2. Биология как система наук

Современная биология представляет собой систему наук о живой природе. Общие закономерности развития живой природы, раскрывающие сущность жизни, ее формы и развитие, рассматривает общая биология. Объектами изучения биологии являются животные, растения, вирусы и др. жизненные формы. По принципу объекта изучения выделяются соответствующие специальные науки: зоология, ботаника, вирусология, микология. Каждая из таких наук изучает названные группы организмов. В свою очередь каждая из этих наук подразделяется на не сколько более мелких биологических наук в соответствии с объектами их изучения.

Биологическими науками, изучающими царство растений, являются: ботаника, альгология - наука о водорослях, бриология - наука о мхах и т. д.

К зоологическим наукам относятсяпротозоология - учение о простейших, гельминтология - учение о паразитических червях, арахнология - о паукообразных, энтомология - о насекомых, мирмекология - о муравьях и т.д. Классификацией живых существ занимается систематика.

Ряд биологических наук изучает морфологию, т.е. строение организмов, другие - физиологию, т.е. процессы, протекающие в живых организмах и обмен веществ между организмами и окружающей средой. К морфологическим наукам относятся: анатомия, изучающая макроскопическую организацию животных и растений, и гистология - наука о тканях и микроскопическом строении тела. Многие общебиологические закономерности являются предметом изучения цитологии, эмбриологии, геронтологии, генетики, экологии, дарвинизма.

Цитология - наука о клетке. Благодаря применению электронного микроскопа, новейших физических и химических методов исследований современная цитология изучает строение и жизнедеятельность клетки не только на микроскопическом, но и на субмикроскопическом уровне.

Экология - наука, изучающая взаимоотношения организмов между собой и с окружающей средой. Еще не так давно экология подразделялась на экологию растений и экологию животных, в настоящее время экология развивается в трех направлениях: аутэкология - экология особи, синэкология - экология экосистем и динамика популяций, которая изучает экологические процессы в популяциях.

2. Краткий исторический очерк

История биологии началась в странах Средиземноморья в Древнем Египте и Древней Греции. Основы биологических знаний были заложены Аристотелем.

В средние века развитие биологии было сопряжено с развитием медицины. Вскрытие человеческого тела было запрещено, к человеку применялась анатомия животных: обезьяны или свиньи, это была анатомия Галена. Анатомия человека впервые была описана в труде Везалия в 1543 году, это проторило дорогу великим открытиям.

Постепенно человечество накапливало опыт лечения травами. Эти знания требовали систематизации, так появились первые травники и первая попытка классификации растений, ее автором был Чезальпино (1583 г.). Учение о кровообращении было разработано в 1628 году Гарвеем, в своем учении он использовал законы гидравлики - науки о физических свойствах жидкостей. В 1666-1675 гг. появляются работы Гука и Мальпиги по анатомии растений, появляются попытки систематизации растительного мира. Дж.Рей описал свыше 18 тыс. видов растений, сгруппировав их в 19 классов; появляется классификация позвоночных по анатомо-физиологическим признакам.

В 1735 году Линнеем была разработана система природы, пронизанная духом креационизма. Линнеевская система природы базировалась на идее изначальной сотворенности и неизменности мира. Из этой системы мы до сих пор пользуемся бинарной номенклатурой.

В 1770 году швейцарский ученый Шарль Бонне (1720-1793) были открыты окаменелости, доказавшие, что на нашей планете некогда существовали виды ныне вымершие. Спустя 20 лет английский топограф Уильям Смит (1769-1839) обнаружил ископаемые останки и в отложениях горных. Биология стала интенсивно развиваться в этом направлении, в 1800 году французский натуралист Жорж Кювье (1769-1832) исследовав эти окаменелости, пришел к заключению, что они принадлежат как существующим ныне, так и вымершим животным и растениям.

Кельрейтер опытами по гибридизации в 1761 году доказал наличие пола у растений.

Сенебъе в 1782 году установил, что растения на свету из углекислого газа и воды способны синтезировать органические вещества и выделять в атмосферу кислород.

В конце 18 века Спалланцани доказал, что самозарождение организмов невозможно. Уже со второй половины 18 века начала 19 века все настойчивее выражается идея исторического развития живой природы.

В начале 19 века французский натуралист Жан-Батист де Ламарк (в 1809 году) предъявил научной общественности первую научную теорию эволюции. Идеи, лежавшие в ее основе были ошибочными. Ламарк, говоря современным языком, сформулировал идею наследования благоприобретенных свойств. Возникновение идеи, скорее всего, было простимулировано открытием европейцами жирафа, воспринятого в тот период как сенсация. Ламарк полагал, что жираф произошел из обычного вида антилоп, кормившихся листьями с деревьев и постоянно вытягивавших шею за листьями все выше и выше. По Ламарку в течение всей жизни у такой антилопы должны были удлиняться ноги, шея и язык, а вновь приобретенные полезные признаки должны переходить к потомкам. Так, через много поколений, антилопа превратилась в жирафа.

Эволюционные идеи Ламарка, высказанные в 1809 году, успеха не имели и критиковались многими учеными. В их числе критиков ламаркизма был и Кювье, основоположник сравнительной анатомии и палеонтологии, в 1812 году им была разработана теория катастроф. К.Вольф и К.М.Бэр своими эмбриологическими исследованиями подтвердили идею развития. Клеточная теория Шлейдена и Шванна (1839) сыграла огромную роль в понимании единства органического мира.

Немецкий биолог Август Вейсман (1834-1914) экспериментальным путем доказал несостоятельность основной идеи Ламарка. Он отрезал хвосты многим поколениям мышей, но потомство у них всегда рождалось хвостатым. Вейсман в 1883 году также доказал, что половые клетки - яйцеклетки и сперматозоиды закладываются еще в эмбриональном периоде и затем не изменяются в течение всей жизни. Это было сокрушительным ударом по ламаркизму, поскольку исключалась возможность передачи будущим поколениям изменений, происходящих в организме на всех этапах онтогенеза.

В середине 19 века Юстас Либих сформулировал принцип круговорота веществ в природе. В 1863 году И.М.Сеченовым были заложены основы материалистического понимания высшей нервной деятельности. Пастером была доказана невозможность самозарождения организмов, в 1892 году Ивановский открыл вирусы. Павловым И.П. было разработано учение об условных рефлексах.

Крупнейшим достижением 19 века было эволюционное учение Ч.Дарвина, изложенное им в труде "Происхождение видов" - 1859 год. В 1831 году Чарльз Дарвин отправился в плавание на военном корабле "Бигль", путешествие продолжалось 5 лет. Во время путешествия он собирал образцы встретившихся ему видов растений и животных, постоянно задаваясь вопросом их происхождения. После его возвращения прошло более 20 лет: прежде чем он решился опубликовать свою теорию. Он, безусловно, знал, что эволюционная теория выдвинет его на передний край борьбы в биологии и многократно убеждал себя в правильности сделанных выводов. Эго осторожность привела к тому, что к такому же заключению независимо от Дарвина пришел Альфред Уоллес; если бы не порядочность Уоллеса, официально признавшего приоритет Дарвина в открытии теории эволюции, неизвестно чье имя она бы сейчас носила.

В 1865 году Гр. Менделем были открыты законы наследственности, которые оставались незамеченными вплоть до 1900 года, когда они были вновь переоткрыты сразу несколькими учеными, так официально заявила о себе новая наука - генетика. В 1909 году Иогансеном были введены новые понятия - ген, генотип, фенотип. В 1910 году Т.Морганом и его учениками была разработана хромосомная теория наследственности.

В 20-30 годах нашего столетия в России была создана выдающаяся отечественная генетическая школа, пользовавшаяся огромным авторитетом во всем мире наиболее яркими ее представителями были Кольцов, С.С. Четвериков, Н.И. Вавилов и их многочисленные ученики. В дальнейшем в нашей стране развитие генетики шло тернистым путем, во второй трети ХХ века в Советском Союзе она была объявлена лженаукой, и представители отечественной генетической школы подвергались гонениям. Только с 60 годов справедливость была восстановлена и генетика в России стала бурно развиваться. В настоящее время отечественная генетическая школа получила признание во всем мире.

В 1944 году было установлено, что носителями генетической информации являются молекулы ДНК. В 1953 году Дж.Уотсоном и Ф.Криком была расшифрована структура ДНК и генетического кода. Позднее это привело к развитию генетической инженерии и биотехнологии.

В 20 веке бурно развивалась эволюционная теория. Большой вклад внесли в нее работы Ковалевского (теория зародышевых листков) и Мечникова. В 20-30 гг. была вскрыта роль мутационного процесса в эволюции, это позволило разработать синтетическую теорию эволюции, развивающую дарвинизм. Большую роль при этом сыграли работы С.С. Четверикова, Дж. Холдейна, Райта. Большое значение для развития эволюционной теории имело учение Шмальгаузена о микроэволюции, макроэволюции и факторах эволюции.

Крупнейшим достижением 20 века является учение В.И. Вернадского о биосфере. Новое понимание мироздания принесло учение о ноосфере, разработанное В.И. Вернадским. В 20 веке были достигнуты большие успехи в области экологии. В 1942 году В.Н.Сукачевым были разработаны теоретические основы биогеоценологии. За рубежом в 1934-35 годах А. Тенсли разработал учение об экосистемах, а Ч.Элтон - основы экологии - науки о взаимосвязях организмов между собой и с окружающей средой.

Современная биология многогранна и включает широкий спектр наук о живой природе. Достижения биологии ХХ века отнюдь не исчерпываются фактами, изложенными в данной лекции.

Ваша задача дополнить лекционный материал достижениями современной биологии и составить представления о перспективах ее развития.