Методы познания живой природы реферат

Обновлено: 05.07.2024

Биологией именуют науку, которая занимается изучением свойств живых организмов. При этом ученые используют определенный перечень критериев, относящих то или иное тело к живым организмам. Самыми значимыми из таких критериев является способность живых систем к:

саморегуляции;
самовоспроизведению (размножению);
метаболизму (обмену веществ).

Объектом изучения биологической науки являются разные формы проявления жизни. Ученые выделяют несколько уровней организации живых систем, встречающихся в природе:

молекулярный;
клеточный;
тканевый;
органный;
организменный;
популяционно-видовой;
биогеоценотический;
биосферный.

В отдельную науку биология была выделена в 19 веке, благодаря одновременному использованию данного термина Ф. Бурдахом, Г.-Р. Тревиранусом и Ж.-Б. Ламарком.

Достижения

Достижениями современной биологической науки является использование ее методов в различных сферах человеческой деятельности:

Охрана природы.
- Современные биологические знания помогают решать проблемы загрязненности природной среды. Это положительно сказывается на рациональном использовании природных ресурсов, повышая продуктивность растительного мира. Сохранение чистоты разных сред обитания позволяет сократить гибель живых организмов, в том числе и редких видов.
Развитие генной инженерии.
- Биологические знания позволяют создавать организмы, имеющие новые генные комбинациями. К примеру, внедрение в бактериальные клетки генов, отвечающих за выработку важных для организма соединений, позволяет искусственным способом получать молекулы интерферона, инсулина и антибиотиков. Биологические знания помогают синтезировать стимуляторы роста, витамины, ферменты и прочие важные для всего живых организмов соединения.
Медицина.
- С помощью теоретических биологических достижений удается проводить раннюю диагностику различных заболеваний и лечить их на этапах формирования. Также успешно применяются профилактические способы защиты от болезней. Сегодня биология способна лечить проявления бесплодия, гемофилии и альбинизма.

Методы познания живой природы

Живая природа изучается с применением разных методик:

Помимо описанных методик в дополнение к ним применяются более узкие методы:

Для изучения каждого нового организма используется не один метод либо методика, а их комплекс. Такая совокупность исследований позволяет лучше изучить живые объекты и дать им полное описание.

Роль биологии в формировании современной естественнонаучной картины мира

Формирование современной естественнонаучной картины мира тесно связано с достижениями биологической науки. Это позволяет решать:

Биологические знания о процессах в биосфере помогают человечеству управлять происходящими на планете процессами, делая соответствующие прогнозы. К примеру, забота о лесах и сохранение зеленых насаждений способствует формированию кислородной среды на Земле. Знания, как живые организмы взаимодействуют друг с другом, помогают человеку не экспериментировать с равновесием в природе, завозя в экосистемы новые виды растений с животными. Ситуация с кроликами в Австралии, произошедшая в прошлом столетии наглядный тому пример!

Биологических сведений сегодня так много, что для простоты использования их делят на разные области, помогающие в решении различных сложных задач:

разработка и улучшение растительных тканей (ботаника);
получение новых лекарственных препаратов (генетика с физиологией);
восполнение природных ресурсов (экология с дендрологией);
создание новейших вакцин с сыворотками (микробиология).

Такие на первый взгляд простые науки способны решать глобальные проблемы человечества! Важно лишь их правильно использовать и оперировать соответствующими понятиями.

Все люди так или иначе познают живую природу, являясь при этом её неотъемлемой частью. Многолетние исследования учёных позволили раскрыть множество тайн и загадок о жизни на нашей планете, но и сейчас у природы остаются для нас сюрпризы. В данной статье мы расскажем об основных методах, применяемых при изучении живой природы, позволяющих ответить на вопросы о происхождении организмов, их строении, развитии, поведении, о явлениях живой природы и о многом другом.

Исторический

Суть данного метода заключается в анализе информации о современном органическом мире и данных о его прошлом. Сопоставляя факты разных временных периодов, учёные делают выводы о процессах развития живой природы. У современных исследователей появилась возможность подтвердить или опровергнуть некоторые теории и гипотезы своих коллег из прошлого, но, как правило, для этого приходится использовать не только исторический, но и другие методы.

Сравнительно-описательный

Предполагает проведение исследований, с помощью которых удаётся выявить сходства и различия организмов и их частей. Такой метод лежит в основе классификации организмов. Его применяют, к примеру, при изучении организмов одного вида, распространённых на разных территориях. Или в исследованиях растений или животных, принадлежащих к определённому роду и обитающих в одной и той же местности, с целью установления их индивидуальных диагностических признаков. Также анатомо-морфолическое исследование помогает выявить нарушения в работе органов конкретного организма, путем сравнительного анализа больного органа и одноимённого здорового.

Мониторинг

Это комплекс мероприятий, предполагающий наблюдение за объектом исследования, оценку полученных сведений и составление прогноза вероятных изменений состояния объекта в будущем. Данные мониторинга помимо прочего позволяют своевременно реагировать на возможность появления различных угроз и предпринимать действия для предотвращения негативных последствий. Самый глобальный мониторинг – биосферный, при котором ведётся регистрация, сбор, передача, накопление, хранение и анализ сведений о глобально-фоновых изменениях в природе, таких как: циркуляция тепла, газообмен между воздушной оболочкой земли и океаном, погодно-климатические изменения, мировая миграция животных и растений и т. д.

Научный

Одной из важнейших характеристик данного метода является его объективность, ни одно предположение не принимается на веру, даже если исходит от авторитетного учёного. Для исследования какого-либо объекта или явления живой природы учёные проводят наблюдения за ними, формулируют гипотезы, ставят эксперименты, анализируют результаты, создают модели и выводят общие закономерности.

Научное наблюдение всегда проводится с определённой целью. При использовании данного метода могут быть задействованы как органы чувств (органы слуха, зрения, обоняния и др.), так и специализированное оборудование. В процессе наблюдения выделяют общие и индивидуальные признаки исследуемого предмета или явления, устанавливают закономерности, и затем на основании полученных данных делают выводы и обобщения. При этом субъективные оценки не допускаются, все итоги исследований должны быть основаны исключительно на фактах. Поэтому всегда учитывается возможность проверки полученной информации с помощью повторных наблюдений и, при необходимости, с использованием других методов познания.

На основании полученных в ходе наблюдения данных учёные выдвигают гипотезы, пытаясь объяснить те или иные факты. Предположения могут быть истинными и ложными, но, чтобы понять это, исследователи обычно проводят серию экспериментов. Каждый научный опыт совмещает в себе естественное поведение природных объектов и их поведение с учётом целенаправленного воздействия извне. Такое внешнее воздействие организуют и контролируют субъекты познавательной деятельности. Высшей формой научного опыта считается моделирование. С его помощью воссоздаются различные процессы живой природы, которые недоступны для наблюдения в естественных условиях или их невозможно воспроизвести экспериментально.

Все полученные в ходе наблюдения, эксперимента и моделирования данные тщательно фиксируются и анализируются. На основании результатов из ранее высказанных предположений выбирается так называемая рабочая гипотеза, имеющая все шансы стать теорией, если в дальнейшем она не будет опровергнута.

Инструментальные методы

В процессе наблюдений и опытов с объектами живой природы часто задействуется специальное оборудование, в частности центрифуги, микроскопы, измерительные приборы и т. д. Исследования с помощью определённых инструментов позволяют более детально изучить предметы и их свойства.

Вложение	Размер
biologiya_kak_nauka_podgotovua_u_ege.docx	36.71 КБ

Предварительный просмотр:

Биология как наука.

Биология – наука, изучающая свойства живых систем.

Наука – это сфера человеческой деятельности по получению, систематизации объективных знаний о действительности.

Объект – науки – биологии является жизнь во всех ее проявлениях и формах, а также на разных уровнях. Носитель жизни – живые тела. Все, что связано с их существованием, изучает биология.

Метод – это путь исследования, который проходит ученый, решая какую – либо научную задачу, проблему.

Основные методы науки :

метод, при котором создается некий образ объекта, модель с помощью которой ученые получают необходимые сведения об объекте.

Создание из пластмассовых элементов модели ДНК

метод, с помощью которого исследователь собирает информацию об объекте

Наблюдать можно визуально, например за поведением животных. Можно наблюдать с помощью приборов за изменениями происходящими в живых объектах, например при снятии кардиограммы в течении суток. Наблюдать можно за сезонными изменениями в природе, например за линькой животных.

метод, с помощью которого проверяют результаты наблюдений, выдвинутые предположения – гипотезы. Это всегда получение новых знаний с помощью поставленного опыта.

Скрещивание животных или растений с целью получения нового сорта или породы, проверка нового лекарства.

вопрос, задача, требующие решения. Решение проблемы ведер к получению нового знания. Научная проблема всегда скрывает какое-то противоречие между известным и неизвестным. Решение проблемы требует от ученого сбора фактов, их анализа, систематизации.

это обобщение основных идей в какой – либо научной области знания

Теория эволюции обобщает все достоверные научные данные, полученные исследователями на протяжении многих десятилетий. Со временем теория дополняется новыми данными, развивается. Некоторые теории могут опровергаться новыми фактами. Верные научные теории подтверждаются практикой.

Частные методы в биологии :

Применяется при составлении родословных людей, выявление характера наследования некоторых признаков

Установление взаимосвязей между фактами, процессами, явлениями, происходящими на протяжении исторически длительного времени (несколько миллиардов лет).

Позволяет выяснить родство между древними организмами, останки которых находятся в земной коре, в разных геологических слоях.

Разделение смесей на составные части под действием центробежной силы. Применяется при разделении органоидов клетки, легких и тяжелых фракций органических веществ.

Цитологический или цитогенетический метод

Исследование строения клетки, ее структур с помощью различных микроскопов.

Исследование химических процессов, происходящих в организме.

Используется для выяснения степени наследственной обусловленности исследуемых признаков. Метод дает ценные результаты при изучении морфологических и физиологических признаков.

Скрещивание организмов и анализ потомства

наука об ископаемых останках растений и животных

комплекс биологических наук, изучающих механизмы хранения, передачи и реализации генетической информации, строение и функции нерегулярных биополимеров (белков и нуклеиновых кислот).

раздел физиологии животных, изучающий методом сравнения особенности физиологических функций у различных представителей животного мира.

наука о взаимодействиях живых организмов и их сообществ между собой и с окружающей средой.

это наука, изучающая развитие зародыша.

наука о создании новых и улучшении существующих пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов.

наука о сущности живого и жизни в норме и при патологиях, то есть о закономерностях функционирования и регуляции биологических систем разного уровня организации, о пределах нормы жизненных процессов и болезненных отклонений от неё

Наука о растениях

раздел биологии, изучающий живые клетки, их органоиды, их строение, функционирование, процессы клеточного размножения, старения и смерти.

наука о закономерностях наследственности и изменчивости.

раздел биологии , призванный создать единую стройную систему живого на основе выделения системы биологических таксонов и соответствующих названий, выстроенных по определенным правилам (номенклатура)

изучает как внешнее строение (форму, структуру, цвет, образцы) организма , таксона или его составных частей, так и внутреннее строение живого организма

Наука о растениях

раздел биологии, изучающий морфологию человеческого организма, его систем и органов.

наука о поведении и психических процессах

наука, изучающая влияние факторов внешней среды на организм человека с целью оптимизации благоприятного и профилактики неблагоприятного воздействия.

раздел зоологии позвоночных, изучающий птиц, их эмбриологию, морфологию, физиологию, экологию, систематику и географическое распространение.

Наука о развитии живой природы

Наука о животных

Наука о бактериях

Наука о вирусах

совокупность научных дисциплин, занимающихся изучением человека, его происхождения, развития, существования в природной (естественной) и культурной (искусственной) средах.

область научной и практической деятельности по исследованию нормальных и патологических процессов в организме человека, различных заболеваний и патологических состояний, их лечению, сохранению и укреплению здоровья людей

это наука о физических процессах, протекающих в биологических системах разного уровня организации и о влиянии на биологические объекты различных физических факт

наука о химическом составе живых клеток и организмов и о химических процессах, лежащих в основе их жизнедеятельности

прикладная наука о применении в технических устройствах и системах принципов организации, свойств, функций и структур живой природы, то есть формы живого в природе и их промышленные аналоги.

биологическая дисциплина, изучающая общие закономерности строения и развития органов и систем органов при помощи их сравнения у животных разных таксонов на разных этапах эмбриогенеза.

Наука о причинах, движущих силах, механизмах и общих закономерностях эволюции живой природы

раздел экологии, изучающий взаимоотношения организмов различных видов внутри сообщества организмов.

наука на стыке биологии и географии; изучает закономерности географического распространения и распределения животных, растений и микроорганизмов

раздел экологии, изучающий взаимоотношения организма с окружающей средой.

наука, изучающая одноклеточные эукариотические организмы, относящиеся к типу простейших

наука о морфологии, физиологии, генетике, экологии и эволюции макро и микроскопических одно и многоклеточных водорослей

Признаки и свойства живого

Единство элементного химического состава

В состав живого входят те же элементы, что и в состав неживой природы, но в других количественных соотношениях; при этом примерно 98% приходится на углевод, водород, кислород, азот.

Единство биохимического состава

Все живые организмы состоят в основном из белков, липидов, углеводов и нуклеиновых кислот.

Единство структурной организации

Единицей строения, жизнедеятельности, размножения, индивидуального развития является клетка; вне клетки жизни нет.

Дискретность и целостность

Любая биологическая система состоит из отдельных взаимодействующих частей (молекулы, органоиды, клетки, ткани, организмы, виды и т.д.), которые вместе образуют структурно – функциональное единство.

Обмен веществ и энергии (метаболизм)

Обмен веществ состоит из двух взаимосвязанных процессов: ассимиляции (пластического обмена) – синтеза органических веществ в организме (за счет внешних источников энергии – света, пищи) и диссимиляции (энергетического обмена) – процесса распада сложных органических веществ с выделением энергии, которая затем расходуется организмом.

Любые живые организмы обитают в постоянно изменяющихся условиях окружающей среды. Благодаря способности к саморегуляции в процессе метаболизма сохраняются относительное постоянство химического состава и интенсивность течения физиологических процессов, т.е. поддерживается гомеостаз.

Все живые системы являются открытыми, потому что в процессе их жизнедеятельности между ними и окружающей средой происходит постоянный обмен веществом и энергией.

Это способность организмов воспроизводить себе подобных. В основе воспроизведения лежат реакции матричного синтеза, т.е. образование новых молекул и структур на основе информации, заложенной в последовательности нуклеотидов ДНК. Это свойство обеспечивает непрерывность жизни и преемственность поколений.

Наследственность и изменчивость

Наследственность – способность организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколение. Основой наследственности является относительное постоянство строения молекул ДНК.

Изменчивость – свойство, противоположное наследственности; способность живых организмов существовать в различных формах, т.е. приобретать новые признаки, отличные от качеств других особей того же вида. Изменчивость, обусловленная изменениями наследственных задатков – генов, создает разнообразный материал для естественного отбора, т.е. отбора особей, наиболее приспособленных к конкретным условиям существования в природе. Это приводит к появлению новых форм жизни, новых видов организмов.

Рост и развитие

Индивидуальное развитие, или онтогенез, - развитие живого организма от зарождения до момента смерти. В процессе онтогенеза постепенно и последовательно проявляются индивидуальные свойства организма. В основе этого лежит поэтапная реализация наследственных программ. Индивидуальное развитие обычно сопровождается ростом.

Историческое развитие, или филогенез, - необратимое направленное развитие живой природы, сопровождающееся образованием новых видов и прогрессивным усложнением жизни.

Способность организма избирательно реагировать на внешние и внутренние воздействия, т.е. воспринимать раздражение и отвечать определенным образом. Ответная реакция организма на раздражение, осуществляемая при участии нервной системы, называется рефлексом.

Организмы, у которых отсутствует нервная система, отвечают на воздействие изменением характера движения и роста, например листья растений, поворачиваются к свету.

Суточные и сезонные ритмы направлены на приспособление организмов к меняющимся условиям существования. Наиболее известным ритмическим процессом в природе является чередование периодов сна и бодрствования.

Уровни организации живой природы

Элементы, образующие систему

Значение уровня в органическом мире

Макромолекулы нуклеиновых кислот, белков, АТФ

Кодирование и передача наследственной информации, обмен веществ, превращение энергии

Структурные части клетки

Существование клетки лежит в основе размножения, роста и развития живых организмов, биосинтеза белка.

Совокупность клеток и межклеточного вещества

Разные виды тканей у животных и растений отличаются строением и выполняют различные функции. Изучение этого уровня позволяет проследить эволюцию и индивидуальное развитие тканей.

Позволяет изучать строение, функции, механизм действия, происхождение, эволюцию и индивидуальное развитие органов растений и животных.

Клетки, ткани, органы и системы органов с их уникальными жизненными функциями

Обеспечивает функционирование органов в жизнедеятельности организма, приспособительные изменения и поведение организмов в различных экологических условиях.

Совокупность особей одного вида

Осуществляется процесс видообразования.

Исторически сложившаяся совокупность организмов разного ранга в сочетании с факторами окружающей среды

Круговорот веществ и энергии

Здесь происходят все круговороты веществ и энергии, связанные с жизнедеятельностью всех живых организмов, обитающих на Земле.

Создал научную медицинскую школу. Считал, что у каждой болезни есть естественные причины, и их можно узнать, изучая строение и жизнедеятельность человеческого организма.

Один из основателей биологии как науки, впервые обобщил биологические знания, накопленные до него человечеством.

Заложил основы анатомии человека.

В современной анатомической номенклатуре сохранил арабские термины.

Леонардо да Винчи

Описал многие растения, изучал строение человеческого тела, деятельность сердца и зрительную функцию.

Предложил систему классификации живой природы, ввел бинарную номенклатуру для наименования видов.

Изучал внутриутробное развитие, установил, что зародыши всех животных на ранних этапах развития схожи, сформулировал закон зародышевого сходства, основатель эмбриологии.

Жан Батист Ламарк

Первым попытался создать стройную и целостную теорию эволюции живого мира.

Код ОГЭ: 1.1. … Методы изучения живых объектов. Биологический эксперимент. Наблюдение, описание, измерение биологических объектов.

Живая природа является системой, компоненты которой можно расположить в строгом порядке: от низших к высшим. Данный принцип организации позволяет выделить в живой природе отдельные уровни и дает комплексное представление о жизни как о природном явлении. Живая природа является сложной, многокомпонентной и строго упорядоченной системой.

В настоящее время выделяют 5 основных уровней организации живой материи:

клеточный;
организменный;
популяционно-видовой;
биогеоценотический;
биосферный.

Методы изучения живых объектов: описательный, сравнительный, исторический и экспериментальный.

Описательный метод широко применялся ещё учёными древности, которые занимались сбором фактического материала и его описанием. В основе этого метода лежит наблюдение. Практически до XVIII в. биологи в основном занимались изучением и описанием животных и растений, делали попытки первичной систематизации накопленного материала.

Сравнительный метод стал применяться в XVII в. и позволил выявлять сходства и различия между организмами и их частями. Использование сравнительного метода позволило получить данные, необходимые для систематизации растений и животных. В XIX в. метод был использован при разработке клеточной теории и обосновании теории эволюции.

Исторический метод помогает осмыслить полученные факты, сопоставить их с ранее известными результатами. Этот метод стал широко применяться во второй половине XIX в. благодаря работам Ч. Дарвина, который с его помощью научно обосновал закономерности появления и развития организмов, становления их структур и функций во времени и пространстве.

Благодаря появлению в XX в. новых приборов для проведения биологических исследований ведущим в биологии стал экспериментальный метод. Широко применять в биологии этот метод стали лишь с начала XIX в., прежде всего при изучении физиологических процессов. Экспериментальный метод позволяет изучать то или иное явление жизни с помощью опыта. Большой вклад в утверждение экспериментального метода в биологии внёс Г. Мендель. Он, изучая наследственность и изменчивость организмов, впервые использовал биологический эксперимент не только для получения данных об изучаемых явлениях, но и для проверки гипотезы, формулируемой на основании получаемых результатов.

Наблюдение — целенаправленное выявление объектов и закономерностей в естественных условиях;

Описание — фиксация сведений об объекте средствами естественного или искусственного языка (в биологии сформированы научные понятия, обозначаемые специальными терминами);

Измерение — сравнение объекта по каким-либо свойствам с эталоном (с граммом, с метром и др.);

Биологический эксперимент — выявление свойств живых объектов в искусственно созданных условиях.

Современное научное исследование

Сначала на основании собранных фактов учёным формулируется проблема исследования. Для её решения выдвигаются гипотезы, каждая из которых проверяется экспериментально, путём применения соответствующих методов исследования, в процессе чего могут быть получены новые научные факты. Если эти факты противоречат выдвинутой гипотезе, то она отвергается. Если же гипотеза согласуется с полученными фактами и позволяет делать верные прогнозы, то она может стать теорией. Некоторые теории устанавливают связи между различными явлениями. Это правила и законы. Из правил возможны исключения, а законы действуют всегда.

В биологических исследованиях всё шире применяют моделирование, которое считают высшей формой эксперимента. Так, ведутся активные работы по компьютерному моделированию важнейших биологических процессов, основных направлений эволюции, развития экосистем или даже всей биосферы (например, в случае глобальных климатических или техногенных изменений).

В настоящее время в биологии широко применяют различные виды микроскопии (в том числе электронную), биохимические методы, разнообразные методы культивирования и прижизненного наблюдения культур клеток, тканей и органов, метод меченых атомов, рентгеноструктурный анализ, ультрацентрифугирование, хроматографию и т. д.

Читайте также: