Биология — это наука о живой природе, которая является отраслью одной из естественных наук. Она фокусируется на изучении живых организмов всех типов, несмотря на их величину. Наука занимается любыми формами жизни и исследует структуру, поведение, рост, происхождение и воспроизводство.
Определение термина
Биология – это наука, которая затрагивает все физико-химические аспекты жизни. Название науки происходит от греческих слов βίος (биос) – жизнь и λόγος (логос) – учение. Предметы изучения биологии варьируются от исследования молекулярных механизмов в клетках до классификации и моделей поведения организмов, развития видов и взаимодействия между экосистемами.
Дисциплины биологии с узкой специализацией
Существует девять основных дисциплин, созданных для удобства изучения биологии. Это науки, тесно взаимосвязанные друг с другом.
Каждую из наук можно разделить на специализации и области исследования. Изучение одного конкретного вида живого существа также получили отдельные названия, к примеру, рыбы – ихтиология, птицы – орнитология, микроорганизмы – микробиология.
Основные концепции биологии
Все дисциплины биологии можно объединить с помощью пяти основных понятий о живых существах.
- Клеточная теория. Подразделяется еще на три тезиса: клетка – это основная единица жизни, все живое состоит из клеток и все они возникают из ранее существовавших.
- Энергия. Живые существа требуют энергию, она необходима им для поддержания жизнедеятельности.
- Наследственность. Существующие формы жизни обладают ДНК, в которой закодирована вся генетическая информация.
- Гомеостаз. Это физические процессы, позволяющие сохранить сбалансированное равновесие между организмом и внешней средой.
- Эволюция. Это одна из главных концепций биологии, подразумевающая изменение организмов со временем. Она является причиной биологического разнообразия.
Взаимодействие с другими науками
Углубленное изучение биологии невозможно без ее взаимодействия с другими сферами знаний. Математика, проектирование и даже социальные науки помогают охватить все аспекты в изучении жизни. Ниже несколько примеров таких наук.
- Биофизика играет важную роль в понимании механики биологии. Это научная сфера деятельности, где задействованы ученые со многих областей наук (математики, химии, физики, материаловедения). Она помогает понять действие сложных систем организма: мозга, кровообращения, иммунной системы и прочих.
- Астробиология. Согласно НАСА – это наука, исследующая развитие жизни во вселенной, включая поиск внеземной жизни.
- Биогеография изучает расселение жизненных форм, его причины и эволюцию видов.
- Биоматематика предполагает создание математических моделей для лучшего понимания закономерностей в мире биологии.
- Биоинженерия — это применение технических принципов анализа и проектирования в биологии и наоборот. Результатами работы являются, например, новые медицинские технологии визуализации, портативные диагностические устройства, различные имплантаты и протезы.
- Биосоциология изучает влияние взаимодействующих социальных и биологических факторов на поведение человека.
Исторические сведения
История биологии имеет очень глубокие корни. Еще древние люди изучали животных, на которых охотились; знали, где найти растения, которые использовали в пищу. Изобретения в медицине и сельском хозяйстве были большими достижениями ранних цивилизаций Месопотамии, Китая и Египта.
Позднее появляются первые ученые-биологи. Аристотель считается первым, кто занимался зоологией с научной точки зрения. В 300 году до н. э. его ученик Теофраст написал ботанический текст о жизненном цикле, структуре и использовании растений. Римский врач Гален использовал свой медицинский опыт для предоставления неотложной помощи гладиаторам на арене, а после писал детализированные тексты о хирургических процедурах.
Во времена Возрождения при вскрытиях тела присутствовал Леонардо да Винчи. На основе увиденного, он рисовал подробные анатомические рисунки, которые и сегодня считаются превосходными.
После изобретения печатного станка появляется первая иллюстрированная книга по биологии. Это ботанический текст, написанный немецким ботаником Леонардом Фучем в 1542 году.
Новый мир для ученых открывает изобретение микроскопа. В 1665 году Роберт Гук использует очень просто сконструированный микроскоп, чтобы исследовать тонкий срез пробки. Он открывает отдельные прямоугольные единицы, названные им клетками. В XVII столетии английский врач Уильям Харви первым описывает полное движение крови по человеческому телу – кровообращение.
Наука в XX и XXI столетиях
Эти столетия станут известны как начало «биологической революции». Открытие и исследование в 1953 году структуры ДНК позволит расширить области изучения биологии. Изменится медицина, благодаря разработке принципиально новых методов лечения, адаптированных к генетическому коду пациента. Возникнет синтез биологии и технологий, что отразится на хирургических операциях и возможностях протезирования.
Экономика становится все более зависимой от рационального управления экологическими ресурсами, балансируя между нуждами человека и необходимостью восстановления запасов. Мы пытаемся найти способы для производства достаточного количества продовольствия, для спасения исчезающих или восстановления уже исчезнувших видов. У современной биологии еще множество целей и новых возможностей.
Известные ученые-биологи и их открытия
Исследователи из университетов, научных центров и лабораторий по всему миру в течении многих лет изучают миллионы образцов. Они оценивают полученные результаты, а на основании сделанных выводов продолжают исследования, надеясь найти ключ к тайнам человеческого тела. Это может быть как лекарство от рака, так и средство для продления жизни.
В истории биологии среди выдающихся ученых:
- Аристотель. Был первым, кто открыл родство видов и упорядочил их, опираясь на эту информацию.
- Гален. Известен применением медицинских экспериментов. Оказал большое влияние на развитие многих областей медицины: анатомии, патологии, неврологии и физиологии.
- Антони ван Левенгук – «отец» микробиологии. Произвел революцию в технике изобретения мощных линз. Среди его открытий: бактерии, вакуоли клеток и поперечно-полосатый рисунок мышечных волокон.
- Роберт Гук. Известен открытием клетки. Благодаря ему мы знаем, что клетки – это строительные блоки всей жизни.
- Карл Линней. Основатель современной таксономии. Он придумал систему присвоения имен, ранжирования и классификации организмов, которую используют сегодня. Благодаря изучению обширной коллекции образцов, Линней изобрел способ группировки и обозначения видов. Он разделил все живые существа на три царства: животных, растений и минералов, подразделяя их на классы, затем подклассы и виды.
- Чарльз Дарвин. Известен теорией эволюции. Он установил, что все виды жизни появились со временем от одного общего предка, а новые виды существуют благодаря процессу естественного отбора.
- Грегор Мендель. Основоположник современной генетики. Ученый использовал горох, чтобы обнаружить и продемонстрировать законы генетического наследования, ввел термин доминантных и рецессивных генов.
- Альфред Рассел Уоллес. Известен линией Уоллеса – географическая черта, обозначающая переходную зону между фаунами Азии и Австралии. Также изучал теорию эволюции.
- Фрэнсис Крик и Джеймс Уотсон. Известны обнаружением структуры ДНК, получили медицинскую Нобелевскую премию с этим открытием. Их модель двойной спирали объясняет, как повторяется ДНК и как передается и кодируется наследственная информация.
- Кэйт Кэмпбелл и Ян Уилмут. Первые ученые, которые клонировали млекопитающее. Пара создала клон овечки Долли, используя клетку взрослой овцы и процесс переноса ядра.