Структурно-содержательный конспект лекции

Биология – учение о живых организмах. В течение множества столетий биология не имела форму науки. Человек долгое время не мог изменять живые механизмы животного организма, он был способен только наблюдать их.

Становление предбиологии связывают с периодом рационализма, когда внутреннюю механику тела животного стали изучать ради самого животного. Алкмеон (6 в. до н.э.) описал нервы глаза и структуру цыплёнка, растущего в яйце, т.е. это было начало анатомии и эмбриологии. Ряд наблюдений и описаний этого мыслителя были упущены последователями и затем пероткрыты в Новое время.

Практическая биология достигла вершины в учении Аристотеля. Работы по биологии имеют значение и в настоящее время. На первом этапе естественной истории были описаны 500 сортов (по Аристотелю) или видов животных, указаны различия между ними. Затем была предложена систематизация по определенным признакам (звери, птицы, черви).

Среди морских обитателей особо выделял дельфинов (теплокровность, наличие легких, способность дышать воздухом). Считал, что природа развивается постепенно, этапами вплоть до челов., находящегося на вершине существующего мира.Античный мыслитель разделил Вселенную на 4 царства: неодушевлённый мир почвы, моря и воздуха; мир растений над ним; мир животных и мир челов.. Аристотель основал зоологию, его ученик Теофраст – ботанику.

В дальнейшем развитие биологии приходится на эпоху Возрождения: изучена циркуляция крови, изучение строения мозга, изучение строения мускулов.

Изобретение микроскопа Левенгуком дало возможность открытия и изучения не только простейших, но и бактерий. Английский ученый Р. Хук открыл и впервые описал живую клетку.

Новое время положило начало выявлению ряда подходов к проблеме возникновения жизни. Если креационизм был связан в основном со средневековьем, который следовало только принимать, то XVII век дал идею спонтанного размножения (наблюдения Харви, а затем и Реди).

Разрешить проблему возникновения жизни могла бы классификация известных представителей растительного и животного мира. Английский натуралист Д. Рэй представил свой вариант, но полученный результат не был принят научным миром. К. Линней, основатель таксономии (изучение видов живых существ) разработал схему, которая включала: вид – род – семейство – порядок – класс – филюм – царство. (Линней дал название челов. живущего на Земле – Homosapiens). Это было начало эволюционного подхода, следующий этап которого связан с исследованием французского ученого Ж.Б. Ламарка. Он упорядочил систему Линнея: выделил позвоночных (млекопитающие, птицы, рептилии, рыбы) и беспозвоночных (насекомые и черви).

В последующем этапе на основе выводов, сделанных при изучении геологических изменений ДЖ. Хаттом, У. Смитом Ж.Л. Кювье пришел к заключению о возможной реконструкции ископаемых животных. Тем самым Кювье предложил свою классификацию на основе структур и их функций, но это касалось только животных. Позднее де Кандоле применил ее к растениям.

Развитие физиологии растений (основатель С. Хейлз) показало значение двуокиси углерода для питания растений. Дж. Пристли экспериментально доказал выделение растениями кислорода. В результате опытов Ж. Ингенхауза, Лавуазье определилось химическое равновесие, поддерживаемое растениями и животными – 21% кислорода и 0,03% углекислого газа, которое остается стабильным.

В XIX в. Пуркине выявилживой эмбриональный материал в яйце, назвал протоплазмой. Впоследствии немецкие ученые Шлейден и Шванн сформулировали клеточную теорию и положили начало цитологии.

Все упомянутые ученые и ряд других привели к формированию теории эволюции. В результате своих наблюдений и на основе изучения других научных трудов (Ламарк, Тексли, фон Гумбольд, Уэллес) Ч. Дарвин пришел к выводу о трех основных положениях учения: естественный отбор, наследственность, изменчивость.

Следующий значительный этап развития биологии связан с исследованиями Менделя. В результате многолетних опытов он пришел к выводу, что каждое растение несет в своем генотипе два фактора, влияющие как генные признаки на внешние изменения. Результаты своих опытов Г. Мендель сумел оформить математически: 1:1:2.

Теорию мутаций Менделя поддержал Х. де Ври. При чем в своей теории де Ври подчеркнул скачкообразность изменений. Независимо к таким же выводам пришли К.Э.Корренс и Э. фон Сейсенег.

Начало XX в. связано с теорией эволюции и генетикой. Дальнейшее развитие генетики можно представить следующими этапами:

1. А. Вейсман – половые клетки обособлены от других и не подвержены влияниям;

2. Г де Фриз – существование наследуемых мутаций, составляющих дискретные изменения;

3. Т. Морган – хромосомная теория наследственности, т.е. каждому биовиду присуще строго определенной число хромосом;

4. Г. Меллер – генотип можно изменить под воздействием R лучей. (что в последствии привело к созданию генетической инженерии).;

5. Дж. Бидл и Э. Татум – генетическая основа биосинтеза;

6. Д. Уотсон и Ф. Крик – модель ДНК.

Ученые выявили функции ДНК (хранение информации), РНК (транспортировка информации).

В настоящее время на основе теории эволюции и генетики сформирована синтетическая теория эволюции (общая теория эволюции): мутация –>появление нового признака –> борьба за существование –> естественный отбор.

В биологии выделены два царства живых существ – растений и животных. Различия определены по трем признакам:

- структура клеток и их способность к росту;

- способ питания;

- способность к движению.

На Земле существует 500 тысяч видов растений и 1,5 млн видов животных (позвоночных – 70 тысяч, птиц – 16 тысяч, млекопитающих – 12540 видов).

Систематизация различных форм жизни привела к идее изучения живого в целом. Результаттом явилось учение о биосфере, разработанное В.И.Вернадским.

Выделяют два содержания понятия биосфера: как совокупности всех живых организмов на Земле и единство живого и неживого. Вернадский исходил из следующих моментов: жизнь возникла до образования Земли и была занесена на нее; жизнь зародилась после образования Земли; жизнь зарождалась вместе с формированием Земли, но придерживался последней теории. Под биосферой Вернадский понимал тонкую оболочку Земли, в которой все процессы протекают под прямым воздействием живых организмов. Биосфера располагается на стыке литосферы (земная кора и верхний слой мантии), гидросферы и атмосферы (10 км в глубь Земли – 33-40 км под Землей).

Живое вещество включает все существующие химические элементы. Большое значение предавалось энергии и считается, что живые организмы выступают механизмами превращения энергии.

Основные выводы учения Вернадского:

1. Принцип целостности биосферы «Можно говорить о все жизни, о всем живом веществе, как о едином целом в механизме биосферы».

2. Принцип гармонии(неразрывная связь живых и костных компонентов).

3. Роль живого в эволюции Земли.

4. Космическая роль биосферы в трансформации энергии.

5. Живое вещество распространяется по земной поверхности по правилам инерции (скорость передачи жизни зависит от плотности живого вещества).

6. Размножение организмов уменьшается по мере увеличения их количества.

7. Возникновение автотрофных организмов

8. Формы нахождения химических элементов: парные породы и минералы; магма; рассеянные элементы; живое вещество.

9. Жизнь определяется полем устойчивости земной растительности.

10. В геологическом времени жизнь остается постоянной, изменяются ее формы.

11. Поле устойчивости жизни – это результат адаптации в ходе времени.

12. Постоянство количество живого вещества в биосфере.

13. Состояние устойчивого равновесия.

Дальнейшее развитие учения биосферы привело к созданию такой науки как экология (термин ввел Э. Геккель). Экология изучает различные уровни целостности:

- аутоэкология – взаимодействие отдельных организмов и видов со средой;

- синэкология –взаимодействие сообществ.

Сообщество или биоценоз – совокупность растений и животных населяющих участок среды обитания. Совокупность сообщества и среды обитания – это экосистема или биогеоценоз.

Система питания включает несколько уровней:

- автотрофные организмы (питаются неорганическими соединениями).

- гетеротрофы первого порядка (питаются биомассой растений).

- гетеротрофы второго порядка (питаются травоядными животными).

Важнейший принцип экологии.

- принцип устойчивости, т.е. чем больше трофических уровней, чем они разнообразней, тем более устойчива биосфера.

Затем следует выделить такие принципы как:

- каждый организм может существовать при постоянной тесной связи со средой обитания;

- жизнь во всех проявлениях привела к изменениям на планете;

- размеры популяции возрастает до состояния равновесия.

На современном этапе выделяют следующие задачи экологии:

1. Исследование влияния среды на жизнедеятельность организмов;

2. Антропогенные исследования природной системы;

3. Исследование процессов биосферы;

4. Разработка рационального использования природных ресурсов;

5. Прогнозирование последствий деятельности челов. в природе;

6. Обеспечение безопасности устойчивого развития;

7. Сохранение эталонных участков биосферы;

8. Формирование экологического мировоззрения;

9. Разработка новых технологий.

Все эти задачи можно решить только тесном международном сотрудничестве.