Біологія як наука. Матеріал для учнів 9 класу.

Біологія - комплексна наука про живу природу

Із самого початку свого становлення біологія являла собою систему наук. Це пов’язано з тим, що об’єктами біологічних досліджень були як різні види живих істот, так і різні сторони життєдіяльності організмів, якими займалися зовсім різні науковці.

Спочатку біологічні науки групувалися за типами досліджуваних організмів: ботаніка— наука про рослини, зоологія— про тварин, мікробіологія— про мікроорганізми. Потім сформувалися науки, об’єктами досліджень яких стали біологічні процеси. У результаті з’являються модельні об’єкти — тварини, рослини або бактерії, — з якими працюють майже всі: плодова мушка — дрозофіла у генетиків, жаба і собака — у фізіологів, кишкова паличка — у мікробіологів.
Найпершою серед біологічних наук, що мала на меті не вивчення конкретного об’єкта, а розв’язок проблеми, мабуть, була систематика — наука про класифікацію живих організмів; будову тіла й органів рослин та тварин вивчають морфологія й анатомія; будову й особливості життя клітин — цитологія; функції окремих органів і процеси, що в них відбуваються, — фізіологія; поведінку тварин — етологія; взаємозв’язок різних організмів один з одним і середовищем їхнього існування — екологія; закономірності спадковості та мінливості вивчає генетика; розвиток організму в онтогенезі є предметом біології розвитку; зародження й історичний розвиток живої природи перебуває в полі зору еволюційної біології.

мал. 1 Лелека - птах-символ Украни

мал. 2 Коралові риби - це найдивовижніші істоти

мал. 3 Бабки не лише найдивовижніші істоти серед комах, а й  найненажерливіші хижаки

мал. 4 Амеба протей - найпростіша за будовою з амеб

Більшість біологічних наук складаються з дисциплін (від лат. дисципліна — школа, навчання) — наукових напрямів з вузькою спеціалізацією. Наприклад, за об’єктом досліджень у зоології виділяють теріологію — науку про ссавців, орнітологію — про птахів (мал. 1), іхтіологію — про риб (мал. 2), ентомологію — про комах (мал. 3), протистологію — про найпростіших (мал. 4) тощо. У такій сучасній науці, як генетика нара ховують десятки напрямів, серед яких найбільш відомі молекулярна генетика, цитогенетика, біохімічна генетика, імуногенетика, генетика розвитку, популяційна генетика, медична генетика.

Утворення нових наукових напрямів триває й нині. Нещодавно на стику генетики й молекулярної біології сформувалася така дисципліна, як геноміка — порівняння будови генетичних апаратів різних організмів. Біоінформатика, або обчислювальна біологія,— теж одна
з наймолодших біологічних наук, яка використовує комп’ютери для розв’язку певних біологічних завдань. Без неї неможливо обробити інформаційні масиви даних,
що накопичуються в сучасній науці.

Сучасна біологія — це одна з найпотужніших наук сьогодення, що являє собою систему знань і включає сотні дисциплін та напрямів досліджень. Нині розви ток біологічних досліджень є пріоритетом не тільки науки, але й ознакою цивілізованого суспільства.
 Що вивчає біологія? Ви вже знаєте, що нашу планету населяють різноманітні живі істоти: бактерії, гриби, тварини, рослини. Кількість видів живих істот перевищує два мільйони. Одні з них добре помітні, а інші мають настільки дрібні розміри, що побачити їх неозброєним оком неможливо. Організми освоїли різні середовища життя: ви їх можете знайти як у морях, так і у невеликих калюжах, у ґрунті, на поверхні і всередині інших живих істот. Усіх їх вивчає наука біологія.
Біологія - це наука, яка вивчає життя в усіх його проявах. Вона досліджує різноманітність організмів, їхню будову, процеси життєдіяльності, хімічний склад, взаємозв'язки з навколишнім середовищем та багато інших різноманітних проявів живого. Кожну з груп організмів вивчає окрема біологічна наука. Наука про рослини дістала назву ботаніка, наука про тварин - зоологія, а наука про гриби - мікологія. Будову організмів вивчають науки морфологія та анатомія, процеси життєдіяльності - фізіологія. Взаємодію живих організмів, їхніх угруповань між собою, а також з умовами неживої природи вивчає наука екологія.
Існує й багато інших біологічних наук, з якими ви ознайомитеся у старших класах (мал. 2).



Мал. 2. Різноманітність біологічних наук
Ви вже знаєте, що кожен із видів організмів існує у певному середовищі. Середовище життя - це частина природи, де мешкають організми і звідки вони отримують поживні речовини. Компонентами середовища життя є чинники неживої природи (освітленість, вологість, температура, солоність води тощо), а також інші живі організми. На Землі є чотири основні середовища життя організмів: водне, наземно-повітряне, ґрунт і самі живі організми (мал. 3).

Мал. 3. Середовища життя організмів: 1 - ґрунт; 2 - інші живі організми; 3 - наземно-повітряне; 4 - водне Як можна відрізнити живе від неживого? Щодня ви стикаєтесь із різноманітними живими істотами, а також із багатьма неживими тілами - камінням, ґрунтом тощо. На перший погляд, відрізнити живе від неживого нібито й неважко, проте це не зовсім так. Часто живі організми можуть перебувати у такому стані (наприклад, насіння рослин взимку), коли прояви їхньої життєдіяльності приховані і вони зовні нагадують неживі тіла. Що ж об'єднує всі живі організми та відрізняє їх від неживої природи?
Форми прояву життя настільки різноманітні, що важко одним реченням дати йому чітке визначення. Вам уже відомо, що всі організми побудовані ніби з окремих «цеглин» - з клітин. Є організми, що складаються лише з однієї клітини, а є і багатоклітинні. Неживі тіла (за винятком відмерлих решток організмів) клітинної будови не мають. Але науці відомі й неклітинні форми життя, наприклад віруси. Про будову та життєдіяльність вірусів ви докладно дізнаєтесь у старших класах.
Необхідною умовою існування живих організмів є обмін речовин. На відміну від неживих тіл, живі істоти потребують постійного надходження поживних речовин і енергії з довкілля. В живих організмах різні речовини та енергія зазнають певних перетворень: енергія використовується для забезпечення різноманітних процесів життєдіяльності, а деякі сполуки слугують будівельним матеріалом, необхідним для росту. Отже, живим істотам притаманні ще такі властивості, як ріст і розвиток (мал. 4).
Мал. 4. Ріст і розвиток тварини (1) і рослини (2) Ще однією з основних ознак життя є подразливість. Вона проявляється в тому, що живі організми здатні сприймати різні подразники довкілля та певним чином на них реагувати. Наприклад, спробуйте поставити рослину у темне приміщення і увімкнути електричну лампу. Через певний час ви зможете помітити, що рослина починає рости у той бік, звідки надходить світло (мал. 5).
Мал. 5. Ріст рослини в бік освітлення Характерною рисою живих організмів є їхня здатність до рухів. На перший погляд здається, що рослини ведуть прикріплений спосіб життя і рухатись не здатні. Але, наприклад, залежно від руху сонця небосхилом соняшник змінює положення пагона із суцвіттям. Квасоля після заходу сонця опускає свої листки, а вранці, навпаки, піднімає їх догори.

Живі організми та неживі тіла складаються з тих само хімічних елементів, але співвідношення цих елементів у них різне (див. таблицю). Усім живим організмам притаманний подібний хімічний склад. Вони побудовані з одних і тих самих класів хімічних сполук (органічних - білків, ліпідів, вуглеводів, нуклеїнових кислот та неорганічних - води, солей, неорганічних кислот).
Усі живі організми здатні відтворювати собі подібних. Це явище дістало назву розмноження. Отже, якби живі організми не розмножувалися, життя на нашій планеті через певний час зникло б.
Співвідношення хімічних елементів у живих організмах та неживих тілах
Яке значення біології для людини? Нині перед людиною надзвичайно гостро постають такі актуальні проблеми, як охорона здоров'я, забезпечення продовольством та збереження різноманітності організмів на нашій планеті. Існування життя на планеті опинилося під загрозою через надмірний вплив людини на природу, неузгодженість її повсякденної практичної діяльності із законами природи.
Отже, головним завданням біології є використання різноманітних організмів та біологічних процесів для поліпшення умов життя людини: її здоров'я, харчування, якості довкілля. Для вирішення цих завдань біологія тісно взаємодіє з медициною, сільським господарством, охороною природи, багатьма галузями промисловості тощо. Чи знаєте ви, що більшість лікарських речовин отримують з рослин, грибів, тварин чи продуктів життєдіяльності бактерій? Препарати рослинного походження становлять близько 40 % всіх лікарських засобів. У медицині нині використовують понад 3000 видів рослин, і з кожним роком їхня кількість збільшується. Вчені вважають, що у нашій країні кожен четвертий-п'ятий вид рослин може мати медичне значення. Рослини також у значних кількостях використовують у парфумерно-косметичній, харчовій промисловості і навіть у техніці.
Щоб поліпшити забезпечення людини продовольством, учені створюють нові породи тварин та високоврожайні сорти рослин. Дослідження біологів дають змогу підвищувати родючість ґрунтів, що є запорукою високих урожаїв. А такі відомі вам продукти харчування, як йогурт, кефір, сметана, сири, людина отримує завдяки певним видам бактерій та грибів. Дрібні одноклітинні гриби - дріжджі - дають змогу отримувати пухке тісто, яке використовують для випікання хліба та смачних кондитерських виробів.
Важлива роль біології і у справі охорони навколишнього природного середовища. Активна господарська діяльність людини призвела до значного забруднення довкілля шкідливими для всього живого речовинами, знищення або спотворення лісів, степів, водойм. Нині для біологічного очищення - видалення шкідливих забруднювачів довкілля - усе частіше використовують живі організми.
Розвиток біологічних наук відкриває нові можливості гармонійного поєднання інтересів людини із законами розвитку природи. Тому важко переоцінити значення біології для існування людства.