краткое содержание других презентаций

«Краткая история развития биологии» - Жан Батист Ламарк. Арабские ученые. Аристотель. Вопросы для повторения. Рисунки из атласа Везалия. Рисунки из атласа да Винчи. Жорж Кювье. Роберт Кох во время работы. Чарльз Дарвин. Уильям Гарвей. Карл Эрнест Бэр. Грегор Мендель. Достижения современной биологии. Краткая история развития биологии. Леонардо да Винчи. Илья Мечников. Клятва Гиппократа. Роберт Кох. Карл Линней. Клавдий Гален. Иван Павлов.

«Краткая история биологии» - Теория парадигмы. Эволюционная морфология животных. Научные школы. Познавательные модели биологии. Индуктивно-эмпирический метод. Трансформизм. Клеточная теория. Организменная парадигма. Возникновение биологии. Революционный подход. Семиотическая парадигма. Эмбриология беспозвоночных. Эдуард Страсбургер. Эволюционная парадигма. Познавательные модели биологии. Мир как организм. Закон роста популяций.

«Этапы развития биологии» - Сопоставление фактов. Выявление сходства и различия между организмами. Период Возрождения. Описательная наука. Сфера человеческой деятельности. Биология как наука. Заполните таблицу. Основные направления современной биологии. Ответьте на вопросы. Аристотель. Этапы развития биологии. Появление древних государств. Гиппократ. Научные методы. Леонардо ди сер Пьеро да Винчи. Биология. Сбор фактического материала.

«История науки «Биология»» - Основные вехи в истории биологии. Задачи биологии. Новые науки. Эндоплазматическая цепь. Методы биологической науки. Биология как наука. Ихтиология. Термин «биология». Биология. Значение биологии. Биологическая (фагоцитарная) теория иммунитета. Генетика популяций. Теория филэмбриогенеза. Предмет и объекты науки. Начато клонирование животных. Развитие личинок мух из отложенных яиц. Биология – наука о живой природе.

«Основные этапы развития биологии» - Теофраст. Основные направления современной биологии. Выявление сходства и различия. Появление древних государств. Период Возрождения. Этапы развития биологии. Краткая история биологии. Леонардо ди сер Пьеро да Винчи. Изучение того или иного явления с помощью опыта. Создание клеточной теории. Гуго де Фриз. Биология. Гиппократ. Наука. Сопоставление фактов. Аристотель. Сбор фактического материала. Научные методы.

«История и методология биологии» - Герофил. Эразистрат. Аристотель. Объективный идеализм. Устное учение Фалеса. История животных. Анаксимен. Возникновение живых существ. Диоскорид. Идеи о соотношении между строением различных органов и их функциями. Девиз Пифагора. Библиотека города Александрии. Египет. Иония. «Архаический» период. Период эллинизма. Изучил анатомию овец. Платон и Аристотель. Гераклит Эфесский. Аристотель "О возникновении животных".

Раздел 1.1. Биология как наука, ее достижения, методы познания живой природы. Роль биологии в формировании современной естественнонаучной картины мира.

Термины и понятия, проверяемые в экзаменационных работах по данному разделу: гипотеза, метод исследования, наука, научный факт, объект исследования, проблема, теория, эксперимент.

Биология – наука, изучающая свойства живых систем. Однако определить, что такое живая система, достаточно сложно. Именно поэтому ученые установили несколько критериев, по которым организм можно отнести к живым. Главными из этих критериев являются обмен веществ или метаболизм, самовоспроизведение и саморегуляция. Обсуждению этих и других критериев (или) свойств живого будет посвящена отдельная глава.

Понятие наука определяется, как «сфера человеческой деятельности по получению, систематизации объективных знаний о действительности». В соответствии с этим определением объектом науки – биологии является жизнь во всех ее проявлениях и формах, а также на разных уровнях .

Каждая наука, в том числе и биология, пользуется определенными методами исследования. Некоторые из них универсальны для всех наук, например такие, как наблюдение, выдвижение и проверка гипотез, построение теорий. Другие научные методы могут быть использованы только определенной наукой. Например, у генетиков есть генеалогический метод изучения родословных человека, у селекционеров – метод гибридизации, у гистологов – метод культуры тканей и т. д.

Биология тесно связана с другими науками – химией, физикой, экологией, географией. Собственно биология делится на множество частных наук, изучающих различные биологические объекты: биология растений и животных, физиология растений, морфология, генетика, систематика, селекция, микология, гельминтология и множество других наук.

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

К основным методам науки относятся следующие:

Моделирование – метод, при котором создается некий образ объекта, модель, с помощью которой ученые получают необходимые сведения об объекте. Так, например, при установлении структуры молекулы ДНК Джеймс Уотсон и Френсис Крик создали из пластмассовых элементов модель – двойную спираль ДНК, отвечающую данным рентгенологических и биохимических исследований. Эта модель вполне удовлетворяла требованиям, предъявляемым к ДНК. (См. раздел Нуклеиновые кислоты.)

Наблюдение – 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 течение суток, при замерах веса теленка в течение месяца. Наблюдать можно за сезонными изменениями в природе, за линькой животных и т. д. Выводы, сделанные наблюдателем, проверяются либо повторными наблюдениями, либо экспериментально.

Эксперимент (опыт) – метод, с помощью которого проверяют результаты наблюдений, выдвинутые предположения – гипотезы . Примерами экспериментов являются скрещивания животных или растений с целью получения нового сорта или породы, проверка нового лекарства, выявление роли какого-либо органоида клетки и т. д. Эксперимент – это всегда получение новых знаний с помощью поставленного опыта.

Проблема – вопрос, задача, требующие решения. Решение проблемы ведет 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. Примером проблемы может служить, например, такая: «Как возникает приспособленность организмов к окружающей среде?» или «Каким образом можно подготовиться к серьезным экзаменам в максимально короткие сроки?».

Сформулировать проблему бывает достаточно сложно, однако всегда, когда есть затруднение, противоречие, появляется проблема.

Гипотеза – предположение, предварительное решение поставленной проблемы. Выдвигая гипотезы, исследователь ищет взаимосвязи между фактами, явлениями, процессами. Именно поэтому гипотеза чаще всего имеет форму предположения: «если … тогда». Например, «Если растения на свету выделяют кислород, то мы сможем его обнаружить с помощью тлеющей лучины, т. к. кислород должен поддерживать горение». Гипотеза проверяется экспериментально. (См. раздел Гипотезы происхождения жизни на Земле.)

Теория – это обобщение основных идей в какой-либо научной области знания. Например, теория эволюции обобщает все достоверные научные данные, полученные исследователями на протяжении многих десятилетий. Со временем теории дополняются новыми данными, развиваются. Некоторые теории могут опровергаться новыми фактами. Верные научные теории подтверждаются практикой. Так, например генетическая теория Г. Менделя и хромосомная теория Т. Моргана подтвердились многими экспериментальными исследованиями в разных странах мира. Современная эволюционная теория хотя и нашла множество научно доказанных подтверждений, до сих пор встречает противников, т. к. не все ее положения можно на современном этапе развития науки подтвердить фактами.

Частными научными методами в биологии являются:

Генеалогический метод – применяется при составлении родословных людей, выявлении характера наследования некоторых признаков.

Исторический метод – установление взаимосвязей между фактами, процессами, явлениями, происходившими на протяжении исторически длительного времени (несколько миллиардов лет). Эволюционное учение развивалось в значительной мере благодаря этому методу.

Палеонтологический метод – метод, позволяющий выяснить родство между древними организмами, останки которых находятся в земной коре, в разных геологических слоях.

Центрифугирование – разделение смесей на составные части под действием центробежной силы. Применяется при разделении органоидов клетки, легких и тяжелых фракций (составляющих) органических веществ и т. д.

Цитологический, или цитогенетический , – исследование строения клетки, ее структур с помощью различных микроскопов.

Биохимический – исследование химических процессов, происходящих в организме.

Каждая частная биологическая наука (ботаника, зоология, анатомия и физиология, цитология, эмбриология, генетика, селекция, экология и другие) пользуется своими более частными методами исследования.

У каждой науки есть свой объект , и свой предмет исследования. У биологии объектом исследования является ЖИЗНЬ. Носители жизни – живые тела. Все, что связано с их существованием, изучает биология. Предмет изучения науки всегда несколько уже, ограниченнее, чем объект. Так, например, кого-то из ученых интересует обмен веществ организмов. Тогда объектом изучения будет жизнь, а предметом изучения – обмен веществ. С другой стороны, обмен веществ тоже может быть объектом исследования, но тогда предметом исследования будет одна из его характеристик, например обмен белков, или жиров, или углеводов. Это важно понять, т. к. вопросы о том, что является объектом исследования той или иной науки встречаются в экзаменационных вопросах. Кроме того, это важно для тех, кто в будущем будет заниматься наукой.

Билет № 1

1. Биология как наука, ее достижения, связи с другими науками. Методы изучения живых объектов. Роль биологии в жизни и практической деятельности человека.

Биология – наука, изучающая живые организмы. В настоящее время подразделяется на обширный перечень дисциплин, изучающих различные уровни организации живого (молекулярная биология, цитология, морфология, экология и пр.), разные царства (ботаника, зоология), различающихся предметом рассмотрения (строение, функционирование, взаимосвязь и т.д.) и применяемыми методами. Биология изучает живые объекты, построенные на основе биополимеров (белков, нуклеиновых кислот).

Среди достижений биологии можно отметить описание большого числа видов живых организмов, существующих на Земле, создание клеточной, эволюционной, хромосомной теории, расшифровка структуры белка и нуклеиновых кислот и т.д. На практике это способствовало увеличению эффективности производства сельскохозяйственной продукции, развитию медицины, биотехнологии, созданию основ рационального природопользования.

Биология тесно связана с другими науками и широко применяет их методы (география, история, химия, физика, математические дисциплины, кибернетика, философия и др.).

Методы изучения живых объектов включают наблюдение, эксперимент (а также описание, сравнение, анализ, синтез, исторический метод, математическое моделирование и пр.).

На сегодняшний день роль биологии в жизни и практической деятельности человека растет. Это связано с обострением экологической ситуации на Земле, вызванной ростом населения, большим потреблением энергии, обострением социальных противоречий. Дальнейшее развитие и даже существование современной цивилизации возможно только в гармонии с окружающей средой, что требует глубокого знания и соблюдения биологических закономерностей, широкого использования биотехнологии.

2. Царство растений, его отличия от других царств живой природы. Объясните, какая группа растений занимает в настоящее время господствующее положение на Земле. Среди живых растений или гербарных экземпляров найдите представителей этой группы.

В настоящее время господствующее положение на Земле занимает отдел Покрытосеменных (Цветковых) растений, считающийся наиболее эволюционно продвинутым и определяющий вид большинства современных биотопов. Для покрытосеменных характерно наличие таких генеративных органов, как цветок и плод.

Из предложенных экземпляров следует выбрать представителей изученных семейств (крестоцветные, розоцветные, бобовые, пасленовые, сложноцветные, злаки, лилейные) или классов (однодольные, двудольные).

3. Используя знания об обмене веществ и превращении энергии в организме человека, дайте научное объяснение влияния на обмен веществ гиподинамии, стрессов, вредных привычек, переедания.

Организм человека представляет собой сложную систему, в которой все происходящие процессы согласованы и направлены на поддержание гомеостаза, выживание особи и оставление потомства. Если какие-то системы органов не несут необходимую нагрузку (не упражняются), это приводит к их ослаблению, возникновению физиологических расстройств и патологий.

Гиподинамия – пониженная двигательная активность, отсутствие физических нагрузок – приводит к снижению работоспособности мышц, сердечно-сосудистой системы и, как следствие, нарушению обмена веществ и ухудшению состояния всего организма в целом. Неизрасходованные на физическую активность питательные вещества откладываются в запас, что зачастую приводит к ожирению. Этому также способствует переедание.

Стресс является защитной реакцией организма, позволяющей выжить в момент опасности. Стресс мобилизует возможности организма, сопровождается выбросом гормонов, повышает интенсивность сердечно-сосудистой деятельности и пр. Эта энергия в условиях современной цивилизации часто не находит естественного выхода и является перегрузкой для нервной и других систем.

Вредные привычки: курение, алкоголь и другие яды – приводят к поступлению в организм чужеродных вредных веществ, которые отравляют организм и вызывают заболевания. (Особенно недопустимо употребление алкоголя во время приема антибиотиков или наличия другой нагрузки на почки и печень.) Наркотические вещества, участвуя в обмене веществ, вызывают привыкание, в дальнейшем прекращение поступления никотина, алкоголя и др. сопровождается ломкой – резким ухудшением самочувствия. Таким образом, возникает физиологическая и психологическая зависимость от наркотиков.

Нарушение режима дня, азартные игры, пресыщение удовольствиями истощают организм и, кроме того, отвлекают сознание человека от решения насущных задач, занятий физкультурой и препятствуют духовному росту.

Билет № 2

1. Признаки живых организмов. Основные отличия живых организмов от тел неживой природы.

Признаки живых организмов:

Живые организмы, изучаемые биологией, содержат биополимеры: белки и нуклеиновые кислоты, определяющие их характерные свойства.

Большинство организмов имеет клеточное строение (кроме вирусов)

Обмен веществом и энергией с окружающей средой: живые существа питаются, на этом основан пластический и энергетический обмен, поддерживают постоянство внутренней среды - гомеостаз и выделяют продукты жизнедеятельности в окружающую среду.

Способность к размножению: воспроизведение потомства, наследующего признаки родителей.

Совокупность этих признаков отличает живые организмы от тел неживой природы. Важнейшим отличием является способность обрабатывать информацию, получаемую из окружающей среды, и осуществлять ответную реакцию на внешнее раздражение.

Также отмечают сложность организации, способность эволюционировать, приспособленность к среде обитания.

Нетрудно видеть, что многие живые организмы обладают не всеми названными свойствами (например, споры бактерий в замороженном состоянии). В то же время в неживой природе существуют системы, обладающие многими из названных признаков (например насыщенные растворы, космические тела, созданная человеком вычислительная техника и автоматизированные системы).

Существует точка зрения (витализм и др.), что основополагающим и принципиальным отличием живого от неживого является наличие особой субстанции (души), покидающей физическое тело после смерти. Данная точка зрения не пользуется популярностью среди биологов, несмотря на безуспешность многочисленных попыток получения живого существа из неживой материи.

2. Экологические (биотические) факторы, их влияние на организм. Приведите примеры конкурентных отношений в природе и раскройте их значение. Как человек использует знания о конкуренции в практической деятельности?

К биотическим факторам относят влияние на организм окружающих живых существ. В зависимости от того, положительно или отрицательно данные взаимодействия сказываются на состоянии организмов, выделяют:

Нейтрализм – организмы не оказывают заметного влияния друг на друга (взаимодействие минимально)

Симбиоз – организмы испытывают положительное влияние, часто взаимное: примером симбиотических связей считают лишайники (гриб и водоросль), микоризу шляпочных грибов и деревьев, опыление клевера шмелём. К симбиозу зачастую относят нахлебничество (мелкие насекомоядные птицы подбирают насекомых, падающих вниз при работе дятла), квартирантство (птицы селятся в дуплах, выдолбленных дятлом), кооперацию – необязательные взаимовыгодные связи (опыление цветков неспециализированными опылителями).

Конкуренция – оба организма испытывают отрицательное воздействие. Конкурентные взаимодействия возникают у видов, испытывающих сходные потребности, например, между деревьями в лесу возникает «борьба» за доступ к свету. Если потребности очень близки, один вид может полностью вытеснить другой (ель вытесняет светолюбивую сосну).

Конкуренция как существенный фактор в борьбе за существование способствует различной специализации (эволюционному расхождению потребностей), что повышает видовое разнообразие и устойчивость экосистем.

В практической деятельности человека важно учитывать нежелательную конкуренцию: не допускать засорения полей сорняками, прудов для рыборазведения сорными малоценными породами рыб. Особая осторожность требуется при заселении экосистем новыми видами, которые могут вытеснить ценные местные виды.

3. Объясните, почему поджелудочную железу относят к железам смешанной секреции. Как в крови поддерживается постоянное количество глюкозы? Какие меры необходимо соблюдать, чтобы не заболеть сахарным диабетом?

Поджелудочная железа относится к железам смешанной секреции. Она вырабатывает пищеварительный сок, содержащий ферменты и поступающий через проток в двенадцатиперстную кишку (внешняя секреция). В то же время поджелудочная железа синтезирует важнейший гормон – инсулин, выделяемый в кровь (внутренняя секреция). При повышении содержания глюкозы в крови, вырабатываемый инсулин способствует усиленному потреблению глюкозы и превращению её в гликоген, запасное вещество. После чего излишки инсулина достаточно быстро разрушаются.

При недостатке инсулина развивается заболевание – сахарный диабет, сопровождающееся серьезным нарушением обмена веществ, а в тяжелых случаях потерей сознания и смертью. Больным, страдающим сахарным диабетом, вводят в кровь препараты инсулина.

Чтобы не заболеть сахарным диабетом, нужно вести подвижный образ жизни, не злоупотреблять углеводами, избегать нервных перегрузок. Профилактике сахарного диабета способствует включение в рацион злака под названием полба и некоторые другие продукты.

Билет № 3

1. Клеточное строение организмов как доказательство их родства, единства живой природы. Сравнение клеток растений и грибов.

Большинство известных на сегодня живых организмов состоят из клеток (кроме вирусов). Клетка – элементарная структурная единица живого, как утверждает клеточная теория. Отличительные свойства живого проявляются, начиная с клеточного уровня. Наличие у живых организмов клеточного строения, единого кода ДНК, содержащего наследственную информацию, реализуемую через белки, можно рассматривать как доказательство единства происхождения всех живых организмов, имеющих клеточное строение.

Клетки растений и грибов имеют много общего:

Наличие клеточной мембраны, ядра, цитоплазмы с органоидами.

Принципиальное сходство процессов обмена веществ, деления клетки.

Жесткая клеточная стенка значительной толщины, способность к потреблению питательных веществ из внешней среды путем диффузии через плазматическую мембрану (осмоса).

Клетки растений и грибов способны незначительно изменять свою форму, что позволяет растениям ограниченно менять положение в пространстве (листовая мозаика, ориентация подсолнечника к солнцу, закручивание усиков бобовых, капканы насекомоядных растений), а некоторым грибам захватывать в петли грибницы мелких почвенных червей – нематод.

Способность группы клеток давать начало новому организму (вегетативное размножение).

Отличия:

Клеточная стенка растений содержит целлюлозу, у грибов – хитин.

Клетки растений содержат хлоропласты с хлорофиллом или лейкопласты, хромопласты. У грибов пластиды отсутствуют. Соответственно, в клетках растений осуществляется фотосинтез – образование органических веществ из неорганических, т.е. характерен автотрофный тип питания, а грибы являются гетеротрофами, в их обменных процессах преобладает диссимиляция.

Запасным веществом в клетках растений является крахмал, у грибов – гликоген.

У высших растений дифференциация клеток приводит к образованию тканей, у грибов тело образовано нитевидными рядами клеток – гифами.

Эти и другие особенности позволили выделить грибы в отдельное царство.

Живые организмы способны приспосабливаться к действию неблагоприятных факторов внешней среды. Растения, обитающие в условиях высокой температуры и недостатка влаги, имеют листья мелкие или видоизмененные в колючки, покрытые восковым налетом, с небольшим числом устьиц. Животным в этих условиях помогает выжить приспособительное поведение: они активны ночью, а днем, в жару, прячутся в норы. Организмы засушливых местообитаний также имеют отличия в обмене веществ, способствующие экономии воды.

У животных, обитающих в условиях низких температур, имеется толстый слой подкожного жира. Для растений характерно высокое содержание растворенных веществ в клетках, что препятствует их повреждению при отрицательных температурах. Сезонность жизненных циклов также позволяет растениям и перелетным птицам использовать местообитания с холодной зимой.

Яркий пример приспособленности представляют взаимные эволюционные приспособления травоядных животных и растений, которые служат им пищей, хищника и жертвы.

3. Используя знания о нормах питания и расходовании энергии человеком (сочетание продуктов растительного и животного происхождения, нормы и режим питания и др.), объясните, почему люди, употребляющие с пищей много углеводов, быстро прибавляют в весе.

Питание человека должно быть разнообразным, содержать продукты животного и растительного происхождения, чтобы обеспечивать организм всеми необходимыми аминокислотами, витаминами и другими веществами. Особенно важно наличие в пище растительной клетчатки, которая способствует нормальному пищеварению.

Поступление с продуктами энергии должно соответствовать затратам организма (12000-15000 кДж в сутки) и зависит от характера труда.

Углеводы являются основным источником энергии. Избыточное потребление сладкого и мучного при низкой физической активности приводит к увеличению жировых запасов. Избежать переедания помогает соблюдение режима питания, ограничение потребления острых и сладких блюд, отказ от спиртного, отсутствие отвлекающих факторов во время принятия пищи.

Билет № 4

1. Клетка – единица строения и жизнедеятельности организмов. Сравнение клеток растений и животных.

Основоположниками клеточной теории являются немецкие ботаник М.Шлейден и физиолог Т.Шванн, в 1838-1839 г.г. высказавшие идею, что клетка является структурной единицей растений и животных. Клетки имеют сходное строение, состав, процессы жизнедеятельности. Наследственная информация клеток заключена в ядре. Клетки возникают только из клеток. Многие клетки способны к самостоятельному существованию, но в многоклеточном организме их работа скоординирована.

Клетки животных и растений имеют некоторые отличия:

Клетки растений имеют жесткую клеточную стенку значительной толщины, содержащую целлюлозу (клетчатку). Животная клетка, не имеющая клеточной стенки, обладает значительно большей подвижностью, способна изменять форму.

В клетках растений содержатся пластиды: хлоропласты, лейкопласты, хромопласты. У животных пластиды отсутствуют. Наличие хлоропластов делает возможным фотосинтез. Для растений характерен автотрофный тип питания с преобладанием в обмене веществ процессов ассимиляции. Клетки животных являются гетеротрофами, т.е. потребляют готовые органические вещества.

Вакуоли в клетках растений крупные, заполненные клеточным соком, содержащим запасные питательные вещества. У животных встречаются мелкие пищеварительные и сократительные вакуоли.

Запасным углеводом у растений является крахмал, у животных – гликоген.

2. Лишайники – симбиотические организмы, их разнообразие. Среди гербарных экземпляров найдите лишайники. По каким признакам вы их определите? Приведите другие примеры симбиотических отношений в природе и раскройте их значение.

Тело лишайника – слоевище состоит из нитей-гифов гриба, в которых заключены одноклеточные зеленые водоросли или цианеи (цианобактерии, старое название – сине-зеленые водоросли). Лишайники рассматривают как симбиотические организмы, где грибы поставляют воду с растворенными минеральными солями, а водоросли осуществляют фотосинтез, обеспечивая поступление органических веществ. Лишайники первыми заселяют безжизненные местообитания, произрастают на голых камнях. Этому способствует их неприхотливость к субстрату, способность переносить длительное высушивание, впитывать атмосферную влагу поверхностью тела. Необходимым условием произрастания лишайников является наличие света, необходимого для фотосинтеза.

Лишайники делятся на накипные (в виде пленки на камнях), листоватые (серо-зеленая пармелия, желтая ксантория на коре деревьев) и кустистые (олений мох – ягель).

Определить лишайник среди гербарных экземпляров можно по отсутствию органов – стеблей, листьев – и характерной расцветке.

Симбиотические отношения в природе способствуют процветанию видов, которые в них участвуют. Можно назвать примеры из билета №2.

3. Раскройте роль белков в организме по следующему плану: в каких продуктах содержатся, конечные продукты расщепления в пищеварительном канале, конечные продукты обмена, роль белков в организме. Объясните, почему в пищевом рационе детей и подростков должны обязательно присутствовать белки.

Богаты белком пищевые продукты животного происхождения: мясо, рыба, яйцо, молочные продукты. Также содержат белки растительные продукты, особенно бобовые культуры, овес, твердые сорта пшеницы и изготовляемые из них макаронные изделия.

В пищеварительном канале белки распадаются на аминокислоты. Конечным продуктом белкового обмена у человека и других млекопитающих является мочевина, удаляемая через почки.

Белки выполняют в организме важнейшие функции:

структурную – белки входят в состав всех органоидов клетки;

ферментативную (каталитическую) – например, пищеварительные ферменты;

двигательную – в составе мышечных волокон;

транспортную – гемоглобин крови переносит кислород ко всем клеткам организма;

энергетическую – хотя есть мнение, что при окислении белка промежуточные продукты обмена, содержащие азот, токсичны для организма, и потребление избыточной белковой пищи снижает силу и выносливость человека.

У детей и подростков активно идут процессы роста, биосинтеза, что помимо повышенной потребности в строительном материале – аминокислотах повышает расход ферментов. Поэтому растущий организм должен получать с пищей большее количество белка, чем взрослый. Недостаток белка в рационе детей может быть причиной низкого роста.

Билет № 5

1. Ч. Дарвин – основоположник учения об эволюции. Движущие силы эволюции.

Чарльз Дарвин – основоположник современной эволюционной теории. Его книга «Происхождение видов путем естественного отбора», 1859 г., объясняет многообразие живых организмов, их приспособленность к условиям существования как результат длительной эволюции. Дарвин вскрыл движущие силы эволюционного процесса: борьба за существование и естественный отбор на основе наследственной изменчивости.

Причиной борьбы за существование является ограниченность ресурсов: пищи, жизненного пространства. При этом живые организмы размножаются в геометрической прогрессии. Если бы все потомство выживало и принимало участие в размножении, неизбежно возникало бы перенаселение. Но этого не происходит, так как часть особей неизбежно погибает в результате борьбы за существование. Под борьбой за существование Дарвин понимал многообразные отношения организмов с окружающей средой:

борьба межвидовая,

внутривидовая,

борьба с неблагоприятными условиями окружающей среды.

При этом борьба выражается не только в соперничестве за пищу, воду, территорию, борьбе хищника и жертвы, но и в сотрудничестве организмов, повышающем шансы на выживание. Наиболее острой является конкуренция внутри вида, т.к. у организмов одного вида сходные потребности.

Выживают и участвуют в размножении те особи, которые наилучшим образом приспособлены к данным условиям. Это выживание наиболее приспособленных Дарвин назвал естественным отбором. Таким образом, естественный отбор – это процесс, в результате которого выживают и дают потомство особи, наиболее приспособленные к условиям обитания.

2. Царство грибов, их характерные особенности, получение из них продуктов питания, лекарств. По каким признакам вы отличите съедобные грибы от ядовитых, используя коллекцию муляжей? Какую первую доврачебную помощь необходимо оказать при отравлении грибами?

Организм гриба – грибница образован тонкими ветвящимися нитями – гифами. У шляпочных грибов образуется плодовое тело, состоящее из плотно прилегающих нитей грибницы. Размножаются грибы частями грибницы или спорами. Плодовые грибы служат продуктом питания, содержат ценные белки и кислоты. Особенно ценятся белый гриб, рыжики и др. Хотя есть данные, что белки грибов усваиваются человеческим организмом крайне мало, менее 10%, особенно ножка гриба. Грибы сушат, солят, маринуют. Не рекомендуется консервировать грибы в домашних условиях, т.к. без доступа воздуха на белковых продуктах, особенно произрастающих на земле, может развиваться ботулизм, приводя к тяжелым отравлениям.

Большинство ядовитых грибов относятся к пластинчатым, хотя и среди трубчатых в ряде районов имеются несъедобные, которые нужно знать, отправляясь за грибами. В случае отравления грибами возникают боли в животе, рвота, понос, головокружение. Необходимо сделать промывание желудка, принять несколько таблеток активированного угля и вызвать врача.

Плесневые грибы выделяют вещества, подавляющие жизнедеятельность микроорганизмов, с которыми грибы конкурируют за пищу. Такие грибы используются для получения лекарств – антибиотиков: пенициллина, эритромицина, тетрациклина и др., спасших немало человеческих жизней.

3. Объясните, с какой целью у человека измеряют пульс. Что такое пульс? Где он определяется и что можно узнать по пульсу? Подсчитайте свой пульс. Определите, имеются ли отклонения от нормы. Поясните ответ.

Пульс измеряют, чтобы судить о состоянии сердечно-сосудистой системы в медицине, спорте. Пульс – это колебания стенок сосудов, волна, которая распространяется по упругим стенкам артерий при сокращении левого желудочка. Пульс хорошо прощупывается в тех местах, где артерии проходят близко к поверхности тела, например на запястье, на шее. По пульсу можно узнать частоту сердечных сокращений, правильность ритма, оценить их силу, ориентировочно судить о высоте кровяного давления. При болезненных состояниях пульс становится вялым, плохо прощупывается.

У взрослого человека в норме, в состоянии покоя частота сердечных сокращений составляет 60-80 ударов в минуту. (У тренированных спортсменов частота может понижаться до 40 ударов в минуту.) У детей частота выше. Частота пульса значительно возрастает при физической нагрузке или в условиях нервного напряжения, например, на экзамене, после курения, употребления кофе, крепкого чая.

Билет № 6

1. Наследственность и изменчивость – свойства организмов, их значение в эволюции органического мира. Ген, генотип, фенотип.

Наследственность – это способность живых организмов передавать свои признаки потомству. Наследственность делает возможной эволюцию, закрепляя имеющиеся у организма признаки в ряду поколений.

Изменчивость – способность организмов приобретать новые признаки. Может быть ненаследственной и наследственной. Наследственная изменчивость поставляет материал для естественного отбора, обогащая генофонд популяций новыми генами.

Ген – это участок молекулы ДНК, составляющей хромосому, который несет информацию о последовательности аминокислот в структуре одного белка.

Совокупность генов, свойственных данному организму, называется генотипом. Т.е. генотип – это сумма генов, имеющихся у живого организма. При составлении схемы скрещивания гены обозначаются буквами латинского алфавита, например, буквой «А» (читается [a]) часто обозначают доминантный ген желтой окраски горошины, а буквой «a» (читается [не-а]) – рецессивный ген, определяющий зеленую окраску.

Фенотип – это совокупность признаков данного организма, т.е. результат действия генов, который может зависеть и от влияния окружающей среды (ненаследственная, модификационная изменчивость). В приведенном примере с горохом, желтый и зеленый цвет горошин – это фенотип.

2. Классификация растений на примере покрытосеменных. Среди гербарных экземпляров выберите растения семейства (Пасленовые, Розоцветные, Бобовые и др.), по каким признакам вы их узнаете.

Отдел Покрытосеменные состоит из двух классов: Двудольные и Однодольные. Для двудольных характерно наличие двух семядолей в семени, также у них стержневая корневая система и сетчатое жилкование, хотя бывают исключения. Класс Двудольных включает семейства Крестоцветные, Розоцветные, Бобовые, Пасленовые, Сложноцветные и др.

У однодольных растений в семени одна семядоля, мочковатая корневая система, дуговое или параллельное жилкование. В школе изучают семейства Лилейных и Злаков.

Характерные признаки семейств:

Крестоцветные – 4 лепестка, 4 чашелистика, расположенных крест-накрест, плод – стручок или стручочек (короткий). К ним относятся редька, редис, капуста, пастушья сумка (треугольные стручочки) и др.

Розоцветные – часто 5 лепестков, много тычинок, плод у большинства сочный: ягодовидный или костянка. Представители: яблоня, вишня, шиповник, роза, земляника, лапчатка (желтые цветки).

Бобовые отличаются неправильным цветком (двусторонняя симметрия), 5 лепестков которого получили название лодочки, вёсел, паруса. Плод боб. Из бобовых хорошо знаком горох, бобы, фасоль, мышиный горошек, карагана желтая (желтая акация) и др.

К паслёновым относятся картофель, паслен, томат, табак, многие ядовитые растения – дурман, белена. Для пасленовых характерно наличие 5 лепестков, сросшихся в трубочку у основания.

Характерный признак сложноцветных – соцветие корзинка. Плод семянка. Здесь и подсолнечник, и одуванчик, осот, бодяк, васильки, астры.

Лилейные отличает дуговое жилкование, плод ягода, соцветие кисть. Нередко имеется луковица. Включают ландыш, лук, купену, тюльпан, лилии.

Для злаков характерно соцветие сложный колос, метелка, султан. Цветки мелкие, невзрачные. Плод зерновка. Жилкование параллельное. К злакам относятся важнейшие зерновые культуры: пшеница, рожь, ячмень, овес, кукуруза. Также злостный сорняк пырей ползучий, мятлик, тимофеевка, бамбук.

3. Раскройте особенности скелета человека в связи с прямохождением и трудовой деятельностью. Назовите меры профилактики нарушения осанки, искривления позвоночника и возникновения плоскостопия.

Характерной особенностью скелета человека, связанной с прямохождением, является S-образный изгиб позвоночника, смягчающий толчки при ходьбе. Амортизации способствует и сводчатая стопа. Важное значение для трудовой деятельности имеет противопоставление большого пальца руки остальным, что позволяет захватывать различные предметы.

Нарушение осанки, искривление позвоночника не только портит внешность человека, но и способствует развитию заболеваний внутренних органов, возникновению близорукости. Поэтому важно с детства следить за осанкой ребенка, чтобы он не сутулился, за столом сидел прямо, не наклоняясь слишком низко к столу. Портфель не следует носить все время в одной руке, а лучше заменить ранцем. Правильной осанке способствуют занятия физкультурой, посильная физическая работа на свежем воздухе. Недопустима длительная работа в согнутом положении, переноска больших тяжестей.

Для предотвращения плоскостопия нужно правильно подбирать обувь, чтобы она была удобная, по размеру, с невысоким каблуком. Нежелательно длительное стояние на ногах. Очень полезно хождение босиком, специальные упражнения на захват пальцами ног различных предметов: мячика и др. В детских учреждениях применяются специальные ортопедические массажные коврики.

Билет № 7

1. Особенности химического состава живых организмов. Органические вещества, их роль в организме.

Живые организмы содержат те же химические элементы, что и неживая природа. Содержание некоторых элементов больше, их называют макроэлементами: углерод, кислород, водород, азот, фосфор, сера и др. Микроэлементы в организме содержатся в малых количествах, но тоже играют важную роль, например, йод.

Вещества, которые встречаются в неживой природе, называются неорганическими. В состав клеток входят вода (до 80%) и минеральные соли.

Органические вещества образуются в живых организмах, хотя могут быть синтезированы в лабораториях. Важнейшими из них являются белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты (ДНК, РНК) и витамины. Органические вещества образуют важнейшие структуры клетки и служат источником энергии. Характерной особенностью многих органических веществ является их полимерная структура. Так, крахмал состоит из большого числа молекул глюкозы. Белки в процессе пищеварения распадаются на аминокислоты. А ДНК несет важнейшую функцию – является хранителем наследственной информации, зашифрованной в виде последовательности нуклеотидов. Эта информация проявляется через структуру белков, которые помимо структурной несут еще одну очень важную функцию – являются катализаторами химических процессов, происходящих в клетке. Жиры не растворяются в воде, поэтому жироподобные вещества входят в состав клеточных мембран. Витамины участвуют в регуляции обмена веществ.

2. Приспособленность птиц к полету во внешнем и внутреннем строении, размножении. Объясните, в чем проявляется относительный характер приспособленности.

Весь организм птиц является ярким образцом приспособленности к полету. Это достигается снижением веса птицы, высокой интенсивностью обмена веществ и высоким уровнем развития нервной системы. Передние конечности превращены в крылья.

Снижению веса птицы способствует:

Срастание мелких костей, что при той же прочности позволяет значительно уменьшить массу скелета. Кости полые.

Отсутствие челюстей с зубами, имеется клюв.

Легкий перьевой покров, обеспечивающий обтекаемую форму тела.

Отсутствие мочевого пузыря, непроизвольное удаление непереваренных остатков пищи из кишечника.

Развит только левый яичник, созревание яиц происходит не одновременно, а по одному в 1-2 дня.

Высокая интенсивность обмена веществ позволяет получить необходимую для полета энергию. Основные черты:

Постоянная температура тела, в отличие от пресмыкающихся. Высокая температура тела птиц по сравнению с млекопитающими.

Переваривание пищи происходит с большой скоростью.

Четырехкамерное сердце и два круга кровообращения обусловливают поступление артериальной крови, богатой кислородом ко всем органам.

Дыхательная система кроме легких включает воздушные мешки, обеспечивает поступление кислорода в кровь как во время вдоха, так и на выдохе.

Образующиеся во время полета избытки тепла отводятся с помощью системы воздушных мешков между внутренними органами и мышцами.

Высокий уровень развития нервной системы обеспечивает быструю реакцию, образование условных рефлексов, сообразительность. Хорошо развито зрение, у птиц - цветное. Координацию движений обеспечивает развитый мозжечок.

Примером относительности приспособленности могут служить случаи гибели птиц в современных условиях при столкновении с проводами линий электропередач, во время разливов нефти в водоемах и т.п.

3. Используя знания о строении и функциях скелета человека, раскройте особенности первой доврачебной помощи при переломе ребер, позвоночника, травмах черепа.

При любом переломе важно обеспечить неподвижность сломанных костей. При переломе ребер шину не накладывают. Нужно, чтобы пострадавший сделал глубокий выдох, и в этом положении туго забинтовать грудную клетку. При переломе позвоночника особенно опасно ущемление нервов разрушенными позвонками, транспортировать больного нужно на машине скорой помощи. Если нет такой возможности, пострадавшего кладут лицом вниз на жесткое основание (доску) и в этом положении осуществляют транспортировку в медицинское учреждение. При травмах черепа голову фиксируют валиком из одеяла и т.п., уложенном вокруг головы.

Билет № 8

1. Вид, его признаки. Многообразие видов. Редкие и исчезающие виды растений и животных, меры их сохранения. Назовите известные вам редкие и исчезающие виды растений.

Вид – совокупность особей (точнее, совокупность популяций особей), обладающих сходством внешнего и внутреннего строения, процессов жизнедеятельности, условий обитания, способных скр

Блок 1. Биология как наука. Методы научного познания

1.1. Биология как наука, ее достижения, методы познания живой природы. Роль биологии в формировании современной естественнонаучной картины мира.

Биология как наука

Биология (от греч. биос — жизнь, логос — слово, наука) — это комплекс наук о живой природе.
Предметом биологии являются все проявления жизни: строение и функции живых существ, их разнообразие, происхождение и развитие, а также взаимодействие с окружающей средой. Основная задача биологии как науки состоит в истолковании всех явлений живой природы на научной основе, учитывая при этом, что целому организму присущи свойства, в корне отличающиеся от его состав-ляющих.
Термин «биология» встречается в трудах немецких анатомов Т. Роозе (1779) и К.-Ф. Бурдаха (1800), однако только в 1802 году он был впервые употреблен независимо друг от друга Ж.-Б. Лaмарком и Г.-Р. Тревиранусом для обозначения науки, изучающей живые организмы.

Биологические науки

В настоящее время в состав биологии включают целый ряд наук, которые можно систематизировать по таким критериям: по предмету и преобладающим методам исследования и по изучаемому уровню организации живой природы. По предмету исследования биологические науки делят на бактериологию, ботанику, вирусологию, зоологию, микологию.
Ботаника — это биологическая наука, комплексно изучающая растения и растительный покров Земли.
Зоология — раздел биологии, наука о многообразии, строении, жизнедеятельности, распространении и взаимосвязи животных со средой обитания, их происхождении и развитии. Бактериология — биологическая наука, изучающая строение и жизнедеятельность бактерий, а также их роль в природе.
Вирусология — биологическая наука, изучающая вирусы. Основным объектом микологии являются грибы, их строение и особенности жизнедеятельности.
Лихенология — биологическая наука, изучающая лишайники. Бактериология, вирусология и некоторые аспекты микологии часто рассматриваются в составе микробиологии — раздела биологии, науке о микроорганизмах (бактериях, вирусах и микроскопических грибах). Систематика, или таксономия, — биологическая наука, которая описывает и классифицирует по группам все живые и вымершие существа.
В свою очередь, каждая из перечисленных биологических наук подразделяется на биохимию, морфологию, анатомию, физиологию, эмбриологию, генетику и систематику (растений, животных или микроорганизмов).
Биохимия — это наука о химическом составе живой материи, химических процессах, происходящих в живых организмах и лежащих в основе их жизнедеятельности.
Морфология — биологическая наука, изучающая форму и строение организмов, а также закономерности их развития. В широком смысле она включает в себя цитологию, анатомию, гистологию и эмбриологию. Различают морфологию животных и растений.
Анатомия — это раздел биологии (точнее — морфологии), наука, изучающая внутреннее строение и форму отдельных органов, систем и организма в целом. Анатомия растений рассматривается в составе ботаники, анатомия животных — в составе зоологии, а анатомия человека является отдельной наукой.
Физиология — биологическая наука, изучающая процессы жизнедеятельности растительных и животных организмов, их отдельных систем, органов, тканей и клеток. Существуют физиология растений, животных и человека.
Эмбриология (биология развития) — раздел биологии, наука об индивидуальном развитии организма, в том числе развитии зародыша.
Объектом генетики являются закономерности наследственности и изменчивости. В настоящее время это одна из наиболее динамично развивающихся биологических наук.

По изучаемому уровню организации живой природы выделяют молекулярную биологию, цитологию, гистологию, органологию, биологию организмов и надорганизменных систем. Молекулярная биология является одним из наиболее молодых разделов биологии, наука, изучающая, в частности, организацию наследственной информации и биосинтез белка. Цитология, или клеточная биология, — биологическая наука, объектом изучения которой являются клетки как одноклеточных, так и многоклеточных организмов.
Гистология — биологическая наука, раздел морфологии, объектом которой является строение тканей растений и животных.
К сфере органологии относят морфологию, анатомию и физиологию различных органов и их систем.
Биология организмов включает все науки, предметом которых являются живые организмы, например, этологию — науку о поведении организмов.
Биология надорганизменных систем подразделяется на биогеографию и экологию. Распространение живых организмов изучает биогеография , тогда как экология — организацию и функционирование надорганизменных систем различных уровней: популяций, биоценозов (сообществ), биогеоценозов (экосистем) и биосферы.

По преобладающим методам исследования можно выделить описательную (например, морфологию), экспериментальную (например, физиологию) и теоретическую биологию.
Выявление и объяснение закономерностей строения, функционирования и развития живой природы на различных уровнях ее организации является задачей общей биологии. К ней относят биохимию, молекулярную биологию, цитологию, эмбриологию, генетику, экологию, эволюционное учение и антропологию. Эволюционное учение изучает причины, движущие силы, механизмы и общие закономерности эволюции живых организмов. Одним из его разделов является палеонтология — наука, предметом которой являются ископаемые останки живых организмов.
Антропология — раздел об-щей биологии, наука о происхождении и развитии человека как биологического вида, а также разнообразии популяций современного человека и закономерностях их взаимодействия.
Прикладные аспекты биологии отнесены к сфере биотехнологии, селекции и других быстро- развивающихся наук.
Биотехнологией называют биологическую науку, изучающую использование живых организмов и биологических процессов в производстве. Она широко применяется в пищевой (хлебопечение, сыроделие, пивоварение и др.) и фармацевтической промышленностях (получение антибиотиков, витаминов), для очистки вод и т. п.
Селекция — наука о методах создания пород домашних животных, сортов культурных растений и штаммов микроорганизмов с нужными человеку свойствами. Под селекцией понимают и сам процесс изменения живых организмов, осуществляемый человеком для своих потребностей.
Прогресс биологии тесно связан с успехами других естественных и точных наук, таких как физика, химия, математика, информатика и др. Например, микроскопирование, ультразвуковые исследования (УЗИ), томография и другие методы биологии основываются на физических закономерностях, а изучение структуры биологических молекул и процессов, происходящих в живых системах, было бы невозможным без применения химических и физических методов. Применение математических методов позволяет, с одной стороны, выявить наличие закономерной связи между объектами или явлениями, подтвердить достоверность полученных результатов, а с другой — смоделировать явление или процесс. В последнее время все большее значение в биологии приобретают компьютерные методы, например моделирование. На стыке биологии и других наук возник целый ряд новых наук, таких как биофизика, биохимия, бионика и др.

Достижения биологии

Наиболее важными событиями в области биологии, повлиявшими на весь ход ее дальнейшего развития, являются: установление молекулярной структуры ДНК и ее роли в передаче инфор¬мации в живой материи (Ф. Крик, Дж. Уотсон, М. Уилкинс); расшифровка генетического кода (Р. Холли, Х.-Г. Корана, М. Ниренберг); открытие структуры гена и генетической регуляции синтеза белков (А. М. Львов, Ф. Жакоб, Ж.-Л. Моно и др.); формулировка клеточной теории (М. Шлейден, Т. Шванн, Р. Вирхов, К. Бэр); исследование закономерностей наследственности и изменчивости (Г. Мендель, Г. де Фриз, Т. Морган и др.); формулировка принципов современной систематики (К. Линней), эволюционной теории (Ч. Дарвин) и учение о биосфере (В.И. Вернадский).
Значимость открытий последних десятилетий еще предстоит оценить, однако наиболее крупными достижениями биологии были признаны: расшифровка генома человека и других организмов, определение механизмов контроля потока генетической информации в клетке и формирующемся организме, механизмов регуляции деления и гибели клеток, клонирование млекопитающих, а также открытие возбудителей «коровьего бешенства» (прионов).
Работы по программе «Геном человека», которые проводились одновременно в нескольких странах и были завершены в начале нынешнего века, привели нас к пониманию того, что у человека есть всего около 25-30 тыс. генов, но информация с большей части нашей ДНК не считывается никогда, так как в ней содержится огромное количество участков и генов, кодирующих признаки, утратившие значение для человека (хвост, оволосение тела и др.). Кроме того, был расшифрован ряд генов, отвечающих за развитие наследственных заболеваний, а также генов- мишеней лекарственных препаратов. Однако практическое применение результатов, полученных в ходе реализации данной программы, откладывается до тех пор, пока не будут расшифрованы геномы значительного количества людей, и тогда станет понятно, в чем же все-таки их различие. Эти цели поставлены перед целым рядом ведущих лабораторий всего мира, работающих над реализацией программы «ENCODE».
Биологические исследования являются фундаментом медицины, фармации, широко используются в сельском и лесном хозяйстве, пищевой промышленности и других отраслях человеческой деятельности.
Хорошо известно, что только «зеленая революция» 1950-х годов позволила хотя бы частично решить проблему обеспечения быстро растущего населения Земли продуктами питания, а животноводство — кормами за счет внедрения новых сортов растений и прогрессивных технологий их выращивания. В связи с тем, что генетически запрограммированные свойства сельскохозяйственных культур уже почти исчерпаны, дальнейшее решение продовольственной проблемы связывают с широким введением в производство генетически модифицированных организмов.
Производство многих продуктов питания, таких как сыры, йогурты, колбасы, хлебобулочные изделия и др., также невозможно без использования бактерий и грибов, что является предметом биотехнологии.
Познание природы возбудителей, процессов течения многих заболеваний, механизмов иммунитета, закономерностей наследственности и изменчивости позволили существенно снизить смертность и даже полностью искоренить ряд болезней, таких, например, как черная оспа. С помощью новейших достижений биологической науки решается и проблема репродукции человека. Значительная часть современных лекарственных препаратов производится на основе природного сырья, а также благо-даря успехам генной инженерии, как, например, инсулин, столь необходимый больным сахарным диабетом, что в основном синтезируется бактериями, которым перенесен соответствующий ген.
Не менее значимы биологические исследования для сохранения окружающей среды и разнообразия живых организмов, угроза исчезновения которых ставит под сомнение существование человечества.
Наибольшее значение среди достижений биологии является тот факт, что они лежат даже в основе построения нейронных сетей и генетического кода в компьютерных технологиях, а так¬же широко используются в архитектуре и других отраслях. Вне всякого сомнения, наступивший XXI век является веком биологии.
Как и любая другая наука, биология имеет свой арсенал методов. Помимо научного метода познания, применяемого в других отраслях, в биологии широко используются такие методы, как исторический, сравнительно-описательный и др.
Научный метод познания включает в себя наблюдение, формулировку гипотез, эксперимент, моделирование, анализ результатов и выведение общих закономерностей (рис. 1.).

Рис. 1. Схематическое изображение научного метода исследования

Наблюдение — это целенаправленное восприятие объектов и явлений с помощью органов чувств или приборов, обусловленное задачей деятельности. Основным условием научного наблюдения является его объективность, т. е. возможность проверки полученных данных путем повторного наблюдения или применения иных методов исследования, например эксперимента. Полученные в результате наблюдения факты называются данными. Они могут быть как качественными (описывающими запах, вкус, цвет, форму и т. д.), так и количественными, причем количественные данные являются более точными, чем качественные.
На основе данных наблюдений формулируется гипотеза — предположительное суждение о закономерной связи явлений. Гипотеза подвергается проверке в серии экспериментов. Экспериментом называется научно поставленный опыт, наблюдение исследуемого явления в контролируемых условиях, позволяющих выявить характеристики данного объекта или явления. Высшей формой эксперимента является моделирование — исследование каких-либо явлений, процессов или систем объектов путем построения и изучения их моделей. По существу это одна из основных категорий теории познания: на идее моделирования базируется любой метод научного исследования — как теоретический, так и экспериментальный.
Результаты эксперимента и моделирования подвергаются тщательному анализу. Анализом называют метод научного исследования путем разложения предмета на составные части или мыс¬ленного рас-членения объекта путем логической абстракции. Анализ неразрывно связан с синтезом. Синтез — это метод изучения предмета в его целостности, в единстве и взаимной связи его частей. В результате анализа и синтеза наиболее удачная гипотеза исследования становится рабочей гипотезой, и если она способна устоять при попытках ее опровержения и по-прежнему удачно предсказывает ранее необъясненные факты и взаимосвязи, то она может стать теорией.
Под теорией понимают такую форму научного знания, которая дает целостное представление о закономерностях и существенных связях действительности.
Общее направление научного исследования состоит в достижении более высоких уровней предсказуемости. Если теорию не способны изменить никакие факты, а встречающиеся отклонения от нее регулярны и предсказуемы, то ее можно возвести в ранг закона — необходимого, существенного, устойчивого, повторяющегося отношения между явлениями в природе.
По мере увеличения совокупности знаний и совершенствования методов исследования гипотезы и даже прочно укоренившиеся теории могут оспариваться, видоизменяться и даже отвергаться, поскольку сами научные знания по своей природе динамичны и постоянно подвергаются критическому переосмыслению.
Исторический метод выявляет закономерности появления и развития организмов, становления их структуры и функции. В ряде случаев с помощью этого метода новую жизнь обретают гипотезы и теории, ранее считавшиеся ложными. Так, например, произошло с предположениями Ч. Дарвина о природе передачи сигналов по растению в ответ на воздействия окружающей среды.
Сравнительно-описательный метод предусматривает проведение анатомо-морфологического анализа объектов исследования. Он лежит в основе классификации организмов, выявления закономерностей возникновения и развития различных форм жизни.
Мониторинг — это система мероприятий по наблюдению, оценке и прогнозу изменения состояния исследуемого объекта, в частности биосферы.
Проведение наблюдений и экспериментов требует зачастую применения специального оборудования, такого как микроскопы, центрифуги, спектрофотометры и др.
Микроскопия широко применяется в зоологии, ботанике, анатомии человека, гистологии, цитологии, генетике, эмбриологии, палеонтологии, экологии и других разделах биологии. Она позволяет изучить тонкое строение объектов с использованием световых, электронных, рентгеновских и других типов микроскопов.
Устройство светового микроскопа. Световой микроскоп состоит из оптических и механических частей. Оптические части участвуют в построении изображения, а механические служат для удобства пользования оптическими частями.
Общее увеличение микроскопа определяется по формуле:
увеличение объектива х увеличение окуляра = увеличение микроскопа.
Например, если объектив увеличивает объект в 8 раз, а окуляр — в 7, то общее увеличение микро-скопа равно 56.
Дифференциальное центрифугирование, или фракционирование , позволяет разделить частицы по их размерам и плотности под действием центробежной силы, что активно используется при изучении строения биологических молекул и клеток.
Арсенал методов биологии постоянно обновляется, и в настоящее время охватить его полностью практически невозможно. Поэтому некоторые методы, используемые в отдельных биологических науках, будут рассмотрены далее.

Роль биологии в формировании современной естественнонаучной картины мира

На этапе становления биология еще не существовала отдельно от других естественных наук и ограничивалась лишь наблюдением, изучением, описанием и классификацией представителей животного и растительного мира, т. е. была описательной наукой. Однако это не помешало античным естествоиспытателям Гиппократу (ок. 460-377 гг. до н. э.), Аристотелю (384-322 гг. до н. э.) и Теофрасту (настоящее имя Тиртам, 372-287 гг. до н. э.) внести значительный вклад в развитие представлений о строении тела человека и животных, а также о биологическом разнообразии животных и растений, заложив тем самым основы анатомии и физиологии человека, зоологии и ботаники.
Углубление познаний о живой природе и систематизация ранее накопленных фактов, происходившие в XVI-XVIII веках, увенчались введением бинарной номенклатуры и созданием стройной систематики растений (К. Линней) и животных (Ж.-Б. Ламарк).
Описание значительного числа видов со сходными морфологическими признаками, а также палеонтологические находки стали предпосылками к развитию представлений о происхождении видов и путях исторического развития органического мира. Так, опыты Ф. Реди, Л. Спалланцани и Л. Пастера в XVII-XIX веках опровергли гипотезу спонтанного самозарождения, выдвинутую еще Аристотелем и бытовавшую в средние века, а теория биохимической эволюции А. И. Опарина и Дж. Холдейна, блестяще подтвержденная С. Миллером и Г. Юри, позволила дать ответ на вопрос о происхождении всего живого.
Если сам процесс возникновения живого из неживых компонентов и его эволюция сами по себе уже не вызывают сомнений, то механизмы, пути и направления исторического развития органического мира все еще до конца не выяснены, поскольку ни одна из двух основных соперничающих между собой теорий эволюции (синтетическая теория эволюции, созданная на основе теории Ч. Дарвина, и теория Ж.-Б. Ламарка) все еще не могут предъявить исчерпывающих доказательств.
Применение микроскопии и других методов смежных наук, обусловленное прогрессом в области других естественных наук, а также внедрение практики эксперимента позволило немецким ученым Т. Шванну и М. Шлейдену еще в XIX веке сформулировать клеточную теорию, позднее дополненную Р. Вирховым и К. Бэром. Она стала важнейшим обобщением в биологии, которое краеугольным камнем легло в основу современных представлений о единстве органического мира.
Открытие закономерностей передачи наследственной информации чешским монахом Г. Менделем послужило толчком к дальнейшему бурному развитию биологии в XX-XXI веках и привело не толь-ко к открытию универсального носителя наследственности — ДНК, но и генетического кода, а также фундаментальных механизмов контроля, считывания и изменчивости наследственной информации.
Развитие представлений об окружающей среде привело к возникновению такой науки, как экология, и формулировке учения о биосфере как о сложной многокомпонентной планетарной си¬стеме связанных между собой огромных биологических комплексов, а также химических и геологических процессов, происходящих на Земле (В.И. Вернадский), что в конечном итоге позволяет хотя бы в небольшой степени уменьшить негативные последствия хозяйственной деятельности человека.
Таким образом, биология сыграла немаловажную роль в становлении современной естественнонаучной картины мира.