Вступ
Біологія – комплексна наука про живу природу.
Біологія (від грец. «біос»- життя, «логос» – наука, 1802 р. французький вчений Ж.-Б. Ламарк) – сукупність наук про живі організми, їхню будову, процеси життєдіяльності, взаємозв'язки між собою та умовами навколишнього середовища, закономірності розповсюдження по земній кулі, походження, історичний розвиток, різноманітність тощо.
| вірусологія (віруси) бактеріологія (бактерії) мікологія (гриби) ботаніка (рослини) зоологія (тварини) | БІОЛОГІЯ | анатомія (макроскопічна будова) фізіологія (процеси життєдіяльності) цитологія (будова та функції клітин) Гістологія (будова та функції тканин) Біохімія (хімічний склад) |
Крім цих наук існують інші:
Систематика – біологічна наука, яка вивчає видове різноманіття живих організмів. Систематичні категорії бувають:
| Основні | Допоміжні До основних таксонів додається префікси над- або під-. Наприклад, існує два над царства – прокаріоти (безядерні) і еукаріоти (ядерні) |
| Рослини, гриби, бактерії | Тварини |
| Царство | Царство |
| Відділ | Тип |
| Клас | Клас |
| Порядок | Ряд |
| Родина | Родина |
| Рід | Рід |
| Вид | Вид |
У біології існує так звана бінарна номенклатура (подвійні назви): сосна – родова назва, кримська – видова назва.
Палеонтологія – досліджує вимерлі організми.
Еволюційне вчення – встановлює закономірності історичного розвитку живої матерії.
Філогенія – вивчає шляхи історичного розвитку певних систематичних груп.
Загальна біологія вивчає закономірності, притаманні усім живим організмам, досліджує шляхи історичного розвитку біосфери, створює системи живих організмів.
Основні методи біологічних досліджень:
1. Порівняльно-описовий (найдавніший) – описання певних форм організмів чи явищ.
2. Експериментальний – полягає у зміні дослідником будови об'єктів досліджень чи певних умов їхнього існування і спостереження за наслідками цих змін (польові та лабораторні експерименти).
3. Моніторинг – спостереження за перебігом певних процесів чи за станом конкретних біологічних об'єктів.
4. Моделювання – метод дослідження та демонстрації структур, функцій, процесів за допомогою спрощеної імітації (математичне моделювання).
5. Статистичний – статистична (математична) обробка результатів спостережень, експериментів чи моделювання.
Поняття «життя». Основні ознаки живих систем.
Життя – це багаторівнева (має кілька рівнів організації) відкрита (обмінюється речовиною та енергією з довкіллям) система, яку можна охарактеризувати декількома ознаками:
1) для всіх живих організмів характерний однаковий відсотковий вміст хімічних елементів;
2) живі організми мають у своєму складі особливі високомолекулярні органічні сполуки: білки, вуглеводи, ліпіди, нуклеїнові кислоти;
3) живі організми обмінюються речовиною та енергією з довкіллям;
4) для всіх живих організмів характерні процеси життєдіяльності (дихання, живлення), рух, подразнення;
5) для живих організмів характерна дискретність: існування окремих клітин, особин, популяції, екосистем;
6) для всіх живих організмів характерний ріст, розмноження, індивідуальний розвиток;
7) живі організми здатні пристосовуватись до умов довкілля.
Рівні організації життя
| Назва рівня | Характеристика |
| Молекулярний | предмет молекулярної біології, вивчається будова білків, нуклеїнових кислот, жирів та інших речовин, їх роль у процесах життєдіяльності |
| Клітинний | предмет цитології, включає проблеми морфологічної організації клітин та їх функції |
| Тканинний | вивчення будови і функцій тканин |
| Органний | вивчення будови і функцій органів |
| Організмовий | вивчення організму як єдиного цілого, будови і фізіологічних процесів, їх регуляції, забезпечення гомеостазу і адаптацій |
| Популяційно-видовий | вивчення популяцій, видів, їх характеристик, динаміки |
| Біогеоценотичний | вивчення проблем взаємовідношень організмів у біогеоценозах (БГЦ), стійкість БГЦ і їх збереження |
| Біосферний | вирішуються глобальні проблеми, пов'язані з функціями живої речовини на планеті, вивчення змін в біосфері, пов'язаних з діяльністю людини. |
Гіпотези виникнення життя на Землі
| Гіпотези абіогенезу (живі організми виникли з неживої матерії) | Гіпотези біогенезу (живі організми виникли з живого) |
Гіпотези абіогенезу
Цей напрямок підтримували вчені Стародавньої Греції (Демокріт, Епікур, Платон, Арістотель, та ін.) та епохи Відродження (Парацельс, Декарт, Бекон). Вони вважали, що життя виникло з мулу, води, ґрунту.
Але через ряд відкриттів (вивчення фізіології розмноження багатоклітинних, відкриття клітинної теорії) від абіогенетичного напрямку гіпотез виникнення життя відмовились. До того ж на початку 19 ст. Л. Пастер у ряді дослідів довів неможливість самозародження життя на Землі: помістив «м'ясний» бульйон у колбу з довгою вузькою шийкою S-подібної форми і прокип'ятив його, щоб стерилізувати; залишив посудину з бульйоном у спокійному місці, перевіривши її через деякий час, у бульйоні живі організми не з'явились.
Із розвитком геологічних знань про історичний розвиток земної поверхні та молекулярної біології гіпотези абіогенезу дістали нове життя вже у 20 ст. Вчені вважали, що самозародження життя у наш час неможливе, але у минулому воно могло виникнути з хімічних сполук. Вперше цю думку висловив ще у 1820 р. французький вчений Ж.-Б.Ламарк. Лише у 20-х роках 20 ст. цю думку розвинули російський учений Опарін та англійський Холдейн у біохімічній гіпотезі: біологічній еволюції передувала хімічна еволюція органічних речовин.
Розвиток відбувався за схемою:
| Неорганічні речовини (у первісній атмосфері та океані за рахунок вулканічної діяльності) | опромінення блискавка | Органічні речовини (нуклеотиди, моносахариди, амінокислоти) | скупчення | Коацервати (скупчення органічних речовин) |
| «доклітинні» форми життя | прокаріоти |
У лабораторних умовах були одержані лише коацервати, далі розвиток не пішов. Абіогенез у минулому Землі, як спосіб виникнення життя, довести не вдалось.
Гіпотези біогенезу
На думку вчених, які підтримували цей напрямок, життя – це особлива форма існування матерії, яка виникла водночас з Всесвітом.
На початку 20 ст. шведський фізик Арреніус сформулював гіпотезу панспермії, а розвинув її український учений Вернадський.
Вони з'ясували, що спори (цисти) прокаріот здатні витримувати умови космічного простору. Згідно з гіпотезою панспермії, першими живими організмами були саме спори (цисти), які під дією тиску світла зірок розповсюджувались у Космосі і потрапляли на небесні тіла. У сприятливих умовах з них з'являлись різноманітні мікроорганізми, які утворювали первинні БГЦ. Подальша еволюція життя залежала від історичних змін умов довкілля тієї чи іншої планети.
