Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Биология – наука о жизни. Уровни организации живой материи

Биология – наука о жизни (живой природе), одна из естественных наук, объектами которой являются живые существа и их взаимодействие с окружающей средой. Биология изучает все аспекты жизни, в частности, структуру, функционирование, рост, происхождение, эволюцию и распределение живых организмов на Земле. Классифицирует и описывает живые существа, происхождение их видов, взаимодействие между собой и с окружающей средой.

Как особая наука биология выделилась из естественных наук в XIX веке, когда учёные обнаружили, что живые организмы обладают некоторыми общими для всех характеристиками. Термин «биология» был введён независимо несколькими авторами: Фридрихом Бурдахом в 1800 году, в 1802 году Готтфилдом Рейнхолдом Тревиранусом и Жаном Батистом Ламарком.

В основе современной биологии лежат пять фундаментальных принципов: клеточная теория, эволюция, генетика, гомеостаз и энергия. В наше время биология – стандартный предмет в средних и высших учебных заведениях всего мира. Ежегодно публикуется более миллиона статей и книг по биологии, медицине и биомедицине.

В биологии выделяют следующие уровни организации:

Клеточный, субклеточный и молекулярный уровень: клетки содержат внутриклеточные структуры, которые строятся из молекул.

Организменный и органно-тканевой уровень: у многоклеточных организмов клетки составляют ткани и органы. Органы же, в свою очередь, взаимодействуют в рамках целого организма.

Популяционный уровень: особи одного и того же вида, обитающие на части ареала, образуют популяцию.

Видовой уровень: свободно скрещивающиеся друг с другом особи обладающие морфологическим, физиологическим, биохимическим сходством и занимающие определённый ареал (район распространения) формируют биологический вид.

Биогеоценотический и биосферный уровень: на однородном участке земной поверхности складываются биогеоценозы, которые, в свою очередь, образуют биосферу.

Большинство биологических наук является дисциплинами с более узкой специализацией. Традиционно они группируются по типам исследуемых организмов: ботаника изучает растения, зоология – животных, микробиология – одноклеточные микроорганизмы. Области внутри биологии далее делятся либо по масштабам исследования, либо по применяемым методам: биохимия изучает химические основы жизни, молекулярная биология – сложные взаимодействия между биологическими молекулами, клеточная биология и цитология – основные строительные блоки многоклеточных организмов, клетки, гистология и анатомия – строение тканей и организма из отдельных органов и тканей, физиология – физические и химические функции органов и тканей, этология – поведение живых существ, экология – взаимозависимость различных организмов и их среды.

Передачу наследственной информации изучает генетика. Развитие организма в онтогенезе изучается биологией развития. Зарождение и историческое развитие живой природы – палеобиология и эволюционная биология.

На границах со смежными науками возникают: биомедицина, биофизика (изучение живых объектов физическими методами), биометрия и т.д. В связи с практическими потребностями человека возникают такие направления, как космическая биология, социобиология, физиология труда, бионика.

Уровни организации живой материи – иерархически соподчиненные уровни организации биосистем, отражающие уровни их усложнения. Чаще всего выделяют шесть основных структурных уровней жизни: молекулярный, клеточный, организменный, популяционно-видовой, биогеоценотический и биосферный. В типичном случае каждый из этих уровней является системой из подсистем нижележащего уровня и подсистемой системы более высокого уровня.

Следует подчеркнуть, что построение универсального списка уровней биосистем невозможно. Выделять отдельный уровень организации целесообразно в том случае, если на нём возникают новые свойства, отсутствующие у систем нижележащего уровня. К примеру, феномен жизни возникает на клеточном уровне, а потенциальное бессмертие – на популяционном. При исследовании различных объектов или различных аспектов их функционирования могут выделяться разные наборы уровней организации. Например, у одноклеточных организмов механизмы регуляции изучаемого процесса. Одним из выводов, следующих из общей теории систем является то, что биосистемы разных уровней могут быть подобны в своих существенных свойствах, например, принципах регуляции важных для их существования параметров.

Молекулярный уровень организации жизни

Представлен разнообразными молекулами, находящимися в живой клетке.

Компоненты:

Молекулы неорганических и органических соединений

Молекулярные комплексы химических соединений (мембрана и др.)

Основные процессы:

Объединение молекул в особые комплексы

Осуществление физико-химических реакций в упорядоченном виде

Копирование ДНК, кодирование и передача генетической информации

Науки, ведущие исследования на этом уровне:

Биохимия

Биофизика

Молекулярная биология

Молекулярная генетика

Клеточный уровень организации жизни

Представлен свободноживущими одноклеточными организмами и клетками, входящими в многоклеточные организмы.

Компонент:

Комплексы молекул химических соединений и органоиды клетки

Основные процессы:

Биосинтез, фотосинтез

Регуляция химических реакций

Деление клеток

Вовлечение химических элементов Земли и энергии Солнца в биосистемы

Науки, ведущие исследования на этом уровне:

Генная инженерия

Цитогенетика

Цитология

Эмбриология

Тканевый уровень организации жизни

Тканевой уровень представлен тканями, объединяющими клетки определенного строения, размеров, расположения и сходных функций. Ткани возникли в ходе исторического развития вместе с многоклеточностью. У многоклеточных организмов они образуются в процессе онтогенеза как следствие дифференцировки клеток. У животных различают несколько типов тканей (эпителиальная, соединительная, мышечная, нервная, а также кровь и лимфа). У растений различают меристематическую, защитную, основную и проводящую ткани. На этом уровне происходит специализация клеток.

Органный уровень организации жизни

Органный уровень. Представлен органами организмов. У простейших пищеварение, дыхание, циркуляция веществ, выделение, передвижение и размножение осуществляются за счет различных органелл. У более совершенных организмов имеются системы органов. У растений и животных органы формируются за счет разного количества тканей. Для позвоночных характерна цефализация, защищающаяся в сосредоточении важнейших центров и органов чувств в голове.

Организменный (онтогенетический) уровень организации жизни

Представлен одноклеточными и многоклеточными организмами растений, животных, грибов и бактерий.

Компоненты:

Клетка – основной структурный компонент организма. Из клеток образованы ткани и органы многоклеточного организма

Основные процессы:

Обмен веществ (метаболизм)

Раздражимость

Размножение

Онтогенез

Нервно-гуморальная регуляция процессов жизнедеятельности

Гомеостаз

Науки, ведущие исследования на этом уровне:

Анатомия

Биология развития

Аутэкология

Генетика

Гигиена

Морфология

Физиология

Популяционно-видовой уровень организации жизни

Представлен в природе огромным разнообразием видов и их популяций.

Компоненты:

Группы родственных особей, объединённых определённым генофондом и специфическим взаимодействием с окружающей средой

Основные процессы:

Генетическое своеобразие

Взаимодействие между особями и популяциями

Накопление элементарных эволюционных преобразований

Осуществление микроэволюции и выработка адаптаций к изменяющейся среде

Видообразование

Увеличение биоразнообразия

Науки, ведущие исследования на этом уровне:

Генетика популяций

Эволюция

Экология

Биогеоценотический уровень организации жизни

Представлен разнообразием естественных и культурных биогеоценозов во всех средах жизни.

Компоненты:

Популяции различных видов

Факторы среды

Пищевые сети, потоки веществ и энергии

Основные процессы:

Биохимический круговорот веществ и поток энергии, поддерживающие жизнь

Подвижное равновесие между живыми организмами и абиотической средой (гомеостаз)

Обеспечение живых организмов условиями обитания и ресурсами (пищей и убежищем)

Науки, ведущие исследования на этом уровне:

Биогеография

Биогеоценология

Экология

Биосферный уровень организации жизни

Представлен высшей, глобальной формой организации биосистем – биосферой.

Компоненты:

Биогеоценозы

Антропогенное воздействие

Основные процессы:

Активное взаимодействие живого и неживого вещества планеты

Биологический глобальный круговорот веществ и энергии

Активное биогеохимическое участие человека во всех процессах биосферы, его хозяйственная и этнокультурная деятельность

Науки, ведущие исследования на этом уровне:

Экология

Глобальная экология

Космическая экология

Социальная экология