План урока:

Краткая история развития биологии

Направления развития современной биологии

Методы исследования в биологии

Краткая история развития биологии

История биологии начинается с древних времен и в ее развитии можно выделить несколько этапов. Остановимся подробнее на их характеристике.

1. Древняя биология

С того момента как человек начал понимать, что он отличается от других существ, происходит накапливание биологических знаний. Люди пытались избавляться от болезней, залечивать раны и травмы. В основном это происходило с помощью различных обрядов.

Обряд шамана

Если вспомнить египтян, то они умели бальзамировать тела умерших, превращая их в мумий. Это говорит о том, что народ Египта обладал достаточными знаниями по анатомии. В Кодексе Хаммурапи есть свод правил для врачей.

Бальзамирование в Древнем Египте

Однако, родоначальником в биологии стал древний грек – Гиппократ. Это был философ и врач, причем происходил он из рода целителей. Вклад Гиппократа в развитие биологии значительный. Именно он считается основоположником медицины, так как отделил ее от религии в самостоятельную науку. Он утверждал, что все болезни людей это не наказание богов. Причины кроются в образе жизни человека. Вкладом Гиппократа в биологию является создание учения о темпераменте человека, а также им были разработаны принципы диетологии.

Немаловажной считается и роль другого греческого мыслителя в становлении биологии – Аристотеля. Он сделал значительные открытия в зоологии и его по праву считают основоположником этой науки. Аристотель предложил все организмы разделить на группы. В результате получилась своеобразная система, получившая название «лестница существ».Это был вклад Аристотеля в развитие еще одной области биологии – систематики.

Большое значение в биологии имеют труды Аристотеля: «Об истории животных», «О частях животных», «О размножении животных». Ученый обладал чрезвычайно обширными знаниями в области анатомии и эмбриологии животных. Ему, например, были известны факты живорождения у акул, он исследовал сердце зародыша цыпленка и наблюдал размножение пчел.

Осведомленность Аристотеля была настолько обширна и разносторонняя, что современники не понимали, какой вклад он внес в развитие биологии.

Изучением растений занимался Теофраст, ставший основоположником еще одной области биологии – ботаники. Он составил подробное описание примерно 500 видов растительных объектов. Древнегреческий философ изложил все свои исследования в двух трудах «История растений» и «Жизненные явления у растений».

Вклад Теофраста в развитие биологии был велик – он свел воедино все знания о растениях, которые были накоплены на тот момент.

Более чем через четыре века после Аристотеля зародилась наука анатомия. Первоначальная ее задача была – изучение строение тела человека. Основателем этой области биологии считают врача Клавдия Галена. 

Древнеримский медик занимался лечением гладиаторов после боев. Свои анатомические исследования проводил на животных. Вклад Клавдия Галена в биологию состоит еще и в том, что он выявил сходство в строении человека и обезьяны. Несмотря на это, он признавал божественное происхождение человека. Гален был последним знаменитым ученым древности.

1. Развитие биологии в средние века и эпоху Возрождения

В данный период времени наблюдается застой в развитии науки в европейских государствах. Однако, можно отметить арабского врача, известного как Авиценна. Им было написано около 450 трудов в разных областях науки, из них большая часть по медицине. Авиценна обозначил роль физических упражнений для здоровья человека. В его труде «Канон врачебной науки» описано значительное число лекарственных средств и способов их приготовления.

В эпоху Возрождения значительный вклад в развитие биологии внес Леонардо да Винчи.

Он изучал строение тела человека и делал подробные зарисовки. Имеется около 200 анатомических рисунков, принадлежащих перу великого художника.

Анатомические рисунки Леонардо да Винчи

Вклад Леонардо да Винчи в биологию не ограничивается этим. Им были описаны многие растения и явления, происходящие в их жизни. Он подробно изучил полет различных птиц и летучих мышей, делая зарисовки. Можно сказать, что это был самый великий ученый эпохи Средневековья.

Следует также отметить заслуги Конрада Геснера, профессора философии в Цюрихе. Им был написан значительный труд по зоологии «История животных», создан первый ботанический сад и естественно – исторический музей.

1. Зарождение современной биологии (17 – 19 вв.)

Семнадцатый век стал знаменательным в развитии биологии. Антони ван Левенгук изобрел микроскоп, что позволило изучать мельчайшие организмы, невидимые «невооруженным глазом».

Научная система живых организмов в биологии была создана шведским ученым Карлом Линнеем. Огромным достижением Линнея в биологии считается его труд «Система природы». Он описал очень много новых видов животных и растений, но не в этом его заслуга. Главный вклад Карла Линнея в развитие биологии – это установление строгой научной классификации, а также использовании двойной номенклатуры. Линней по праву считается основоположником систематики. Познакомиться более подробно с систематикой живых организмов можно с помощью урока Систематика органического мира - основа биологии.

В истории биологии следует отметить вклад русского натуралиста Карла Бэра. Им был опубликован труд «Развитие животных», который стал основой для эмбриологии как самостоятельной науки. В данной работе ученым были сформулированы основные закономерности эмбрионального развития животных, которые впоследствии стали называться в биологии законами Бэра.

Первая эволюционная теория появилась в биологии благодаря трудам Жана Батиста Ламарка. Он является автором знаменитой «Философии зоологии», в которой описывал процесс эволюции от простейших организмов к человеку. Вкладом Ламарка в историю науки является введение термина «биология», который с 1802 года стал использоваться повсеместно.

Большой вклад в развитие биологии внесла клеточная теория, создателями которой считаются Маттиас Якоб Шлейден и Теодор Шванн. Этих ученых принимают за авторов теории, однако следует выделить роль каждого из них.

Маттиас Шлейден в 1838 году выпускает в свет работу «Материалы по фитогенезу», в которой описывает роль ядра в клетке. Однако, в его работе было много неточностей. Теодор Шванн взял за основу его труд и переработал и внес свой вклад в развитие биологии в виде клеточной теории.

Деятельность Шванна и Шлейдена способствовала дальнейшему развитию такой области биологии как цитология.

Основой всей биологии стала эволюционная теория Чарльза Дарвина, которую он изложил в труде «Происхождение видов путем естественного отбора». Заслугой Дарвина в развитии биологии является теория происхождения человека от обезьяны. До него многие высказывали эти идеи, однако только он привел доказательства этого процесса.

Ученый подробно изучал проявление эмоций у людей и животных. Результаты исследований Дарвина были изложены в труде «Выражение эмоций у человека и животных», данная книга стала первым описанием поведения живых организмов в биологии.

В своем путешествии на корабле «Бигль» он собрал большую коллекцию морских беспозвоночных. Описание этих организмов было представлено в труде «Зоология путешествия».

Следующим этапом в истории биологии было появление микробиологии как отдельной науки. Большую роль в этом сыграли несколько ученых.

Луи Пастер в биологии занимался изучением инфекционных заболеваний, и ему удалось выявить их возбудителей. Для лечения он предложил использовать прививки с ослабленными микроорганизмами. Также вкладом Пастера в развитие биологии является изучение процесса брожения и способа пастеризации^[1].

Значителен вклад Роберта Кохав развитие микробиологии. Он подробно исследовал такие заболевания как сибирская язва и туберкулез. Им был открыт возбудитель туберкулеза, названный впоследствии палочка Коха. 

Важное открытие в биологии было сделано русским ученым И.И.Мечниковым. Он стал основателем теории фагоцитоза, выяснил роль клеток-фагоцитов в жизни организма. Вкладом Мечникова в развитие биологии стала также теория происхождения многоклеточных организмов. Помимо этого он занимался проблемой старения людей и является основателем геронтологии^[2].

Одним из основоположников такой области биологии как генетика считается Грегор Мендель. Им было разработано учение о наследственности, изучен гибридологический метод и его роль в передаче наследственных признаков. Данные закономерности наследственности позднее получили распространение в биологии как законы Менделя.

Однако при жизни Менделя вклад его в развитие биологии не был признан. Много позднее его исследования заново открыты другими учеными и только тогда получили признание, но это уже была другая эпоха.

1. Современная биология (20-21 вв.)

Данный период ознаменовался бурным развитием науки. Появилось много самостоятельных областей на стыке различных наук: биофизика, биохимия, радиобиология и другие. В 20 веке зарождается биотехнология, которая стремительно развивается в 21 веке. Остро стоят в настоящее время проблемы экологии. Более подробно на этом этапе развития науки остановимся в следующем пункте.

Направления развития современной биологии

Современное развитие биологии осуществляется быстрыми темпами. Все больше появляется смежных наук. Рассмотрим основные направления развития современной биологии:

1. Классическая биология занимается изучением многообразия органического мира. Представителями являются ученые-натуралисты, которые наблюдают за природой, описывают виды живых организмов и систематизируют их. Можно сказать, что до настоящего времени все важные события в классической биологии уже свершились. Однако, есть много уголков на земном шаре, где еще не ступала нога человека. Даже на сегодняшний день, возможно, найти еще неизученные организмы. Вот, например, гиппокампус – один из видов лучеперых рыб, открыт в 2008 году.

Новые открытия заставляют пересматривать все уже имеющиеся данные. Например, всем нам известны слоновые черепахи, обитающие на Галапагосских островах. В 2015 году проводилось изучение популяции черепах, и по всем полученным данным был выявлен новый вид, обитающий на острове Санта-Крус. Ранее их относили к слоновым черепахам как подвид.

Таким образом, даже классическая биология, которая берет свое начало в античном мире, развивается и в настоящее время.

1. Еще одним направлением развития современной биологии считается эволюционная биология.В предыдущем пункте мы уже остановились на ученых, внесших вклад в развитие эволюционной биологии. Самая первая в биологии -эволюционная теория, принадлежит Жану Батисту Ламарку.

В данных эволюционных идеях есть неверные положения, однако, значение этой теории в биологии огромное. Ламарк увидел главный принцип эволюционного процесса– развитие организмов от низших к высшим.

Развитие эволюционных идей в биологии продолжил Чарльз Дарвин. Именно он понял, что теория постоянства видов неверна. Изучая организмы, он пришел к выводу, что существуют движущие силы, в результате которых органический мир на Земле многообразен.

Чарльз Дарвин

Эволюционная биология Дарвина произвела ошеломляющий эффект. Были подорваны религиозные взгляды на происхождение всех живых организмов и человека.

Однако, данная теория не поставила последнюю точку в изучении эволюционной биологии. До сих пор остается много нерешенных вопросов. К примеру, в настоящее время очень много теорий о происхождении жизни на Земле, но они в основном теоретические. Самая известная из них теория Опарина А.И., с которой мы познакомимся в 11 классе.

В современном мире проводятся экспериментальные исследования данного вопроса, возможно, в ближайшем будущем ученые более точно смогут объяснить происхождение жизни на планете.

Дарвин привел достаточно много доказательств происхождения человека. Однако эволюционная биология человека до сих пор полна загадок. К примеру, не до конца понятен переход от животного мира к людям.

1. Быстро развивается в биологии физико-химическое направление. Название данного направления биологии говорит о том, что для исследований применяются физические и химические методы.На этих методах остановимся подробнее в следующем пункте.

Лаборатория физико-химических исследований

Следует сказать, что физико-химическая биология изучает существа на различных уровнях их организации: от молекулярного до биосферного. Развитие физико-химической биологии начинается с появления микробиологии. Такие ученые как Луи Пастер, Роберт Кох, И.И.Мечников в своих исследованиях применяли физические и химические методы.Появление новой современной техники, а также сети Интернет продвинуло вперед развитие этой области биологии. С каждым днем все больше развивается биотехнология, генная инженерия, микробиология, биоинженерия, биофизика и другие. Данное направление в будущем поможет решить многие проблемы, стоящие перед человечеством и сделать новые открытия.

Методы исследования в биологии

Биология,как и любая наука, для познания окружающего мира использует различные методы исследования.

Задача любой науки – это составление определенной системы знаний, которая основывается на фактах. Для этого в биологии применяются методы, которые получили название научные.

Рассмотрим суть научного метода в биологии.

Все научные методы исследования в биологии можно классифицировать по группам. Познакомимся с ними на схеме.

Познакомимся подробнее с каждым методом исследования в биологии:

1. Широко применялся описательный метод в древней биологии. Основой данного метода считается наблюдение. Изучая историю биологии, мы отмечали, что до 18 века ученые по большей части только составляли описание живых организмов. Присутствует ли в настоящее время такой метод исследования в биологии как описание? Конечно, да. Мы уже выявили, что открытие новых видов продолжается до сих пор. Этот метод может применяться и при изучении различных клеток с помощью микроскопа. Наблюдая за какими-либо процессами, мы также используем описание как научный метод изучения биологии.

Наблюдение широко используется в медицине при лечении пациентов наряду с другими методами.

Наблюдение в медицине

Использование описательного метода в биологии позволило накопить данные о живых организмах, которые в дальнейшем стали применяться для сравнительного анализа.

1. Сравнительный метод исследования в биологии способствовал выявлению сходства и различия между организмами. Данный метод был положен в основу систематики органического мира, использовался при разработке клеточной теории. Закон зародышевого сходства Карла Бэра был открыт в биологии также благодаря сравнительному методу.

1. Исторический метод исследований стал широко применяться в эволюционной биологии. Он предполагает сопоставление каких-либо результатов исследований с ранее полученными фактами. С помощью этого метода была сформулирована теория эволюции, представлены ее основные доказательства. К примеру, Ковалевский В.О. составил филогенетические ряды.

Исторический метод используется в биологии для выдвижения гипотез происхождения жизни на планете. Именно этот метод способствовал изменению сущности биологии. Из описательной науки она превратилась в объясняющую.

1. Впервые экспериментальные методы исследования в биологии были применены Уильямом Гарвеем.

Классический эксперимент в биологии предполагает проведение опыта для изучения какого-либо явления или процесса.

Широкое распространение этот метод получил в 20 веке, когда шло бурное развитие техники. Появлялись новые приборы, позволявшие ставить сложные эксперименты. К примеру, был сконструирован электронный микроскоп.

Электронный микроскоп

Экспериментальный метод в биологии открыл огромные перспективы для исследований и применения биологических знаний в различных отраслях промышленности.

Словарь

1. Пастеризация – процесс уничтожения микроорганизмов в пищевых продуктах путем их нагревания до определенной температуры.

2. Геронтология – наука, изучающая процессы старения организма и способы его омоложения.