5 наук по биологии изучающих природу

Введение

Грандиозное многообразие окружающего нас мира распадается на две большие области: неживую и живую природу. Природа - материальный мир Вселенной, в сущности - основной Объект изучения науки. В быту слово «природа» часто употребляется в значении естественная среда обитания. Основные естественные науки, посвященные изучению неживой природы, - это астрономия, физика и химия. Исследованием живой природы занимается биология (от греч. bios - жизнь и logos - учение, наука).

Представленная работа посвящена теме "Отличие живой природы от неживой".

Вопросам исследования посвящено множество работ. В основном материал, изложенный в учебной литературе, носит общий характер.

Актуальность настоящей работы обусловлена большим интересом к теме различия живой и неживой природ в современной науке. Рассмотрение вопросов связанных с данной тематикой носит как теоретическую, так и практическую значимость.

В рамках достижения поставленной цели нами были поставлены и решены следующие задачи:

1. Провести анализ живой природы

2. Провести анализ неживой природы

3. Раскрыть сущность теории биологической эволюции

4. Изучить гипотезы происхождения жизни

5. Сравнить живую и неживую природу и выявить различия

Работа имеет традиционную структуру и включает в себя введение, основную часть, состоящую из 5 глав, заключение и список литературы.

Живая природа

Живая природа - совокупность организмов. Делится на пять царств: бактерии, грибы, растения и животные. Живая природа организуется в экосистемы, которые составляют биосферу. Основной атрибут живой материи - генетическая информация, проявляющаяся в репликации и мутации. Развитие живой природы привело к появлению человечества.

Интерес к познанию живой природы возник у человека очень давно, еще в первобытную эпоху, и был тесно связан с его важнейшими потребностями: в пище, лекарствах, одежде, жилье и т.п. Однако только в первых древних цивилизациях люди стали целенаправленно и систематически изучать живые организмы, составлять перечни животных и растений, населяющих разные регионы земли. Наука, занимающаяся изучением живой природы, получила название биология. В настоящее время биология представляет собой целый комплекс наук о живой природе. Причем существуют различные классификации последних. Например, по объектам исследования биологические науки подразделяются на вирусологию, бактериологию, ботанику, зоологию и антропологию.

По уровню организации живых объектов выделяются следующие науки:

· анатомия, посвященная изучению макроскопического строения животных;

· гистология, исследующая строение тканей;

· цитология, изучающая клетки, из которых состоят все живые организмы.

По свойствам, или проявлениям живого, биология включает в свой состав:

· морфологию - науку о структуре, или строении живых организмов;

· физиологию, которая изучает их функционирование;

· молекулярную биологию, исследующую микроструктуру живых тканей и клеток;

· экологию, рассматривающую образ жизни растений и животных и их взаимосвязи с окружающей средой;

· генетику, которая изучает законы наследственности и изменчивости живых организмов.

Все эти классификации в известной степени условны и относительны и пересекаются друг с другом в различных пунктах. Такая многоплановость комплекса биологических наук во многом обусловлена необычайным многообразием живого мира.

К настоящему времени учеными обнаружено и описано более одного миллиона видов животных, около полумиллиона видов растений, несколько сотен тысяч видов грибов, более трёх тысяч видов бактерий. Причем мир живой природы исследован далеко не полностью. Число пока еще не описанных видов живого оценивается, по меньшей мере, в один миллион. Кроме того, огромное количество видов живых организмов давно вымерло. По современным научным данным за все время развития жизни на Земле существовало колоссальное количество различных видов живых существ - приблизительно пятьсот миллионов.

Понятно, что живая природа представляет собой качественно новый, более высокий уровень организации материи, или виток мировой эволюции, поднявшийся на необыкновенную высоту по сравнению со ступенью неживой природы. В чем же заключается столь радикальное отличие живой природы от неживой? Интуитивно все понимают, что такое живое и что - неживое. Однако при попытке определить сущность живого возникают трудности. Оказывается, ответить на вопрос о том, что такое жизнь, довольно непросто.

Например, широко известно определение, предложенное немецким философом XIX в. Фридрихом Энгельсом, согласно которому жизнь - это способ существования белковых тел, важной особенностью которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой. Тем не менее, живая мышь, например, и горящая свеча с физико-химической точки зрения находятся в одинаковом состоянии обмена веществ с внешней средой, равно потребляя кислород и выделяя углекислый газ, но в одном случае - в результате дыхания, а в другом - в процессе горения. Данный пример показывает, что обмениваться веществами с окружающей средой могут и неживые объекты; т.е. обмен веществ является хотя и необходимым, но недостаточным критерием определения жизни. То же самое можно сказать и о белковой природе живых объектов. Так американский ученый Ф. Типлер в своей книге «Физика бессмертия» говорит следующее: «Мы не хотим привязывать определение жизни к молекуле нуклеиновой кислоты, потому что можно вообразить себе существование жизни, которая к этому определению не подходит. Если к нам в космический корабль явится внеземное существо, химическую основу которого составляет не нуклеиновая кислота, то нам все равно захочется признать его живым» Цит. по: Концепции современного естествознания. М.: ЮНИТИ, 1997. С. 159..

Таким образом, невозможно указать только на один какой-нибудь главный, или основополагающий признак, по которому различаются объекты живой природы и неживой. Поэтому современная биология при определении и описании живого исходит из необходимости перечисления нескольких принципиальных свойств живых организмов. При этом подчеркивается, что только совокупность этих свойств может дать представление о специфике жизни. К таким свойствам, или признакам, относятся следующие:

· Живые организмы характеризуются гораздо более сложным устройством, чем неживые тела.

· Любой организм для поддержания своей жизнедеятельности получает энергию из окружающей среды. Большая часть организмов прямо или косвенно использует солнечную энергию.

· Живые организмы активно реагируют на окружающую среду. Если, например, вы толкнете камень, то он пассивно сдвинется с места, а если толкнуть животное, то оно отреагирует активно: убежит, нападет, изменит форму и т.д. Способность реагировать на внешние раздражения - это всеобщее свойство живых существ, как растений, так и животных.

· Живые организмы могут не только изменяться, они также и усложняются. Так, например, у растения появляются новые ветви, а у животного- новые органы, значительно отличающиеся и по внешнему виду, и по устройству от тех, которые их породили.

· Все живое размножается. Причем потомство и похоже на родителей, и в то же время чем-то от них отличается.

· Сходство потомства с родителями обусловлено еще одной важной особенностью живых организмов - способностью передавать потомкам заложенную в них наследственную информацию, которая содержится в генах (от греч. genos - происхождение) - мельчайших и очень сложно утроенных частицах, находящихся в ядрах клеток живых организмов. Генетический материал направляет развитие организма. Вот почему потомки похожи на родителей. Однако наследственная информация в процессе жизни организма, а также во время передачи несколько искажается или меняется. В связи с этим потомки не только похожи на родителей, но и отличаются от них.

· Живые организмы хорошо приспособлены к среде своего обитания. Строение птицы, рыбы, лягушки, дождевого червя полностью соответствует тем условиям, в которых они живут. Этого никак нельзя сказать о неживых телах: камню, например, «все равно», где находиться - он может лежать на дне реки или валяться в поле, или летать вокруг Земли в качестве ее естественного спутника. Однако если мы заставим, например, птицу жить в речных глубинах, а рыбу - в лесу, то эти живые существа, конечно же, погибнут. Говоря проще, основные отличия живого от неживого заключаются в том, что все живые организмы питаются, дышат, растут и размножаются, а неживые тела не питаются, не дышат, не растут и не размножаются.

Исследуя живой организм, биохимик отвечает на ряд вопросов:

1. Из каких химических соединений состоит клетка, ткань, орган или организм в целом?

2. Как взаимосвязаны эти химические соединения, как они образуются и взаимопревращаются?

3. Каким образом регулируются взаимопревращения веществ?

4. Чем биохимически отличается изучаемая клетка, ткань, орган от других клеток, тканей, органов, чем определяется выполнение ими их специфических функций ворганизме?

5. Как связаны превращения веществ с превращениями энергии?

В живой природе также можно выделить основные структурные уровни, или ступени сложности. Первый из них - это молекулярный уровень, представляющий собой предельно малые объекты живого, а именно молекулы ДНК, в которых заключена наследственная информация живых организмов. Следующий уровень является клеточным, за ним следуют органно-тканевый и организменный уровни. Далее идут популяционно-видовой и биогеоценотический, или экосистемный уровни. Биогеоценоз (экосистема)- это участок Земли со всеми живыми организмами, которые его населяют, и неживой среды их обитания; говоря иначе, со всеми компонентами составляющей его живой и неживой природы. Примерами биогеоценозов, или экосистем могут служить лес, озеро, поле и т.п. Завершающей ступенью в иерархии уровней организации живого мира является биосфера, которая представляет собой всю совокупность живых организмов Земли вместе с окружающей их природной средой.

О том, каковы современные научные представления об эволюции и происхождении живой природы, мы поговорим позже.

Взаимодействие естественных наук друг с другом. Науки о неживой природе и науки о живой природе

Естественные науки - это совокупность всех наук, занимающихся исследованием природы. Главные сферы естественных наук - материя, жизнь, человек, Земля, Вселенная позволили сгруппировать их следующим образом:

1. физика, химия, физическая химия; 2. биология, ботаника, зоология; 3. анатомия, физиология, учение о происхождении и развитии, учение о наследственности;

4. геология, минералогия, палеонтология, метеорология, география; 5. астрономия вместе с астрофизикой и астрохимией.

Если окружающий нас мир един и образует единое и целостное образование, то и знание о нем имеет фундаментальное единство. И хотя наука разделена на дисциплины, но существуют фундаментальные законы отображающие единство и целостность природы, законы составляющие фундаментальное единство естественных наук. С помощью таких законов, которым подчиняются классы явлений и целые области природы, как раз и раскрывают единство природы, взаимосвязь и взаимодействие составляющих ее объектов и процессов. Например, закон сохранения материи справедлив и для химических, и для физических, и для биологических процессов.

Ярким воплощением единства всех форм знаний о мире представляет собой научный метод, которым пользуются все естественные науки. Тот факт, что познание в естественных науках в целом совершается по некоторым общим принципам, правилам и способам деятельности, свидетельствуют, с одной стороны об общем, едином источнике их познания, с другой стороны, о взаимосвязи и единстве этих наук. Взаимодействие наук осуществляется в связи с изучением конкретных практических и научных проблем и ведет к образованию новых блоков, комплексов общественно-научного, естественнонаучного и технического знания. За этим взаимодействием стоят процессы не только интеграции, но и дифференциации научного знания, появления новых исследовательских областей и направлений. Для познания мира недостаточно развивать каждую обособленную естественную науку. Наука едина и этим обусловлен всплеск заинтересованности междисциплинарных исследований. Методы, развитые в одном направлении, с большим успехом могут применяться и в других областях.

Одной из закономерностей развития естествознания является взаимодействие естественных наук, взаимосвязь всех отраслей естествознания. Наука, таким образом, единое целое.

Главными путями взаимодействия являются следующие:

Изучение одного предмета одновременно несколькими науками (например, изучение человека);

Использование одной наукой знаний, полученных другими науками, например, достижения физики тесно связаны с развитием астрономии, химии, минералогии, математики и используют знания, полученные этими науками;

Использование методов одной науки для изучения объектов и процессов другой. Чисто физический метод - метод «меченых атомов» широко применяется в биологии, ботанике, медицине и т. д. Электронный микроскоп используется не только в физике: он необходим и для изучения вирусов. Явление парамагнитного резонанса находит применение во многих отраслях науки. Во многих живых объектах природой заложены чисто физические инструментарии, например, гремучая змея имеет орган, способный воспринимать инфракрасное излучение и улавливать изменения температуры на тысячную долю градуса; у летучей мыши есть ультразвуковой локатор, позволяющий ей ориентироваться в пространстве и не натыкаться на стены пещер, где она обычно обитает; мыши, птицы и многие животные улавливают инфразвуковые волны, распространяющиеся перед землетрясением, что побуждает их покидать опасный участок; буревестник же, наоборот, воспринимая волны низкой, инфразвуковой частоты, «гордо реет» над простором моря и т.д.;

Взаимодействие через технику и производство, осуществляемое там, где используются данные нескольких наук, например, в приборостроении, кораблестроении, космосе, автоматизации, военной промышленности и т.д.;

Взаимодействие через изучение общих свойств различных видов материи, ярким примером чему служит кибернетика - наука об управлении в сложных динамических системах любой природы (технических, биологических, экономических, социальных, административных и т. п.), использующих обратную связь. Процесс управления в них осуществляется в соответствии с поставленной задачей и происходит до тех пор, пока цель управления не окажется достигнутой.

Слово «естествознание» означает знание о природе. Поскольку природа чрезвычайно многообразна, то в процессе ее познания формировались различные естественные науки: физика, химия, биология, астрономия, география, геология и многие другие. Каждая из естественных наук занимается изучением каких-то конкретных свойств природы. При обнаружении новых свойств материи появляются новые естественные науки с целью дальнейшего изучения этих свойств или, по крайней мере, новые разделы и направления в уже имеющихся естественных науках. Так сформировалась целая совокупность естественных наук. По объектам исследования их можно разделить на две большие группы: науки о живой и неживой природе. Важнейшими естественными науками о неживой природе являются: физика, химия, астрономия.

Физика – наука, которая изучает наиболее общие свойства материи и формы ее движения (механическую, тепловую, электромагнитную, атомную, ядерную). Физика имеет много видов и разделов (общая физика, теоретическая физика, экспериментальная физика, механика, молекулярная физика, атомная физика, ядерная физика, физика электромагнитных явлений и т.д).

Химия – наука о веществах, их составе, строении, свойствах и взаимных превращениях. Химия изучает химическую форму движения материи и делится на неорганическую и органическую химию, физическую и аналитическую химию, коллоидную химию и т.д.

Астрономия – наука о Вселенной. Астрономия изучает движение небесных тел, их природу, происхождение и развитие. Важнейшими разделами астрономии, которые сегодня превратились, по существу, в самостоятельные науки, являются космология и космогония.

Космология – физическое учение о Вселенной как целом, ее устройстве и развитии.

Космогония – наука, которая изучает вопросы происхождения и развития небесных тел (планет, Солнца, звезд и др.). Новейшим направлением в познании космоса является космонавтика.

Биология – наука о живой природе. Предметом биологии является жизнь как особая форма движения материи, законы развития живой природы. Биология, по-видимому, является самой разветвленной наукой (зоология, ботаника, морфология, цитология, гистология, анатомия и физиология, микробиология, вирусология, эмбриология, экология, генетика и т.д.). На стыке наук возникают смежные науки, такие как физическая химия, физическая биология, химическая физика, биофизика, астрофизика и т.д.

Итак, в процессе познания природы формировались отдельные естественные науки. Это необходимый этап познания – этап дифференциации знаний, дифференциации наук. Он обусловлен необходимостью охвата все большего и все более разнообразного числа исследуемых природных объектов и более глубокого проникновения в их детали. Но природа – это единый, уникальный, многогранный, сложный, самоуправляющийся организм. Если природа едина, то единым должно быть и представление о ней с точки зрения естественной науки. Такой наукой является естествознание.

Естествознание – наука о природе как единой целостности или совокупность наук о природе, взятая как единое целое. Последние слова в этом определении еще раз подчеркивают, что это не просто совокупность наук, а обобщенная, интегрированная наука. Это означает, что сегодня дифференциация знаний о природе сменяется их интеграцией. Эта задача обусловлена, во-первых, объективным ходом познания природы и, во-вторых, тем, что человечество познает законы природы не ради простого любопытства, а для использования их в практической деятельности, для своего жизнеобеспечения.

Роль естествознания в жизни людей велика. Естествознание является основой жизнеобеспечения – физиологического, технического, энергетического. Естествознание – это теоретическая основа промышленности и сельского хозяйства, всех технологий, различных видов производства, в том числе производства энергии, продуктов питания, одежды и т.д. Естествознание – это важнейший элемент культуры человечества, это один из существенных показателей уровня цивилизации.

(Биогеография, Биофизика, Биохимия, Геохимия, Медико-биологические исследования, Микробиология и биотехнология, Проблемы экологии и природопользования).