Биология: 9 класс

Термин «биология» произошел от греческих слов «био» — жизнь и «логос»-  наука; буквально понимается как «наука о жизни». Понятие охватывает все сферы жизни – размножение, строение, развитие, взаимодействие с окружающей средой, происхождение живых организмов, включает классификацию и систематизацию этих знаний.

Лекции биологии

• Зарождение биологии произошло еще в античные времена, самым известным трудом являются трактаты Аристотеля «О частях животных» и «История животных»;
• В средние века естественные науки и медицина уступили место богословию и философии, лишь арабские ученые продолжали работу по изучению строению и физиологии тела. В зоологии Аль-Джахиз уже тогда высказал гипотезу об эволюции и пищевых цепях, Аль-Динавари  считается основателем арабской ботаники, а книга врача Авиценна «Канон врачебной науки» еще долгие годы была основой для европейских медиков;
• Эпоха возрождения по праву считается золотым веком для наук: Везалий положил начало анатомии, Конрад Геснер – зоологии; также получила развитие фармакология и лечение травами;
• Однако подлинным рождением биологии как науки принято считать конец 18 — начало 19 века. Изобретение микроскопа в конце 17в. значительно продвинуло исследования ученых, а развитие естественной истории, анатомии и физиологии подготовило почву для возникновения новой науки – биологии. Этот термин был использован одновременно тремя авторами: Бурдах, Тревиранус, Ламарк – в своих трудах говорили о биологии, как о науке об общих особенностях живых тел.

В 20в. на основании законов Менделя произошло развитие генетики, а улучшение технической базы породило биохимию, молекулярную биологию, что в результате привело в конце 20в. к понятию генного кода организмов.

Клетка

а) Цитология:

С момента изобретения микроскопа одним из направлений биологии стала цитология – клеточная биология. Роберт Кук в 1665 году впервые употребил термин «клетка»,  а Антони ван Левенгук отметил упорядоченное размещение веществ внутри нее и обнаружил ядро. Цитология напрямую связана с клеточной теорией Маттиаса Шлейдена и Теодора Шванна: все живые организмы состоят из одинаковых единиц, обладающих свойствами живого организма. В начале 19 в. было описано два способа деления клеток эукариот – митоз и мейоз. Цитологические исследования заложили фундамент хромосомной теории наследственности.

b)  Физиология клетки:

Большинство клеток живых оргазмов являются эукариотическими – имеющими ядро. Клетки бактерий и некоторых одноклеточных микроорганизмов (архей), не имеющие ядра, называют прокариотами.

Любая клетка состоит из оболочки (наружной клеточной мембраны) и цитоплазмы, в которой размещены органоиды и ядро (у эукариот). Органоиды выполняют функции насыщения клетки кислородом (митохондрии), транспорта и расщепления веществ (лизосомы).

Основу физиологии клетки составляет способность делиться, за счет чего происходит увеличение тканей организма. Процесс митоза заключается в делении ядра и создании новой клетки, которая представляет точную копию материнской. На этом основана передача признаков по наследству.

Процесс мейоза – деление клетки с уменьшением числа хромосом.

с) Основы генетики и селекции:

С развитием цитологии и понимания физиологических клеточных процессов получила развитие наука о наследственности – генетика. При делении клеток происходит копирование признаков исходного организма, а половые клетки, соединяясь, образуют новую единицу, несущую копию признаков каждого из родителей. Эта теория была выдвинута Грегорем Менделем в 1865году и подтверждалась опытами с гибридизацией гороха.

Однако полное подтверждение она смогла найти только в начале 20века, после доказательств существования гена и развития нового направления биологии – генетики, названной так Уильямом Бэтсоном. Термин «ген» впервые употребил ботаник Вильгельм Йохансен.

Наличие генов, отвечающих за определенный признак и комбинирование их в дочерних организмах привело к возникновению селекции, как одной из самых практических наук. Отбор производителей с целью выявления и закрепления определенных признаков составляет суть селекции.

И если Ч.Дарвин увидел естественный отбор как движущую силу эволюции, то русский академик Н.Вавилов объединил знания для практических целей – искусственный отбор позволил вывести урожайные сорта хозяйственных культур.

Эволюция

а) Происхождение жизни и развитие органического мира:

Эволюционная теории Ч.Дарвина о происхождении и развитии видов, основанная на естественном отборе, не дает ответа на главный вопрос – зарождение жизни на Земле. Самая первая теория о самозарождении со временем была опровергнута, и современная наука говорит о возникновении жизни в результате химической эволюции – когда неорганические молекулы под влиянием различных факторов преобразовались в органические, пребиотические вещества.

Молекулярная биология, генетика и биохимия дают материал, позволяющий выдвигать различные версии возникновения органического мира.

Одной из самых популярных теорий можно считать синтез органических соединений из веществ, находящихся в океане и атмосфере под воздействием интенсивного ультрафиолетового облучения, служащего катализатором. Эта гипотеза А.Опарина и Дж.Холдэна получила дополнительное обоснование, благодаря химикам Стэнли Миллеру и Гарольдом К. Юри.

В  1986 году Уолтером Гильбертом была высказана гипотеза о том, что в основе возникновения организмов были молекулы РНК, которые способны передавать информацию, копируя самих себя и служить катализатором в некоторых реакциях.

Моделью для демонстрации возникновения жизни можно считать работы А.И.Опарина, который продемонстрировал, как коацерваты (образования) могут демонстрировать принцип обмена веществ без действия катализатора, что послужило фундаментом образования клеток.

b) Учение об эволюции:

Эволюция представляет собой развитие органического мира от простейших микроорганизмов до человека. Основой на протяжении второго века является теория Ч.Дарвина о естественном отборе. Однако в наши дни она откорректирована и дополнена. Естественный отбор – процесс адаптации видов:

• рождается больше потомства, чем может выжить;
• разные черты у разных организмов создают разные требования к выживаемости  и увеличивают возможность оставить потомство;
• наследственность – основа сохранения вида.

Эти позиции – причина адаптации организмов к окружающей среде. Эволюция же включает еще и генетический дрейф (спонтанные, ненаправленные мутации), поток генов (внесение новых генов в популяцию путем миграции) и мутации (изменение генотипа под влиянием внешней среды).

Развитие и изменение живых организмов по данным правилам – есть суть синтетической теории эволюции.

Экология

Сложные связи между органическим и неорганическим миром составляют основу экологии. Термин был предложен немецким биологом  Эрнстом Геккелем в 1866 году. Эта наука часто воспринимается как решающая вопросы охраны окружающей среды, однако экология – более широкое понятие, и включает:

• Взаимодействие организмов в отдельных экосистемах;
• Процессы, происходящие в окружающей среде;
• Взаимодействие организмов между собой;
• Взаимодействие живой и неживой природы.

Являясь изначально ответвлением биологии, экология сейчас представляет собой отдельную науку, смежную еще и с географией, химией, математикой, физикой, эпидемиологией и биогеохимией.