Читать онлайн Галина Адельшина - Избранные лекции по курсу биологии

Биология является фундаментальной естественнонаучной дисциплиной, которая раскрывает закономерности возникновения и развития, а также необходимые условия сохранения жизни как особого явления природы нашей планеты. Современная биология утверждает принцип единства фундаментальных свойств живого, роль эволюционного процесса в существовании и изменениях живой природы, а также большую важность экологических закономерностей в развитии природы и человеческого общества, поскольку человек является неотъемлемой частью живой природы.

Законы и методы биологии находят широкое применение при решении проблем здоровья, физического воспитания человека, а также при проведении спортивного отбора. Человек сознательно и активно воздействует на внешние природные и социально-бытовые условия, определяющие состояние здоровья людей, их работоспособность, продолжительность жизни и рождаемость. Поэтому без биологических знаний о строении тела человека и закономерностях функционирования отдельных его органов и систем, об особенностях протекания сложных процессов его жизнедеятельности нельзя организовать процесс формирования здорового образа жизни и физической подготовки населения.

Знания основных биологических закономерностей служат теоретической основой для решения проблем спортивного отбора и спортивной ориентации, использования генетических маркеров в спорте, а также правильной организации тренировочного процесса в спорте и занятиях массовой физической культурой. В связи с изложенным выше является очевидной роль биологии в специфике труда спортсменов, тренеров и преподавателей спортивных дисциплин в учебных заведениях, что поможет специалистам по физической культуре и спорту наиболее правильно и грамотно подходить к решению профессиональных задач.

План:

1. Биология как комплексная наука о живой природе.

Предмет и задачи биологии.

2. Уровни организации живой материи.

3. Основные свойства живого.

4. Краткая история биологии.

Биология (от греч. “bios” – жизнь и “logоs” – наука) – это наука о жизни, различных формах живых организмов, их строении, функциях, эволюции, индивидуальном развитии и взаимоотношениях с окружающей средой. Термин “биология” в 1802 г. независимо друг от друга предложили ученые Г. Р. Тревиранус и Ж. Б. Ламарк. Как любая наука, биология имеет объект исследования и методы, с помощью которых решает поставленные перед ней задачи.

Основными методами биологии являются:

1. описательный (наблюдение) – позволяет описать биологические явления;

2. сравнительный – дает возможность найти общие закономерности с строении и жизнедеятельности различных организмов;

3. экспериментальный (или опыт) – помогает исследователю изучить свойства биологических объектов;

4. метод моделирования – иммитируются многие процессы, недоступные для непосредственного наблюдения или экспериментального воспроизведения;

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

Объектом исследования биологии являются все проявления жизни: строение и функции живых существ и их природных сообществ, происхождение, распространение, развитие и их связи друг с другом и с неживой природой.

Основные задачи биологии:

1) раскрытие сущности жизни;

2) познание закономерностей происхождения, размножения, роста, развития, функционирования и особенностей взаимодействия живых организмов;

3) систематизация живых существ и т.п.

Современная биология представляет собой сложный комплекс наук о живой природе. В соответствии с основными направлениями исследований в биологии выделяют две группы наук:

1. морфологические науки, которые изучают особенности строения организмов (например, анатомия, гистология, цитология и т.п.).

2. физиологические науки, занимающиеся исследованием функций организмов (например, нормальная и патологическая физиология, биохимия, биофизика и другие).

В основе любой классификации лежит какой-то классификационный признак, поэтому существует ряд классификаций биологических дисциплин в зависимости от:

1. объекта исследования (например, зоология, ботаника);

2. формы и строения организмов (например, анатомия, цитология);

3. исследуемых свойств и проявлений или механизмов живого (например, биохимия, физиология);

4. взаимопроникновения методов и идей различных биологических дисциплин, а также других наук (например, радиобиология, космическая биология, биометрия).

Таким образом, можно сказать, что современная биология – это комплексная наука, включающая большое количество биологических дисциплин, тесно взаимосвязанных между собой.

К 60-м годам XX века в биологической науке сложилось представление о структурности живой материи. Живое на нашей планете представлено в виде отдельных дискретных единиц, т.е. организмов, особей. Каждый живой организм, с одной стороны, состоит из единиц, подчиненных ему уровней организации, а с другой – сам является единицей, входящей в состав надорганизменных биологических макросистем (популяции, биогеоценозы, биосфера в целом). Существование жизни на всех уровнях подготавливается и определяется структурой низшего уровня. Отмечается большое сходство дискретны единиц на низших уровнях и все возрастающее различие на высших уровнях. На каждом уровне можно выделить элементарную единицу, т.е. структуру, изменения которой составляют на соответствующем уровне содержание эволюционного процесса.

В настоящее время принято выделять 10 уровней организации живого.

Деление живой материи по уровням организации является весьма условным, т. к. все уровни ее существования тесно взаимосвязаны между собой.

1. Единство химического состава. Все живые существа состоят из атомов одних и тех же элементов. Основную массу любого живого тела составляют кислород, углерод, азот, водород и некоторые другие. Формируемые этими элементами молекулы очень разнообразны. К числу специфических соединений, определяющих особенности химического состава живых существ, относятся, например, углеводы, жиры, белки и нуклеиновые кислоты.

2. Специфический обмен веществ (метаболизм) – т.е. вся совокупность непрерывно протекающих в организме процессов разрушения и восстановления различных веществ или составных частей тела, идущих с поглощением или освобождением энергии. В основе обмена веществ лежит единство двух процессов: ассимиляции и диссимиляции.

3. Самовоспроизведение (размножение). В результате этого процесса воссоздаются структуры, соответствующие «снашиваемым» и утрачиваемым. Это достигается благодаря использованию живыми формами биологической (генетической) информации.

4. Саморегуляция, т.е. поддержание постоянства структуры и функций, а также постоянства состава внутренней среды (гомеостаза). В основе саморегуляции лежат матричный синтез и механизм обратной связи.

5. Рост и развитие. Рост организмов заключается в увеличении массы живого вещества. Происходит он за счет увеличения размеров отдельных клеток или в связи с увеличением их числа, т.е. рост связан с количественными изменениями организма.

Под развитием, в отличие от роста, понимают процессы формирования организма на протяжении индивидуальной жизни, изменения в соотношениях отдельных частей тела и т.п. Следовательно, развитие связано с изменениями качественных характеристик организма. На протяжении жизни каждой особи процессы роста и развития протекают обычно одновременно и параллельно.

6. Раздражимость и возбудимость, т.е. способность активно реагировать на воздействие тех или иных факторов среды. У примитивных животных, не имеющих нервной системы, и у большинства растений на действие раздражителя реагирует весь организм, а у животных, обладающих нервной системой, такая реакция проявляется в виде рефлексов.

7. Изменчивость и наследственность – определяют повышенную устойчивость живых систем к изменениям окружающей среды, и лежат в основе эволюции органического мира.

8. Дискретность, т.е. любая живая система состоит из отдельных, но, тем не менее, взаимодействующих частей, которые образуют структурно-функциональное единство. Дискретность проявляется на всех уровнях живой материи.

Решающим фактором, определяющим развитие науки, являются потребности общественного производства, т.е. развитие любой науки находится в известной зависимости от общественного строя, уровня развития производительных сил, потребностей практики, общего уровня развития науки и техники.

Первые сведения о живых организмах начал накапливать еще первобытный человек, т.е. корни биологии уходят глубоко в древность, в страны Средиземноморья, а источником биологических знаний была непосредственная практическая деятельность людей. В литературных памятниках различных народов древности (египтян, вавилонян, индийцев, китайцев и др.), наскальных рисунках излагалось много интересных, хотя и отрывочных сведений о растениях, о строении, развитии и образе жизни животных, об устройстве и жизнедеятельности человеческого тела и т.п.

В период цивилизации Древнего Востока человечество сделало значительный шаг вперед в познании природы. Накопленные здесь знания оказали впоследствии воздействие на науку античной Греции и Рима. Биологические воззрения были высказаны многими греческими философами-натуралистами, например, Гераклитом Эфесским (544-483гг. до н.э.), Анаксогором (500-428 гг.до н.э.), Демокритом (460-370 гг.до н.э.) и другими.

Значительный фактический материал о живых существах был собран великим врачом Греции Гиппократом (460– 337гг. до н.э.). Гиппократу принадлежат первые сведения о строении животных и человека, описание костей, мышц, головного и спинного мозга и т.п.

Первая попытка систематизировать, критически осмыслить и обобщить накопленные знания о растениях и животных и их жизнедеятельности была осуществлена Аристотелем (384–322 гг. до н.э.). Естествознание и философия античного мира в наиболее концентрированном виде представлены именно в его трудах. Он описал более 500 видов животных и сделал первую попытку их классификации. Аристотель впервые попытался упорядочить знания о природе, разграничив ее на “ступени”: 1) неорганический мир; 2) растение; 3) животное; 4) человек.

Во всех телах природы Аристотель различал две стороны – материю, обладающую различными возможностями и форму, под влиянием которой реализуется именно данная возможность материи. По Аристотелю существуют души трех родов: душа растительная или питающая, душа чувствующая и разум. Растениям присуща душа питающая, животным, кроме нее, – еще душа чувствующая, а человеку – кроме первых двух свойственен еще и разум. Таким образом, Аристотель последовательно располагал живые существа по определенной шкале, что и описал в своем труде «Лестница природы».

Расширением знаний о строении человеческого тела древняя наука была обязана римскому врачу Клавдию Галлену (130 – 200 гг.до н.э.). Он написал множество трудов по всем областям медицины, производил вскрытие обезьян и свиней, подметил сходство в строении тела человека и обезьяны. Галлен был первым физиологом – экспериментатором и сделал ряд важных открытий, касающихся функций головного мозга и нервов, доказал, что артерии содержат кровь, а не воздух. В классическом труде “О частях человеческого тела” он дал первое анатомо-физиологическое описание человека.