Биология — это наука. Что отличает науку от других сфер человеческой деятельности? Подход к изучению явлений. Этот подход — научный метод.

Научный метод — совокупность основных способов получения новых знаний и методов решения задач в рамках любой науки.

Научный метод предполагает определенный системный подход:

1. Наблюдение фактов и их измерение , т.е. описание наблюдения — количественное и\ или качественное .
   
2. Анализ полученных результатов — систематизация, выявление главного и второстепенного.
3. Обобщение — формулирование гипотез и потом уже — теорий .

4. Прогноз: формулирование следствий из предложенной гипотезы или принятой теории с помощью дедукции, индукции или других логических методов.

5. Проверка прогнозируемых следствий с помощью эксперимента.

Обратите внимание на 5-ый пункт. Без него нельзя считать подход научным !

Важно понимать отличие между понятиями гипотеза и теория .

• Гипотеза -это утверждение, предположение, которое еще не доказано .

Когда гипотезу доказывают, она становится теорией , теоремой или фактом. Опровергнутая гипотеза переходит в разряд ложных утверждений . Гипотеза, которая еще не доказана, но и не опровергнута, называется открытой проблемой .

• Теория - система знаний, выстроенная на доказанной научным методом гипотезе.

Почему мы говорим о цитологии как о клеточной теории — потому что этому предшествовал огромный научный процесс наблюдения, сбор статистики — качественные и количественные данные; систематизация полученных результатов, были сформулированы гипотезы и прогнозы, которые затем были экспериментально проверены и подтверждены. Более того, на основе этой теории были сделаны следующие предположения, и они тоже были экспериментально подтверждены.

Методы изучения живых объектов

• Наблюдение (эмпирический метод познания) — описание того или иного биологического объекта или процесса;
• Сравнение — необходимо для того, чтобы найти закономерности — то, что является общим для разных явлений;
• Эксперимент — создаются условия, в точности соответствующие наблюдаемым , при этом выясняются свойства биологических объектов; фиксируются качественные и количественные характеристики.
• Исторический метод — информация, сведения,данные, уже полученные и доказанные в прошлом, раскрывают и объясняют законы развития живой природы в настоящем.

Считается идеальным, когда используются все эти методы в совокупности.

Биологический эксперимент

1. Качественный эксперимент т — самый простой вид биологического эксперимента — его цель —установить наличие или отсутствие предполагаемого в теории явления.
2. Измерительный эксперимент — выявление какой-то количественной характеристика объекта или процесса.

Наблюдение, описание и измерение биологических объектов

Наблюдение - это непосредственное, целенаправленное изучение предметов, опирающееся в основном на такие чувственные способности человека, как ощущение, восприятие, представление.

Эмпирическое описание - это фиксация средствами естественного или искусственного языка сведений об объектах, данных в наблюдении.

По сути это «перевод» того, что было увидено или услышано на научный язык — понятия и определения, знаки, схемы, рисунки, графики и цифры (статистические данные).

В отличие от эксперимента, при эмпирическом методе познания нельзя вмешиваться в изучаемый процесс, нельзя влиять или изменять условия его протекания.

Для наблюдения используют так же различные технические — опосредованные средства.

Процесс естественно — научного познания существенно зависит от развития используемых наукой технических средств.

Трудно переоценить роль в биологии. Именно благодаря ему человек открыл для себя микроорганизмы. На сегодняшний момент существуют микроскопы, позволяющие исследовать живые организмы на внутриклеточном уровне.

Статистические измерения — измерения величин, не изменяющихся во времени.

Динамические измерения — измерения величин, меняющих свое значение во времени (давление, температура, плотность популяции и т.д.)

Довольно разнообразны, но все они базируются на научных методах познания, которые отличаются определенным подходом.

Знание этой информации помогает отделить действительные научные исследования от различных широкораспространенных околонаучных экспериментов.

Биологические науки

ПО СИСТЕМАТИЧЕСКИМ КАТЕГОРИЯМ:

• вирусология (царство вирусы);
• микробиология, бактериология (царство бактерии);
• ботаника (царство растения);
• микология (царство грибы);
• зоология (царство животные):

ПО УРОВНЯМ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИВОЙ МАТЕРИИ:

• молекулярная биология - на молекулярном уровне;
• цитология, цитогенетика - на клеточном уровне;
• морфология и физиология - на организменном уровне;
• экология, популяционная экология - на популяционно-видовом, биогеоценотическом и биосферном уровне.

В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ИЗУЧАЕМЫХ ПРОЦЕССОВ:

• генетика - наука о процессах наследственности и изменчивости;
• эмбриология - наука об эмбриональном развитии;
• теория эволюции - наука об эволюционном учении;
• этология - наука о поведении животных;
• общая биология - наука о закономерностях и процессах, общих для живой природы.

Агробиология	Прикладная наука, обобщающая знания из области биологии, имеющие отношение к выращиванию культурных растений (растениеводству) и разведению домашних животных (животноводству)
Альгология	Раздел ботаники, изучающей водоросли
Анатомия человека	Наука о строении, форме человеческого организма, его органов и образующих их тканей
Биогеоценология	Биологическая дисциплина, изучающая растительные и животные сообщества в их совокупности, т.е. биоценозы, их состав, развитие, распределение в пространстве и во времени, происхождение
Биометрия	Раздел статистики, с помощью методов которого производят обработку экспериментальных данных и наблюдений, а также планирование количественных экспериментов в биологических исследованиях
Биотехнология	Интеграция естественных и инженерных наук, позволяющая наиболее полно реализовать возможности живых организмов или их производные для создания и модификации продуктов или процессов различного назначения
Биофизика	Раздел физики и современной биологии, изучающий физические аспекты живого на всех уровнях, начиная от молекул и клеток и заканчивая биосферой в целом
Биохимия	Наука о химическом составе живых клеток. организмов и о химических процессах, лежащих в основе их жизнедеятельности
Ботаника	Система наук, изучающая растительный мир, его многообразие, строение, жизнедеятельность, распространение растений, связь со средой обитания, закономерности индивидуального и исторического развития
Бриология	Раздел биологии, изучающей мхи
Вирусология	Раздел биологии, изучающей вирусы
Генетика	Наука, изучающая закономерности наследственности и изменчивости организма
Гидробиология	Наука о жизни и биологических процессах в воде
Гистология	Раздел биологии, изучающей строение тканей живых организмов
Дендрология	Раздел ботаники, изучающей древесные растения (деревья, кустарники и кустарнички)
Зоология	Система наук, изучающих животный мир, его многообразие, строение, жизнедеятельность, распространение животных, связь со средой обитания, закономерности индивидуального и исторического развития
Ихтиология	Раздел зоологии, изучающий рыб
Микология	Наука о грибах
Микробиология	Наука, изучающая микроорганизмы (невидимые невооруженным глазом): бактерии, микроскопические грибы и водоросли
Молекулярная биология	комплекс биологических наук, изучающих механизмы хранения, передачи и реализации генетической информации, строение и функции нерегулярных биополимеров (белков и НК)
Морфология	Наука, изучающая внешнее (форму, структуру, цвет) и внутреннее строение живого организма и составных частей
Орнитология	Раздел зоологии, изучающий птиц
Психофизиология	Междисциплинарная область на стыке психологии, физиологии и математики, изучающая объективно регистрируемые сдвиги физиологических функций, сопровождающих психические процессы восприятия, запоминания, мышления, эмоций
Социобиология	Междисциплинарная наука, сформировавшаяся на стыке нескольких научных дисциплин, объясняющая поведение живых существ набором определенных преимуществ, выработавшихся в ходе эволюции
Физиология человека	Наука о процессах жизнедеятельности (функциях) и механизмах их регулирования в клетках, тканях, органах, системах органов и целостном организме
Цитология	Наука о клетке, изучающая строение и функции клеток, их химический состав, развитие и взаимосвязи в многоклеточных организмах
Энтомология	Раздел биологии, изучающий насекомых
Этология	Полевая дисциплина зоологии, изучающая поведение животных в естественных условиях.

Биология

Задачи:

· раскрытии сущности жизни;

Методы:

· метод наблюдения и описания

· метод измерений

· сравнительный метод

· исторический метод

· метод эксперимента

· метод моделирования

Разнообразие живых организмов. Прокариоты, эукариоты. Уровни организации живой природы. Свойства, отличающие живые системы от объектов неживой природы.

Прокариоты - клетки, не имеющие ядра, органелл, но имеющие кольцевую молекулу ДНК, в состав оболочки входит мурена. К прокариотам относятся бактерии и сине-зеленые водоросли.

Эукариоты – клетки, имеющие ядро.

Уровни организации живой природы:

1) Молекулярный уровень:
- затрагивает все биохимические процессы, которые происходят внутри любого живого организма.
Науки:
*биохимия
*молекулярная биология
*молекулярная генетика

2) Клеточный уровень:
- Включает в себя молекулярный уровень.
На этом уровне уже появляется термин «клетка» как «мельчайшая неделимая биологическая система».
Обмен вещ-в и энергии данной клетки(разный в зависимости от того, к какому царству принадлежит организм).
Органоиды клетки
Жизненные циклы – зарождение, рост и развитие, и деление клеток.

Науки:
*цитология
*генетика
*эмбриология

3) Тканевый уровень:
- Включает в себя молекулярный и клеточный уровень.
Этот уровень можно назвать «многоклеточным» -ведь ткань представляет собой совокупность клеток со сходным строением и выполняющих одинаковые функции.
Наука:
*гистология

4) Органный уровень:
- У одноклеточных органы - это органеллы – есть общие органеллы – характерные для всех эукариотических или прокаритических клеток, есть отличающиеся.

У многоклеточных организмов клетки общего строения и функции объединены в ткани, а те, соответственно, в органы которые, в свою очередь, объединены в системы и должны слаженно взаимодействовать между собой.

Науки:
*Ботаника
*Зоология
*Анатомия
*Физиология
*(медицина)

5) Организменный уровень:
- Включает все предыдущие уровни.
На этом уровне идет деление живой природы на царства – животных, астений и грибов.
Характеристика этого уровня:
обмен веществ
строение организма
питание
гомеостаз
размножение
взаимодействие между организмами
взаимодействие с окружающей средой
Науки:
*Анатомия
*Генетика
*Морфология
*Физиология

6) Популяционно-видовой уровень:

Включает все предыдущие уровни
Если несколько организмов сложить морфологически (проще говоря, одинаково устроены) и имеют одинаковый генотип, то они образуют один вид или популяцию.

Основные процессы:
взаимодействие организмов между собой
микроэволюция (изменение организмов под влиянием внешних условий)
Науки:
*Генетика
*Эволюция
*Экология

7) Биогеоценотический уровень:

Пищевое взаимодействие организмов между собой – пищевые цепи и сети.
Меж- и внутривидовое взаимодействие организмов – конкуренция и размножение.
Влияние окружающей среды на организмы и соответствующее влияние организмов на среду их обитания
Наука:
*Экология

8) Биосферный уровень
Взаимодействие, как живых, так и неживых компонентов природы
Биогеоценозы
Влияние человека – «антропогенные факторы»
Круговорот веществ в природе

Свойства, отличающие живые системы от объектов неживой природы:

Наличие метаболизма
Способность к росту и развитию
Способность к самовоспроизведению
Возможность дыхания

Различные взгляды на происхождение жизни на Земле. Гипотеза А.И.Опарина и Дж. Холдейна.

В настоящее время существует несколько концепций рассматривающих происхождение жизни на Земле.

1. Креационизм

Согласно этой концепции, жизнь и все населяющие Землю виды живых существ являются результатом творческого акта высшего существа. Основные креационизма изложены в Библии. Процесс божественного сотворения мира мыслится как место лишь единожды и поэтому недоступный для наблюдения.

2. Гипотеза панспермии.

Согласно этой гипотезе, предложной в 1865г. Немецким ученым Г.Рихтером и окончательно сформулированной шведским ученым Аррениусом в 1896г, жизнь могла быть занесена на Землю из космоса. Наиболее вероятно попадание живых организмов внеземного происхождения с метеоритами и космической пылью. Однако до сих пор нет достоверных факторов, подтверждающих внеземное происхождение живых организмов найденных в метеоритах.

3. Гипотеза Опарина - Холдейна.

В 1924г. Опарин опубликовал статью, в которой предположил, что в растворах высокомолекулярных соединений могут самопроизвольно образовываться зоны повышенной концентрации, которая относительно отдельны от внешней среды и могут поддерживать обмен с ней. Согласно его теории, процесс, приводящий к возникновению жизни на Земле, может быть разделен на три этапа:
Возникновение органических веществ
Возникновение белков
Возникновение белковых тел

Опарин высказал предложение, что при мощных электрических разрядах в земной атмосфере, которая 445 млр. Лет назад состояла из аммиака, метана, углеродного газа и паров воды, могли возникнуть простейшие органические соединения, необходимые для возникновения жизни.
Подобные взгляды также высказал британский биолог Джон Холдейн.
Предсказывания Опарина оправдались.
В 1955г. Американский исследователь С.Миллер, пропуская электрические разряды напряжением до 60 000В через смесь СН 4, NH 3 , Н 2 и паров Н 2 О под давлением в несколько паскалей при t 80 o С, получил простейшие жирные кислоты, мочевину, муравьиную кислоту и несколько аминокислот, в том числе глицин и аланин. Так экспертиза доказательство возможности образования аминокислот из неорганических соединений – чрезвычайно важное указание на то, что первым шагом на пути возникновения жизни на Земле был абиогенный синтез органических веществ.
В настоящее же время живое возникает от живого, и возможность повторного возникновения жизни на Земле исключена, т.к новые органические соединения будут немедленно окислены или использованы гетеротрофными организмами.

Закономерности наследования признаков, установленные Г.Менделем. Моногибридное скрещивание. I и II законы Г.Менделя. Доминантные и рецессивные признаки, гомозиготные и гетерозиготные организмы. Аллельные и неаллельные гены.

Закономерности наследования были сформулированы в 1865г Г.Менделем в работе «Опыты над растительными гибридами». В своих экспериментах он проводил скрещивание различных сортов гороха.
I и II законы Менделя основаны на моногибридном скрещивании.
Моногибридное скрещивание – это скрещивание особей, анализируемых по одной паре альтернативных признаков.
I Закон (Закон единообразия)
При скрещивании гомозиготных особей, анализируемых по одной паре альтернативных признаков, в потомстве наблюдается единообразие о фенотипу и генотипу.
II Закон (Закон расщепления)
При скрещивании двух гетерозиготных особей, анализируемых по одной паре альтернативных признаков, в потомстве наблюдается расщепление по фенотипу 3:1, по генотипу 1:2:1.

Доминантный - (преобладающий) признак или соответствующий аллель, проявляющийся
у гетерозигот.
Рецессивный – признак или соответствующий аллель, проявляющийся в гомозиготном
состоянии.
Гетерозигота – клетка (или организм) содержащий два различных аллеля в локусе
гомологичных хромосом.
Гомозигота – клетка (или организм), содержащий два одинаковых аллеля в локусе
гомологичных хромосом.
Аллельные гены – гены, определяющие развитие альтернативных признаков,
располагаются в одинаковых локусах гомологичных хромосом.
Неаллельные гены – гены, расположенные в различных участках хромосом,
определяющие развитие разных признаков.

Наследование признаков, сцепленных с полом. Примеры признаков, сцепленных с Х- и У- хромосомами у человека.

Признаки, гены которых находятся в половых хромосомах, называются сцепленные с полом , а наследование таких признаков – сцепленным с полом наследованием.
Различают:
1 . Признаки сцепленные с У-хромосомой.
У хромосома наследуется от отца к сыну и признаки, гены которых находятся в У хромосоме, наследуются по мужской линии.

Например: гипертрихоз края ушной раковины. Синдактилия – наличие перепонки между
(х-хр-му перед. дочке) пальцами.
2 . Признаки сцепленные с Х-хромосомой
У женщин имеется ХХ половые хромосомы. Свою Х хромосому женщины передают и дочерям, и сыновьям (гемофилия, дальтонизм, мышечная дистрофия Дюшена, потемнение зубов и тд)
Признаки сцепленные с Х-хромосомой могут быть доминантными и рецессивными.
Пример: Гемофилия (несвертываемость крови)
Обусловлена рецессивным геном, находящимся в Х хромосоме (Х h), его номер аллель (Х H)
При браке нормальной гетерозиготной женщины, те не страдающей гемофилией с нормальным мужчиной, дети могут родиться: девочки все здоровы, среди мальчиков вероятность рождения больных и здоровых 50/50; 1:1.
При браке нормальной гомозиготной женщины и больного гемофилией мужчиной, родятся здоровые и мальчики и девочки.

Взаимодействие генов. Взаимодействие аллельных генов и неполное доминирование, кодоминирование, сверхдоминирование. Примеры.

Взаимодействуют не гены, а те продукты, за синтез которых отвечают гены.
Взаимодействие аллельных генов.
1) Полное доминирование.
Доминантный ген полностью подавляет действие рецессивного и у особи с генотипом Аа проявляется доминантный признак, т.е особь не отличается от АА.
Например: желтый цвет семян проявляется при генотипах АА и Аа, гладкая форма семян при генотипах ВВ и Вв.
2) Неполное доминирование.
Доминантный ген не полностью подавляет действие рецессивного гена, и у особи с генотипом Аа проявляется промежуточное наследование с большим или меньшим уклонением к доминантному или рецессивному признаку.
Пример: Ночная красавица.
А-крас
а-бел
Аа-роз

Неполное доминирование имеет место при наследовании ряда признаков и заболеваний у человека (серповидноклеточная анемия, талассемия, цистинурия)
3) Сверхдоминирование.
Явление, при котором гетерозиготная особь по жизнеспособности превосходит гомозиготную особь по доминантному признаку, т.е Аа>АА
Пример:
Ген А – синтез норм – гемоглобина
Ген S – серповидноклеточного – гемоглобина
Особи с генотипом SS обычно умирают до полового созревания от серповидноклеточной анемии (эритроциты имеют вид серпа, гипоксия)
Молярийный плазмодий поселяется в эритроцитах людей с генотипом АА, у гетерозиготной особи с генотипом АS анемия проявляется субклинически, и мал плаз не поселяется в таких эритроцитах.
Т.е гетерозиготные особи AS по жизнеспособности превосходят особей с генотипом АА.
4. Кодоминирование
Явление, при котором два доминантных аллельных гена, находясь в одном генотипе, обуславливают появление группы крови.
Пример: Группы крови
I 0 – рецессивный ген
Y A доминантный ген
Y B
Y A Y B – IV группы крови

Предмет, задачи и методы биологии. Значение биологии для медицины.

Биология - наука о живой природе. Термин «биология» был предложен в 1802 г. Ж. Б. Ламарком и Г.Р. Тревиранусом независимо друг от друга.

Задачи:

· Они состоят в изучении закономерностей проявления жизни (строения и функции живых организмов и их сообществ, распространение, происхождение и развитие, связи друг с другом и неживой природой);

· раскрытии сущности жизни;

· систематизации многообразия живых организмов.

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 - дает возможность изучать явления природы в заданных условиях;

· метод моделирования - позволяет описывать сложные природные явления с помощью относительно простых моделей.

Значение биологии для медицины:

Важность изучения биологии для медика определяется тем, что биология- это теоретическая основа медицины.
Успехи медицины связаны с биологическими исследованиями, поэтому врач постоянно должен быть осведомлен с новейших достижениях биологии. Теоретические достижения биологии широко применятся в медицине. Так данные генетики позволили разрабатывать методы ранней диагностики, лечения и профилактики наследственных болезней человека.

, Конкурс «Презентация к уроку»

Презентация к уроку

Назад Вперёд

Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.

Цели:

• Создать представления о науке как важнейшей сферы человеческой деятельности.
• Познакомить учащихся с особенностями и разнообразием методов познания живого.
• Основные понятия:научный факт, научный метод, методы биологических наук (описательный, сравнительный, исторический, экспериментальный).

Средства обучения: презентация, различные приборы или их схемы.

Этапы урока

I. Проверка знаний и умений.

Фронтальная беседа по вопросам.

1) Какие направления в развитии биологии вы можете выделить?

2) Какие великие учёные древности внесли заметный вклад в развитие биологических знаний?

3) Почему в средние века о биологии как науке можно было говорить лишь условно?

4) Почему современную биологию считают комплексной наукой?

5) Какова роль биологии в современном обществе?

II. Изучение нового материала.

1. Рассказ учителя с элементами беседы о науке как одной из сфер человеческой деятельности, её целях и методах; об особенностях научных знаний, научных фактах.

Наука – одна из сфер человеческой деятельности, цель которой – изучение и познание окружающего мира. Для научного познания необходим выбор определённых объектов исследования, проблем и методов их изучения. Каждая наука имеет свои методы исследования. Однако независимо от того, какие методы используются, для каждого учёного важнейшим остаётся принцип “Ничего не принимай на веру”. Главная задача науки – построение системы достоверного знания, основанного на фактах и обобщениях, которые можно подтвердить или опровергнуть. Научные знания постоянно берутся под сомнение и принимаются лишь при достаточных доказательствах. Научным фактом является лишь тот, который можно воспроизвести и подтвердить.

Научный метод – это совокупность приёмов и операций, используемых при построении системы научных знаний.

Вся история развития биологии наглядно свидетельствует о том, что она определялась разработкой и применением новых методов исследования.

2. Основными методами исследования, применяемые в биологических науках, являются:

• Наблюдение
• Описание
• Систематизация
• Сравнение
• Эксперимент
• Аналитический метод
• Исторический метод
• Моделирование

Беседа об этих методах с элементами самостоятельной работы учащихся по изучению текста учебника (п.2 стр.10-11) и с использованием презентации.

Фиксирование в тетрадях характерных особенностей методов исследования в биологии.

Итоговая беседа об этапах научного исследования. Может выступить заранее подготовленный ученик с сообщением об этих этапах, сборе фактов, выдвижении гипотезы, проведении экспериментов, оформлении теории с определёнными правилами и законами.

III. Подведение итогов урока в процессе обобщающей беседе:

О задачах и целях науки

О значении методов, для развития науки биологии

О наибольшем распространении экспериментального метода

О применении метода моделирования и т.д.

IV. Домашнее задание:

Изучить параграф 2.Ответить на вопросы на странице 11.Выполнить одно из заданий на странице 12.

Дополнительная информация.

Некоторые учёные осуществляют серьёзные исследования в поисках живых организмов, пока неизвестных и не признанных официальной наукой, таких, как реликтовый гоминид, которого нередко называют снежным человеком. Эти исследования лежат в основе новой отрасли биологической науки – криптозоологии.

ВВЕДЕНИЕ

ЛЕКЦИЯ 1

Общая биология

Современное понятие жизни. Критерии живого, их интеграция. Уровни организации живого. МЕТОДЫ БИОЛОГИИ: эмпирические (наблюдение, сравнение /исторический/, описание, эксперимент), теоретический (системный).

Говоря о методах науки в широком смысле, имеют в виду не конкретные технологические приемы (методики), а методологические принципы , подходы к

изучению объектов, явлений, их связей. Методы биологии те же, что и в других естественных науках: эмпирические и теоретические . Эмпирическая стадия всегда развивается на основе предшествующих теорий или гипотез, а на теоретической стадии производят эмпирическую проверку выдвигаемых новых

Эмпирические методы :

Наблюдение - изучение объектов живой природы в естественных условиях существования . Это - непосредственное визуальное наблюдение (в буквальном смысле) за поведением, расселением, размножением животных и растений в природе, или инструментальное определение характеристик организмов, их органов, клеток, химический анализ состава и обмена веществ (… бинокль, глубоководные аппараты с видеокамерами ночного видения, микроскопы - спектральные и электронные, биохимические анализаторы, радиоактивные метки, ультрацентрифуги, разнообразную измерительную аппаратуру).

Экспериментальный метод (опыт) предполагает исследования живых объектов в условиях экстремального действия факторов среды – измененной температуры, освещенности или влажности, повышенной нагрузки, токсичности или радиоактивности, измененного режима или места развития (удаление или пересадка генов, клеток, органов, интродукция животных и растений, космические полеты и т.п.).

Экспериментальный метод позволяет выявить скрытые свойства, потенции, пределы адаптивных (приспособительных) возможностей живых систем, степень их гибкости, надежности, изменчивости.

Сравнительный (исторический) метод выявляет эволюционные преобразования биологических видов и их сообществ . Сопоставляют анатомическое строение, химический состав, структуру генов и другие признаки у организмов разного уровня сложности. При этом исследуются не только ныне живущие организмы, но и вымершие, сохранившиеся в виде окаменелых останков.

Эти методы требуют количественного учета и математического описания структур и явлений. Биология становится точной наукой, хотя выявляемые в ней закономерности носят вероятностный характер (стохастический, контринтуитивный) и описываются методами вариационной статистики.

На основе выявляемых статистических закономерностей можно осуществлять математическое моделирование биологических процессов и прогноз их развития .

Например, можно построить модель состояния жизни в водоеме через некоторое время при изменении одного, двух или более параметров (температуры, концентрации солей, наличия хищников и др.). Такие приемы стали возможны благодаря проникновению в биологию идей и принципов кибернетики - науки об управлении.

Теоретический (системный метод):

Этот метод, как и кибернетический подход, относится к категории новых методов исследования . Живые объекты рассматриваются как системы , то есть совокупности элементов с определенными отношениями. С учетом иерархичности живых систем каждый объект может рассматриваться одновременно как система и как элемент системы более высокого порядка. Поэтому принципы системной организации справедливы для всех уровней - от макромолекул до биосферы Земли .

Широкое развитие системного движения в современной науке, в том числе и в биологии, означает постепенный переход от анализа к синтезу . Анализ - это

дискретный подход, углубление в структуру и функции отдельных элементов системы - внутри клетки, внутри организма, внутри экологического сообщества. Синтез означает интегративный подход, изучение целостных характеристик системы - клетки, организма, биоценоза. Исследование всегда совершается сначала от общего к частному - анализ, а потом от частного к общему, но на новом уровне познания этого общего - синтез.

Аналитический подход в биологии открыл химическую и микроструктурную организацию живых объектов, выяснил видовое разнообразие среди животных, растений, микроорганизмов, выявил генетическую неоднородность организмов внутри популяций и другие внутренние характеристики систем.

Постепенно объем накопленных аналитических данных становился достаточным для перехода к их синтезу. Так возникли синтетическая теория эволюции, нейро - гуморальная физиология, современная иммунология, молекулярно-клеточная биология, новая мегасистематика организмов, основанная на их комплексной характеристике – от экологии и анатомии до молекулярной генетики.

Решается актуальная задача современного естествознания - создание целостной биологической картины мира.

Повышение интереса к синтезу в науке свидетельствует о переходе от эмпирической к теоретической стадии познания. От получения фактов , через их обобщение начинается выдвижение новых гипотез , далее обычно следует их повторная эмпирическая проверка (новые наблюдения, эксперименты, сравнения, моделирования). Эмпирическая проверка ведет либо к опровержению гипотезы, либо к ее подтверждению с той или иной степенью вероятности. Высоко достоверные гипотезы становятся законами , из них слагаются теории .

Процесс научного познания принято разделять на две стадии: эмпирическую и теоретическую.

На эмпирической стадии используются следующие методы.

Описательный и сравнительный методы , в их основе лежит наблюдение. Наблюдение - изучение объектов живой природы в естественных условиях. Это - непосредственное наблюдение (в буквальном смысле) за поведением, расселением, размножением животных и растений в природе, визуальное или инструментальное определение характеристик организмов, их клеток, органов и тканей. Для этих целей в современной биологии применяют как традиционные средства полевых исследований - от бинокля до глубоководных аппаратов, так и сложное лабораторное оборудование - микроскопы, спектрофотометры, ультрацентрифуги и т.д.

Экспериментальный метод основан на исследовании живых объектов при экстремальном воздействии факторов среды - измененной температуры, освещенности или влажности, повышенной нагрузки, токсичности или радиоактивности, изменении места развития (удаление или пересадка генов, клеток, органов, космические полеты и т.п.). Экспериментальный метод позволяет выявить скрытые свойства, пределы приспособительных возможностей живых систем, степень их гибкости, надежности, изменчивости.

Исторический метод выявляет историю развития биологических объектов, их происхождение. Сопоставляют анатомическое строение, химический состав, структуру генов и другие признаки у организмов разного уровня сложности. При этом исследуются не только ныне живущие организмы, но и давно вымершие, сохранившиеся в виде окаменелых остатков.

Относительно новый метод - моделирование биологических процессов, как на уровне организмов, клеток или биомолекул, так и математическое моделирование. Например, можно построить модель и прогноз состояния жизни в водоеме через энное время при изменении одного, двух или более параметров (температуры, концентрации солей, наличия хищников и др.).

Системный метод (подход) также является новым. Живые объекты рассматриваются как системы , то есть совокупности элементов с определенными взаимосвязями. Каждый объект рассматривается одновременно и как система, и как элемент системы более высокого порядка.

На теоретической стадии познания используются следующие методы: обобщение накопленных фактов , выдвижение новых гипотез , их повторная эмпирическая проверка (новые наблюдения, эксперименты, сравнение, моделирование). Подтвержденные гипотезы становятся законами , из них складываются теории . Понятно, что и законы, и теории носят относительный характер и рано или поздно могут быть пересмотрены.

3. Основные концепции биологии

Концепция - это взаимосвязанная группа понятий, гипотез, теорий, объясняющих какое-нибудь фундаментальное явление или свойство природы. Основные биологические концепции объясняют феномен и свойства жизни .

1. Концепция системной многоуровневой организации жизни : все живые объекты являются системами разного уровня сложности, они образуют непрерывную иерархию уровней структурно-функциональной организации.

2. Концепция материальной сущности жизни : жизнь материальна, ее физико-химическую основу составляет обмен веществ и энергии. В философском смысле это означает первичность материи и вторичность сознания (материализм).

Материя – совокупность вещества и поля. Вещество обладает массой покоя, а поле – нет. Живая материя представляет особо сложное вещество и сложное многофакторное поле. Именно уровень сложности делает материю живой, хотя внутри нее действуют простые физические и химические законы .

3. Концепция биологической информации и самовоспроизведения жизни : живые организмы воспроизводятся на основе собственной (генетической) информации при взаимодействии с внешней (эпигенетической) информацией. Результатом этого взаимодействия является индивидуальное развитие организмов (онтогенез).

4. Концепция саморегуляции живых систем : живые системы поддерживают относительное постоянство своих внутренних связей и условий функционирования (гомеостаз) на основе сочетания прямых положительных и обратных отрицательных связей.

5. Концепция самоорганизации и биологической эволюции : живой мир возник в результате самоорганизации из неживых химических систем и претерпевает необратимое историческое развитие (филогенез) на основе наследственной изменчивости и естественного отбора организмов, наиболее приспособленных к меняющимся условиям среды.