Гіпермаркет Знань>>Біологія>>Біологія 10 клас>> Біологія: Короткий нарис історії розвитку біології. Видатні вчені – біологи України. Методи біологічних досліджень.

Біологія — комплексна наука про живу природу

Ви вже знаєте, що біологія (від грец. біос - життя та логос — вчення) - це система наук про живі організми, їхню будову, процеси життєдіяльності, взаємозв'язки між собою та із середовищем існування, про їхню різноманітність та закономірності поширення по планеті тощо. Хоча біологія як наука зародилася ще до нашої ери, саму назву запропонували 1802 року незалежно один від одного два вчені: французький — Жан-Батіст Ламарк та німецький — Готфрід Рейнхольд Тревіранус.

Які ж відомі біологічні науки? Насамперед, слід пригадати ті науки, які вивчають певні групи організмів. Наприклад, вірусологія (від лат. вірус -отрута) - наука про неклітинні форми життя — віруси; бактеріологія (від грец. бактеріон — паличка) — досліджує прокаріотів (бактерій та ціанобактерій); мікологія (від грец. мікес — гриб) — гриби; ботаніка (від грец. ботане — рослина) — рослини; зоологія (від грец. зоон — тварина) — тварин.

Видове різноманіття живих організмів вивчає систематика (від грец. систематикос - впорядкований, той, що належить до певної системи). Вимерлі організми досліджує палеонтологія (від грец. па-лайос - давній). Закономірності історичного розвитку живої матерії встановлює еволюційне вчення (від лат. еволютіо — розгортання).

Особливе місце серед біологічних наук посідає екологія (від грец. ойкос — дім, житло). Вона досліджує взаємозв'язки між організмами та середовищем їхнього існування, структуру та закономірності функціонування різноманітних угруповань організмів (популяцій, екосистем тощо).

Загальна біологія вивчає закономірності, притаманні всім живим організмам, досліджує шляхи історичного розвитку біосфери та живу матерію на різних рівнях її організації.

Основні методи біологічних досліджень

Кожна наука має власні методи досліджень.

Які ж основні методи біологічних досліджень? Живу матерію на різних рівнях її організації вивчають за допомогою різних методів, основні з яких — порівняльно-описовий, експериментальний, моніторинг та моделювання.

Одержані результати обробляють за допомогою математично-статистичного аналізу.

Порівняльно-описовий метод — один з найдавніших у біології. Його застосовував ще видатний давньогрецький вчений Арістотель, який описав приблизно 500 відомих йому видів тварин. Суть цього методу полягає в тому, що певні форми організмів чи явищ не лише описують, а й порівнюють з подібними організмами або явищами. Це дає змогу встановити своєрідність об'єкта досліджень. Наприклад, для того щоб описати новий вид організмів, учені-систематики повинні порівняти його з близькими відомими видами і вказати на їхні відмінності. Те саме стосується й органічних сполук, біохімічних процесів, будови клітин тощо.

Отже, для проведення наукових досліджень будь-який об'єкт необхідно класифікувати, тобто визначити ступінь його подібності та відмінності від інших. При цьому порівнюють лише в межах певного рівня організації живої матерії, тобто молекули порівнюють тільки з молекулами, клітини — з клітинами, популяції - з популяціями, види - з видами тощо.

Експериментальний метод ґрунтується на тому, що дослідники змінюють будову об'єкта дослідження, умови його існування, впливають на нього за допомогою різних факторів і спостерігають за наслідками цих змін. Такі експерименти можна проводити як у природі (польові експерименти), так і в науководослідних закладах (лабораторні експерименти). У лабораторних експериментах часто використовують піддослідні організми, яких розводять і утримують у спеціальних приміщеннях.

Моніторинг (від лат. монітор - той, хто нагадує, попереджає) — це постійне спостереження за станом окремих біологічних об'єктів, перебігом певних процесів у конкретних біогеоценозах чи біосфері. Моніторинг здійснюють переважно на популяційно-видовому, біогеоценотичному та біосферному рівнях. Він дає змогу не лише визначати стан об'єктів дослідження, а й прогнозувати можливі зміни, а також аналізувати їхні наслідки (наприклад, можливі зміни клімату нашої планети у зв'язку з накопиченням в атмосфері двооксиду карбону). Моніторинг дає змогу своєчасно виявляти негативні зміни у структурі та функціонуванні окремих популяцій, біогеоценозів чи біосфері в цілому і своєчасно розробляти заходи щодо їхньої охорони.

Моделювання (від лат. модулюс — устрій, зразок) — метод дослідження і демонстрування структур, функцій, процесів за допомогою їхнього спрощеного відтворення. Цей метод — обов'язковий етап різноманітних наукових досліджень, особливо тих, у яких об'єкти або процеси неможливо безпосередньо спостерігати або відтворювати експериментально.

Будь-яка модель неминуче спрощена і не відбиває всю складність об'єктів, процесів або явищ, які спостерігають у природі, а відображає лише загальні їхні риси чи можливий перебіг. Проте моделювання має виняткове значення, оскільки дає змогу прогнозувати можливі наслідки різноманітних процесів або явищ.

Особливе місце належить математичному моделюванню, завдяки якому можна проаналізувати складні кількісні взаємозв'язки та закономірності. Математична модель — це чисельне (у вигляді системи рівнянь) вираження парних взаємозв'язків (наприклад, залежність чисельності популяції рослиноїдної тварини від чисельності популяції хижака). Змінюючи чисельне значення одного з показників, введених до моделі, можна визначити, як змінюватимуться інші. Математичне моделювання, як і інші наукові дослідження, неможливе без застосування сучасної електронно-обчислювальної техніки.

Статистичний метод. Будь-які результати спостережень, експериментів або моделювання, потребують статистичної (математичної) обробки. Математична обробка потрібна для перевірки ступеня вірогідності отриманих результатів та правильного їхнього узагальнення. Застосування методів математичної статистики в біології сприяло її перетворенню з науки описової на точну науку, яка ґрунтується на математичному аналізі одержаних даних.

Наукові поняття

Будь-яка наука оперує певними поняттями, такими як науковий факт, гіпотеза, теорія, закон.

Науковий факт (від лат. фактум — зроблене) - це те, що насправді встановлене (структура, подія, явище тощо), але потребує наукового пояснення. На наукових фактах ґрунтуються гіпотези або теорії.

Гіпотеза (від грец. гіпотезіс — припущення) — науково обґрунтоване припущення, яке висувають для пояснення того чи іншого наукового факту, процесу або явища. Гіпотеза, підтверджена науковими дослідженнями, практикою, стає науковою теорією. Наукова теорія (від грец. теорія — спостереження, дослідження) — це узагальнення певної системи фактів і закономірностей. Будь-яку теорію можна вважати науковою лише після того, як її підтверджено на практиці.

Статистично вірогідну закономірність у біології називають правилом або науковим законом. Біологічні закони — це закономірності, що, здебільшого, не мають винятків і можуть тлумачитись лише певним чином (пригадайте закони, які ви вивчали з інших предметів).

Людина і довкілля

Одна з центральних проблем, які постають перед сучасною біологією, — проблема взаємовідносин людини та навколишнього середовища. Вже у стародавні часи люди розуміли, що неможливо тривалий час нехтувати законами природи, які підтримують у рівновазі все величезне біологічне різноманіття нашої планети. У XVII столітті англійський філософ Френсіс Бекон писав: «Ми не можемо керувати природою інакше, ніж підкоряючись їй». На необхідність уникнення всеосяжної екологічної кризи наголошував видатний український учений Володимир Іванович Вернадський. У першій половині XX століття він створив учення про ноосферу (від грец. ноос - розум), в основі якого - ідея про гармонійне входження людини і її господарської діяльності у колообіг речовин, що відбувається на нашій планеті. Для цього слід об'єднати зусилля всього людства, спрямовані на раціональне використання природних ресурсів, розробляти нові прогресивні технології, які не завдають відчутної шкоди природі. Ідейною основою цього вчення є повернення до ойкуменічного (від грец. ойкос — дім, житло) світогляду технічно нерозвинених суспільств минулого, але вже на новому техногенному рівні. Це дасть можливість вирішити дві, на перший погляд взаємовиключні, проблеми: забезпечити комфортні умови життя всіх людей і зберегти та поліпшити стан біосфери.

1. Що вивчає біологія? Які біологічні науки ви знаєте?
2. Які існують рівні організації живої матерії?
3. Які основні методи використовують для вивчення живої матерії?
4. Якими основними науковими поняттями оперує біологія?

М.Є. Кучеренко, Ю.Г. Первес, П.Г. Балан, В.М. Войціцький, Загальна біологія, 10 клас
Вислано читачами інтернет-сайту.

§1 Система біологічних наук. Зв'язок біологічних наук з іншими науками

Пригадайте: які біологічні науки вам відомі? Яких ви знаєте видатних учених-біологів?

Біологія - комплексна наука про живу природу. Ви вже знаєте, що біологія досліджує різні прояви життя. Як самостійна природнича наука біологія зародилася ще до нашої ери, а її назву запропонували 1802 року незалежно один від одного французький учений Жан-Батіст Ламарк (1744-1829) і німецький - Готфрід Рейнхольд Тревіранус (1766-1837).

Протягом попередніх років навчання у школі ви вже ознайомилися з основами таких біологічних наук, як ботаніка, мікологія, зоологія, анатомія та фізіологія людини та ін. Протягом наступних років ви дізнаєтеся й про досягнення інших біологічних наук: біохімії, цитології, вірусології, біології індивідуального розвитку, генетики, екології, еволюційного вчення, систематики, палеонтології тощо. Дані цих і багатьох інших біологічних наук дають змогу вивчати закономірності, притаманні всім живим організмам. Розгляньте малюнок 1.1 і ознайомтеся з короткою характеристикою основних біологічних наук. (Поміркуйте, які з біологічних наук, зазначених на схемі, на вашу думку, найбільше пов'язані між собою)

Біологію називають провідною наукою ХХІ ст. Без досягнень біології нині неможливий прогрес аграрних наук, охорони здоров'я і навколишнього природного середовища, біотехнології тощо.

Взаємозв'язки біології з іншими науками. Біологія тісно пов'язана з іншими природничими та гуманітарними науками. Унаслідок взаємодії з хімією виникла біохімія, а з фізикою - біофізика. Біогеографія - комплексна наука про поширення живих організмів на Землі - розроблена зусиллями кількох поколінь учених, що вивчали флору, фауну, угруповання видів у різних географічних частинах нашої планети. В усіх галузях біології застосовують математичні методи обробки зібраного матеріалу.

Унаслідок взаємодії екології з гуманітарними науками виникла соціоеко-логія (вивчає закономірності взаємодії людського суспільства та навколишнього природного середовища), а взаємодія біологїі людини з гуманітарними науками сформувала антропологію - науку про походження та еволюцію людини як особливого біосоціального виду, людські раси тощо.

Філософія біології - наука, що виникла внаслідок взаємодії класичної філософії з біологією. Вона вивчає проблеми світосприйняття у світлі досягнень біології.

Дані біологічних наук про людину (анатомії, фізіології, генетики людини тощо) слугують теоретичною базою медицини (науки про здоров'я людини та його збереження, захворювання, методи їхньої діагностики та лікування).
У другій половині ХХ ст. завдяки успіхам різних природничих наук (фізики, математики, кібернетики, хімії та інших) сформувалися нові напрями біологічних досліджень:

•    космічна біологія - вивчає особливості функціонування живих систем в умовах космічних апаратів і Всесвіту;
•    біоніка - досліджує особливості будови та життєдіяльності організмів з метою створення різних технічних систем і приладів;
•    радіобіологія - наука про вплив різних видів іонізуючого випромінювання на живі системи;
•    кріобіологія - наука про вплив на живу матерію низьких температур.

Сучасне суспільство часто стикається з проблемами, що виникають на стику з іншими науками. Наприклад, для оцінки наслідків антропогенних впливів на живі системи (як-от, радіаційних, хімічних тощо) потрібні спільні зусилля біологів, медиків, фізиків, хіміків та ін. Створення біоін-формаційних технологій (наприклад, для вивчення структури і функцій наборів спадкової інформації організмів) неможливо без спеціальних комп'ютерних програм. Вивчення спадкових хвороб людини - також завдання для багатьох наук (генетики, біохімії, медицини тощо).

► Ключові терміни та поняття.

Біологія, система біологічних наук.
Біологія - комплекс наук, які досліджують різні прояви життя.
Назву «біологія» запропонували 1802 року французький учений Ж.-Б. Ламарк і німецький - Г.Р. Тревіранус. Біологія має тісні зв'язки як з іншими природничими науками, так і з гуманітарними. Унаслідок взаємодії з іншими науками виникли біохімія, біофізика, біогеографія, радіобіологія та багато інших.

Нарис з історії розвитку біологічної науки

Людина як складова частина природи ще з давніх-давен прагнула вивчати тих тварин і рослини, які її оточували, адже від цього залежало її виживання. Перші спроби впорядкувати накопичені дані про будову тварин і рослин, процеси їхньої життєдіяльності й різноманітність належать ученим Давньої Греції - Арістотелю (мал. 1.2) та Тео-фрасту. Арістотель створив першу наукову систему для близько 500 видів відомих на той час тварин та заклав підвалини порівняльної анатомії (спробуйте визначити завдання цієї науки). Вважав, що жива матерія виникла з неживої. Теофраст (372-287 рр. до н. е.) описав різні органи рослин та заклав основи ботанічної класифікації.

Системи живої природи цих двох вчених стали підґрунтям для розвитку європейської біологічної науки та істотно не змінювались аж до VIII ст. н. е.

У період середньовіччя (V-XV ст. н. е.) біологія розвивалася здебільшого як описова наука. Накопичені факти в ті часи часто були спотвореними. Приміром, трапляються описи різних міфічних істот, як-от «морського монаха», що ніби з'являвся морякам перед штормом, або морських зірок з обличчям людини тощо.

В епоху Відродження швидкий розвиток промисловості, сільського господарства, видатні географічні відкриття поставили перед наукою нові завдання, чим стимулювали її розвиток. Так, з винайденням світлового мікроскопа пов'язане становлення цитології. Світловий мікроскоп з окуляром та об'єктивом з'явився на початку XVII ст., однак його винахідник достеменно невідомий; зокрема, великий італійський вчений Г. Галілей демонстрував винайдений ним дволінзовий збільшувальний прилад ще в 1609 р. А 1665 року, вивчаючи за допомогою вдосконаленого власноруч мікроскопа тоненькі зрізи корка бузини, моркви та ін., Роберт Гук (мал. 1.3) відкрив клітинну будову рослинних тканин і запропонував сам термін клітина. Приблизно в цей самий час голландський натураліст Антоні ван Левенгук (мал. 1.4) виготовив унікальні лінзи з 150-300-кратним збільшенням, через які вперше спостерігав одноклітинні організми (одноклітинні тварини й бактерії), сперматозоїди, еритроцити та їхній рух у капілярах.

Усі накопичені наукові факти про різноманіття живого узагальнив видатний шведський учений XVIII ст.

Карл Лінней (мал. 1.5). Він наголошував на тому, що в природі існують групи особин, які нагадують одна одну за особливостями будови, потребами до довкілля, заселяють певну частину поверхні Землі, здатні схрещуватися між собою та давати плідних нащадків. Такі групи, кожна з яких має певні відмінності від інших, він вважав видами.

Лінней започаткував сучасну систематику, а також створив власну класифікацію рослин і тварин. Він ввів латинські наукові назви видів, родів та інших систематичних категорій, описав понад 7500 видів рослин і близько 4000 видів тварин.

Важливий етап у розвитку біології пов'язаний зі створенням клітинної теорії та розвитком еволюційних ідей.

Зокрема, було виявлено ядро в клітині: уперше його 1828 року спостерігав у рослинній клітині англійський ботанік Роберт Броун (1773-1858), який згодом (1833) запропонував термін «ядро». 1830 року ядро яйцеклітини курки описав чеський дослідник Ян Пуркіне (1787-1869). Спираючись на праці цих учених та німецького ботаніка Маттіаса Шлейдена (1804-1881), німецький зоолог Теодор Шванн (мал. 1.6) 1838 року сформулював основні положення клітинної теорії, згодом доповнені німецьким цитологом Рудольфом Вірховим (1821-1902).

На початку ХІХ ст. Жан-Батіст Ламарк (мал. 1.7) запропонував першу цілісну еволюційну гіпотезу (1809), звернув увагу на роль чинників навколишнього середовища в еволюції живих істот. Найвагоміший внесок у подальший розвиток еволюційних поглядів зробив один з найвидатніших біологів світу - англійський учений Чарльз Дарвін (мал. 1.8). Його еволюційна гіпотеза (1859) започаткувала теоретичну біологію й значно вплинула на розвиток інших природничих наук. Учення Ч. Дарвіна згодом було доповнене і розширене працями його послідовників і як завершена система поглядів під назвою «дарвінізм» остаточно сформувалося на початку ХХ ст. Найбільшу роль у розвитку дарвінізму того часу відіграв знаменитий німецький учений Ернст Геккель (мал. 1.9), який, зокрема, запропонував 1866 року назву науки про взаємозв'язки організмів та їхніх угруповань з умовами середовища життя - екологія. Він намагався з'ясувати та схематично зобразити шляхи еволюції різних систематичних груп тварин і рослин, заклавши основи філогенії.

Важливий внесок у розвиток учення про вищу нервову діяльність та фізіологію травлення хребетних тварин і людини зробили російські вчені - Іван Михайлович Сєченов та Іван Петрович Павлов (мал. 1.10, 1.11), про що вам уже відомо з курсу біології 9-го класу.

У середині XIX ст. були закладені підвалини науки про закономірності спадковості й мінливості організмів - генетики. Датою її народження вважають 1900 рік, коли три вчені, які робили досліди з гібридизації рослин, - голландець Гуго де Фріз (1848-1935) (йому належить термін мутація), німець Карл Еріх Корренс (1864-1933) та австрієць Еріх Чермак (1871-1962) - незалежно один від одного натрапили на забуту працю чеського дослідника Грегора Менделя (мал. 1.12) «Досліди над рослинними гібридами», видану ще 1865 року. Ці вчені були вражені тим, наскільки результати їхніх дослідів збігалися з отриманими Г. Менделем. Згодом закони спадковості, встановлені Г. Менделем, сприйняли науковці різних країн, а ретельні дослідження довели їхній універсальний характер. Назву «генетика» запропонував 1907 року англійський учений Уільям Бетсон (1861-1926). Величезний внесок у розвиток генетики зробив американський учений Томас Хант Мор-ган (мал. 1.13) зі своїми співробітниками.

Підсумком їхніх досліджень стало створення хромосомної теорії спадковості, яка вплинула на подальший розвиток не лише генетики, а й біології в цілому. Нині генетика стрімко розвивається і посідає одне з центральних місць у біології.

Наприкінці XIX ст. (1892) російський учений Дмитро Йосипович Івановський (1864-1920) відкрив неклітинні форми життя - віруси. Цю назву невдовзі запропонував голландський дослідник Мартин Віллем Бейєринк (18511931). Однак розвиток вірусології став можливий лише з винайденням електронного мікроскопа (30-ті роки XX ст.), здатного збільшувати об'єкти досліджень у десятки й сотні тисяч разів. Завдяки електронному мікроскопу людина змогла детально вивчити клітинні мембрани, найдрібніші органели та включення.

У XX ст. бурхливо розвивалися молекулярна біологія, генетична інженерія, біотехнологія тощо. Американський учений - біохімік Джеймс Уотсон, англійські -біолог Френсис Крік (мал. 1.14) та біофізик Морріс Уілкінс (1916-2004) у 1953 році відкрили структуру ДНК (за це їм 1962 року присуджено Нобелівську премію в галузі фізіології та медицини), а згодом з'ясували роль нуклеїнових кислот у збереженні й передачі спадкової інформації.

Два біохіміки - іспанець Северо Очоа (1905-1993) та американець Артур Корнберг (1918-2001) стали лауреатами Нобелівської премії в галузі фізіології та медицини 1959 року за відкриття механізмів біосинтезу РНК і ДНК. А протягом 1961-1965 років завдяки роботам лауреатів Нобелівської премії в галузі фізіології та медицини 1968 року американських біохіміків Маршалла Ніренберга (19272010), Роберта Холлі (1922-1993) та індійського біохіміка Хара Гобінда Хорани (1922-2010) було розшифровано генетичний код і з'ясовано його роль у синтезі білків.

У розробці біотехнологічних процесів часто застосовують методи генетичної та клітинної інженерії. Генетична інженерія - це прикладна галузь молекулярної генетики та біохімії, яка розробляє методи перебудови спадкового матеріалу організмів вилученням або введенням окремих генів чи їхніх груп. Поза організмом гени вперше синтезував 1969 року Х.Г. Хорана. Того ж року вперше вдалося виділити в чистому вигляді гени бактерії - кишкової палички. За останні десятиріччя вчені розшифрували структуру спадкового матеріалу різних організмів (мух-дрозофіл, кукурудзи та ін.), і людини зокрема. Це дає можливість вирішити багато проблем, наприклад, лікування різноманітних хвороб, збільшення терміну життя людини, забезпечення людства продуктами харчування та ін.

За свої дослідження в галузі біохімії отримали Нобелівську премію по фізіології та медицині 1953 року два біохіміки німецького походження - англійський Ханс Адольф Кребс (1900-1981) та американський Фріц Альберт Ліп-ман (1899-1986) за відкриття циклу біохімічних реакцій під час кисневого етапу енергетичного обміну (названий циклом Кребса). Американський хімік Мелвін Калвін (1911-1997) вивчив етапи перетворення карбон(ІІ) оксиду на вуглеводи під час темнової фази фотосинтезу (цикл Кельвіна), за що отримав Нобелівську премію з хімії в 1961 році. 1997 року американському лікарю-біохіміку Стенлі Пру-зінеру (1942 р. н.) було присуджено Нобелівську премію з фізіології та медицини за дослідження пріонів - білкових інфекційних частинок, здатних спричиняти смертельно небезпечні захворювання головного мозку людини та сільськогосподарських тварин («коров'ячий сказ» та ін.).

Важливий внесок у розвиток біології належить українським ученим. Зокрема, дослідження Олександра Онуфрійовича Ковалевського (мал. 1.15) та Івана Івановича Шмальгаузена (мал. 1.16) відіграли важливу роль у розвитку порівняльної анатомії тварин, філогенії та еволюційних поглядів. Ілля Ілліч Мечников (мал. 1.17) відкрив явище фагоцитозу і розвинув теорію клітинного імунітету, за що йому було присуджено Нобелівську премію з фізіології та медицини в 1908 році. Він також запропонував гіпотезу походження багатоклітинних тварин. О.О. Ковалевського та І.І. Мечникова справедливо вважають засновниками еволюційної ембріології. Всесвітню славу українській ботанічній школі приніс Сергій Гаврилович Навашин (мал. 1.18), який 1898 року відкрив процес подвійного запліднення у квіткових рослин.

Важко уявити сучасний розвиток екології без праць нашого видатного співвітчизника - Володимира Івановича Вер-надського (мал. 1.19). Він створив учення про біосферу - єдину глобальну екосистему планети Земля, а також ноосферу - новий стан біосфери, спричинений розумовою діяльністю людини. Як це часто буває, ідеї В.І. Вернадського випередили свій час. Лише тепер його прогнози про ноосферу розглядають як своєрідну програму, покликану забезпечити гармонійне співіснування людини та навколишнього природного середовища, яке спирається на екологізацію всіх сфер діяльності людини: промисловості, транспорту, тваринництва та рільництва. В.І. Вернадський започаткував нову науку - біогеохімію, що вивчає біохімічну діяльність живих організмів з перетворення геологічних оболонок нашої планети.

Великі досягнення в українській ботанічній науці належать Олександру Васильовичу Фоміну, Миколі Григоровичу Холодному, Миколі Миколайовичу Гришку (1901-1964), зоологічній - Карлу Федоровичу Кесслеру (1815-1881), Володимиру Опанасовичу Караваєву (1864-1939), Вадиму Олександровичу Топачевському (1930-2004), біохімії - Олександру Володимировичу Палладіну, Миколі Євдокимовичу Кучеренку (1938-2008), гідробіології - Олександру Вікторовичу Топачевському (1897-1975), радіобіології - Дмитру Михайловичу Гродзинському (1929 р. н.), генетиці - Сергію Михайловичу Гершензону, мікробіології - Данилу Кириловичу Заболотному та Миколі Григоровичу Холодному, фізіології людини і тварин - Олександру Олександровичу Богомольцю, Василю Юрійовичу Чаговцю (1873-1941), Платону Григоровичу Костюку, паразитології - Олександру Прокоповичу Маркевичу (1905-1999) та багатьом іншим (мал. 1.20).

П.Г. Балан, Ю.Г. Вервес, В.П. Поліщук. Біологія, 10 клас
Вислано читачами інтернет-сайту.

Значення біології в житті людини й суспільства

Терміни та поняття: біологія, сталий розвиток, глобальні проблеми людства, екологічні проблеми.

Не буде перебільшенням сказати, що сучасна біологія (від грец. біос — життя, логос — наука) — одна з найважливіших для людства природничих наук. Це пов'язано з тим, що саме біологія є основою медицини (мал. 1) — науки, одним із напрямків якої є обґрунтування методів запобігання хворобам людини та зміцнення її здоров'я (пригадайте, які хвороби в наш час є найбільш небезпечними для людства); це наукова база для сільського господарства (мал. 2) й виробництва продуктів харчування, дефіцит яких на земній кулі стає все відчутнішим. За допомогою сучасних біотехнологій вже найближчим часом можливий перехід на біопаливо, що, на думку вчених, при потребі допоможе подолати енергетичну кризу. І взагалі, саме біологія — ключ до гармонійного існування природи й людини, що є обов'язковою умовою не тільки сталого розвитку сучасної цивілізації, а й існування людства.

Раціон харчування людини цілком складається з таких об'єктів біологічного походження, як крупи, борошно, овочі та фрукти, м'ясні, рибні, молочні продукти, прянощі (мал. 3). Власне кажучи, з їжею ми споживаємо тільки два небіологічні компоненти — воду та сіль. Навіть оцтова кислота, що використовується як приправа або для консервації, теж має безпосереднє відношення до живого, оскільки є результатом обміну речовин. Виявляється, щодня в організмі здорової людини утворюється 300 грамів оцтової кислоти!

Якщо ще 50 років тому своє майбутнє людство пов'язувало з технічним прогресом: польотами в космос, конструюванням надпотужних машин, ядерною енергетикою, створенням величезних водосховищ (мал. 4), зміною течії річок, то нині стало очевидним, що зростаюче виробництво матеріальних благ тісно пов'язане з руйнуванням природи. У результаті постраждали не тільки ліси, озера, річки, тварини та рослини, багато видів яких вимерли, а ще більше знаходиться на межі існування, але й сама людина.

Темпи винищення живого можна проілюструвати. Так, якщо до першого видання Червоної книги України, яке було опубліковано в 1980 р., входило 245 видів тварин та рослин, до другого, що побачило світ в 1994-1995 рр. (мал. 5), — 895, то до третього, 2009 р. видання, включено понад 1350 видів.

Науки про життя стали основним пріоритетом розвитку сучасного суспільства. Саме їм приділяють підвищену увагу не тільки науковці, а й громадськість, політичні діячі. Наприклад, про таке досягнення сучасної біології, як розшифровка геному людини, сповістили світ у 2000 р. президент США та прем'єр-міністр Великої Британії. І це не випадково. Якщо в XX ст. людство повною мірою випробувало на собі позитивні і негативні наслідки досягнень у галузі хімії та фізики, то XXI ст. чимало видатних науковців сучасності оголосили століттям біологічної небезпеки.
Так само, як у 1955 р. за ініціативою найавторитетніших вчених світу А. Ейнштейна і Ф. Жоліо-Кюрі виник Пагуошський рух, спрямований проти ядерної зброї, в наш час вкрай актуальним є запобігання неконт-рольованому використанню ресурсів навколишнього середовища, неетичному ставленню до живих об'єктів та природи взагалі (мал. 6). (Пригадайте, які видатні особистості сьогодення вже приєдналися до цього руху.)
Наука впритул підійшла до межі, за якою приховано таємницю життя. Сьогодні неможливо передбачити, чим може закінчитися вільне маніпулювання цією таємницею.

Жива природа — це головний ресурс людства, запаси якого вже суттєво підірвані. З кожним роком зростає дефіцит питної води. Забруднення повітря (мал. 7) й неприродні продукти харчування призводять до появи раніше невідомих хвороб. Незважаючи на виведення нових, більш продуктивних сортів рослин та порід тварин, кількість голодуючих на земній кулі не тільки не зменшується, а навіть збільшується. Причиною, перш за все, є зміна клімату, що призводить до посухи та неврожаю, а також зменшення площі орних земель, зниження родючості ґрунтів.

Глобальною проблемою людства, яка в ХХІ ст. вийшла на перше місце, стали взаємини людини й природи. Серед конкретних екологічних проблем зазвичай визнають зміну клімату (мал. 8), дефіцит прісної води (мал. 9), перетворення орних земель на пустелі, деградацію рослинності, зростання чисельності населення, забруднення ґрунту, води й повітря відходами виробництва, потоншення озонового шару, виснаження природних ресурсів, появу й поширення нових захворювань. Зрозуміло, що без пізнання й опанування людством правил і законів життя природи, без переходу промисловості й енергетики на екологічно чисті, так звані безвідходні технології, без впровадження останніх досягнень біологічної науки в сільське господарство та медицину, подальше існування сучасної цивілізації виявляється просто неможливим.

За даними ООН, на грудень 2008 р. кількість голодуючих у всьому світі перевищила 960 мільйонів. Більшість голодуючих (907 мільйонів) проживає в країнах, що розвиваються. З них 65 % живуть в Індії, Китаї, Конго, Бангладеш, Індонезії, Пакистані та Ефіопії.

Однак не варто зосереджуватися лише на прикладній цінності живої природи. Адже біологія — наука про найкрасивіші речі у світі! Жоден об'єкт досліджень інших наук не несе такої естетичної цінності, як жива природа (мал. 10)! Квіти й метелики, птахи й звірі, домашнє кошеня і мальовничий пейзаж за вікном, золота рибка в акваріумі й навіть молодший брат — це все об'єкти вивчення біології. Адже найкрасивіше й найгар-монічніше у світі — це живе! Тому пам'ятайте, що ви вивчаєте дуже цікаву науку про чарівні явища та об'єкти (мал. 11 ).

Безсумнівно, величезною є й пізнавальна цінність живої природи і біології як засобу її пізнання. Біологія — не тільки спосіб вивчення живої природи як такої, але й спосіб впливу на неї. З розвитком різних галузей цієї науки, зокрема біотехнології, з'являються, наприклад, генномодифіковані організми (бактерії, рослини й тварини) з властивостями, які дотепер природі не були відомі.

Отже, усе, що відбувається у світі, так чи інакше пов'язане з життям. Мертвий світ порожній і безглуздий.

С.В.Межжерін, Я.О.Межжеріна, Т.В.Коршевнюк, Біологія, 10 клас
Надіслано читачами інтернет-сайтів

Розвиток біологічної науки

Терміни та поняття: натурфілософія, систематика, клітинна теорія.

Первинні уявлення про живу природу і перші спроби наукових узагальнень. Перші спроби систематизувати знання про живу природу належать давньогрецьким філософам. Античні мислителі висловлювали думки про сутність живого, походження тварин та людини.

Філософи-натуралісти Стародавньої Греції (V ст. до н. д.) вважали, що живі організми виникли з неживої матерії внаслідок її поступових змін. Причому потворні, неповноцінні істоти з часом вимерли, а гармонійні вижили й почали розмножуватися.

Найперші дослідження будови тіла людини провів видатний лікар, реформатор античної медицини, автор праць з анатомії «Про залози», «Про серце», «Про природу кісток» Гіппократ (мал. 12) (бл. 460-377 рр. до н. д.). Він досить добре знав будову серця, розрізняв артерії та вени, визначав черепномозкові та спинномозкові нерви. Гіппократ цілком справедливо вважав, що процес дихання відбувається за допомогою легень, але помилявся, думаючи, що цей процес слугує для охолодження серця. Він висловив геніальну на той час думку про зв'язок головного мозку з психічною діяльністю людини. (Пригадайте типи темпераменту та чотири основні «тілесні рідини», з якими їх пов'язував Гіппократ.)

Початок власне біологічної науки заклав у своїх працях давньогрецький вчений і філософ Аристотель (мал. 13) (384-322 рр. до н. д.), якого вважають засновником зоології. Він написав кілька спеціальних трактатів, присвячених будові, класифікації й виникненню тварин, найвідомішим з яких є «Історія тварин». У цій праці Аристотель описав будову тіла тварини, систему органів людини, здійснив порівняння будови тіла людини і тварини, розглянув способи розмноження й особливості розвитку тварин.

Засновником ботаніки вважають давньогрецького природодослідника Теофраста (мал. 14) (близько 372287 рр. до н. д.), улюбленого учня Аристотеля. У праці «Історія рослин» Теофраст описав різні способи розмноження рослин і процес проростання насіння, вказав на відмінності між однодольними і дводольними рослинами, визначив, що рослини можуть належати до чоловічої або жіночої статі. Він першим запровадив термін «плід».

Визначний біолог-дослідник, римський лікар Клавдій Гален (мал. 15) (н. д. 130-200) вважається батьком анатомії. Його авторитет як вченого був незаперечним понад тисячу років. Гален вивчав внутрішню будову свійських тварин: овець, биків, свиней, собак, а також мавп. Він дослідив і детально описав їхні серце, м'язову систему, центральну і периферичну нервові системи.

Біологія в Середні віки та епоху Відродження. В епоху Середньовіччя біологія практично не розвивалася.

(Пригадайте характерну ознаку цього періоду в історії людства.) Будь-які спроби проникнути в сутність природних явищ визнавалися єретизмом. Нечисленні сміливці, які наважувалися на це, зазнавали гонінь або були страчені. Серед них і видатний іспанський анатом Мігель Сервет (мал. 16) (1511-1553), який першим вказав на споріднені зв'язки між людиною і мавпою.

З XVI ст. розпочався бурхливий розвиток природознавства, філософії, мистецтва. Цей період називається епохою Відродження. Інтерес до природознавства був одним із чинників зародження промисловості, розвиток якої був неможливий без наукової революції. (Пригадайте з уроків історії, які саме наукові відкриття сприяли розвитку капіталістичних відносин на межі ХУ-ХУІ ст.)

Середньовічна біологія, як і антична, спочатку не відокремлювалася від філософії і тому називалась натурфілософією (від лат. натура — природа). Перші трактати про сутність та явища природи, присвячені питанням природознавства, були досить абстрактними. Проте поступово починають формуватися нові підходи до пізнання живої природи і набувають розвитку наукові методи досліджень — спостереження й експеримент. Саме на підставі експериментальних досліджень біологія сформувалася як наука.

Першочергову роль у становленні біології відіграли експериментальні дослідження з анатомії й фізіології людини, яких так потребувала медицина.

Не задовольняючись лекціями своїх учителів, які викладали за Галеном, Андреас Везалій (мал. 17) (1514-1564) під загрозою смертної кари потайки досліджував людські тіла. Везалій виправив близько 200 історичних помилок Галена, зокрема спростував твердження про те, що у чоловіків на одне ребро менше, ніж у жінок, та не знайшов кісточку, яка не горить у полум'ї і має таємничу силу, що дозволить людині воскреснути у день Страшного суду та постати перед Богом, як було описано у підручниках з анатомії того часу.

Інший видатний анатом, фізіолог та ембріолог Вільям Гарвей (мал. 18) (1578-1657) експериментально довів, що у людини відбувається безперервний замкнений кровообіг, встановив, що серце має м'язову будову і є органом кровообігу. Ці дослідження мали величезне значення: вони довели, що будова тіла і процеси, які відбуваються в організмі людини і тварини, подібні, а тому розуміння їхньої природи не потребує участі душі або божественного начала.

Геніальний художник, мислитель, технік Леонардо да Вінчі (1452-1519) протягом десятків років анатомував людські тіла і зробив багато точних замальовок. На жаль, його анатомічні трактати стали широковідомі лише через півтора століття після смерті автора і тому не мали впливу на розвиток цієї науки.

Важливий науковий напрям експериментальної біології кінця епохи Середньовіччя сформувався після відкриття дрібних істот, яких не здатне бачити око людини, а також клітинної будови організмів. Вивчення мікросвіту стало можливим завдяки розвитку оптики, винайденню лінз і мікроскопа. Значний внесок у розвиток мікроскопічних досліджень зробив англієць Роберт Гук (мал. 19) (1635-1703), який описав мікроскопічну будову тканин рослин та таких доволі дрібних об'єктів, як око мухи, крило бджоли, личинка комара. Виявив їх клітинну будову і голландець Антоні ван Левенгук (мал. 20) (1632-1723), який за допомогою виготовлених власноруч лінз із понад 250-кратним збільшенням першим побачив сперматозоїди, бактерії та найпростіших, назвавши їх «тваринками». (Пригадайте роздільну здатність сучасного світлового та електронного мікроскопа.) Сьогодні мікробіологія, засновником якої вважають Левенгука, переживає свій розквіт.

«Всі мої прагнення спрямовані лише на те, щоб зробити очевидною істину і докласти мій невеликий талант до того, щоб відволікти людей від старих та забобонних переконань», — писав Левенгук. (Чи існують у сучасному світі забобонні переконання, які не може пояснити біологічна наука?)

Становлення основних біологічних наук у XVIII-XIX ст. Протягом XVIII — першої половини XIX ст. відбулося остаточне становлення біології як науки, сформувалися основні її напрями. (Назвіть відомі вам біологічні дисципліни.) Це супроводжувалося важливими науковими відкриттями. До них належить встановлення наприкінці XVIII ст. факту «живлення» у рослин, в якому важливу роль відіграють сонячні промені. (Пригадайте, що таке фотосинтез.) Практичні результати експериментів з живлення рослин, що їх проводили не лише біологи, а й хіміки та фізики, довели, що вивчати живі істоти можна так само, як і неживі об'єкти — за допомогою методів фізичних наук: вимірювань, зважувань та обчислень.

Цей період ознаменувався становленням систематики як самостійної науки та формуванням клітинної теорії.
Накопичення знань про тварин і рослини потребувало їх систематизації. Спочатку види тварин і рослин упорядковували за алфавітом, потім почали класифікувати за особливостями будови тіла і способу життя. Така класифікація допомагала ще й визначати види тварин і рослин. Вагомий внесок у формування системи тваринного і рослинного світу зробив шведський природознавець Карл Лінней (мал. 21) (1707-1778), який «зазирнув у кожну квітку» та за кількістю і характером тичинок поділив рослини на 24 класи. Його дослідження започаткували сучасну біологічну науку — систематику, завданням якої є впорядкування, класифікація всіх живих організмів. Головним недоліком системи Ліннея було те, що вона не враховувала спорідненості видів. Лише класифікація живих істот, побудована за багатьма ознаками, робить систему організмів сталою.

Цікаво, що сучасники Ліннея, зокрема Бюффон, рішуче заперечували класифікацію, яка, на їх думку, не тільки порушувала неперервність живих істот, але й «вбивала» прекрасний світ живої природи своєю штучністю. (Аяк вважаєте ви?)

Класифікацію Ліннея згодом було модифіковано. Адже науковець шукав лише подібні ознаки у рослин, і не бачив родинні зв'язки між видами, оскільки заперечував можливість еволюції та нерідко спирався у своїй роботі на інтуїцію та інстинкт натураліста.

У XIX ст. відбулися епохальні відкриття в області вивчення клітини. Було встановлено, що клітина складається з ядра і цитоплазми, а клітини тварин і рослин мають подібну будову. Спираючись на ці та інші факти, зокрема результати емпіричних досліджень Мат-тіаса Шлейдена (1804-1881) щодо ролі ядра в клітинах рослин, німецький біолог Теодор Шванн (мал. 22) (1810-1882) у 1839 р. сформулював теоретичне положення, відповідно до якого всім організмам властива клітинна будова. Клітинна теорія Т. Шванна містила й помилкові судження, зокрема вчений припускав, що клітини в організмі виникають шляхом новоутворень із первинної неклітинної речовини. Проте завдяки цій теорії стала очевидною спорідненість всіх живих істот — людина й інфузорія, миша і квасолина мають одну спільну ознаку: вони складаються з клітин.

Історія науки про живе налічує майже 2500 років. Біологія як наука сучасного типу сформувалася протягом відносно короткого періоду (близько 300 років), коли в біологічні дослідження були впроваджені наукові поняття і методи фізики та хімії, внаслідок чого виникла експериментальна біологія.

С.В.Межжерін, Я.О.Межжеріна, Т.В.Коршевнюк, Біологія, 10 клас
Надіслано читачами інтернет-сайтів

Становлення сучасної біології

Терміни та поняття: концепція креаціонізму, палеонтологія, трансформізм, еволюційна теорія, дарвінізм, природна система організмів, генетика, молекулярна біологія, екологія.

Формування еволюційної теорії. До XVIII ст. у біології панувало уявлення про сталість і незмінність видів організмів, а їх різноманітність пояснювали результатом божественного творіння.

Наприкінці XVIII — початку XIX ст. ці погляди сформувалися як концепція (від лат. концепціо — розуміння, система) креаціонізму (від лат. креаціо — створення), згідно з якою світ людини та різні форми життя на Землі створені вищою надприродною силою. Її прихильники вважали, що видів існує стільки, скільки їх було під час створення світу.

Ілюстрацією панування креаціонізму в палеонтології того часу є опис скелета викопної гігантської саламандри як грішника — свідка Всесвітнього потопу.

Проте викопні рештки свідчили, що колись на Землі жили не окремі види тварин, що вимерли, а цілі групи, які послідовно змінювали одна одну. Для пояснення цієї суперечності французький зоолог Жорж Кюв'є (мал. 23) (1769-1832), якого вважають засновником палеонтології (від грец. палаїс — давній, онтос — істота, логос — вчення) — науки, що вивчає вимерлі організми, запропонував теорію, відповідно до якої в історії Землі були періоди катастроф, наслідком яких стало вимирання цілих груп тварин, після чого за волею Творця відбувалось оновлення тваринного і рослинного світу. Науковець доводив, що у світі тварин існує чотири типи тіла: членистий (раки, комахи, деякі черви); м'якотілий (равлики, восьминоги та ін.); хребетний та променевий. Якщо К. Лінней в основу своєї класифікації поклав виключно зовнішні ознаки, то Кюв'є додав до них анатомічні.

Кюв'є встановив принцип кореляції (від лат. кореляціо — співвідношення) органів. Наприклад, якщо звір мав ікла, то у нього не було рогів. На основі цього принципу науковець здійснив реконструкцію багатьох вимерлих тварин, яких раніше вважали «іграми природи» або «кістяками казкових велетнів» чи древніх святих.

Кюв'є описав близько 150 видів раніше невідомих науці ссавців та плазунів. «Дайте мені лише одну кістку, і я відновлю усю тварину», — говорив учений.

У той час, на противагу креаціонізму, розвивається трансформізм (від лат. трансформо — надавати нового вигляду, перетворювати) — вчення про історичну змінність організмів і походження одних видів від інших, що відбувається без участі Творця. Прибічниками цього вчення були Р. Гук, французький ботанік Жорж Луї Бюффон (мал. 24) (1707-1788), німецький природознавець і поет Йоганн Вольганг Гете (1749-1832), а також Еразм Дарвін (1731-1802) — англійський натураліст і поет, дід Чарлза Дарвіна.

Проте рушійні сили — фактори (від лат. фактор — той, що робить) еволюції (від лат. еволюціо — розгортання) — ці вчені детально не досліджували. Трансфор-місти обмежилися лише міркуваннями про первинну доцільність організмів і не розглядали власне біологічні механізми еволюційних перетворень, тому ця теорія трансформізму була таким самим умовиводом, як і креаціонізм.

Перша еволюційна теорія — система ідей про історичну змінність живого, що являла собою вершину трансформізму, була закладена французьким ученим Жаном Батістом Ламарком (мал. 25) (1744-1829). Основні положення цієї теорії викладено у праці «Філософія зоології»: організми змінюються під дією зовнішніх та внутрішніх факторів; види несталі і перетворюються в інші види; в організмах закладено прагнення до вдосконалення, на шляху до якого відбувається еволюція; зміни організмів, набуті за життя, успадковуються.

Ламарк одним із перших спробував розробити природну систему рослин. За ступенем удосконалення квітки та плоду він поділив їх на таємношлюбні, однолопасні, неповні, складноцвітні, однопелюсткові, багатопелюсткові.
(Чи використовують у сучасній ботаніці цю класифікацію?)

Сучасний погляд на теорію еволюції пов'язаний з ім'ям Чарлза Дарвіна (мал. 26) (1809-1882), його теорією природного добору, яку він виклав в опублікованій у 1859 р. праці «Походження видів шляхом природного добору». За Дарвіном, еволюція відбувається внаслідок взаємодії трьох основних біологічних факторів: мінливості, спадковості та природного добору. Мінливість надає матеріал для еволюційних перетворень, спадковість закріплює ці зміни, зберігаючи їх у потомках, а природний добір залишає лише особин з індивідуальними відмінностями, що сприяють виживанню організмів. Постійне накопичення нових ознак на певному етапі приводить до утворення нового виду. Саме нові види краще пристосовані до життя, ніж їхні попередники, здатні залишити більшу кількість по-томків, що поступово спричинює витіснення старих форм новими. Це вчення, у якому роль рушійної сили еволюції належить природному добору, називається дарвінізм.

У подальшому еволюційна теорія розвивалася, збагачувалася відомостями з інших розділів біології, доповнювала їх, створюючи нові еволюційні напрями. Виникли еволюційна морфологія, еволюційна палеонтологія та еволюційна ембріологія (від грец. ембріон — зародок). Засновниками останньої були професор Новоросійського університету в Одесі Ілля Ілліч Мечніков (мал. 27) (1845-1916) і академік Петербурзької Академії наук, директор Севастопольської біологічної станції у 1892-1901 рр. Олександр Онуфрійович Ковалевський (1840-1901).

У XX ст. на основі дарвінізму й досягнень інших біологічних наук виникла синтетична теорія еволюції, яка об'єднала дарвінізм з досягненнями генетики. У її розвиток вагомий внесок зробив академік Академії наук України Іван Іванович Шмальгаузен (мал. 28) (1884-1963) — засновник і директор Інституту зоології, що сьогодні носить його ім'я, а також наш співвітчизник академік Національної академії США Феодосій Григорович Добжанський (мал. 29) (1900-1975).

Завершальним етапом формування еволюційного вчення стало проникнення ідей дарвінізму в біологічну систематику. Це привело до створення природної системи організмів, якою користуються й досі. На відміну від штучної системи Ліннея, її побудовано за принципом спорідненості організмів: близькі види тварин об'єднано в категорію «рід», близькі роди утворюють категорію «родина», а близькоспоріднені родини — «ряди». Основою для визначення спорідненості організмів слугують не поодинокі ознаки, а їх комплекси, також особливості індивідуального розвитку організмів і дані еволюційної палеонтології.

Засновником природної системи тварин вважають німецького біолога Ернста Геккеля (мал. 30) (1834-1919), який першим побудував філогенетичне (від грец. філе — плем'я, генезис — походження) дерево царства Тварини.

Виникнення генетики й формування молекулярної біології. Пояснити механізми успадкування ознак намагалися ще Гіппократ і Аристотель. У подальшому вчені докладали великих зусиль, аби розкрити таємниці спадковості. Після перевідкриття у 1900 р. одночасно трьома вченими, незалежно один від одного, законів спадковості, установлених у 1865 р. Грегором Менделем (мал. 31) (1822-1884), виникла генетика (від грец. генезис — походження) — наука про мінливість і спадковість організмів. Принципово новим у працях Менделя було твердження про переривчастий характер спадковості, відкриття корпускул (від лат. корпускулюм — частка), одиниць спадковості, які у 1906 р. отримали назву — гени (від грец. генос — рід, походження).

У 20-ті роки XX ст. розпочинаються бурхливі генетичні дослідження, і за кілька десятиліть генетика стає однією з найрозвиненіших біологічних наук, які використовували передові експериментальні методи. Такий стрімкий розвиток генетики був зумовлений як потребами сільського господарства, так і досягненнями інших галузей біології, що були підґрунтям для експериментального вивчення спадковості. Серед визначних учених-генетиків того часу особливе місце посідає академік Російської академії наук і Національної академії наук України Микола Іванович Вавилов (мал. 32) (1887-1943) — видатний організатор селекційної роботи, який виявив центри походження культурних рослин, сформулював ряд теоретичних положень генетики, зокрема закон гомологічних рядів у спадковій мінливості, що відіграв важливу роль у розвитку сільськогосподарських наук.

«В еволюційному розвитку немає хаосу; не дивлячись на різноманітність форм живого, мінливість вкладається у певні закономірності», — стверджував учений.

Успіхи біології XX ст. були б неможливі без використання досягнень інших наук, насамперед фізики й хімії. Саме завдяки методам фізики й хімії упродовж десятиліть розкрито численні таємниці генів: встановлено, що гени містяться в хромосомах і є одиницею спадкового матеріалу, який відповідає за формування певної елементарної ознаки. Далі було вивчено їх структуру і механізм дії. Особливе значення у дослідженнях, що інтенсивно проводилися в 40-50-х рр. XX ст., мали відкриття академіка НАН України Сергія Михайловича Гершензона (мал. 33) (1906-1999), досліди якого стали основою доведення того, що саме ДНК є носієм спадкової інформації.

Важливим відкриттям XX ст. стало розшифрування структури ДНК, яке в середині 50-х років здійснила група англійських учених. Модель структури ДНК побудували Джеймс Вотсон (мал. 34) (р. н. 1928) та Френсіс Гаррі Крік (мал. 35) (1916-2004). Це відкриття є початком молекулярної біології — науки, яка вивчає структуру й функції біологічних молекул та молекулярні основи спадковості. Сучасні успіхи молекулярної біології вражають. Нині можна вмістити ген бактерій в геном рослини, ген рослини — в геном тварини і навпаки. Такі досліди проводять у межах напряму сучасної науки, який отримав назву генної інженерії.

Виникнення і розвиток екології. Термін екологія (від грец. ойкос — оселя, середовище, логос — вчення) був запроваджений у 1869 р. Е. Геккелем, який окреслив коло питань, пов'язаних із впливом чинників живої й неживої природи на життя організмів. Ця наука первинно виникла виключно для того, щоб розвивати ідеї Дарвіна щодо природного добору.

В екології сформувалися положення, що є актуальними й сьогодні: 1) тварини і рослини живуть угрупованнями, яким притаманні власні правила та закони; 2) рослини і тварини утворюють покрив Землі; 3) речовина й енергія на Землі перебувають у стані кругообігу. Ключовим моментом становлення екології як науки було формулювання понять екосистема (від грец. ойкос — оселя, середовище, система — об'єднання) і біогеоценоз (від грец. біо — життя, ге — Земля, коїнос — загальний).

Визначним досягненням біології XX ст. стало виникнення ідеї про єдність живого на Землі, яка сформувалася у вигляді вчення про біосферу (від грец. біо — життя, сфера — куля) — живу оболонку Землі. Як не дивно, ідею про те, що на зовнішній оболонці Землі міститься «сфера життя», висловив ще Ламарк, а термін «біосфера» був запроваджений у 1875 р. австрійським геологом Едуардом Зюссом (мал. 36) (1831-1914).

Зюсс писав: «...як на Сонці виділяють концентричні оболонки, так, напевно, і на Землі можна відрізнити оболонки, з яких кожна знаходиться у численних зв'язках з іншими... Перша оболонка — атмосфера, друга — гідросфера і третя — літосфера... Одне здається чужорідним на цьому великому, утвореному зі сфер небесному тілі, а саме — органічне життя. Там воно обмежене певною зоною на поверхні літосфери. Рослини, коріння яких у пошуках їжі проникає у ґрунт і піднімається у повітря, щоб дихати, є гарною ілюстрацією розташування органічного життя... Вона (біосфера) простягається тепер як над сухою, так і над вологою поверхнею». (Пригадайте, в які періоди існування планети біосфера обмежувалась лише водним середовищем.)

Особливого значення для розвитку вчення про біосферу набули праці академіка Володимира Івановича Вернадського (мал. 37) (1863-1945) — першого президента Академії наук України. Нині екологія являє собою систему наук, що має незаперечне значення для охорони природи.

Вернадський стверджував, що важливим етапом еволюції біосфери буде її перехід до ноосфери (від лат. ноо — розум) — «сфери розуму» внаслідок розселення людини по усій поверхні планети, перемоги її над іншими біологічними видами, оволодіння силами природи та контролю над ними, розвитку позапланетних систем зв'язку, створення єдиної інформаційної системи, відкриття нових джерел енергії, залучення людей до наукової діяльності тощо. (Які прогнози науковця вже справдились?)

Ключовим етапом становлення сучасної біології є формування уявлень про еволюційний характер виникнення й розвитку життя на Землі, які з часом збагатились досягненнями генетики та екології.

С.В.Межжерін, Я.О.Межжеріна, Т.В.Коршевнюк, Біологія, 10 клас
Надіслано читачами інтернет-сайтів


_{Плани уроків з біології, конспекти та підручники з біології онлайн, електронні видання безкоштовно скачати}

Зміст уроку
 конспект уроку і опорний каркас                      
 презентація уроку 
 акселеративні методи та інтерактивні технології
 закриті вправи (тільки для використання вчителями)
 оцінювання 

Практика
 задачі та вправи,самоперевірка 
 практикуми, лабораторні, кейси
 рівень складності задач: звичайний, високий, олімпійський
 домашнє завдання 

Ілюстрації
 ілюстрації: відеокліпи, аудіо, фотографії, графіки, таблиці, комікси, мультимедіа
 реферати
 фішки для допитливих
 шпаргалки
 гумор, притчі, приколи, приказки, кросворди, цитати

Доповнення
 зовнішнє незалежне тестування (ЗНТ)
 підручники основні і допоміжні 
 тематичні свята, девізи 
 статті 
 національні особливості
 словник термінів                          
 інше 

Тільки для вчителів
 ідеальні уроки 
 календарний план на рік 
 методичні рекомендації 
 програми
 обговорення

Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.

Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь - Образовательный форум.