Загальна біологія.

1.Біологія як наука. Рівні організації живої матерії. Основні ознаки живих систем.

Біологія—це сукупність наук про живі істоти, їхню будову, процеси життєдіяльності, взаємозв’язки між собою та умовами навколишнього середовища, закономірності розповсюдження по земній кулі, походження, історичний розвиток, різноманітність тощо.

В залежності від об’єкту вивчення розрізняють такі біологічні науки: ботаніку, зоологію, анатомію, мікологію, мікробіологію, вірусологію, молекулярну біологію, генетику, екологію, вчення про біосферу, еволюційне вчення, біологію індивідуального розвитку тощо. У середині цих наук виділяють вужчі дисципліни, які вивчають дрібніші систематичні групи організмів, зокрема: альгологію, бріологію, ліхенологію, лікоподіологію, протозоологію, гельмінтологію, арахнологію, ентомологію, іхтіологію, герпетологію, серпентологію, тиреологію тощо. Розрізняють також ряд міжгалузевих наук таких як: біохімія, біофізика, геоботаніка тощо.

Термін «біологія» був вперше вжитий в 1797 р. німецьким професором анатомії Теодором Рузом, пізніше в 1800р. термін застосував професор Дерптського університету

К. Бурдах ,а в 1802р. французький вчений Ж.-Б. Ламарк і Л. Тревіранус.

Теоретичний фундамент біології був закладений еволюційним вченням Ч.Дарвіна, Клітинною теорією Швана і целюлярною патологією Вірхова.

Методи вивчення біології.

1.Порівняльно-описовий метод. За його допомогою описують певні форми організмів чи явища, вивчають ступінь подібності та відмінності одних організмів від інших тощо. Цей метод використовується , наприклад, при відкритті нових для науки видів рослин чи тварин, вивченні особливостей поведінки живих організмів у природі ,чи описі нових, щойно відкритих біохімічних процесів.

2.Експериментальний метод. Полягає у зміні дослідником будови об’єктів дослідження чи певних умов їхнього існування і спостереження за наслідками цих змін.

Експерименти бувають польові (проводять у природних екосистемах чи агроценозах) та лабораторні(проводять у спеціально обладнаних приміщеннях лабораторіях).

3.Моніторинг-це постійне спостереження за перебігом певних процесів в окремих екосистемах, біосфері в цілому чи за станом конкретних біологічних об’єктів. За допомогою цього методу можна не тільки визначити стан об’єктів , але і прогнозувати можливі зміни та аналізувати їхні можливі наслідки(наприклад: зміна клімату планети –накопичення в атмосфері вуглекислого кальцію –загальне потепління). Завдяки моніторингу існує можливість розробляти заходи охорони окремих популяцій організмів, екосистем і біосфери в цілому.

4. Моделювання – це метод дослідження та демонстрації структур, функцій, процесів за допомогою їхньої спрощеної імітації. Незважаючи на те, що будь-яка модель неминуче спрощена і не може відбивати всю складність об’єктів, процесів чи явищ, які спостерігаються у природі, і відображає лише загальні риси чи їх ймовірний хід , моделювання має виняткове значення, бо сприяє прогнозуванню можливість наслідків можливих процесів чи явищ.

Особливе значення належить математичному моделюванню, завдяки якому можна проаналізувати складні кількісні взаємозв’язки і закономірності .

Математична модель це чисельне ( у вигляді системи рівнянь) вираження парних зв’язків

( наприклад, залежності чисельності популяції рослиноїдної тварини від чисельності популяції хижака). Змінюючи числове значення одного з показників, введення до моделі, можна спостерігати, яким чином змінюватимуться інші, тобто, як поводитиме себе змодельована система за певних умов. Передумовою створення правильної математичної моделі слугують накопичені дані та точна інформація про явища чи процеси, які моделюються.

Статистичний метод. Будь-який накопичений кількісний матеріал, одержаний в результаті спостережень, експериментів або моделювання, потребує статистичної (математичної) обробки. Зібрані факти, не оброблені статистично, не проаналізовані всебічно, не дають можливості виявити всю інформацію, яка в них міститься, встановити певні закономірності. Математична обробка необхідна для перевірки ступеня вірогідності одержаних результатів і правильного їх узагальнення.

Наукові поняття.

Науковий факт - це те, що дійсно встановлене ( структура, подія, явище тощо), але потребує наукового пояснення. На наукових фактах ґрунтуються гіпотези або теорії.

Гіпотеза - це науково обґрунтоване припущення, яке висувають для пояснення факту, який безпосередньо не спостерігається. Гіпотеза, підтверджена дослідженнями, практикою, стає науковою теорією.

Наукова теорія-це узагальнення певної системи фактів та закономірностей. Будь-яку теорію можна вважати науковою лише після того, як її підтверджено на практиці.

Статистично вірогідну закономірність у біології можна вважати правилом або законом.

Біологічні закони - це закономірності, що, як правило, не мають винятків і можуть тлумачитись лише певним чином.

Рівні організації живої матерії.

Життя –це багаторівнева відкрита( тобто така, що обмінюється речовиною й енергією з довкіллям)система. Жива матерія має кілька рівнів організації: молекулярний, клітинний, тканинний, організмовий, органний, популяційно- видовий, біогеоценотичний, біосферний.

Молекулярний. Усі живі істоти складаються переважно із сполук 4 біогенних

елементів:С, Н, О,N. Ці елементи утворюють органічні сполуки, в основі яких лежать ланцюжки атомів вуглецю, та мають велетенські розміри молекул, які можуть складатись із сотень тисяч і мільйонів атомів. Основні класи органічних сполук-це білки, жири, вуглеводи та нуклеїнові кислоти. Для життя потрібний обмін речовин, який полягає в одночасному утворенні складних речовин та їхньому розкладі на прості, що супроводжується перетворенням енергії.

Отже, на молекулярному рівні відбуваються хімічні реакції та перетворення енергії в живих істотах, а також зберігається, змінюється й реалізується спадкова інформація, закодована в молекулах нуклеїнових кислот.

Клітинний. На клітинному рівні в кожній клітині здійснюються процеси обміну речовин і перетворення енергії, забезпечуються процеси розмноження та передачі спадкової інформації нащадкам. Клітина є елементарною одиницею життєдіяльності та розвитку живої матерії. Клітини багатоклітинних організмів в процесі розвитку організму спеціалізуються на виконанні певних функцій, в результаті чого відбувається їхня диференціація, що приводить до утворення тканин.

Тканинний. Тканина –це сукупність клітин (а у тварин, ще й міжклітинної речовини), що мають спільне походження, подібну будову і спеціалізуються на виконанні однієї чи декількох функцій. Тканини об’єднуються з метою виконання певних функцій і утворюють органи.

Органний. Орган структурно-функціональне поєднання різних типів тканин, має певну будову і місце розташування в організмі людини. Органи складові частини організму.

Організменний. Організм-окрема жива істота, яка відносно самостійно взаємодіє з середовищем свого існування. Організми одного виду мають спільні риси будови, життєві функції та сталий набір хромосом, що передається з покоління в покоління. Організми одного виду ( вид –сукупність особин, що характеризуються спадковою подібністю морфологічних, фізіологічних і генетичних ознак) об’єднують у групи-популяції.

Популяційно - видовий. Популяція - це сукупність організмів одного виду, що проживають на одній території ( займають певний ареал), вільно схрещуються між собою і дають плодюче потомство.

Популяція є : і елементарними одиницями виду

і елементарними одиницями еволюції.

Особливістю такого популяційно- видового рівня організації живої матерії є вільний обмін спадковою інформацією та передача її потомству в межах виду

Популяції, які взаємодіють між собою, входять до складу багатовидових систем (біоценозів), які займають територію з подібними фізико- кліматичними умовами. Внаслідок взаємодії біоценозів з кліматичними та іншими небіологічними чинниками формуються біогеоценози.

Біогеоценотичний рівень. Характеризується тим, що в біогеоценозах відбувається потік енергії між популяціями різних видів, а також коло обіг речовин між їхніми біотичною (живою) та абіотичною (неживою) частинами.

Окремі біогеоценози складають єдину біосферу – частину зовнішніх оболонок Землі, населену живими організмами.

Біосферний рівень. Характеризується біологічними (тобто з участю живих організмів) колообігом речовин та єдиним потоком енергії, які забезпечують функціонування біосфери як єдиної цілісної системи.