§2. Объект изучения биологии

§2. Вспомните.

Задание №1

Каковы основные черты биологии как науки?

Ответ:

Характерные черты биологии:
• тесное взаимодействие с различными дисциплинами, входящими в ее состав;
• высокая специализация;
• интеграция.
Сегодня интересующая нас наука постоянно обогащается новыми обобщениями, теориями, фактическим материалом.

Задание №2

Что изучают учёные−биологи?

Ответ:

Биологи − это ученые, научные сотрудники, которые изучают живые организмы. В зависимости от объекта исследования биологи могут называться по−разному. Например, ботаник изучает расстения, зоолог − животных, а микробиолог − микроорганизмы. Существует множество специализаций биолога: вирусолог, орнитолог и т.д. Биологи могут работать как в лаборатории, так и в поле, т.е. их работа может быть связанна с поездками по всему земному шару.

Задание №3

Какими свойствами обладают объекты живой природы?

Ответ:

Основными свойствами живого принято считать:
• Обмен веществ и энергией.
• Питание.
• Выделение.
• Дыхание.
• Рост и развитие.
• Раздражимость.
• Способность к движению.
• Способность к размножению.
• Саморегуляция.

Подумайте.

Задание №1

Чем схожи и чем отличаются друг от друга научное исследование и проект?

Ответ:

Исследовательская и проектная деятельность схожи в главном – это самостоятельная, а следовательно, поисковая деятельность школьников.
Проект − это работа ученика, завершающаяся созданием продукта, и ее представлением в рамках устной или письменной презентации; это работа по выработке новых знаний для ученика. А исследование в свою очередь не предполагает создания какого−либо продукта.

Тренируемся.

Задание №1

Что позволяет нам говорить о биологии как о науке?

Ответ:

Говоря о биологии как о науке, мы должны чётко представлять себе основные черты исследований в её области, отличающие их от исследований в других научных областях, т. е. её методологию. Любую науку характеризуют прежде всего объект и предмет, а также цели и методы исследования.

Задание №2

Приведите примеры возможных объектов и предметов исследования в биологии.

Ответ:

Объектом исследования в области биологии является вся живая природа, а точнее её различные процессы или явления, протекающие в ней. Так как направлений биологической науки много, следовательно, и объекты и предметы исследования в них разные. Например, озеро, растение, мухомор и тд.
Предметами исследования будут выступать различные проявления жизни у конкретного объекта, на которые исследователь может так или иначе влиять, для того чтобы проверить имеющиеся у него научные предположения (гипотезы). Например, происхождение голосеменных растений, развитие эмбриона, связи живых организмов между собой.

Задание №3

Почему трудно дать всеобъемлющее определение понятию «жизнь»?

Ответ:

Несмотря на то, что учёные до сих пор не могут дать всеобъемлющее определение жизни, даже ребёнок понимает, что растение или собака живые, а камень или автомобиль − нет. На первый взгляд кажется, что всё просто − живые организмы обладают рядом признаков, отсутствующих у большинства объектов неживой природы. Однако среди этих признаков нет ни одного такого, который был бы присущ только живому (например, для живых организмов характерен рост, но ведь и кристаллы могут расти).

Задание №4

Перечислите известные вам свойства живого и приведите примеры их проявления в природе.

Ответ:

Основные критерии (признаки) живого:
1. Живые организмы имеют сходный химический состав и единый принцип строения. Живые организмы на 98 % состоят из четырёх элементов — углерода, кислорода, азота и водорода, которые участвуют в образовании сложных оргаических молекул (белки, нуклеиновые кислоты, углеводы, жиры).
2. Все живые организмы представляют собой открытые биологические системы (от греч. systema — целое, состоящее из взаимосвязанных частей), которые устойчивы лишь при условии непрерывного поступления в них энергии и вещества из окружающей среды. Зелёные растения используют солнечную энергию для синтеза органических веществ, которые необходимы им для нормальной жизнедеятельности. Другие существа получают энергию в результате распада сложных органических веществ, содержащихся в пище, на более простые. Таким образом, живые организмы существуют до тех пор, пока в них извне поступают энергия (солнечная или химическая) и питательные вещества.
3. Все живые организмы способны к обмену веществ с окружающей средой: из неё они получают вещества, необходимые для жизни, а выделяют продукты жизнедеятельности. Казалось бы, в неживой природе можно наблюдать похожие процессы. Так, например, во время горения костра или свечи поглощаются органические вещества (целлюлоза, воск) и кислород (из воздуха), а выделяются углекислый газ и другие вещества.
4. Живые организмы реагируют на изменение факторов окружающей их среды. В процессе эволюции у живых организмов появилась способность избирательно реагировать на внешние воздействия — раздражимость. Причёму некоторых из них такие реакции проявляются быстро (например, животные убегают, нападают, прячутся, сжимаются и т. д.), а у других — медленно (например, растения поворачивают листья к свету).
5. Живые организмы растут и развиваются.
6. Всё живое размножается. Новые организмы — от бактерии до человека — возникают только в результате бесполого или полового размножения особей данного вида.
7. Все живые организмы обладают наследственностью и изменчивостью.
8. Живые организмы приспособлены к определённой среде обитания. Например, вы сразу отличите хищную птицу от зерноядной, влаголюбивые растения от засухоустойчивых обитателей пустынь.

Задание №5

Установите, в чём заключаются сходство и различия в проявлении какого−либо из свойств живой материи (например, обмен веществ или рост) у животных и зелёных растений.

Ответ:

Все живые организмы представляют собой открытые биологические системы (от греч. systema — целое, состоящее из взаимосвязанных частей), которые устойчивы лишь при условии непрерывного поступления в них энергии и вещества из окружающей среды. Зелёные растения используют солнечную энергию для синтеза органических веществ, которые необходимы им для нормальной жизнедеятельности. Животные получают энергию в результате распада сложных органических веществ, содержащихся в пище, на более простые. Таким образом, живые организмы существуют до тех пор, пока в них извне поступают энергия (солнечная или химическая) и питательные вещества.

Совершенствуемся.

Задание №1

Используя информационные источники в Интернете, подготовьте сообщение (презентацию) о флаге и гербе своего региона или соседних регионов, если на них изображены представители флоры или фауны. Выясните, по какой причине там разместили их изображения.

Ответ:

Главным символом во всем гербе Ярославля можно назвать медведя. Этот зверь еще с давних пор является настоящим олицетворением Ярославля. Цвет его на протяжении годов варьировался от бурого до черного. Медведь – грозный и хищный зверь, один из самых опасных в дикой природе. Говорит это о некой суровости, силе и мощи. Однако при всех этих качествах, медведи составляют большой пласт культуры как в истории Ярославля, так и в истории всей России. Так, он является символом могущества, власти, решительности, храбрости. Медведь – не просто хищное, но и справедливое животное. А согласно большому количеству приданий, обладает сообразительностью и житейской мудростью.

Задание №2

Используя информационные источники (например, https://ru.wikipedia.org), изучите существующие на сегодняшний день определения понятия «жизнь». Выберите из них наиболее понравившееся вам и подготовьте краткое сообщение с его обоснованием.

Ответ:

Жизнь (лат. vita) — основное понятие биологии и философии — активная форма существования материи, которая в обязательном порядке содержит в себе «свойства живого»; совокупность физических и химических процессов, протекающих в организме, позволяющих осуществлять обмен веществ и деление его клеток или размножение. Приспосабливаясь к окружающей среде, живая клетка формирует всё многообразие живых организмов (вне клетки жизнь не существует, вирусы проявляют свойства живой материи только после переноса генетического материала вириона в клетку). Основной атрибут живой материи — генетическая информация, используемая для репликации.
Более или менее точно определить понятие «жизнь» можно только перечислением качеств, отличающих её от нежизни. На текущий момент нет единого мнения относительно понятия жизни, однако учёные в целом признают, что биологическое проявление жизни характеризуется: организацией (высокоупорядоченное строение), метаболизмом (получение энергии из окружающей среды и использование её на поддержание и усиление своей упорядоченности), ростом (способность к развитию), адаптацией (адаптированы к своей среде), реакцией на раздражители (активное реагирование на окружающую среду), воспроизводством (все живое размножается) и эволюцией. Генетическая информация, необходимая каждому живому организму, расщепляется в нем, содержится в хромосомах, и передаётся от каждого индивидуума потомкам. Также можно сказать, что жизнь является характеристикой состояния организма.

Задание №3

В ходе изучения данного курса биологии вам предстоит выполнить ряд учебных и исследовательских проектов. На основе известных вам биологических знаний попробуйте сформулировать несколько возможных научных проблем (тем для исследования) и дайте характеристику предполагаемого объекта исследования.

Ответ:

Возможные научные проблемы биологии:
• Получение однозначной модели зарождения жизни − точная теория происхождения жизни.
• Направление эволюции − постановка точной теории эволюции и сокращение неизученных звеньев.
• Лечение рака − глубокое проникновение в сущность рака должно в перспективе позволить победить рак и другие злокачественные опухоли.
• Старение − увеличение продолжительности жизни.

Обсуждаем.

Задание №1

Связь организма со средой — необходимое условие существования живых организмов.

Ответ:

Среда обитания — это часть природы, окружающая живые организмы и оказывающая на них прямое или косвенное воздействие.
Из среды организмы получают всё необходимое для жизни и в неё же выделяют продукты обмена веществ. Среда каждого организма слагается из множества элементов неорганической и органической природы и элементов, приносимых человеком и его производственной деятельностью. При этом одни элементы могут быть частично или полностью безразличны организму, другие необходимы, а третьи оказывают отрицательное воздействие.
Различают естественную и искусственную (созданную человеком) среду обитания.
Отдельные свойства и элементы среды, воздействующие на организмы, называют экологическими факторами.
На нашей планете организмы освоили четыре основные среды обитания: водную, наземную (воздушную), почвенную и тело другого организма, используемое паразитами и полу паразитами.
Благоприятные или неблагоприятные природные факторы (климат, пища, враги, конкуренты) образуют среду, к которой должна приспособиться не только единичная особь в ее борьбе за жизнь, но и весь вид в целом, так как именно весь вид подвергается под воздействием среды естественному отбору. Приспособление организмов к изменившимся внешним условиям путем изменения внутривидовой информации (через соответствующие мутации) признается, таким образом, главным событием эволюции − изменения видов. Вместе с тем приспособленность вида к какой−либо постоянной среде является предпосылкой его длительного стабильного существования. Изменчивость и отбор – это, по выражению Конрада Лоренца, "два великих конструктора видообразования". С позиций экологии можно считать, что многообразие организмов, их изменчивость и их сохранение в природе, их становление и само их существование являются результатом воздействия окружающей среды и адаптации.
Функциональное единство адаптации организма и окружающей его среды связывает в одно целое внешний облик животных данного вида и образ их жизни. Некоторые экологи выражают то же самое другими словами, говоря о том, что каждый вид животных заселяет свою собственную "экологическую нишу", то есть что существует ровно столько экологических ниш, сколько различных видов животных. При этом выражение "ниша" следует понимать не как убежище, укрытие или место пребывания, а как синоним понятия "присущая ему окружающая среда". Такое выделение в функциональном круге вида двух явлений − окружающей среды и адаптации − весьма полезно в ходе научного исследования. Ведь окружающую среду можно постигать путем измерения характеристик внешнего мира и таким образом устанавливать сферу действия факторов, из которых каждый вид со свойственной ему адаптацией "вырезает" свою собственную среду обитания. Но саму эту адаптацию нужно изучать, исходя из животного, учитывая его анатомию, физиологию и поведение, для чего необходимо использовать как основание другие разделы биологической науки.

Задание №2

Понятие «жизнь» необходимо рассматривать только в биологии.

Ответ:

«Жизнь есть способ существования белковых тел»— это строчка из классического определения жизни немецкого философа Ф. Энгельса в книге «Анти−Дюринг». Все развитие биологии за последние 100−150 лет подтверждает неразрывную связь жизнедеятельности организмов с белками.
Понятие «жизнь» с биологической точки зрения
Классическое определение «Жизнь — это способ существования белковых тел» нуждается в дополнении «…и нуклеиновых кислот». После создания электронного микроскопа появилась возможность досконально изучить строение и функции клеток, химических веществ в их составе.
Если предлагается задание «Вспомните полное определение понятия «жизнь», то недостаточно воспроизвести короткую фразу о существовании белковых тел. Понятие «жизнь» многогранно, включает в себя и способ бытия сущностей (живых организмов), и особую форму движения материи. Что такое жизнь или живое существо — в современной биологии чаще всего определяется через набор специфичных процессов.

Важные признаки отличия живого от неживого:
• обмен веществ и энергии;
• саморегуляция;
• раздражимость;
• самовоспроизведение;
• наследственность;
• изменчивость;
• развитие и рост.
Субстрат жизни — это белки. Нуклеиновые кислоты отвечают за синтез белковых молекул, хранение и передачу наследственной информации. Клетки, состоящие из биополимеров, способны к самовоспроизведению благодаря удвоению молекул ДНК.

Задание №3

Что такое жизнь с точки зрения физики?

Ответ:

Немецкий физик Эрвин Шрёдингер написал книгу, которая так и называется – «Что такое жизнь с точки зрения физики?». И в ней дал весьма примечательное определение: «Жизнь – это работа специальным образом организованной системы по понижению собственной энтропии за счёт повышения энтропии окружающей среды».
Получается, что живые организмы – даже примитивные, микроскопические! – способны «перераспределять» энтропию, предотвращать всеобщую деградацию, повышать сложность систем, перенаправлять потоки энергии.
Этой неожиданной теории существуют подтверждения – например, в геологии.
На сегодняшний день геологам известно около 5000 различных минералов (горных пород). Однако далеко не все горные породы, присутствующие на Земле, есть на безжизненных небесных телах – скажем, на Луне! Там нет и не может быть ни мела, ни мрамора, ни известняка, ни каменного угля... Почему?
Потому что эти минералы образовались из отложений живых организмов!
Если бы на Земле не существовало жизни, на ней смогло бы образоваться около 500 разных горных пород. Это означает, что 90% горных пород (!) на нашей планете возникли исключительно благодаря такому удивительному явлению, как жизнь!
Получается, жизнь действительно может многократно повышать сложность «системы в целом», уменьшая тем самым её энтропию, повышая «энергетический потенциал»