Вступ

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.

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.

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.

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.

1. Біологія як система наук

Біологія – це система наук про живу природу. До неї входять:

— ботаніка – вивчає рослини;

— зоологія – вивчає тварини;

— мікологія – вивчає гриби;

— мікробіологія – наука про мікроскопічні організми, до неї входять вірусологія та бактеріологія;

— екологія – наука про взаємозв’язки між організмами та середовищем;

— систематика – вивчає різноманітність організмів та класифікує їх;

— анатомія – наука про будову організму;

— фізіологія – наука про функції та процеси життєдіяльності організму;

— гігієна – вивчає вплив різних факторів на організм та його здоров’я;

— генетика – наука, що вивчає спадковість і мінливість організмів;

— палеонтологія – вивчає вимерлі організми;

— цитологія – вивчає клітини організмів.

Біологія (від грец. біос – життя, логос – наука, вчення)– це наука про життя, його форми та закономірності. Така назва науки була запропонована в 1802 р. німецьким ботаніком Л.Х.Тревіранусом (1779 – 1864), але остаточне визначення біології як самостійної дисципліни було зроблено лише в 1890 р. видатним французьким вченим Ж.Б.Ламарком. Предметом її вивчення є різноманітність вимерлих істот, їхня будова (від молекулярної до анатомо–морфологічної), функції, походження, індивідуальний розвиток, еволюції, поширення, взаємини одне з одним та з довкіллям.

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.

На сьогодні це цілий комплекс наук про живу природу. Об’єктом вивченням біології є живі організми – рослини, тварини, гриби. Їх різноманітність, будова тіла і органів, розвиток, поширення, еволюція та форми співіснування в екологічних системах.

Упродовж багаторічного розвитку пізнання навколишнього світу послідовно змінювали і доповнювали один одного різні дослідницькі підходи: спостереження, опис і класифікація, порівняльно–аналітичний, історичний та експериментальний методи. Накопичення фактичного матеріалу, його опис і розподіл живих форм у систематичні групи, поширення методів біологічного дослідження наповнили конкретним змістом уявлення про живу природу, сприяли подоланню металічних поглядів.

2. Історія розвитку біологічної думки

Історичний шлях розвитку біології призвів до формування системи біологічних наук. За досліджуваними об’єктами серед них можна виділити, наприклад, зоологію, ботаніку, мікологію, вірусологію; за досліджуваними властивостями та функціями — фізіологію, ембріологію, генетику, етіологію; за рівнями організації живого — молекулярну біологію, цитологію, гістологію, анатомію, екологію.

Біологія бере свій початок ще з глибокої давності. Описи тварин і рослин, відомості про анатомію і фізіологію людини і тварин були необхідні для практичної діяльності людей.

Перші відомості про живі організми почала нагромаджувати ще первісна людина. Живі організми давали їй їжу, матеріал для одягу і житла. Вже в той час людина не могла обійтися без знань про властивості рослин, місця їх зростання, строки дозрівання насіння і плодів, місця мешкання і звички тварин, на яких вони полювали, хижих і отруйних тварин, які могли загрожувати їх життю. Так поступово збиралися відомості про живих істот. Значний фактичний матеріал про живі організми було зібрано відомим лікарем Давньої Греції Гіппократом (близько 460 – 322 р. до н.е.). він описав понад 500 видів тварин. Аристотель цікавився будовою і способом життя тварин, він заклав основи зоології. Першу спробу систематизації знань про рослини зробив давньогрецький природодослідник Теофраст (372 – 287 р. до н.е.). Розширенням знань про будову людського тіла давня наука зобов’язана римському лікарю і природодосліднику Галену (близько 130 – 200 р. до н.е.), який розтинав мавп і свиней. Його праці впливали на природознавство і медицину протягом кількох сторіч.

Ці погляди, розвинуті вченими епохи Відродження, поклали початок сучасним ботаніці і зоології, анатомії й фізіології та іншим біологічним наукам.

В епоху середньовіччя під гнітом церкви наука розвивалася дуже повільно. Важливим рубежем у розвитку науки була епоха Відродження. Вже в XVIII ст. розвивалися як самостійні науки ботаніка, зоологія, анатомія людини, фізіологія. В XVI – XVII століттях в наукових дослідженнях поряд із спостереженням і описом широко став використовуватися експеримент.

В працях відомих вчених XVI ст. А. Везалія та М. Сервета були закладені основи уявлень про будову кровоносної системи тварин. Це підготувало велике відкриття XVIII – вчення про кровообіг, створене англійцем У. Гарвеєм(1628). Воно було створене на основі кількісних вимірів і застосуванням законів гідравліки . Важливу роль у розвитку біології відіграв винахід мікроскопа. З його допомогою відкрився світ найдрібніших живих істот, тонка структура клітини. Так, Р.Гук в Англії (1665 р.) виявив під мікроскопом клітинну будову корку, А.Левенгук у Нідерландах (1674 – 1677 рр.) спостерігав бактерії, сперматозоїди людини, К.М.Бер (1826 р.) побачив яйцеклітину ссавців, Р.Броун (1828 р.) відкрив клітинне ядро. Італієць М. Мальпігі відкрив за допомогою мікроскопа капіляри, що дозволило зрозуміти шлях крові від артерій до вен. Одним із головних досягнень біології XVIII ст. було створення системи класифікації рослин та тварин К.Ліннеєм (1735 р.).Його праця називалась «Система природи». В цей час закладаються основи науки систематики.

Англієць Дж. Прістлі показав на експериментах з рослинами, що вони виділяють кисень (1771-1778). Пізніше швейцарський вчений Ж. Сенеб’є встановив, що рослин під дією сонячного світла засвоюють вуглекислий газ та виділяють кисень ( 1782). Це були перші кроки на шляху дослідження центральної ролі рослин в перетворенні речовин і енергії в босфері Землі, перший крок у новій науці – фізіології рослин.

А. Лавуазьє та інші французькі вчені вияснили роль кисню в диханні тварин й утворенні тваринного тепла(1787 – 1790). Наприкінці XVIII ст. італійський фізик Л. Гальвані відкрив «тваринну електрику», що призвело в подальшому до розвитку електрофізіології. В цей же час італійський біолог Л. Спалланцані провів точні експерименти, які спростували можливість самозародження організмів.

Т.Шванн (1839 р.) спираючись на дані мікроскопії рослиних і тваринних об’єктів, виконаних ним самим і його попередниками, у тому числі М.Шлейденом (1838 р.), сформулював клітинну теорію. Основне її положення полягає в визнанні клітини як елементарної одиниці будови всіх органів і частин рослин та тварин. Ця теорія стала вирішальним доказом єдності структурної організації усього живого і спільності походження рослинного та тваринного царств. Клітинна теорія стимулювала наукову розробку теорії еволюції та була високо оцінена вченими, які поставили її в один ряд з такими відкриттями XIX ст., як закон збереження матерії й енергії і теорія еволюції Ч.Дарвіна. на основі клітинної теорії Р.Вірховим (1858 р.) було створено вчення про клітинну патологію, яке відіграло значну роль в медицині. Він показав, що багато хвороб людини супроводжуються специфічними змінами в клітинах і за характером цих змін можна зробити висновок про саму хворобу: кожна клітина – від клітини.

Справжній переворот у біології зробило вчення Ч.Дарвіна (1859 р.), який відкрив рушійні сили еволюції і дав матеріалістичне пояснення доцільності організації живих істот.

Важливим етапом розвитку біології стало відкриття Г.Менделем закономірностей успадкування ознак, що поклали початок генетичним дослідженням.

В ХІХ ст. в зв’язку з розвитком фізики та хімії в біологію проникають нові методи досліджень. Найбагатший матеріал для вивчення природи дали сухопутні і морські експедиції в малодоступні до цього райони Землі. Все це призвело до формування багатьох інших спеціальних біологічних наук.

На зламі століття виникла палеонтологія, яка вивчала викопні останки тварин та рослин – що свідчить про поступальні зміни – еволюції форм життя в історії Землі. Основоположником її був французький вчений Ж. Кюв’є.

Великий розвиток отримала ембріологія – наука про зародковий розвиток організму. Ще в ХVII ст. У.Гарвей сформулював положення «Все живе — з яйця». Але тільки в ХІХ ст. ембріологія стала самостійною наукою. Особлива заслуга в цьому належить вченому-природодосліднику К.М.Беру, який відкрив яйце ссавців та виявив загальність плану будови зародків тварин різних класів.

Застосування мікроскопа стимулювало розвиток ембріології, а також мікробіології. У другій половині XIX ст. Л.Пасгії, І.І.Мечніковим, Р.Кохом у біологічному експерименті було вивчено деякі інфекційні і паразитичні хвороби і розроблені принципи боротьби з ними (отримання сироваток та вакцин). І.І.Мечніков створив також загально біологічні основи вчення про клітинний імунітет, яке П.Ерліх доповнив теорією про гуморальний імунітет. Видатний вітчизняний вчений І.І.Мечніков створив велику школу мікробіології (Г.Н.Габричевський, А.М.Безрідка, І.Г.Савченко, Л.А.Тарасевич, Н.Ф.Гамалія, Д.К.Заболотний, Н.Я. і Ф.Я.Чистовичі), у працях яких були розкриті причини багатьох інфекційних хвороб та розробелно принципи наукового обґрунтування боротьби з ними.

Удосконалення світлового мікроскопа і техніки мікроскопічних досліджень до кінця XIX ст. значно розширило пізнання тонкої структури клітини. Було виявлено й описано її основні органели, з’ясовано закономірності клітинного поділу, розгадано механізми запліднення і дозрівання статевих клітин, відкрито хромосоми та їхнє складне поводження під час поділу тканин. У результаті виникла нова галузь біології – цитологія.

Новий етап (40–ві роки XX ст.) у вивченні будови клітин починається запровадженням до практичних досліджень електронної мікроскопії, за допомогою якої збільшення об’єкта досягає 100 тис. разів і більше. У цей період починається використання й інших фізико–хімічних методів дослідження: ультрацентрифугування для роз’єднання клітинних компонентів і виділення їх окремих фракцій з подальшим хімічним та рентгеноструктурним аналізом, введення до живих організмів мічених радіоактивних атомів з метою спостереження за швидкістю та напрямом обміну речовин. Для молекулярно–біологічних і молекулярно–генетичних досліджень дедалі частіше стали використовувати матеріальні основи спадковості клітин, її ферментні системи, динаміку енергетичного обміну, механізм генетичного контролю біосинтезу білків, нуклеїнових кислот та інших біологічно активних сполук. Було встановлено зв’язок між будовою та функцією окремих молекулі клітинних структур.

Вчення В.І.Вернадського про біосферу як особливу оболонку Землі закрило масштаби геохімічної діяльності живих організмів та їхній нерозривний зв’язок з неживою природою.

На сьогодні науці відомо близько 1 500 000 видів тварин і близько 500 000 видів рослин. Вивчення розмаїття рослин і тварин, особливостей їхньої будови та життєдіяльності має велике значення. Біологічні науки – база для розвитку рослинництва, тваринництва, медицини, біоніки, біотехнології.

Одним з найвидатніших біологічних наук є анатомія і фізіологія людини. Кожній людині потрібно мати уявлення про будову і функції свого організму, щоб у випадку необхідності зуміти надати першу допомогу, свідомо оберігати своє здоров’я і виконувати гігієнічні правила.

Протягом сторіч ботаніка, зоологія, анатомія і фізіологія розроблялися вченими як самостійні, ізольовані науки. Лише в XIX ст. було виявлено закономірності, спільні для всіх живих істот. Так виникли науки, які вивчають загальні закономірності життя. До них належать: цитологія – наука про клітину; генетика – наука про мінливість і спадковість; екологія – наука про взаємовідносини організмів з середовищем і між собою у природних угрупованнях тощо.

3. Предмет та завдання біології

Біологія синтетична наука, яка вивчає загальні закономірності розвитку, виникнення організації і особливостей живих організмів. Предмет біології — всі прояви життя: будова й функції живих істот і їхніх природних співтовариств, поширення, походження й розвиток, зв’язки один з одним і неживою природою.

Завдання біології — вивчення закономірностей цих проявів, розкриття сутності життя, систематизації живих істот.

Завдання біології:

1.Розкриття основних проявів життя, принципів стабілізації і гнучкого керування життєвими процесами.

2.Внесення необхідної програми в діяльність живої клітини за умов відхилення від норми.

3.Відтворення поза живим організмом синтетичних процесів, принципів що використовуються в живій системі та запровадження їх в хімічне виробництво.

4.Охорона навколишнього середовища, збереження генофонду живих істот.

Виходячи з особливого напрямку інтересів біологічної науки, її звичайно визначають, як науку про живий, його будові, формах активності, співтовариствах живих організмів, їхньому розвитку, зв’язках один з одним і з неживою природою. Однак це визначення набуває сенсу лише в тому випадку, якщо ми маємо сформоване подання про те, що таке «життя». Але оскільки життя не піддається простому визначенню, її ознаки будуть розглянуті окремо, у наступному параграфі даної глави. Тут же відзначимо, що життя було й залишається однієї з таємниць природи, що до кінця так ще й не розкрита, у зв’язку із чим гострі суперечки про її походження й сутність тривають дотепер.

 

Сучасна біологія — результат тривалого розвитку цієї науки.

Інтерес до пізнання живого в людини виник дуже давно. Цей інтерес був зв’язаний не стільки з допитливістю, скільки з необхідністю задоволення найпростіших людських потреб у їжі, ліках, одязі, житлі й т.п.

У цей час біологія являє собою цілий комплекс наук про живу природу. Структуру цього комплексу можна розглядати з різних точок зору.

По загальному напрямку досліджень біологія підрозділяється на вірусологію, бактеріологію, ботаніку, зоологію.

По досліджуваних властивостях живого в біологічній науці виділяються: морфологія — наука про будову живих організмів; молекулярна біологія, що вивчає мікроструктуру живих тканин і кліток; екологія, що розглядає спосіб життя рослин і тварин у їхньому взаємозв’язку з навколишнім середовищем; генетика, що досліджує закони спадковості й мінливості.

За рівнем організації досліджуваних живих об’єктів виділяються: анатомія, що вивчає макроскопічну будову тварин; гістологія, що вивчає будову окремих тканин; цитологія, що досліджує будову живих кліток; бактеріологія й вірусологія, що вивчають відповідні живі організми; молекулярна біологія, що досліджує живі організми не тільки на молекулярному, але й на більше глибокому, атомарному рівні.

Ця багатоплановість комплексу біологічних наук обумовлена надзвичайним різноманіттям живого миру. До теперішнього часу біологами виявлене й описано більше одного мільйона видів тварин і біля півмільйона рослин. Але оскільки мир рослин і тварин досліджений далеко не повністю, кількість неописаних видів оцінюється щонайменше ще в один мільйон. Крім того, існує безліч видів мікроорганізмів: вірусів і бактерій.

Найважливішим інструментом пізнання цього миру служить категорія «живого», що є ключовий, вихідної для всієї різноманітної системи біологічних наук. Значення цієї категорії зростає в міру того, як біологія проникає усе глибше в сутність живого, досліджуючи життя на молекулярному рівні. У цих умовах стає усе очевидніше як глибока єдність живої й неживої природи, так і якісна своєрідність, специфіка живого.

Шкільний предмет „Біологія” покликаний сприяти формуванню в учнів гуманістичних ідей, екологічного способу мислення, здорового способу життя, формуванню компетенцій, яких потребує сучасне життя.

Предметом методики навчання біології є зміст і структура сучасних розділів біології, а також методи, засоби й форми навчання, виховання та розвитку учнів, а об’єктом — біологічна освіта учнів середніх загальноосвітніх навчальних закладів.

4. Значення біологічної науки в житті людини й суспільства

Людство в процесі свого розвитку завжди виявляло інтерес до пізнання живої природи, оскільки знання про живі організми є життєво необхідними для людини. Рослини й тварини були джерелом їжі, використовувалися у промисловому виробництві, медицині, побуті. Невидимий світ мікроорганізмів мав різнобічний вплив на людину, приховував у собі як небезпеку для її життя й здоров’я, так і можливості для вдосконалення виробництва продуктів харчування, ліків та інших необхідних речей. Отже, життя людства неможливе без знань про живу природу, які надає наука біологія.

Біологія вивчає величезне різноманіття живих систем і живих істот, зокрема й тих, що вимерли, їхню будову й функції, походження та взаємозв’язки, поширення й розвиток, зв’язки між живою і неживою природою. Біологічні науки є теоретичною основою медицини, агрономії, тваринництва, а також усіх галузей виробництва, пов’язаних із живими організмами.

Завдяки знанню законів спадковості та мінливості можна створювати високопродуктивні сорти культурних рослин і породи свійських тварин. Біологічні знання допомагають у боротьбі зі шкідниками та хворобами культурних рослин, паразитами тварин. Досягнення сучасної біології набули практичного застосування у промисловому біологічному синтезі амінокислот, кормових білків, ферментів, вітамінів, стимуляторів росту й засобів захисту рослин, інших необхідних речовин.

За допомогою методів генної інженерії біологи створили організми з новими комбінаціями спадкових ознак і властивостей, наприклад рослини з підвищеною стійкістю до захворювань, засолення ґрунтів, здатністю до фіксації атмосферного азоту тощо. Багато сільськогосподарських культур створено за допомогою методів генної інженерії, серед них 11 сортів сої, 24 сорта картоплі, 32 сорта кукурудзи, 3 сорта цукрового буряку, 5 сортів рису, 8 сортів томатів, 3 сорта пшениці.

Висновки

Біологія – наука про живі організми, виникнення і розвиток живої природи, про загальні закони цього розвитку. Жива природа різноманітна: понад 3000 прокаріот, близько 500000 видів рослин і більше 1,2 млн видів тварин. Біологія – фундамент сучасної медицини, основа сільського господарства.

На нашій планеті мешкають різноманітні живі істоти, які складаються з окремих клітин. Живі організми відрізняються від неживих тіл хімічним складом, здатністю здійснювати обмін речовин та перетворення енергії, сприймати різноманітні подразнення й відповідати на них, розмножуватися, рухатися. Всі прояви життя, різноманітність організмів, їхню будову, процеси життєдіяльності, взаємозв’язки з довкіллям вивчає наука біологія. Біологічні знання використовують у різних сферах практичної діяльності людини сільському господарстві, медицині, різних галузях промисловості, охороні навколишнього середовища.

У цілому для біології XX ст. характерні дві взаємозалежні тенденції у вивченні явищ життя: по – перше, розгляд цих явищ на різних рівнях організації (молекулярному, клітинному, організм енному, популяційному); по – друге, прагнення до цілісного синтетичного пізнання живої природи, що надало прогресу наукам, які вивчають властивості живої природи на всіх структурних рівнях її організації (генетика, систематика, еволюційне вчення та ін.). починаючи з 50 – х років вражаючих успіхів досягла молекулярна біологія, що розкрила хімічні основи спадковості, які виявилися універсальними для всіх організмів (будови ДНК, генетичний код, матричний принцип синтезу біополімерів).

Список використаної літератури

1. Біологія: Загальна біологія. Ботаніка. Зоологія. Людина та її здоров’я: Навч. посібник/ За ред. та в пер. з рос. В.О.Мотузного. — 2-ге вид., випр. . — К.: Вища школа, 2008. — 606 с.
2. Біологія: Підручник/ З. М. Шелест, В. М. Войціцький, В. А. Гайченко, О. М. Байрак; Мін-во освіти і науки України. — 2-ге вид., доп. і переробл.. — К.: Кондор, 2007. — 759 с.
3. Біологія: Загальна біологія. Ботаніка. Зоологія. Людина та її здоров’я: Навч. посібник/ За ред. та в пер. з рос. В.О.Мотузного. — 3-тє вид., випр. і доп.. — К.: Вища школа, 2001, 2002. — 621 с.
4. Викладання біології у профільних класах. Вип.2/ ред. : К. М. Задорожний. — Харків: Основа, 2007. — 176 с.
5. Котик Т. Біологія: Матеріали до уроків/ Таліна Котик,. — Харків: Торсінг, 2001. — 318 с.
6. Красильникова Т. Біологія. 10-11 класи: Наочний довідник/ Тетяна Красильникова. — К.; Харків: Веста, 2006. — 111 с.
7. Педагогічна майстерня вчителя біології/ укл. : К. М. Задорожний. — Харків: Ос-нова: ПП «Тріада+», 2007. — 144 с.
8. Технологія навчання біології: методичні вказівки/ Укл. К. М. Задорожний. — Харків: Основа, 2007. — 157 с.