Лекция: КОМПЛЕКС БИОЛОГИЧЕСКИХ НАУК И МЕЖПРЕДМЕТНЫХ ДИСЦИПЛИН

Билет № 1

Биология как наука, ее достижения, связи с другими науками. Методы изучения живых объектов. Роль биологии в жизни и практической деятельности человека.

· Биология – наука о жизни. Название ее образовано путем сочетания двух греческих слов: «биос» — жизнь и «логос» — слово, учение. Биология изучает проявление жизнедеятельности всех живых организмов – бактерий, грибов, растений и животных.

· Современная биология — быстроразвивающаяся наука. Сегодня она имеет совершенно иной облик. По уровню биологических исследований ныне можно судить о материально-техническом развитии общества. В связи с возросшим интересом к биологии в целом, она становится все более дифференцированной.

· Другие биологические науки: энтомология изучает насекомых, орнитология — птиц, бриология — мхи, дендрология — деревья, микология — грибы, лихенология — лишайники, а также биофизика, биохимия, биометрия — математическая биология, цитология, гистология и т. д.)

· В зависимости от предмета изучения биологию подразделяют на отдельные науки, характеризующиеся высочайшей специализацией и одновременно тесным их взаимодействием.

КОМПЛЕКС БИОЛОГИЧЕСКИХ НАУК И МЕЖПРЕДМЕТНЫХ ДИСЦИПЛИН

Мир бактерий и вирусов изучает микробиология, строение и жизнедеятельность растений служат предметом ботаники, сведения о животных собирает и систематизирует зоология, грибы изучает микология, а человека антропология.

В частной микробиологии, частной ботанике, частной зоологии и частной микологии исследуются особенности строения и жизнедеятельности каждого отдельного вида. В общих разделах этих дисциплин изучаются свойства, присущие всем организмам данной формы живого. Главные направления этих наук: морфология – учение о внешнем строении, структуре объектов живой природы; физиология – учение о функциях живых организмов; анатомия – наука о внутреннем строении живых существ. К классическим наукам биологического цикла можно отнести и систематику (растений, животных), экологию (растений, человека…), палеонтологию (палеоботаника, палеозоология и др.)

Выявление и объяснение общих свойств и многообразия живых организмов – задача общей биологии. Эволюционное учение, представления о развитии органического мира, основы общей экологии и учения о биосфере, цитология, гистология, закономерности индивидуального развития организмов, основы генетики и селекции являются предметом изучения общей биологии.

Биология относится к фундаментальным наукам, так как ее выводы имеют основополагающее теоретическое и прикладное (практическое) значение. Предметы биологического цикла – теоретическая основа для целого ряда специальных дисциплин, таких как агрономия, ветеринария, зоотехния, звероводство, рыбоводство, птицеводство, лесоводство и т.д. Это значит, что здравоохранение, сельское хозяйство, промышленность (легкая, пищевая, медицинская, химическая, лесная) – базируются на тех знаниях, достижениях, которыми характеризуется современный уровень биологии.

Благодаря достижениям биологи все большее значение приобретает биотехнология – новое направление материального производства. Достижения биотехнологии позволяют получать промышленным путем необходимые для человека вещества (антибиотики, витамины, гормоны и т.д.)

• Таким образом, биология – комплексная наука, сформировавшаяся в результате дифференциации и интеграции разных научных дисциплин. Интеграция наук помогает в

Методы изучения,место общей биологии в системе биологических наук.

Общая биология, как и любая наука, имеет свои цели, задачи, принципы и методы.

— Какова цель общей биологии?

— Вспомните известные вам методы изучения.

— Какие методы может использовать эта наука? Палеонтологический метод (палеонтологические ряды, работы В. О. Ковалевского).

Сравнительно-анатомический, или морфологический, метод изучения. Глубокое внутреннее сходство организмов может показать родство сравниваемых форм (гомология, аналогия органов, рудиментарные органы и атавизмы).

Сравнительно-эмбриологический (выявление зародышевого сходства, работы К. Бэра, принцип рекапитуляции).

Биогеографический позволяет проанализировать общий ход эволюционного процесса в самых разных масштабах (сравнение флор и фаун, особенности распространения близких форм, изучение реликтовых форм).

Популяционный — позволяет улавливать направления естественного отбора по изменению характера распределения значений признака в популяции на разных стадиях ее существования или при сравнении разных популяций.

Моделирование (изучение процесса или явления через воспроизведение его или его существенных свойств в виде модели).

Иммунологический — позволяет с большой степенью точности выявить «кровное родство» разных групп.

Генетический — позволяет определить генетическую совместимость сравниваемых форм, а значит, определить степень родства.

Паразитологический (доказано, что эволюция паразитов и хозяев протекает сопряженно, а в некоторых группах паразиты оказываются специфическими для видов, родов или семейств. Поэтому по присутствию определенных паразитов порой можно с большой точностью судить о филогенетических связях видов — хозяев этих паразитов).

Царство растений, его отличия от других царств живой природы. Объясните, какая группа растений занимает в настоящее время господствующее положение на Земле. Среди живых растений или гербарных экземпляров найдите представителей этой группы.

Растения— царство эукариотических фотоавтотрофных организмов. Значение растений в биосфере огромно. Фотосинтезирующие растения являются источником органического вещества и кислорода на нашей планете, оказывают значительное влияние на климат. Растения характеризуются огромным многообразием форм и широким распространением. Жизнь современного человека зависит от использования культурных растений, которых в настоящее время насчитывается около 1 500 видов. Человек широко использует природные и культивируемые растения для изготовления лекарственных препаратов или в декоративных целях.

Размеры и строение растений колеблются — от 2-3 мкм у одноклеточных водорослей (хлорелла) до сложно устроенных покрытосеменных с высокодифференцированными тканями и органами (эвкалипты до 150 м).

Ботаника изучает строение, жизнедеятельность, закономерности индивидуального и эволюционного развития, распространение и условия обитания растений.

Общие черты организации растений:

• По типу питания растения — фотоавтотрофы.

• Особенности строения растительной клетки: наличие в составе клеток твердой клеточной оболочки из целлюлозы, пластид(главным образом хлоропластов с фотосинтетическим пигментом хлорофиллом), крупных вакуолей,ограниченных тонопластом и наполненных клеточным соком, отсутствие центриолей,запасное питательное вещество — крахмал, в ходе метаболизма вырабатывают фитогормоны(ауксины, гиббереллины, цитокинины и др.).

• Способ питания — адсорбционный (всасывательный).

• Органы растения, обеспечивающие питание, — побеги и корни — достигают высокой степени расчлененности.

• Прикрепление к твердому субстрату и ограничение подвижности.

• Рост растений в течение всей жизни (неограничен) в участках тела, образованных меристемами (недифференцированными клетками). Характерны ростовые движения, вызванные воздействием определенных факторов среды (тропизмы) и общим диффузным действием факторов среды (настии).

• Расселение растений зачатками (спорами, семенами), находящимися в состоянии покоя.

• Закономерное чередование поколений при половом размножении.

Около 600 тыс. видов растений условно делят на низшие и высшие.

У низших растенийтело не расчленено на органы и ткани и называется слоевищем, или талломом; характерны особенности строения клеток и пигментный состав, особенности размножения ижизненных циклов, строения генеративных органов. К ним относят водоросли и лишайники.

У высших растенийимеются органы (корень, стебель и лист), образованные сложно дифференцированными тканями. Зигота высших растений развивается в многоклеточный зародыш. К высшим растениям относятся отделы: Моховидные, Плауновидные, Хвощевидные, Папоротниковидые, Голосеменные и Покрытосеменные (Цветковые).

Покрытосеменные растения— эволюционно наиболее молодая и самая многочисленная группа растительного мира. Включает около 250 тыс. видов, произрастающих во всех климатических зонах. в настоящее время господствующее положение на Земле. Этому способствует:

Особенности организации покрытосеменных:

• Формирование цветка— органа, совмещающего функции полового и бесполого размножения.

• Образование в составе цветка завязи, заключающей в себе семязачатки (семяпочки) и предохраняющей их от действия неблагоприятных условий среды (в отличие от голосеменных, у которых семязачатки располагаются открыто на семенной чешуе).

• Различные способы опыления (насекомыми, ветром, водой).

• Двойное оплодотворение с образованием триплоидного эндосперма (запасающей (питательной) ткани).

• Наличие плода, семени — как основной единицы расселения.

• Редукция гаметофитов (архегониев и антеридиев — нет). Мужской гаметофит — пыльцевое зерно — состоит из двух клеток: вегетативной и генеративной; генеративная делится, образуя 2 спермия. Женский гаметофит состоит из 8 клеток зародышевого мешка.

• Усложнение и высокая степень дифференциации вегетативных органов и тканей.

• Покрытосеменные имеют наиболее совершенную проводящую систему (ксилема представлена сосудами, а не трахеидами; ситовидные элементы флоэмы снабжены клетками-спутницами), обеспечивающую быстрый ток воды и минеральных солей от корней к листьям и цветкам и быстрый отток органических веществ от листьев к стеблю и корням.

• У покрытосеменных растений наблюдается наибольшее разнообразие их жизненных форм — деревья, кустарники, травы, образующие сложные многоярусные сообщества.

Используя знания об обмене веществ и превращении энергии в организме человека, дайте научное объяснение влияния на обмен веществ гиподинамии, стрессов, вредных привычек, переедания.

• «Ничто так сильно не разрушает организм, как физическое бездействие...» — так писал Аристотель еще в IV в. до н. э.

• Что же это за болезнь, каковы признаки гиподинамии? Особенно ярко черты этого заболевания проявляются в утренние часы, когда у человека после ночного сна нет ощущения отдыха и свежести. Он вял, раздражен, потерял аппетит. Ничто его не радует, ничто не приносит успокоения. Через несколько часов (примерно 3—5 ч) после подъема у него наступает улучшение общего самочувствия, и оно продолжается примерно 3—4 ч, а затем снова наступает утомление. У больных гиподинамией изменения возникают прежде всего в мышцах и сердце, так как здесь сокращается количество главного энергетического вещества, которое вырабатывается в клетках, — аденазинтрифосфорной кислоты (АТФ). У малоподвижных людей развивается атеросклероз — поражение кровеносных сосудов, отложение на стенках жировых бляшек, снижается дыхательный объем легких, происходят нарушения со стороны пищеварительного тракта, мышцы становятся вялыми, уменьшается их объем, снижается подъемная сила.

• Как же бороться с гиподинамией и как дольше можно сохранить свое здоровье? Прежде всего — это увеличение физической нагрузки, большее пребывание на свежем воздухе, занятия физическим трудом и соблюдение режима дня.

• Человек, и тем более молодой, не чувствует себя физически здоровым, недомогает. Страдает также и его психика: он становится нервозным, чрезмерно раздражительным, теряет работоспособность. Однако выкуренная сигарета лишь приглушает дискомфорт в организме, а отнюдь не способствует восстановлению здоровья. Поэтому не случайно секреты древней тибетской и китайской медицины включали также средства и методику борьбы с табакокурением — большим злом для психического и физического здоровья молодого поколения.

• У злостных курильщиков на фоне поражения легочной ткани (под действием табачного дыма) создается повышенное давление в альвеолах, вызывающее вздутие легких — эмфизему. В результате легочная ткань теряет свою эластичность, развивается не только легочная, но и сердечная недостаточность; так как кровь не полностью насыщается кислородом и его потребность компенсируется более частым дыханием, возникает одышка, меняется форма грудной клетки. В другом случае табачный дым вызывает спазм бронхов, затрудняющий дыхание. И, несмотря на всю серьезность этих заболеваний, наибольшую опасность для органов дыхательной системы, здоровья, жизни человека представляет рак.

• На основании многочисленных исследований в этой области как в нашей стране, так и за рубежом ученые предполагают, что у людей, злоупотребляющих спиртными напитками, определенная часть нервных клеток гипоталамуса как бы превращается в «приобретенный центр алкоголизма» (для определения концентрации алкоголя в крови). В случае если концентрация алкоголя в крови снижается, условный алкогольный центр начинает посылать «приказы», сигналы, требующие введения в организм необходимой дозы алкоголя для выравнивания его концентрации. Возникает мотивация обязательного приема спиртного, и для ее удовлетворения больные пренебрегают моральными и этическими нормами поведения, прибегая к любым способам, и средствам для получения алкоголя.

• Характерными симптомами алкоголизма являются дрожание рук, а иногда и тела больного, психическое возбуждение, страхи, неумение сосредоточиться, потеря памяти, нарушение функций жизненно важных органов.

• О разрушительном действии алкоголя было известно науке еще в начале XX в. Об этом свидетельствует и постановление съезда русских врачей в 1915 г., где говорилось о том, что у человека нет ни одного органа, на которой алкоголь не оказывал бы разрушительного действия.

• У постоянно пьющих людей в результате поражения клеток головного мозга могут быть судорожные припадки — алкогольная эпилепсия. В запущенных случаях возникает острое психическое заболевание — белая горячка, оно сопровождается повышением температуры, зрительными и слуховыми галлюцинациями, угрожающие голоса, нападения животных, чертей и т. п.).

• Дети, которые были подвержены влиянию алкоголя, отстают в развитии, отличаются неусидчивостью, вялостью, быстро утомляются, страдают головными болями, заиканиями, недержанием мочи. Они неуравновешенны в общении, капризны, жестоки. Это дети группы риска.

• Наркомания – болезненное влечение к веществам, обладающим наркотическим действием. Быстрое развитие физической и психической зависимости от наркогенных веществ. Тяжелое состояние «ломка» при их отсутствии. Социальная опасность наркомании, заключается в том, что человек способен на любые действия, даже тяжелые преступления для получения наркотиков.

• Стрессовые ситуации также отрицательно влияют на здоровье человека. Сильный стресс нарушает работу иммунных механизмов организма, что ведет к увеличению риска получить инфекционные заболевания. Для человека, постоянно испытывающего сильный стресс, увеличивается опасность заболеть раком. Частые и продолжительные сильные стрессы могут перейти к развитию язвы желудка и двенадцатиперстной кишки. Борьба со стрессом – неотъемлемая составляющая здорового образа жизни. Необходимо воспитывать у себя устойчивость к воздействию различных стрессов.