Как вы понимаете выражение прикладная биология приложение биологических знаний в практическую жизнь

Обновлено: 16.05.2024

Вся история становления и развития науки биологии показывает, что во все времена практическая (прикладная) часть знаний о живой природе, то есть «практическая биология», играла важную роль в жизни людей и природы. Особенно большое значение биология имеет для сельского, лесного, промыслового хозяйства и медицины.

Уже первоначальное познание растений и животных, как показывает история материальной культуры, было связано с непременным использованием их в быту и хозяйстве человека (для питания, изготовления одежды, врачевания). Сбором пищевых растений, охотой и примитивным рыболовством люди начали заниматься еще в каменном веке.

Переход от сбора растений к примитивным формам их культивирования произошел в обществе людей несколько позже — в конце каменного века в начале эпохи бронзы. Первоначальное культивирование растений, в частности посев хлебных злаков, стало важным этапом в жизни первобытных людей. Последовавшее затем одомашнивание животных и развитие скотоводства обусловили появление плужного земледелия: для вспашки стали использовать прирученный домашний скот, а для обработки почвы -применять примитивные плуги, сделанные из корней и ветвей деревьев. Земледелие и скотоводство способствовали переходу человека к оседлой жизни.

Первые культурные очаги человечества возникли в Передней Азии, Китае, Египте и Индии благодаря примитивному земледелию и скотоводству. Археологические находки в Палестине и Египте свидетельствуют о наличии земледелия на этих территориях в 10-м тысячелетии до н. э. Здесь люди сеяли пшеницу, ячмень, горох, чечевицу, разводили виноград, финиковую пальму и гранатник, маслины и мак, возделывали хлопчатник и лен. Льняные ткани древнего Египта славились своим высоким качеством на протяжении нескольких веков.

Примеры прикладной биологии

Известно, что и в настоящее время все необходимые человеку для питания белки, углеводы, жиры, витамины, а также энергию он получает, главным образом, из культурных растений и от домашних животных. Знание биологических законов генетики и селекции, микробиологии, физиологии позволяло совершенствовать технологию выращивания биологической продукции, создавать более продуктивные сорта растений и породы животных. В итоге многие животные и растения, давно введенные в культуру, полностью изменили свой первоначальный облик, стали высокоустойчивыми к различным заболеваниям и более продуктивными. Например, у кукурузы древних сортов в початках содержалось лишь 45-48 мелких зерен, тогда как в початке современной зубовидной кукурузы содержится около 1000 довольно крупных, плотно расположенных зерен (рис. 5).
Рис. 5. Размер и форма початка кукурузы современного сорта в сравнении с початками кукурузы древних сортов, которую возделывали ацтеки в Центральной Америке

Интродукция

В последние 25-30 лет активно входит в ягодное садоводство сибирский кустарник жимолость съедобная (Lonicera edulis) с ароматными кисло-сладкими, сочными ягодами, богатыми витаминами. Селекционеры вывели ее многочисленные сорта, различающиеся по вкусу ягод, их форме, по срокам созревания плодов и форме куста. Не так давно в культуру вошло лиановидное растение актинидия китайская (Actinidia chinensis), называемое обычно киви, в диком виде произрастающее в лесах Юго-Восточной Азии. Теперь оно выращивается на Кавказе, в Крыму, в садах Германии и других стран Европы и Америки. В Новой Зеландии существуют крупные плантации киви, плоды которой служат предметом экспорта во многие страны, в том числе и в нашу.
Среди животных в 80-е годы XX века на птицефермах началось активное разведение перепела японского как яйценосной и мясной породы. В качестве декоративной комнатной птицы самцы японского перепела издавна разводились жителями Японии, Китая и Средней Азии. Однако в производственных целях — для получения яиц, а позднее и мяса — перепел стал использоваться лишь с конца XX века.

Биотехнология и генетическая инженерия

В последние годы развитие генетической (генной) инженерии обеспечивает широкие возможности использования живых организмов в производстве необходимых лекарственных средств, например таких, как инсулин, гормон роста, интерферон и пр. Промышленное использование организмов, особенно микроорганизмов, стало особой практической областью биологии, получившей название биотехнология.

Биотехнология, теоретическую основу которой составляет биология, а практическую — генетическая инженерия, является новым и важным направлением в развитии материального производства. Она оказывает влияние на решение глобальных проблем, таких, как производство пищи и лекарств, выявление новых источников энергии, сохранение окружающей среды.

Современная биотехнология характеризуется многообразием направлений практического применения. В народном хозяйстве широко используются методы биологической очистки сточных вод, биологической защиты растений от вредителей и болезней, микробиологического синтеза кормовых добавок (белков, аминокислот) и биологически активных веществ (антибиотиков, ферментов, гормональных препаратов), генетической (использование рекомбинантной ДНК для получения человеческого инсулина — хумулина) и клеточной (выращивание из одной клетки новых форм растений, обладающих полезными признаками и устойчивых к неблагоприятным условиям внешней среды и болезням, например картофеля, садовой земляники, женьшеня и др.) инженерии.

Многие животные используют эхо для ориентации в пространстве и для добычи пищи. Например, дятел отыскивает внутри ствола личинки жуков-короедов, ночная сова сипуха добывает пищу в полной темноте, летучие мыши и южноамериканская птица гуахаро, живущие в пещерах, во время ночной охоты издают щелчки и по отраженной звуковой волне определяют окружающие предметы и расстояние до них. Этот способ ориентации живых организмов в пространстве лег в основу создания радаров, с помощью которых определяют местонахождение объекта, направление и скорость его движения.

Дырчатые конструкции известковых скелетов глубоководных морских кишечнополостных животных послужили идеей для создания Эйфелевой башни. Подобных примеров заимствования секретов у природы великое множество (рис. 7).
Рис. 7. Дырчатые конструкции в живой природе и в технике

Изучение гидродинамических особенностей водных животных было использовано при проектировании кораблей: обтекаемая форма современных подводных лодок, покрытие их корпусов искусственной «дельфиньей кожей» (ломинфло). Архитекторы в своем творчестве очень часто используют полезные приспособления живых организмов при проектировании формы и расположения опорных элементов в конструируемых объектах. Так, бутон цветка послужил прототипом крупномасштабных строений без опорных крыш — некоторых выставочных павильонов (в Челябинске, Ереване), купола цирка в Казани.

Роль практической биологии в научных обобщениях

Знание свойств некоторых растений и животных с давних пор использовалось в лечебных целях. В далекое прошлое уходят связи биологического знания с медициной. Многие врачи прошлого были одновременно и выдающимися биологами. Среди них — Гиппократ (460-377 до н. э.), Клавдий Гален (129-201), Авиценна (980-1037), Андреас Везалий (1514-1564) и др.

Даже первоначальные сведения о строении человеческого организма служили хорошей основой для развития практической медицины, а накопленные фактические материалы о многообразии растений, животных, бактерий и грибов помогли сформулировать ряд важнейших теоретических положений: о свойствах живых организмов, системе органического мира, его эволюции, структурных уровнях сложных биосистем, закономерностях наследования и пр.

Все эти обобщения в виде идей, теорий, выявленных закономерностей, в свою очередь, обогащали практическую часть биологии. Например, появление клеточной теории помогло раскрыть причины многих патологических процессов. Исследования и открытия в области физиологии, микробиологии, иммунологии позволили выявить защитные реакции организма и найти способы предупреждения инфекционных заболеваний. Работы генетиков, посвященные проявлению действия генов у человека, выявили причины наследственных заболеваний. В настоящее время данные цитологии, анатомии, физиологии и биохимии, общей и молекулярной генетики, экологии, микробиологии, вирусологии служат теоретическим фундаментом для диагностики, лечения и профилактики многих болезней, в том числе и некоторых наследственных недугов человека.

Знание биологических закономерностей лежит в основе сохранения и поддержания здоровья человека, и медицина постоянно использует его в своей практике. Материалы, накопленные наукой о клетке и внутриклеточных процессах, произвели многочисленные обновления в практической медицине. Теперь многие заболевания вылечиваются лекарственными средствами, действующими на организм больного на внутриклеточном, клеточном и тканевом уровнях.

Развитие биологических знаний, произошедшее в XX веке, их возросшая практическая роль в жизни общества свидетельствуют, что биология становится реальной производительной силой и основой рациональных отношений между человеком и природой. Знания биологии являются условием существования и устойчивого развития человечества и всей природы в целом.

Человечество уже вошло в XXI век. В нем биология будет развиваться особенно активно в направлении расширения прикладных разработок, внедрения фундаментальных достижений биологической науки в практику с целью обеспечения устойчивого развития природы и общества, осуществления мероприятий по предотвращению природных катаклизмов и сохранению здоровья человека.

Методы: беседа, самостоятельная работа, объяснение.

Межпредметные связи. Химия. Тема «Предмет органической химии».

Материальное обеспечение.

Наглядные пособия: таблицы «Строение клетки».

Раздаточный материал: дидактические карточки с заданиями, тесты по вариантам.

Технические средства: компьютер, мультимедийные презентации, учебные анимации.

Литература основная:

Чебышев Н. В. Биология: учебник для студентов сред. Проф. Учебных заведений. М.: Издательский центр «Академия», 2005.

Каменский А. А., Криксунов Е. А. Общая биология. 10-11 класс. Учебник для общеобразовательных учреждений.

Литература дополнительная:

Лернер Г.И. Общая биология. Поурочные тесты и задания. – М.: Аквариум, 1998.

Мягкова А.Н., Калинова Г.С., Резникова В.З. Зачеты по общей биологии. – М.: Лист, 1999.

Муртазин Г.М. Задачи и упражнения по общей биологии. – М.: Просвещение, 1981.

М. М. Боднарук «Занимательные материалы и факты по общей биологии в вопросах и ответах». Волгоград «Учитель» 2007г.

С. Г. Мамонтов «Биология для школьников старших классов и поступающих в вузы». Москва, «Дрофа» 2007г.

Учащийся должен знать: формы существования живой материи; основные свойства живого.

Учащийся должен уметь: объяснить основные свойства живой материи как результат эволюции.

Многообразие живого мира

Разнообразие строения и проявления живых организмов. Уровни организации живой материи. Основные свойства живого: особенности химического состава, обмен веществ, наследственность, изменчивость, рост и развитие, энергозависимость, дискретность, самовоспроизведение, ритмичность и др.

Вклад биологической науки в формирование научной картины мира, общей культуры личности, развитие народного хозяйства.

Самостоятельная работа

работа с конспектом;

работа с дополнительной литературой;

« Современные проблемы человечества, зависящие от развития биологических знаний»

План УРОКА

1. Актуальность биологических знаний в современном мире. Место общей биологии в системе биологических наук.

2. Методы изучения.

3. Понятие «жизнь» и свойства живого.

4. Уровни организации живого.

5. Практическое значение биологии.

Актуальность биологически знаний в современном мире.

БИОЛОГИЯ – наука о жизни во всех её проявлениях и закономерностях, управляющих живой природой. Название ее возникло из сочетания двух греческих слов: БИОС – жизнь, ЛОГОС – учение. Эта наука изучает все живые организмы.

Термин «биология» ввёл в научный оборот французский учёный Ж. Б. Ламарк в 1802 году. Предмет изучения биологии – живые организмы (растения, животные, грибы, бактерии), их строение, функции, развитие, происхождение, взаимоотношения со средой.

В органическим мире выделяют 5 царств: бактерии (дробянки), растения, животные, грибы, вирусы. Эти живые организмы изучаются соответственно науками: бактериология и микробиология, ботаника, зоология, микология, вирусология. Каждая из этих наук делится на разделы. Например, зоология включает энтомологию, териологию, орнитологию, ихтиологию и др. каждая группа животных изучается по плану: анатомия, морфология, гистология, зоогеография, этология и т.д. Кроме этих разделов можно назвать ещё: биофизика, биохимия, биометрия, цитология, гистология, генетика, экологи, селекция, космическая биология, генная инженерия и много других.

Таким образом, современная биология – комплекс наук, изучающих живое.

Но эта дифференцировка привела бы науку к тупику, если бы не было интегрирующей науки – общей биологии. Она объединяет все биологические науки на теоретическом и практическом уровнях.

Что же изучает общая биология?

Общая биология изучает закономерности жизни на всех уровнях ее организации, механизмы биологических процессов и явлений, пути развития органического мира и его рациональное использование.

Что может объединять все биологические науки?

Общая биология играет объединяющую роль в системе знаний о живой природе, поскольку в ней систематизируются ранее изученные факты, совокупность которых позволяет выявить основные закономерности органического мира.

Какова цель общей биологии?

Осуществление разумного использования, охрана и воспроизведение природы.

Методы изучения биологии .

Основными методами биологии являются:

наблюдение (позволяет описать биологические явления),

сравнение (дает возможность найти общие закономерности в строении, жизнедеятельности различных организмов),

эксперимент или опыт (помогает исследователю изучить свойства биологических объектов),

моделирование (имитируются многие процессы, недоступные для непосредственного наблюдения или экспериментального воспроизведения),

исторический метод (позволяет на основе данных о современном органическом мире и его прошлом познать процессы развития живой природы).

Общая биология пользуется методами других наук и комплексными методами, которые позволяют изучать и решать поставленные задачи.

ПАЛЕОНТОЛОГИЧЕСКИЙ метод, или морфологический метод изучения. Глубокое внутренне сходство организмов может показать родство сравниваемых форм (гомология, аналогия органов, рудиментарные органы и атавизмы).

СРАВНИТЕЛЬНО – ЭИБРИОЛОГИЧЕСКИЙ - выявление зародышевого сходства, работы К. Бэра, принцип рекапитуляции.

КОМПЛЕКСНЫЙ – метод тройного параллелизма.

БИОГЕОГРАФИЧЕКИЙ – позволяет проанализировать общий ход эволюционного процесса в самых разных масштабах (сравнивание флор и фаун, особенности распространения близких форм, изучение реликтовых форм).

ПОПУЛЯЦИОННЫЙ – позволяет улавливать направления естественного отбора по изменению распределения значений признака в популяциях на разных стадиях ее существования или при сравнении разных популяций.

ИММУНОЛОГИЧЕКИЙ – позволяет с большой степенью точности выявить «кровное родство» разных групп.

ГЕНЕТИЧЕСКИЙ – позволяет определить генетическую совместимость сравниваемых форм, а значит, определить степень родства.

ПАРАЗИТОЛОГИЧЕКИЙ – доказано, что эволюция паразитов и хозяев протекает сопряжено, а в некоторых группах паразиты оказываются специфическими для видов, родов и семейств. Поэтому по присутствию определенных паразитов порой можно с большой точностью судить о филогенетических связях видов – хозяев этих паразитов.

Нет ни одного «абсолютного» или совершенного метода. Целесообразно использовать их в комплексе, поскольку они взаимодополняемы.

Понятие «жизни» и свойства живого.

Что такое жизнь?
Одно из определений более 100 лет назад дал Ф. Энгельс: "Жизнь есть способ существования белковых тел, непременное условие жизни - постоянный обмен веществ, с прекращением которого прекращается и жизнь.»

По современным представлениям, жизнь - это способ существования открытых коллоидных систем, обладающих свойствами саморегуляции, воспроизведения и развития на основе геохимического взаимодействия белков, нуклеиновых кислот других соединений вследствие преобразования веществ и энергии из внешней среды.

Жизнь возникает и протекает в виде высокоорганизованных целостных биологических систем. Биосистемами являются организмы, их структурные единицы (клетки, молекулы), виды, популяции, биогеоценозы и биосфера.

Живые системы обладают рядом общих свойств и признаками, которые отличают их от неживой природы.

1. Все биосистемы характеризуются высокой упорядоченностью, которая может поддерживаться только благодаря протекающим в них процессам. В состав всех биосистем, лежащих выше молекулярного уровня, входят определенные элементы (98% химического состава приходится на 4 элемента: углерод, кислород, водород, азот, а в общей массе веществ основную долю составляет вода - не мене 70 – 85%). Упорядоченность клетки проявляется в том, что для нее характерен определенный набор клеточных компонентов, а упорядоченность биогеоценоза - в том, что в его состав входят определенные функциональные группы организмов и связанная с ними неживая среда.
2. Клеточное строение: Все живые организмы имеют клеточное строение, за исключением вирусов.

3. Метаболизм. Все живые организмы способны к обмену веществ с окружающей средой, поглощая из нее вещества, необходимые для питания и дыхания, и выделяя продукты жизнедеятельности. Смысл биотических круговоротов заключается в преобразовании молекул, обеспечивающих постоянство внутренней среды организма и, таким образом, непрерывность его функционирования в постоянно меняющихся условиях внешней среды (поддержание гомеостаза) .
4. Репродукция, или самовоспроизведение, - способность живых систем воспроизводить себе подобных. Этот процесс осуществляется на всех уровнях организации живого;
а) редупликация ДНК - на молекулярном уровне;
б) удвоение пластид, центриолей, митохондрий в клетке - на субклеточном уровне;
в) деление клетки путем митоза - на клеточном уровне;
г) поддержание постоянства клеточного состава за счет размножения отдельных клеток - на тканевом уровне;
д) на организменном уровне репродукция проявляется в виде бесполого размножения особей (увеличение численности потомства и преемственность поколений осуществляется за счет митотического деления соматических клеток) или полового (увеличение численности потомства и преемственность поколений обеспечиваются половыми клетками - гаметами).
5. Наследственность заключается в способности организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколение. .
6. Изменчивость - это способность организмов приобретать новые признаки и свойства; в ее основе лежат изменения биологических матриц - молекул ДНК.
7. Рост и развитие. Рост - процесс, в результате которого происходит изменение размеров организма (за счет роста и деления клеток). Развитие - процесс, в результате которого происходит качественно изменение организма. Под развитием живой природы - эволюции понимают необратимое, направленное, закономерное изменение объектов живой природы, которое сопровождается приобретением адаптации (приспособлений), возникновением новых видов и вымиранием прежде существовавших форм. Развитие живой формы существования материи представлено индивидуальным развитием, или онтогенезом, и историческим развитием, или филогенезом.
8. Приспособленность. Это соответствие между особенностями биосистем и свойствами среды, с которой они взаимодействуют. Приспособленность не может быть достигнута раз и навсегда, так как среда непрерывно меняется (в том числе благодаря воздействию биосистем и их эволюции). Поэтому все живые системы способны отвечать на изменения среды и вырабатывать приспособления ко многим из них. Долгосрочные приспособления биосистем осуществляются благодаря их эволюции. Краткосрочные приспособления клеток и организмов обеспечиваются благодаря их раздражимости.
9. Раздражимость. Способность живых организмов избирательно реагировать на внешние или внутренние воздействия. Реакция многоклеточных животных на раздражение осуществляется через посредство нервной системы и называется рефлексом. Организмы, которые не имеют нервной системы, лишены и рефлексов. У таких организмов реакция на раздражение осуществляется в разных формах:
а) таксисы - это направленные движения организма в сторону раздражителя (положительный таксис) или от него (отрицательный). Например, фототаксис - это движение в направлении к свету. Различают также хемотаксис, термотаксис и др.;
б) тропизмы - направленный рост частей растительного организма по отношению к раздражителю (геотропизм - рост корневой системы растения по направлению к центру планеты; гелиотропизм - рост побеговой системы по направлению к Солнцу, против силы тяжести);
в) настии - движения частей растение по отношению к раздражителю (движение листьев в течение светового дня в зависимости от положения Солнца на небосводе или, например, раскрытие и закрытие венчика цветка).
10. Дискретность (деление на части). Отдельный организм или иная биологическая система (вид, биоценоз др.) состоит из отдельных изолированных, т. е. обособленных или отграниченных в пространстве, но, тем не менее, связанных и взаимодействующих между собой частей, образующих структурно-функциональное единство. Клетки состоят из отдельных органоидов, ткани - из клеток, органы - из тканей и т. п. Это свойство позволяет осуществить замену части без остановки функционирования целостной системы и возможность специализации различных частей на неодинаковых функциях.
11. Авторегуляция - способность живых организмов, обитающих в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды, поддерживать постоянство своего химического состава и интенсивность течения физиологических процессов - гомеостаз. Саморегуляция обеспечивается деятельностью регуляторных систем - нервной, эндокринной, иммунной и др. В биологических системах надорганизменного уровня саморегуляция осуществляется на основе межорганизменных и межпопуляционных отношений.
12. Ритмичность. В биологии под ритмичностью понимают периодические изменения интенсивности физиологических функций и формообразовательных процессов с различными периодами колебаний (от нескольких секунд до года и столетия).
Ритмичность направлена на согласование функций организма с окружающей средой, т. е. на приспособление к периодически меняющимся условиям существования.
13. Энергозависимость. Живые тела представляют собой "открытые" для поступления энергии системы. Под "открытыми" системами понимают динамические, т. е. не находящиеся в состоянии покоя системы, устойчивые лишь при условии непрерывного доступа к ним энергии и материи извне. Таким образом, живые организмы существуют до тех пор, пока в них поступают энергия в виде пищи из окружающей среды.

14. Целостность - живая материя определенным образом организована, подчинена ряду специфических законов, характерных для неё.

Уровни организации живой материи.

Во всём многообразии живой природы можно выделить несколько уровней организации живого.

Молекулярный. Любая живая система, как бы сложно она ни была организована, состоит из биологических макромолекул: нуклеиновых кислот, белков, полисахаридов, а также других важных органических веществ. С этого уровня начинаются разнообразные процессы жизнедеятельности организма: обмен веществ и превращение энергии, передача наследственной информации и др.

Клеточный. Клетка — структурная и функциональная единица, а также единица развития всех живых организмов, обитающих на Земле. На клеточном уровне сопрягаются передача информации и превращение веществ и энергии.

Организменный. Элементарной единицей организменного уровня служит особь, которая рассматривается в развитии — от момента зарождения до прекращения существования — как живая система. На этом уровне возникают системы органов, специализированных для выполнения различных функций.

Популяционно-видовой. Совокупность организмов одного и того же вида, объединенная общим местом обитания, в которой создается популяция — надорганизменная система. В этой системе осуществляются элементарные эволюционные преобразования — процесс микроэволгоции.

Биогеоценотический. Биогеоценоз — совокупность организмов разных видов 'и различной сложности организации с факторами среды их обитания. В процессе совместного исторического развития организмов разных систематических групп образуются динамичные, устойчивые сообщества.

Биосферный. Биосфера — совокупность всех биогеоценозов, система, охватывающая все явления жизни на нашей планете. На этом уровне происходит круговорот веществ и превращение энергии, связанные с жизнедеятельностью всех живых организмов.

Практическое значение общей биологии.

В МЕДИЦИНЕ – изучение и борьба с инфекциями, паразитическими заболеваниями.

В БИОТЕХНОЛОГИИ – биосинтез белков, синтез антибиотиков, витаминов, гормонов.

В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ – селекция высокопродуктивных пород животных и сортов растений.

В СЕЛЕКЦИИ МИКРОООРГАНИЗМОВ.

В ОХРАНЕ ПРИРОДЫ – разработка и внедрение методов рационального и рачительного природоиспользования.

Линней, Ламарк, Дарвин, Мендель, Морган, Павлов, Пастер, Гук, Левенгук, Броун, Пурнинье, Бэр, Мечников, Мичурин, Вернадский, Ивановский, Флеминг, Тенсли, Сукачев, Четвериков, Лайль, Опарин, Шванн, Шлейден, Чаграфф, Навашин, Тимирязев, Мальпиги, Гольджи и др.

Вопросы для повторения и задания

1. Расскажите о вкладе в развитие биологии древнегреческих и древне-римских философов и врачей.

Первым учёным, создавшим научную медицинскую школу, был древнегреческий врач Гиппократ (ок. 460 — ок. 370 до н. э.). Он считал, что у каждой болезни есть естественные причины и их можно узнать, изучая строение и жизнедеятельность человеческого организма. С древних времён и по сей день врачи торжественно произносят клятву Гиппократа, обещая хранить врачебную тайну и ни при каких обстоятельствах не оставлять больного без медицинской помощи. Великий энциклопедист древности Аристотель (384—322 до н. э.). Стал одним из основателей биологии как науки, впервые обобщив биологические знания, накопленные до него человечеством. Он разработал систематику животных, определив в ней место и человеку, которого он называл «общественным животным, наделённым разумом». Многие труды Аристотеля были посвящены происхождению жизни. Древнеримский учёный и врач Клавдий Гален (ок. 130 — ок. 200), изучая строение млекопитающих, заложил основы анатомии человека. В течение следующих пятнадцати веков его труды были основным источником знаний по анатомии.

2. Охарактеризуйте особенности воззрений на живую природу в Средние века, эпоху Возрождения.

Резко возрос интерес к биологии в эпоху Великих географических открытий (XV в.). Открытие новых земель, налаживание торговых отношений между государствами расширяли сведения о животных и растениях. Ботаники и зоологи описывали множество новых, неизвестных ранее видов организмов, принадлежащих к различным царствам живой природы. Один из выдающихся людей этой эпохи — Леонардо да Винчи (1452—1519) — описал многие растения, изучал строение человеческого тела, деятельность сердца и зрительную функцию. После того как был снят церковный запрет на вскрытие человеческого тела, блестящих успехов достигла анатомия человека, что получило отражение в классическом труде Андреаса Везалия (1514—1564) «Строение человеческого тела» (рис. 1). Величайшее научное достижение — открытие кровообращения — совершил в XVII в. английский врач и биолог Уильям Гарвей (1578—1657).

3. Используя знания, полученные на уроках истории, объясните, почему в Средние века в Европе наступил период застоя во всех областях знаний.

После падения Западной Римской империи в Европе наступил застой в развитии наук и ремесла. Этому способствовали феодальные порядки, установившиеся во всех европейских странах, постоянные войны между феодалами, нашествия полудиких народов с востока, массовые эпидемии, а главное — идеологическое закабаление умов широких народных масс римско-католической церковью. В этот период римско-католическая церковь, несмотря на многие неудачи в борьбе за политическое господство, распространила свое влияние во всей Западной Европе. Имея огромную армию духовенства различных рангов, папство фактически добилось полного господства христианской римско-католической идеологии среди всех западноевропейских народов. Проповедуя смирение и покорность, оправдывая существующие феодальные порядки, римско-католическое духовенство вместе с тем жестоко преследовало все новое и прогрессивное. Естественные науки и вообще так называемое светское образование были полностью подавлены.

4. Какое изобретение XVII в. дало возможность открыть и описать клетку?

5. Каково значение для биологической науки работ Л. Пастера и И. И. Мечникова?

Труды Луи Пастера (1822—1895) и Ильи Ильича Мечникова (1845—1916) определили появление иммунологии. В 1876 г. Пастер полностью посвятил себя иммунологии, окончательно установив специфичность возбудителей сибирской язвы, холеры, бешенства, куриной холеры и других болезней, развил представления об искусственном иммунитете, предложил метод предохранительных прививок, в частности от сибирской язвы, бешенства. Первая прививка против бешенства была сделана Пастером 6 июля 1885 г. В 1888 г. Пастер создал и возглавил научно-исследовательский институт микробиологии (Пастеровский институт), в котором работали многие известные ученые.

Мечников, обнаружив в 1882 г. явление фагоцитоза, разработал на его основе сравнительную патологию воспаления, а в дальнейшем — фагоцитарную теорию иммунитета, за что получил в 1908 г. Нобелевскую премию совместно с П. Эрлихом. Многочисленные работы Мечникова по бактериологии посвящены вопросам эпидемиологии холеры, брюшного тифа, туберкулеза и других инфекционных заболеваний. Мечников создал первую русскую школу микробиологов, иммунологов и патологов; активно участвовал в создании научно-исследовательских учреждений, разрабатывающих различные формы борьбы с инфекционными заболеваниями.

6. Перечислите основные открытия, сделанные в биологии в XX в.

В середине XX в. в биологию начали активно проникать методы и идеи других естественных наук. Достижения современной биологии открывают широкие перспективы для создания биологически активных веществ и новых лекарственных препаратов, для лечения наследственных заболеваний и осуществления селекции на клеточном уровне. В настоящее время биология стала реальной производительной силой, по развитию которой можно судить об общем уровне развития человеческого общества.

– Открытие пептидных связей в молекулах белков

– Изучение химической природы хлорофилла

– Описали основные ткани растений

– Открытие структуры ДНК

– Открытие ключевого этапа в дыхании клеток — цикла трикарбоновых кислот, или цикла Кребса

– Исследование физиологии пищеварения

– Наблюдал клеточное строение тканей

– Наблюдал одноклеточных организмов, клетки животных (эритроциты)

– Открытие ядра в клетке

– Открытие аппарата Гольджи — органоида клетки, метод приготовления микроскопических препаратов нервной ткани, исследование строения нервной системы

– Установил, что одни части зародыша имеют влияние на развитие других его частей

– Сформулировал мутационную теорию

– Создание хромосомной теории наследственности

– Сформулировал закон гомологических рядов в наследственной изменчивости

– Обнаружили усиление мутационного процесса под действием радиоактивного излучения

– Открыл сложную структуру гена

– Открыл значение мутационного процесса в процессах, происходящих в популяциях, для эволюции вида

– Установил филогенетический ряд лошадиных как типовой ряд постепенных эволюционных изменений родственных видов

– Разработали теорию зародышевых листков для позвоночных

– Выдвинул теорию происхождения многоклеточных организмов от общего предка — гипотетического организма фагоцителлы

– Обосновывает наличие в прошлом предка многоклеточных — фагоцителлы и предлагает считать его живой моделью многоклеточное животное — трихоплакса

– Обосновали биологический закон «Онтогенез есть краткое повторение филогенеза»

– Написал и опубликовал работу «Географическое распространение животных» — труд, убедительно показавший, как велико значение генетической связи вымершей и современной фауны

– Утверждал, что многие органы многофункциональны; в новых условиях среды одна из второстепенных функций может стать более важной и заменить прежнюю главную функцию органа

– Выдвинул гипотезу возникновения билатеральной симметрии живых организмов

7. Назовите известные вам естественные науки, составляющие биологию. Какие из них возникли в конце XX в.?

На границах смежных дисциплин возникали новые биологические направления: вирусология, биохимия, биофизика, биогеография, молекулярная биология, космическая биология и многие другие. Широкое внедрение математики в биологию вызвало рождение биометрии. Успехи экологии, а также всё более актуальные проблемы охраны природы способствовали развитию экологического подхода в большинстве отраслей биологии. На рубеже XX и XXI вв. с огромной скоростью начала развиваться биотехнология — направление, которому, несомненно, принадлежит будущее.

Подумайте! Вспомните!

1. Проанализируйте изменения, произошедшие в науке в XVII—XVIII вв. Какие возможности они открыли перед учёными?

Новую эру в развитии биологии ознаменовало изобретение в конце XVI в. микроскопа. Уже в середине XVII в. была открыта клетка, а позднее обнаружен мир микроскопических существ — простейших и бактерий, изучено развитие насекомых и принципиальное строение сперматозоидов. В XVIII в. шведский натуралист Карл Линней (1707—1778) предложил систему классификации живой природы и ввёл бинарную (двойную) номенклатуру для наименования видов. Карл Эрнст Бэр (Карл Максимович Бэр) (1792—1876), профессор Петербургской медико-хирургической академии, изучая внутриутробное развитие, установил, что зародыши всех животных на ранних этапах развития схожи, сформулировал закон зародышевого сходства и вошёл в историю науки как основатель эмбриологии. Первым биологом, который попытался создать стройную и целостную теорию эволюции живого мира, стал французский учёный Жан Батист Ламарк (1774—1829). Палеонтологию, науку об ископаемых животных и растениях, создал французский зоолог Жорж Кювье (1769—1832). Огромную роль в понимании единства органического мира сыграла клеточная теория зоолога Теодора Шванна (1810—1882) и ботаника Маттиаса Якоба Шлейдена (1804—1881).

2. Как вы понимаете выражение «прикладная биология»?

Прикладная биология – это отрасль биологии, которая определяется потребностями общества. Из практически важных дисциплин быстро развиваются бионика (изучение технических приложений биологических закономерностей), космическая биология (изучение биологического действия факторов мирового пространства в проблем освоения космоса), астробиология или экзобиология (исследование жизни вне Земли), а также регенеративная биология и медицина. Многие современные науки, такие как генетика, молекулярная биология, экология, решают свои актуальные задачи, используя для исследования животных. Тесно связана с практической деятельностью человека прикладная зоология, которая включает сельскохозяйственную, лесную, медицинскую зоологию, паразитологию и другие разделы. В настоящее время активно развиваются прикладные отрасли ботаники: растениеводство, лесное хозяйство, фармакология и парфюмерная промышленность. Велика роль ботаники в увеличении продуктивности культурных растений, в решении мировой продовольственной проблемы. На первый план выходят такие задачи, как рациональное использование и сохранение растительного мира, защита растений от неблагоприятных факторов.

3. Решение, каких проблем человечества зависит от уровня биологических знаний?

4. Проанализируйте материал параграфа. Составьте хронологическую таблицу крупных достижений в области биологии. Какие страны в какие временные периоды были основными «поставщиками» новых идей и открытий? Сделайте вывод о связи между развитием науки и другими характеристиками государства и общества.

Страны, в которых произошли основные биологические открытия относятся к развитым и активно развивающимся странам.

5. Приведите примеры современных дисциплин, возникших на стыке биологии и других наук, не упомянутые в параграфе. Что является предметом их изучения? Попробуйте предположить, какие разделы биологии могут возникнуть в будущем.

Примеры современных дисциплин, возникших на стыке биологии и других наук: палеобиология, биомедицина, социобиология, психобиология, бионика, физиология труда, радиобиология.

Разделы биологии могут возникнуть в будущем: биопрограммирование, ИТ-медицина, биоэтика, биоинформатика, биотехнология.

6. Обобщите информацию о системе биологических наук и представьте её в виде сложной иерархической схемы. Сравните схему, созданную вами, с результатами, которые получились у ваших одноклассников. Одинаковы ли ваши схемы? Если нет, объясните, в чём их принципиальные отличия.

7. Оцените роль биологических знаний в формировании мировоззрения современного человека. Составьте 10—15 тезисов, раскрывающих значимость биологической информации в жизни каждого.

1) Человечество не может существовать без живой природы. Отсюда жизненно необходимо сохранять ее

2) Биология возникла в связи с решением очень важных для людей проблем.

3) Одной из них всегда было более глубокое постижение процессов в живой природе, связанных с получением пищевых продуктов, т.е. знание особенностей жизни растений и животных, их изменение под воздействием человека, способов получения надежного и все более богатого урожая.

4) Человек – продукт развития живой природы. Все процессы нашей жизнедеятельности подобны тем, которые происходят в природе. И поэтому глубокое понимание биологических процессов служит научным фундаментом медицины.

5) Появление сознания, означающее гигантский шаг вперед в самопознании материи, тоже не может быть понято без глубоких исследований живой природы, по крайней мере, в 2-х направлениях – возникновение и развитие мозга как органа мышления (до сих пор загадка мышления остается неразрешенной) и возникновение социальности, общественного образа жизни.

6) Живая природа является источником многих необходимых для человечества материалов и продуктов. Нужно знать их свойства, чтобы правильно использовать, знать, где искать их в природе, как получать.

7) Та вода, которую мы пьем, точнее - чистота этой воды, ее качество тоже определяется в первую очередь живой природой. Наши очистные сооружения лишь завершают тот огромный процесс, который незримо для нас происходит в природе: вода в почве или водоеме многократно проходит через тела мириадов беспозвоночных, фильтруется ими и, освобождаясь от органических и неорганических остатков, становится такой, какой мы знаем ее в реках, озерах и ключах.

8) Проблема качества воздуха и воды – одна из экологических проблем, а экология – биологическая дисциплина, хотя современная экология давно перестала быть только ею и включает в себя много самостоятельных разделов, зачастую принадлежащих к разным научным дисциплинам.

9) В результате освоения человеком всей поверхности планеты, развития сельского хозяйства, промышленности, вырубки лесов, загрязнения материков и океанов все большее число видов растений, грибов, животных исчезает с лица Земли. Исчезнувший вид восстановить невозможно. Он является продуктом миллионов лет эволюции и обладает уникальным генофондом.

10) В данный момент особенно быстро развиваются молекулярная биология, биотехнология и генетика.

8. Организационный проект. Выберите важное событие в истории биологии, годовщина которого приходится на текущий или следующий год. Разработайте программу вечера (конкурса, викторины), посвящённого этому событию.

Примеры ближайших событий 2016-2017 гг.

– Разделение на группы

– Вступительное слово – описание события, историческая справка события, ученого

– Придумать название команд (по теме викторины)

– 1 раунд – простой: например, закончить предложение: Защитная реакция растений на изменение длины светового дня (листопад).

– 2 раунд – двойной: например, найди пару.

– 3 раунд – сложный: например, изобразить схему процесса, нарисовать явление.

Наука – это исторически сложившаяся система знаний о закономерностях развития природы, общества, о способах планомерного воздействия общества и его мышления на окружающий мир, которая непрерывно развивается. Это раздел определенных знаний, которые получает человек.

№ 2. Кто такие ученые?

Ученые – это специалисты в одной, либо нескольких областях какой-то определенной науки, которые работают в системе научного знания и применяют в своих исследованиях научные методы.

№ 3. Каких ученых-биологов вы знаете?

Я знаю о таких известных ученых-биологах, как: Аристотель, Карл Линней, Жорж Кювье, Чарлз Роберт Дарвин, Луи Пастер, Роберт Кох, Иван
Владимирович Мичурин, Алексей Николаевич Северцов.

Стр. 22. Вопросы после параграфа

№ 1. Что изучает биология?

Биология является наукой о живых существах и их взаимодействиях друг с другом и с окружающей их средой. Изучает все аспекты проявления жизни, а именно: происхождение, строение, рост, функционирование, распределение и эволюцию живых организмов на планете Земля.

№ 2. Почему биологию считают комплексной наукой?

Потому что биология как наука не может существовать и развиваться как отдельная и обособленная от других наук отрасль. Она тесно связана с химией, физикой, историей, астрологией и т.д. Причина этого в том, что все знания, которые получают по отдельности при изучении каждой из этих наук, не только дополняют друг друга, но и объединяются, преобразовываясь в единые законы и теории.

№ 3. Какова роль биологии в современном обществе?

Биология изучает практически все аспекты жизни, включая происхождение, строение, развитие и рост, а также распределение живых организмов на планете и их эволюцию. Полученные в результате такого изучения знания очень ценные и используются в современном мире в разных отраслях. Например, микробиологические данные позволяют разрабатывать сыворотки и вакцины, а также различные противобактериальные препараты, которые могут спасать жизни животным и людям.

Исследования генетического материала тоже очень тесно переплетены с медициной. Это дает возможность еще на эмбриональных стадиях развития человека предупреждать появление тех или иных отклонений и болезней. А знания основ и законов экологии позволяет регулировать длительность человека в пределах сохранения определенной экосистемы, в которой он существует.

Отдельные знания по биологии дают возможность выращивать нужные сорта растений, выводить новые виды, понимать, как бороться с теми или иными вредителями и не нанести вред всему урожаю. Понимание процессов эволюции открывает человеку знания о происхождении и взаимосвязи между собой разных представителей насекомых, птиц, животных. Можно смело заявить, что благодаря биологии существует производство продуктов питания, химической промышленности, а также базируются решения в области техники и строительства.

№ 4. Какие исследования в биологии называются прикладными?

Прикладными исследованиями в биологии называются научные исследования, которые направлены на практическое решение определенных технических и социальных проблем.

Стр. 22. Подумайте

Что общего и какие различия есть между фундаментальными и прикладными исследованиями?

Фундаментальные и прикладные исследования являются двумя формами реализации науки, как профессии, которая характеризуется единым массивом базовых знаний и единой системой подготовки специалистов.

Различаются фундаментальные и прикладные исследования по форме организации и трансляции знаний, по своим социально-культурным ориентациям. Также отличаются они характерными для каждого вида исследования типами форм взаимодействия исследователей и их объединений. Однако все различия относятся исключительно к окружению, в котором работает специалист-исследователь. Сам же исследовательский процесс, а именно получение новых знаний как будущая основа научной профессии, протекает в обоих типах одинаково.

Отличия в организации знаний в фундаментальных и прикладных исследованиях не создают принципиальных препятствий для своевременного и взаимного интеллектуального обогащения этих исследовательских сфер.

Таким образом, можно сказать, что фундаментальные исследования носят теоретический характер, тогда как прикладные базируются на практическом подходе. Основная задача фундаментальных исследований заключается в развитии научных знаний и прогнозов. Прикладные исследования делают основной упор на развитие техники и технологий с непосредственным участием фундаментальной науки.

Стр. 22. Задания

№ 1. Выясните, кто из ваших знакомых имеет профессию, связанную с биологией. Каково их мнение о своей профессии? Почему они ее выбрали?

Моя мама – врач дерматолог. Ее профессия напрямую связана с биологией, потому что она является базовой наукой во врачебном деле. Мама считает, что ее профессия очень важна, потому что помогает людям в решении различных проблем со здоровьем. И такая отрасль медицины, как дерматология зародилась именно на базе исследований, изучений биологии. Выбор такой профессии был очевиден, потому что мама с детства интересовалась медициной и хотела нести пользу людям.

№ 2. Подготовьте мультимедийную презентацию об интересующей вас профессии. В ней раскройте возможные связи с биологией.

Одной из интересующих меня профессий является профессия ветеринара. Это врач, который лечит животных. Такая специальность подойдет тем, кто с удовольствием изучает биологию, любит узнавать что-то новое о живых организмах и хочет разбираться в том, как предупредить различные заболевания у животных.

Очень важно, что ветеринар должен досконально знать биологию, а также зоологию. Именно благодаря таким знаниям он сможет не только определить болезни, характерные для представителей тех или иных биологических видов, но и вылечить их.

Читайте также: