопанство, изключителни географски откритияпоставя нови задачи пред науката, които стимулират нейното развитие. Така развитието на цитологията се свързва с изобретяването на светлинния микроскоп. Светлинният микроскоп с окуляр и леща се появява в началото на 17 век, но неговият изобретател не е точно известен; по-специално, великият италиански учен Г. Галилей демонстрира изобретеното от него през 1609 г. увеличително устройство с двойна леща. А през 1665 г., изучавайки тънки резени корк от бъз, моркови и др. със собствения си подобрен микроскоп, Робърт Хук (фиг. 1.3) открити клетъчна структурарастителни тъкани и предложи самия термин клетка. Приблизително по същото време холандският натуралист Антони ван Льовенхук (фиг. 1.4) прави уникални лещи със 150-300x увеличение, през които за първи път наблюдава едноклетъчни организми(едноклетъчни животни и бактерии), сперматозоиди, еритроцити и тяхното движение в капилярите.
Всички натрупани научни фактиразнообразието на живите същества е обобщено от изключителен шведски учен от 18 век. Карл Линей (фиг. 1.5). Той подчерта, че в природата съществуват групи от индивиди, които си приличат по структурни особености, екологични изисквания, обитаване определена частповърхността на Земята, могат да се кръстосват и да произвеждат плодородно потомство. Такива групи, всяка от които има определени разлики от другите, той счита за видове. — започна Линей съвременна таксономия, а също така създава своя собствена класификация на растенията и животните. Той въвежда латинските научни наименования на видове, родове и други систематични категории, описва над 7500 растителни вида и около 4000 животински вида.
Ориз. 1.2. Аристотел (384-322 г. пр.н.е.)
Ориз. 1.3. Робърт Хук (1635-1703)
Ориз. 1.4. Антъни ван Льовенхук (1632-1723)
Ориз. 1.5. Карл Линей (1707-1778)
Ориз. 1.6. Теодор Шван (1810-1882)
Ориз. 1.7. Жан Батист Ламарк (1744-1829)
Ориз. 1.8. Чарлз Дарвин (1809-1882)
Важен етап в развитието на биологията е свързан със създаването на клетъчната теория и развитието на еволюционните идеи. По-специално, ядрото е открито в клетка: то е наблюдавано за първи път през 1828 г растителна клеткаАнглийският ботаник Робърт Браун (1773-1858), който по-късно (1833) въвежда термина "ядро". През 1830 г. ядрото на кокоше яйце е описано от чешкия изследовател Ян Пуркин (1787-1869). Въз основа на трудовете на тези учени и немския ботаник Матиас Шлейден (1804-1881), немският зоолог Теодор Шван (фиг. 1.6) през 1838 г. формулира основните положения на клетъчната теория, впоследствие допълнена от немския цитолог Рудолф Вирховим (1821 г. -1902).
IN началото на XIXвек. Жан-Батист Ламарк (фиг. 1.7) предложи първата холистична еволюционна хипотеза (1809 г.), обърна внимание на ролята на факторите на околната среда в еволюцията на живите същества. Най-значителен принос за последващото развитие на еволюционните възгледи има един от най-видните биолози в света - английският учен Чарлз Дарвин (фиг. 1.8). Неговата еволюционна хипотеза (1859) поставя началото на теоретичната биология и оказва значително влияние върху развитието на други природни науки. Учението на Ч. Дарвин впоследствие се допълва и разширява от трудовете на неговите последователи и като цялостна система от възгледи, наречена "дарвинизъм", се оформя окончателно в началото на 20 век. Най-голяма роля в развитието на дарвинизма от онова време изигра известният немски учен Ернст Хекел (фиг. 1.9), който по-специално предложи през 1866 г. името на науката за връзката на организмите и техните общности с условията на жизнената среда – екология. Той се опита да разбере и схематично изобрази еволюционните пътища на различни систематични групи животни и растения, полагайки основите на филогенезата.
Важен принос в развитието на учението за висшата нервна дейност и физиологията на храносмилането на гръбначните животни и човека имат руските учени Иван Михайлович Сеченов и Иван Петрович Павлов (фиг. 1.10, 1.11), които вече познавате от 9. клас. курс по биология.
Ориз. 1.9. Ернст Хекел (1834-1919)
Ориз. 1.10. И. М. Сеченов (1829-1905)
Ориз. 1.11. И. П. Павлов (1849-1936)
Ориз. 1.12. Грегор Мендел (1822-1884)
Ориз. 1.13. Томас Хънт Морган (1866-1945)
Ориз. 1.14. Джеймс Уотсън (1928 г.) (1) и Франсис Крик (1916-2004) (2)
В средата на XIX век. са положени основите на науката за законите на наследствеността и изменчивостта на организмите – генетиката. Датата на нейното раждане се счита за 1900 г., когато трима учени, които провеждат експерименти по хибридизация на растенията - холандецът Хуго де Врис (1848-1935) (той притежава термина мутация), германецът Карл Ерих Коренс (1864-1933) и австриецът Ерих Чермак (1871-1962) независимо се натъква на забравения труд на чешкия изследовател Грегор Мендел (фиг. 1.12) "Опити върху растителни хибриди", публикуван още през 1865 г. Тези учени бяха изумени от степента, в която резултатите от техните експерименти съвпадат с тези, получени от Г. Мендел. Впоследствие законите на наследствеността, установени от Г. Мендел, са приети от учените различни страни, а внимателните изследвания показват техния универсален характер. Наименованието "генетика" е предложено през 1907 г. от английския учен Уилям Батсън (1861-1926). Огромен принос за развитието на генетиката направи американският учен Томас Хънт Морган (фиг. 1.13) със своите служители. Резултатът от техните изследвания беше създаването хромозомна теориянаследственост, която повлия на по-нататъшното развитие не само на генетиката, но и на биологията като цяло. Сега генетиката се развива бързо и заема едно от централните места в биологията.
IN края на XIXвек. (1892) Руският учен Дмитрий Йосифович Ивановски (1864-1920) открива неклетъчни форми на живот - вируси. Това име скоро беше предложено от холандския изследовател Мартин Вилем Бийеринк (1851-1931). Развитието на вирусологията обаче става възможно едва с изобретяването на електронния микроскоп (30-те години на 20 век), способен да увеличава обектите на изследване с десетки и стотици хиляди пъти. Благодарение на електронния микроскоп човекът е успял да изучава в детайли клетъчни мембрани, най-малките органели и включвания.
През ХХ век. бързо се развиват молекулярната биология, генното инженерство, биотехнологиите и др.. Американският учен - биохимик Джеймс Уотсън, английският - биолог Франсис Крик (фиг. 1.14) и биофизикът Морис Уилкинс (1916-2004) 1962 г. наградени Нобелова наградав областта на физиологията и медицината) и впоследствие разбра ролята нуклеинова киселинав запазването и предаването на наследствената информация.
Ориз. 1.15. А.А. Ковалевски (1840-1901)
Ориз. 1.16. И.И. Шмалхаузен (1884-1963)
Ориз. 1.17. И.И. Мечников (1845-1916)
Ориз. 1.18. С.Г. Навашин (1857-1930)
Двама биохимици - испанецът Северо Очоа (1905-1993) и американецът Артър Корнберг (1918-2001) спечелиха Нобеловата награда за физиология или медицина през 1959 г. "за откриването на механизмите на биосинтезата на РНК и ДНК. А през 1961-1965 г. благодарение на работата на лауреатите на Нобелова награда за физиология или медицина през 1968 г. от американските биохимици Маршал Ниренберг (1927-2010), Робърт Холи (1922-1993) и индийския биохимик Хара Гобинд Хорани (1922-2010) е дешифриран генетичен коди ролята му в протеиновия синтез е изяснена.
При разработването на биотехнологични процеси често се използват методи на генно и клетъчно инженерство. Генното инженерство е приложен клон на молекулярната генетика и биохимия, който разработва методи за пренареждане на наследствения материал на организмите чрез премахване или въвеждане на отделни гени или техни групи. Извън тялото, гените са синтезирани за първи път през 1969 г. от H.G. Хоран. През същата година за първи път е възможно да се изолират в чиста форма гените на бактерия - ешерихия коли. През последните десетилетия учените са дешифрирали структурата на наследствения материал на различни организми (muhdrosophilus, царевица и др.) И по-специално на човека. Това дава възможност за решаване на много проблеми, например лечение на различни заболявания, увеличаване на продължителността на живота на човек, осигуряване на храна на човечеството и др.
За своите изследвания в областта на биохимията двама биохимици получават Нобелова награда за физиология или медицина през 1953 г. Немски произход- Англичанинът Ханс Адолф Кребс (1900-1981) и американецът Фриц Алберт Липман (1899-1986) за откриването на цикъл от биохимични реакции по време на кислородната фаза на енергийния метаболизъм (наречен цикъл на Кребс). Американският химик Мелвин Калвин (1911-1997) изучава стъпките, включени в превръщането на въглероден (II) оксид във въглехидрати по време на тъмната фаза на фотосинтезата (цикъла на Келвин), за което получава Нобелова награда за химия през 1961 г. През 1997 г. американският биохимик Стенли Прусинър (1942) получава Нобелова награда за физиология или медицина за изследване на приони - протеинови инфекциозни частици, които могат да причинят смъртоносни мозъчни заболявания при хора и селскостопански животни ("луда крава" и др.) .).
Важен принос за развитието на биологията принадлежи на украинските учени. По-специално, изследванията на Александър Онуфриевич Ковалевски (фиг. 1.15) и Иван Иванович Шмалгаузен (фиг. 1.16) изиграха важна роля в развитието на сравнителната анатомия на животните, филогенията и еволюционните възгледи. Иля Илич Мечников (фиг. 1.17) открива явлението фагоцитоза и развива теорията за клетъчния имунитет, за което през 1908 г. получава Нобелова награда за физиология или медицина. Той също така предложи хипотезата за произхода на многоклетъчните животни. А.А. Ковалевски и И.И. Мечников с право се смята за основател на еволюционната ембриология. Световна слава на украинската ботаническа школа донесе Сергей Гаврилович Навашин (фиг. 1.18), който през 1898 г. откри процеса двойно торенев цъфтящи растения.
Ориз. 1.19. В И. Вернадски (1863-1945)
Трудно е да си го представим съвременно развитиеекология без работата на нашия изключителен сънародник - Владимир Иванович Вернадски (фиг. 1.19). Той създава учението за биосферата - единна глобална екосистема на планетата Земя, както и за ноосферата - ново състояние на биосферата, причинено от умствената дейност на човека. Както често се случва, идеи.I. Вернадски изпревариха времето си. Едва сега неговите прогнози за ноосферата се разглеждат като вид програма, предназначена да осигури хармоничното съвместно съществуване на човека и околната среда, която се основава на екологизирането на всички сфери на човешката дейност: промишленост, транспорт, животновъдство и полско земеделие. В И. Вернадски основава нова наука - биогеохимията, която изучава биохимичната активност на живите организми с трансформацията на геоложките черупки на нашата планета.
Ориз. 1.20. Местни учени-биолози: A.V. Фомин (1869-1935) (1); Н.Г. Студено (1882-1953) (2); А.В. Паладин (1885-1972) (3); СМ. Гершензон (1906-1998) (4); О.А. Богомолец (1881-1946) (5); Д.К. Заболотни (1866-1929) (6); П.Г. Костюк (1924-2010) (7)
Биология и история – междупредметни връзки
Изучаването на биология в училище включва разглеждане на съвременните екосистеми и - при обясняване на хода на еволюцията - обекти от минали геоложки епохи, често възприемани от учениците абстрактно, като някаква фантазия. Промените, настъпили в природата през историческото време, през последните векове и хилядолетия, остават „зад кулисите“. Училищният курс по история е посветен само на развитието на човешкото общество и също така не засяга промените, настъпили в природата. Междувременно информацията за такива промени допринася за формирането на по-правилна представа за развитието на нашата цивилизация, осъзнаването на сложната връзка между човечеството и природата и формирането на екологично, екологично мислене.
Информацията за историята на връзката между човека и природата, миналото на фауната и флората е по-добре представена в биологичната и географската, отколкото в историческата литература. Следователно междупредметните връзки между биология и история са по-удобни за учителите по биология, а не за историците. В урока, в зависимост от темата, е полезно да се дадат 1-2 ярки примера от историята - такава информация се възприема с интерес от учениците и се запомня добре.
По-обширен историческа информацияможе да се използва в извънкласни дейности, по-специално при провеждане на предметни седмици, различни викторини и при проектиране на стенни вестници. Учениците, които се интересуват от история, могат да получат задача да подготвят доклади на историческа тема – но със споменаване на състоянието на околната среда и отношението на хората към нея. Това помага да се развие интерес към биологията у такива ученици. И накрая, възможно е да се провеждат интегрирани уроци „Културата на отделните страни през определени периоди“, което е предвидено в програмата по история. Тук можете да използвате материали за историята на биологията, естеството на използването на природните ресурси по различно време.
В различни класове могат да бъдат засегнати различни теми- в съответствие с предмета на обучение в уроците по биология и история. Курсът на ботаниката обикновено съвпада с изучаването на историята на древния свят, което ви позволява да разгледате природни условиядревните страни, тяхната икономика и култура.
Например преди нашата ера териториите на Испания, Гърция, Италия, Китай са били покрити с гори. В южната част на Европа това са предимно буково-дъбови, габърови, липови гори. До началото на нашата ера те вече са били изсечени до голяма степен и са заменени от гъсталаци от храсти. Кампаниите на римските завоеватели допринесоха за обезлесяването в центъра на Европа - в Германия, Франция. Тук горите бяха заменени от ливади, където пасяха добитък.
В Северна Африка, в Ливан, запасите от ливански кедър, дърво, достигащо 7 м обиколка на ствола, бяха силно подкопани. Ливанският кедър е описан в Библията, от него е построен дворецът на легендарния цар Соломон; от кедър са построени храмове, направени са кораби. Детайли от саркофага на египетския фараон Тутанкамон, също направени от това дърво, са добре запазени след 3200 години. Сега ливанският кедър остава в много малки количества на няколко места в Сирия и Ливан и е взет под строга защита.
Използването на папирус като материал за производството на един вид хартия за писане подкопава запасите му и той става рядък в по-голямата част от Египет в началото на нашата ера.
Първото растение, изчезнало от лицето на Земята по вина на човека, е силфий, високо тревисто растение от рода Ferules от семейството на чадърите, ендемично за Северна Африка, растящо близо до град Кирена (сега това е територията на Либия). Корените на Силфиум са били известни като лекарство, подобно на женшена. Той беше много ценен и дори сечеше монети с неговия образ. Колекцията от растения беше ограничена. Но римските завоеватели изискват от жителите на Кирена такава прекомерна данък в корените на силфий, че запасите му бързо се изчерпват и до 1 век. AD (и според някои сведения дори по-рано) силфиумът изчезна. Съвременните търсения за него не бяха успешни, въпреки че подобни растения от рода Ферула.
С разпространението е свързана и историята на древния свят култивирани растения. Повечето от тях са отглеждани в близост до местата, откъдето произхождат. Най-древните култури съществуват от няколко хилядолетия: пшеница - в Египет, ориз - в Китай, ечемик - в Месопотамия, грах, боб, цвекло - в Европа, ряпа - в Европа и Китай, зеле - в Средиземноморието, краставици - в Индия . Строителите на пирамидите в Египет са яли чесън, лук, краставици, зеле и хляб. Ябълкови градини в Египет съществуват още в средата на 2-ро хилядолетие пр.н.е. Освен култивираните растения се ядеха и много билки, чиято хранителна стойност вече никой не помни: бизон, мента, коприва, репей, слез, тинтява и др., както и водорасли. В Китай и Египет дори специално култивирани блато и водни растения, чиито корени, стъбла, листа са били изядени: водни лилии, лотос, аир, върхове на стрели, хелеохарис, опашка, тръстика, воден кестен, водна леща и др.
Военните кампании допринесоха за разпространението на нови сортове растения. И така, благодарение на кампаниите на Александър Велики, европейците се запознаха с бананите. Римският командир Лукул от кампаниите в Мала Азия срещу понтийския цар Митридат пренася череши в Рим. Асирийските царе Тигратпаласар и Саргон донесоха семена от дървета от своите кампании, по-специално семена от кедър, които започнаха да се разпространяват в Мала Азия.
Свещените растения също играят важна роля в културата: лотосът в Индия и Китай, египетският лотос (лилия Nymphaea lotos) в Египет. В древна Гърция дъбовите и лаврови горички в близост до храмове са били обявени за свещени. Смятало се, че в дърветата живеят свръхестествени същества - дриади. Особено старите големи дъбове са били посветени на главния бог на гърците - Зевс. От религиозните вярвания идва обичаят да се награждават героите с венци от лаврови листа. По-късно в Рим розите стават популярни, от тях се правят венци и гирлянди. Букети се появиха в Средна възраст. Розите също са били известни като декоративни растения в Египет, а лилиите в Персия.
Първите градински училища възникват в Персия, където започват да създават обширни паркове, а в Древен Вавилон, напротив, малки, затворени градини, често на тераси, като известната градина на кралица Вавилон с изкуствено напояване. IN Древен Римдекоративна и овощна градина е комбинирана със зеленчукова градина и култури от зърнени култури. Римляните нарекоха природата, преработена от човека, култура, въведоха на практика декоративното подрязване на храсти и дървета, вече имаха оранжерии - оранжерии за краставици.
„Бащата на ботаниката” се нарича елинският учен Теофраст, ученик на „бащата на зоологията” Аристотел. Теофраст в книгата си „Изследвания върху растенията“ описва 480 вида растения. Древноримският натуралист Плиний Стари описва 1000 растения в 37 тома на книгата "Естествена история", а писателите Катон Стари, Варон, Колумела съставят ръководства по растениевъдство и земеделие. В Китай в края на 3-то хилядолетие пр. н. е. в книгата „Бен Цяо“ (Книга на билките) са описани 10 000 лечебни растения. Лечебните растения са описани и в древната индийска книга "Аюрведа" ("Наука за живота").
Училищният курс по зоология обикновено съвпада във времето с изучаването на историята на Средновековието. Тук можете да използвате следните факти.
Лъв преди 10 век е открит в южната част на Европа - на Балканите, в Кавказ, вероятно достигайки на юг от земите на Киевска Рус. Стенописите на Киевската софийска катедрала изобразяват лова на княз Владимир Мономах за звяр, който прилича на лъв. Някои зоолози смятат, че това е тигър, който също се е срещал през Средновековието в Централна Азия, Кавказ и вероятно по-на запад. Едва в началото на ХХв. тигърът е унищожен в Закавказието, Централна Азия, съседните райони на Иран, Афганистан. Лъвът, от друга страна, е бил изтласкан в дълбините на Африка и само в много малки количества е запазен в няколко резервата в Индия. Щрауси преди 20 век са открити в северната част на арабските и сирийските пустини, а през I-II век. AD - в Китай, както се споменава в древната китайска енциклопедия.
Броят на животните през Средновековието, според тогавашните описания, е бил много голям. Костите на диви прасета и други копитни животни, открити по време на археологически разкопки на територията на Киевска Рус, свидетелстват за големия размер на тези животни. За разлика от тях домашните животни, по-специално конете, са били по-малки. В Европа имаше животни, които бяха унищожени по-късно, през 18-19 век. Дивият бик - тур, прародителят на едрия рогат добитък, беше основно унищожен до 15 век, дори последващата му защита не помогна - през 17 век. турнето беше напълно унищожено. Същата участ сполетяла и дивия кон – тарпана. В Сибир, Източна Европа, имаше диво магаре - диво магаре, сега се е запазило в малък брой в Централна и Централна Азия. Също така изчезна от европейската част на обхвата на сайгата, известен през Средновековието в Украйна, в степите на Русия. Тези животни много често са описвани в древни хроники и книги като обикновени видове.
Ловът е бил важна част от икономиката през Средновековието. IN Западна Европачесто се обявяваше за привилегия на феодалите, правата на селяните върху него бяха ограничени, което често ставаше причина за народни въстания. В редица страни, по-специално в Русия, ловните трофеи са основният източник на месо.
Кожите на куници, катерици, бобри, лисици са служили в Киевска Рус като вид пари. "Кунами" отдадоха почит, глоби, те бяха дадени на гостите.
През 17 век кожите, които идват в царската хазна на Русия от лов, представляват една трета от доходите на държавата - това е до 200 хиляди кожи от самури, 10 хиляди кожи от черни лисици, 500 хиляди кожи от катерици годишно. Те ловуваха бизони (фактически унищожени през 18 век, сега запазени само в резервати), диви свине, елени и птици.
Ловът беше основното забавление на феодалите и монарсите, те извършваха масови обиколки на животни с участието на стотици слуги. В същото време са били ловувани стотици големи животни, включително вълци, мечки и др. Конете са били използвани за лов, специални ловни кучета, които след това са били развъждани, опитомени гепарди, соколи, по-специално gyrfalcons. Бяха взети мерки и за защита на животните: законите на крал Ашока в Индия поставиха основите на природните резервати, полският крал Сигизмунд забрани лова на бизони в Беловежката пуща през 17 век, френският крал Франциск I издаде подобни закони през 16 век.
Въпреки това, още през XVIII век. в Западна Европа по-голямата част от животните са почти унищожени и ловът губи икономическото си значение, превръщайки се повече в забавление. Комерсиалният лов е запазен само в северната и източната част на Русия, но до 18 век. там самурът е почти унищожен. Запасите му се възстановяват едва през 20-те години. 20-ти век
Предметите на лов и храна в Русия и в Европа са били необичайни, според модерни концепции, видове птици: чапли, щъркели, лебеди, жерави, горчиви птици, пеликани, орли, лопатарки, свраки, топове. В югозападната част на Европа, в Средиземно море, беше популярен ловът на малки пойни птици от врабчоподобни: синигери, скорци, чучулиги, славеи, врабчета, златки, стърчиопашки, лястовици, коприварчета, коприварчета, косове, мухоловки, коприварчета и др. от страни, малките птици все още се ловят и ядат.
През Средновековието домашните любимци започват да се разпространяват в Европа. От 17 век известни са много породи кучета и говеда, особено в Англия и Холандия. Освен с котки, за борба с мишки са използвани и питомни порове.
До X-XII век. в Китай са развъждани основните породи златни рибки, донесени в Европа през 17 век. Монарсите държали менажерии, например френският крал Луи XI - вълци, орли, гепарди; Английските крале през 16 век - лъвове; Цар Иван Грозни - мечки, които по негова заповед са били насочени към хората. Периодично папагалите се пренасят в Европа. През 1513 г. жив носорог е донесен на португалския крал Мануел I.
Културата на животновъдството нараства постепенно. Отначало прасетата се отглеждаха полудиви в големи кошари, в гората, едва след това започна селекцията им. За извличане на мед пчелите били опушвани от кошерите и обикновено унищожавани. При манастирите се развива езерно рибовъдство.
Кръстоносни походи XI-XIII век. от Европа в Мала Азия допринесе за преселването на черни хлебарки в Европа (Blatta orientalis)и черни плъхове (Rattus rattus); плъховете са причината за чумата. В резултат на четвъртото кръстоносен поход(1202–1204) копринените буби са пренесени в южната част на Франция от Византия, започва отглеждането на копринени буби в Европа. Преди това гъсениците на копринените буби са били пренасяни контрабандно в Константинопол от Китай по заповед на византийския император Юстиниан, където коприната се е добивала в продължение на няколко века.
Началото на развитието на португалците в Африка през XVI век. доведе до унищожаването на големи нелетящи птици додо на островите Мавриций и Родригес. Това са може би първите птици, чието унищожаване от човека е записано в историята. До края на XVII век. холандците почти унищожиха черния носорог в крайния юг на Африка. В резултат на колонизацията на Америка там започват да се разпространяват коне, дървеници и домашни мишки. Пуйките са пренесени в Европа от Америка и заселени - в района на Южен Рейн през 16 век, във Великобритания - през 17 век. Като диви птици пуйките се наложиха в Чешката република след внос през 18-19 век. Сега там в резерватите живеят около 530 диви пуйки, които в края на 20 век са включени в списъците на дивите птици в Европа.
До 17 век в Европа много феодали, монарси отглеждат кучета от домашни породи. Френският крал Луи XIV бил голям любител на котките. Кардинал Ришельо също е отглеждал десетки котки. В парковете на дворците те отглеждаха пауни.
Следва продължение
Във всички теоретични и практически медицински науки, общи биологични модели.
Въпрос 2. Методи на биологичните науки
Основни методи на биологията
Основен частни методив биологията са:
описателен,
сравнителен,
исторически,
Експериментален.
За да се разбере същността на явленията, е необходимо преди всичко да се събере фактически материал и да се опише. Събирането и описанието на факти беше основният метод на изследване в ранно развитие на биологията, което обаче не е загубило значението си в момента.
Още през 18 век разпространение сравнителен метод,което позволява чрез сравнение да се изучават приликите и разликите на организмите и техните части. На принципите на този метод се основава систематиката и се прави едно от най-мащабните обобщения - създава се клетъчната теория. Сравнителният метод еволюира в исторически, но не е загубил значението си и сега.
исторически метод
исторически методоткрива закономерностите на появата и развитието на организмите, формирането на тяхната структура и функции. Науката дължи установяването на историческия метод в биологията Ч. Дарвин.
експериментален метод
Експерименталният метод за изучаване на природните явления е свързан с активно въздействие върху тях чрез поставяне на експерименти (експерименти) при точно взети под внимание условия и чрез промяна на хода на процесите в желаната от изследователя посока. Този метод дава възможност да се изучават явленията изолирано и да се постигне тяхната повторяемост при едни и същи условия. Експериментът осигурява не само по-дълбоко вникване в същността на явленията, отколкото другите методи, но и пряко овладяване на тях.
Най-висшата форма на експеримент е симулацията на изследваните процеси. Брилянтен експериментатор И.П. Павловказа: "Наблюдението събира това, което природата му предлага, докато опитът взема от природата това, което иска."
Комплексно използванеразлични методи ви позволяват най-пълно да познавате явленията и обектите на природата. Сегашното сближаване на биологията с химията, физиката, математиката и кибернетиката, използването на техните методи за решаване на биологични проблеми се оказа много плодотворно.
Въпрос 3. Етапи на развитие на биологията
еволюция на биологията
Развитието на всяка наука е в определена в зависимост от метода на производство, социалната система, нуждите на практиката, общото ниво на науката и технологиите. Първата информация за живите организми започва да се натрупва още от първобитния човек. Живите организми му донесоха храна, материал за облекло и жилище. Още по това време стана необходимо да се познават свойствата на растенията и животните, техните местообитания и растеж, времето на узряване на плодовете и семената и поведението на животните. Така постепенно, не от празно любопитство, а в резултат на спешност ежедневни нуждинатрупана информация за живите организми. Опитомяването на животните и началото на култивирането на растенията изискват по-задълбочени познания за живите организми.
Първоначално натрупаният опит се предава устно от едно поколение на друго. Появата на писмеността допринесе за по-доброто съхранение и предаване на знанията.
Информацията стана по-пълна и по-богата. въпреки това дълго времепоради ниското ниво на развитие на общественото производство, биологичната наука все още не е съществувала.
Зареждане...
