Что изучает биология кратко 3 класс

Обновлено: 03.07.2024

Что изучает биология? Признаки живого. Вы уже знаете, что биология исследует различные проявления жизни. Ее название в 1802 г. независимо друг от друга предложили французский ученый Жан Батист Ламарк (1744-1829) и немецкий — Готфрид Рейнхольд Тревиранус (1766-1837).

Биология (от греч. биос — жизнь и логос — учение) — это совокупность наук о живых существа, их строении, процессах жизнедеятельности, взаимосвязи между собой и условиями окружающей среды, закономерности распространения по земному шару, происхождения, историческом развитии и разнообразии.

Хотя биология исследует различные проявления жизни в течение многих веков, даже на современном этапе ее развития трудно дать четкое и краткое определение понятия жизни. Живет характеризуется совокупностью признаков, известных вам из предыдущих курсов биологии: обменом веществ и энергии с окружающей средой, постоянством внутренней среды, саморегуляцией, воспроизведением себе подобных, ростом, развитием, раздражительностью и адаптацией к условиям существования. Ни один из признаков не является главным и таким, что самостоятельно может характеризовать живой организм.

Живая и неживая природа построены из одинаковых атомов, но на молекулярном уровне разница между ними существенная — нуклеиновые кислоты и белки образуются только в живых объектах, обеспечивая сохранение наследственной информации и ее реализацию. Вы ознакомились с различными биологическими объектами — клеткой, организмом, экосистемой. Все они содержат связанные между собой компоненты. Поэтому можно утверждать, что клетка, организм и экосистема являются биологическими системами. Эти системы являются открытыми, то есть существуют благодаря энергии, которую они получают из окружающей среды.

Жизнь — это открытая система, построенная из белков и нуклеиновых кислот и способна к самовосстановлению, саморегуляции и самовоспроизведению.

Методы биологических исследований

Еще древний человек наблюдал за организмами, пытался исследовать и описывать их. Некоторые представляли для него опасность, другие были пищей, шкуры животных согревали ее, растения заживляли раны.

Исследуют живую природу с помощью различных методов, основными из которых являются сравнительно-описательный, экспериментальный, мониторинг и моделирование.

Основателем сравнительно-описательного метода считают древнегреческого ученого Аристотеля. Суть метода заключается в описании объекта исследования и сравнению с другими подобными объектами для установления его своеобразия. Примером результатов таких исследований служат книги, на страницах которых исследователи описывали различные виды растений и животных.

Экспериментальный метод возник позже. Он заключается в изменении исследователями условий существования объектов изучения и наблюдении за последствиями этих изменений. Эксперименты бывают полевые и лабораторные. Полевые эксперименты проводят в естественных условиях, а лабораторные — в специально оборудованных помещениях — лабораториях.

Мониторинг (от латинского — наблюдающий) — наблюдение за ходом определенных процессов в экосистемах или по состоянию конкретных биологических объектов в течение длительного времени. Метод позволяет определять состояние определенных объектов и прогнозировать возможные изменения. Благодаря мониторингу разрабатывают мероприятия по охране отдельных популяций организмов, экосистем и биосферы в целом.

Моделирование (от латинского — устройство, образец) — это метод исследования и демонстрации структур, функций, процессов посредством их имитации, то есть модели. Модели в биологии применяют при исследованиях различных объектов — от молекул до экосистем. Последние, например, имеют значение для обоснования мест расположения промышленных и аграрных предприятий на определенных территориях. Современные научные исследования невозможны без применения электронно-вычислительной техники и информационных технологий (IT).

Связь биологии с другими науками

Наверное вы уже познакомились с основами биологических наук, объектами изучения которых являются: микроскопические организмы — микробиология; грибы — микология; растения — ботаника; животные — зоология; внутреннее строение организмов — анатомия; процессы жизнедеятельности организмов — физиология.

Биология имеет тесную связь с другими естественными и гуманитарными науками. В результате исследований на грани биологии с точными науками возникли новые ее отрасли — биохимия, биофизика, биоинформатика и др. В то же время биология является неотъемлемой составляющей медицинских, ветеринарных, сельскохозяйственных наук, отраслей производства (биотехнологии), связана с социологией, юриспруденцией и т.д.

Первыми в биологии сформировались ботаника, зоология и анатомия. Позже в пределах зоологии возникли: гельминтология — изучает паразитические черви, энтомология — насекомых, ихтиология — рыб, орнитология — птиц и тому подобное. В ботанике выделились микология — наука о грибах, альгология — о водорослях и другие дисциплины. Микробиология разделилась на бактериологию, вирусологии, иммунологии.

Одновременно с дифференциацией происходил процесс возникновения и формирования новых наук. Различные свойства живых систем исследуют: физиология — наука о жизнедеятельности организма, генетика — о закономерности наследственности и изменчивости, эмбриология — об индивидуальном развитии организма, эволюционное учение — об историческом развитии живых существ.

С давних времен биология имеет тесные связи с физикой, химией, математикой, географией и другими естественными науками. Эти науки развиваются на основе общих идей и методов научного исследования. Поэтому на стыке биологии с другими науками формируются новые научные направления и отрасли знаний. Так, интеграция физики и биологии обусловила возникновение биофизики — науки, которая изучает физические и физико-химические процессы в биологических системах, а также влияние на них различных физических факторов.

Самостоятельными науками сформировались биомеханика, бионика, космическая биология. В конце XIX в. произошло становление биохимии — науки о химическом составе и химические процессы, происходящие в живых организмах и определяют их жизнедеятельность, в начале XX в. — биогеохимии, основоположником которой был В. Вернадский.

Широкое использование математических методов в различных областях биологии способствовало формированию биокибернетики, биометрии, биостатистики, биомоделирования. На стыке с географией возникли биогеография — наука о закономерностях распространения и распределения па земном шаре живых организмов и экология.

Для многих специальных и прикладных дисциплин (медицина, агрономия, ветеринария, селекция, лесоводство, клеточная биология и генетическая инженерия, биотехнология и др.) биология является теоретической базой. Она также влияет на гуманитарные науки, определяя биосоциальную сущность человека, который является объектом этих наук.

На рубеже XX и XXI вв. начала развиваться биотехнология — наука, изучающая возможности использования живых организмов, их систем или продуктов жизнедеятельности для решения технологических задач, а также возможности создания живых организмов с нужными свойствами методом генной инженерии.

Понятие биологической системы

Согласно научным представлениям система (с греч. целое) — это совокупность элементов, находящихся во взаимодействии и образуют единое целое. Различают системы различного типа: открытые и закрытые (для веществ, энергии, информации), живые (биологические, социальные), неживые (химические, физические) и др.

Каждый живой организм — это биологическая система, поскольку состоит из совокупности упорядоченных структур (клеток, тканей, органов), которые взаимодействуют друг с другом, образуя единое целое. Примерами биологических систем являются клетки, популяции, экосистемы.

Общие признаки и функции живых организмов

Всем живым организмам присущ подобный химический состав и клеточное строение. Они построены из химических соединений одинаковых классов, их структурной и функциональной единицей является клетка, а главным условием жизни — непрерывный обмен веществом и энергией с окружающей средой. Прекращение этого процесса означает прекращение жизни, то есть смерть организма.

Несмотря на колоссальное разнообразие живых организмов, для всех них характерны такие общие функции.

питания — поступление в организм питательных веществ, необходимых для процессов биосинтеза и получения энергии;
дыхания — расщепление органических соединений (чаще всего в процессе окисления), что сопровождается высвобождением энергии для обеспечения процессов жизнедеятельности;
выделения — выведение из организма ненужных и вредных веществ;
раздражительность — активная реакция на внешние или внутренние раздражители;
подвижность — способность изменять положение тела или его части в пространстве без действия внешней механической силы, за счет внутренних процессов;
рост — увеличение массы и размеров особи в целом и отдельных ее частей вследствие процессов биосинтеза;
размножения — способность живых организмов воспроизводить потомков, которые сохраняют основные признаки ее свойства родительских особей.

Уровни организации биологических систем

Уровни организации живой природы — это относительно одинаковые биологические системы, составляющие которых связаны между собой. Различают следующие уровни организации: молекулярный, клеточный, организмов, популяционно-видовой, экосистемный, биосферный (перечислены по восходящему принципу).

Самый низкий уровень организации — молекулярный. На этом уровне происходит протекание химических реакций и преобразования энергии, сохраняется и реализуется наследственная информация, закодированная в молекулах нуклеиновых кислот.

На клеточном уровне осуществляются процессы обмена веществ и преобразования энергии с участием органелл клетки, обеспечиваются процессы размножения и передачи потомству наследственной информации.

Организменный уровень характеризуется взаимодействием тканей, органов, а у животных — систем органов. На уровне организма происходит обмен веществ и энергии с окружающей средой, размножение. Одноклеточные организмы можно одновременно рассматривать на организменном и клеточном уровнях.

Организмы одного вида имеют одинаковые черты строения и жизненные функции. Они объединены в группы — популяции, которые распространены на определенных частях территории. Особенностью популяционно-видового уровня организации живого является обмен наследственной информацией и передачи ее потомству в пределах одного вида.

Популяции различных видов, взаимодействующих между собой, входят в состав экосистем. Для экосистемного уровня характерны обмен энергией между популяциями различных видов и круговорот веществ между живой и неживой частями экосистемы.

Отдельные экосистемы образуют биосферу — оболочку Земли, населенную организмами. Биосферный уровень является самым высоким уровнем организации живого. Он характеризуется обменом и превращением веществ и энергии с участием всех организмов нашей планеты.

Значение биологических знаний для человека

Направлений использования человеком биологических знаний множество. Они имеют важное мировоззренческое значение, ведь дают человеку возможность понять окружающий мир и найти свое место в нем, осознать ценность природы и жизни. Биологические знания нужны для профессиональной деятельности, в частности, биологов, экологов, врачей. Они помогают решить многие практических задач пищевой, легкой и других отраслей промышленности.

В XXI в. биология должна решить очень сложные, однако актуальные для человечества задачи: внедрение новейших достижений биологии для поддержки устойчивого развития природы, сохранения безопасности и здоровья людей, обеспечения населения продуктами питания и пригодными для жизни условиями окружающей среды, наконец, сохранение жизни и человечества на земли.

Итак, биология — это наука, которая определяет все сферы человеческой деятельности. Поэтому изучение конкретных и общих понятий биологической науки, общих закономерностей и свойств живой природы является неотъемлемым условием формирования эрудированного, культурного и образованного человека.

О том, что изучает наука биология, мы и поговорим в этой статье.

Бабочка как один из элементов биологии

Как и слово, наука биология берет начало в глубокой древности. Людей издавна интересовали особенности и закономерности существования окружающих живых существ. Например, животных, птиц, насекомых, растений и т.д.

В древности эти сведения были жизненно важными. Дело в том, что многие люди поддерживали свое существование благодаря охоте, земледелию и животноводству.

Но земледелие тогда велось примитивными способами, а урожайность культурных растений была очень низкой. Дело в том, что селекционная работа находилась в зачаточном состоянии.

Не лучшим образом обстояли дела и в животноводстве – современных пород животных, отличающихся высокими показателями по мясу, молоку, шерсти и другим продуктам, тогда еще не было, зато частыми были эпидемии, сокращавшие поголовье животных.

В более-менее выгодном положении находились те, кто своим ремеслом избрал охоту: дичи было больше, чем сегодня, и найти ее нередко можно было неподалеку от человеческих поселений.

Однако и охотничье оружие было достаточно примитивным: самодельные лук и стрелы, копья, силки, ловушки. Охотников выручало знание повадок дичи и собственная ловкость.

Осенняя листва

В этих условиях изучение животных и растений, их способов существования и размножения являлось условием выживания для большинства людей. Конечно, в течение долгих столетий единственным способом исследований было наблюдение и эксперименты по скрещиванию близкородственных животных и растений.

Однако уже к 18 веку биология имела довольно обширный запас знаний. Кстати, ним и сегодня нередко пользуются современные исследователи.

Что изучает биология?

Наиболее общее определение – биология изучает живую природу. В круг интересов этой науки входит происхождение живых существ, их развитие, образ жизни, взаимодействие друг с другом и с окружающим миром.

Ученых-биологов интересует жизнь в любых ее проявлениях, начиная с молекулярного уровня и заканчивая сложнейшими биосистемами.

Одно из ведущих направлений – это изучение происхождения жизни: в каких условиях и почему зародилась жизнь на нашей планете, можно ли повторить этот эксперимент?

Вплотную к нему примыкает генная инженерия – возможность искусственным способом создавать новые виды живых существ, у которых имелись бы заранее заданные свойства. Пока в этой области биологии человечество сделало только первые шаги. Но перспективы здесь открываются поистине ошеломляющие.

Изучение биоэкосистем – еще одно актуальное направление биологии, которое помогает понять взаимосвязь между жизнедеятельностью самых разных существ.

Кролик

Это очень важно для планирования дальнейших действий человека на планете. Мы должны не просто преобразовывать природу для своего удобства, но и сохранять ее при этом максимально чистой и целостной.

Мы не должны допускать гибели целых популяций живых существ, поскольку это обедняет генофонд Земли.

Крайне важное направление – биология человека. Здесь и создание новых лекарств и методик лечения болезней, и улучшение наследственности, и раскрытие новых возможностей человека для повышения его жизнеспособности и эффективности. Человек – один из наиболее интересных объектов для изучения биологов.

Для чего нужна биология?

Знаменитый датский ученый Нильс Бор сказал однажды: если двадцатое столетие было веком физики, то двадцать первое станет веком биологии. Но сегодня мы уже можем убедиться в правоте великого мыслителя.

С помощью биологии можно решить множество различных задач, стоящих перед человечеством. Например:

создать новые супер-урожайные культуры растений и суперпродуктивные породы животных, чтобы навсегда избавить человечество от голода;
разработать новые методики лечения болезней, которые исцеляли бы весь организм, а не один больной орган;
продлить человеческую жизнь;
отодвинуть срок старения организма;
решить проблему загрязнения окружающей среды.

Но нет никакого сомнения, что это только часть задач, которые стоят перед биологией сегодня.

Точно так же, как в начале двадцатого века нельзя было представить, какую проблему создадут для современной нам медицины антибиотики, так и мы не можем вообразить, какие проблемы будет решать биология в конце этого века.

Поэтому единственное, что можно сказать – человечество ждут новые великие открытия и потрясающие знания.

Предметом исследования биологии является многообразие ныне существующих и вымерших организмов, их происхождение, эволюция, распространение, строение, функционирование и индивидуальное развитие, связи друг с другом и с окружающей их неживой природой. Биология подразделяется на ряд самостоятельных наук и направлений в зависимости от изучаемых объектов, уровней организации живого, методов исследования, практического использования биологических знаний.

Биологией систематических групп занимаются: вирусология — наука о вирусах, микробиология — наука, занимающаяся изучением микроорганизмов, микология — наука о грибах, ботаника — наука о растениях, зоология — наука о животных, антропология — наука о человеке. Каждая из этих дисциплин делится на ряд более узких направлений в зависимости от объекта исследований. Например, в зоологии выделяются такие науки, как энтомология — наука о насекомых, ихтиология — о рыбах, териология — о млекопитающих и др. В ботанике выделяются: альгология — наука о водорослях, бриология — о мхах, дендрология — о древесных растениях и др.

Кроме того, в зоологии и ботанике выделяются науки, изучающие отдельные стороны жизни животных и растений: строение (морфология, анатомия, гистология и др.), развитие (эмбриология, эволюция и др.), жизнедеятельность (физиология и биохимия животных и растений), распространение (зоогеография и фитогеография), классификацию по группам (систематика растении и животных) и т.д.

Уровни организации живого изучают: молекулярная биология — наука, исследующая общие свойства и проявления жизни на молекулярном уровне, цитология — наука о клетке, гистология — наука о тканях и т.д.

По структуре, свойствам и проявлениям жизни отдельных организмов следует различать: анатомию — науку о внутреннем строении; морфологию (в узком смысле) — о внешнем строении; физиологию — о жизнедеятельности целостного организма и его частей; генетику — науку о законах наследственности и изменчивости организмов и методах управления ими.

Изучением коллективной жизни и сообществ живых организмов занимается этология — наука о поведении животных, экология.

Биологические науки теснейшим образом связаны с физикой, химией, математикой, геологией, географией и принадлежат к единому комплексу естественных наук, т. е. наук о природе. Всех их объединяет не только предмет изучения — природа, но и методы, которыми пользуются исследователи для выяснения тех или иных закономерностей. Наиболее общими методами исследования биологии являются наблюдение (позволяет описать биологические явления), сравнение (дает возможность найти общие закономерности в строении и жизнедеятельности разных организмов), эксперимент или опыт (помогает изучать свойства биологических объектов в контролируемых условиях), 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).

Задачи биологии: изучение закономерностей проявления жизни (строения и функций живых организмов и их сообществ, распространение, происхождение и развитие, связи друг с другом и неживой природой); раскрытие сущности жизни; систематизация многообразия живых организмов.

Методы биологических исследований. Современная биология располагает широким набором методов исследования. Основными являются следующие методы. Метод наблюдения и описания заключается в сборе и описании фактов. Метод измерений использует измерения характеристик объектов. Сравнительный метод основан на анализе сходства и различий изучаемых объектов. Исторический метод изучает ход развития исследуемого объекта. Метод эксперимента даёт возможность изучать явления природы в заданных условиях. Метод моделирования позволяет описывать сложные природные явления относительно простыми моделями.

Связь биологии с другими науками. Биoлoгия тесно связана с фундаментальными науками (математикой, физикой, химией), естественными (геологией, географией, почвоведением), общественными (психологией, социологией), прикладными (биотехнологией, бионикой, растениеводством, охраной природы) и принадлежит к комплексу естественных наук, то есть наук о природе.

Значение биологии. Биолoгия является теоретической основой таких наук, как медицина, психология, социология. Биологические знания используются в пищевой промышленности, фармакологии, сельском, лесном и промысловом хозяйстве. Достижения биологии используются при решении глобальных проблем современности: взаимоотношения общества с окружающей средой, рационального природопользования и охраны природы, продовольственного обеспечения.