Классификация биологических наук.

Предмет биологии

Биология (от греч. bios — жизнь, logos — наука) - наука о жиз­ни, об общих закономерностях существования и развития живых существ. Предметом изучения биологии являются живые организмы, их строение, функции, развитие, взаимоотношения со средой и проис­хождение. Подобно физике и химии она относится к естественным наукам, предметом изучения которых является природа.

Биология — одна из старейших естественных наук, хотя сам тер­мин «биология» для ее обозначения впервые был предложен лишь в 1797 г. немецким профессором анатомии Теодором Рузом (1771-1803), после чего этот термин использовали в 1800 г. профессор Дерптского университета (ныне г. Тарту) К. Бурдах (1776-1847), а в 1802 г. Ж.-Б. Ламарк (1744-1829) и Л. Тревиранус (1779-1864).

Как и другие науки, биология воз­никла и всегда развивалась в связи с желанием человека познать окружающий его мир, а также в связи с материальными условия­ми жизни общества, развитием общественного производства, меди­цины, практическими потребностями людей.

 

Классификация биологических наук.

Многообразие живой природы так велико, что правильнее говорить о биологии как о комплексе знаний или как о комплексной науке. Биология стала в наше время такой в результате дифференци­ации и интеграции разных биологических наук. В рамках этой системы, дисциплины можно разделить по различным направлениям исследований, а именно:

1. Изучение систематических групп (классификация в зависимости от объекта изучения).

Самыми старыми биологическими науками являются зоология и ботаника, изучаю­щие животных и растения соответственно. Однако в процессе дифференциации зоология, ботаника и микробиология разделились на ряд самостоятельных наук. В настоящее время изучением систематических групп занимаются ви­русология, микробиология; микология; ботаника (или фитология); зоология; антропология.

При этом каждая из дисциплин делится на ряд более узких направлений в зависимости от объекта исследований - протозоология, малакология, энтомология, те­риология, дендро­логия, птеридология, альгология, бриология, биогеоботаника, бактериология, вирусология и иммунология.

2. Изучение различных сторон жизнедеятельности живых организмов.

В зоологии, микробиологии и ботанике выделяются науки, изу­чающие отдельные стороны жизни данных организмов. Систе­матика - изучает систематику и родство разных групп организмов, морфология - исследует внешнее строение органов организмов и их видоизменения, анатомия - изучает внутреннее строение организмов, физиология - изучает процессы, протекающие в организмах, экология - изучает взаимоотношения организмов со средой и другими организмами и др. генетика - наука о законах наследственности и изменчивости организмов и методах уп­равления ими

3. Изучение разных уровней живой материи. По уровню изучения живой материи различают: молекулярную биологию – наука, исследующая общие свойства и проявления жизни на молекулярном уровне цитоло­гию или учение о клетке (от греч. «цитос» – клетка), изучает клеточный уровень гистологию или учение о тканях (от греч. «гистос» – ткань), изучает тканевый уровень анатомию, морфологию и физиоло­гию – науку о строении органов, изучает уровень органа и организма экологию – биологию групп организмов (популяций, видов и т. д.)

4. Отдельно можно выделить науки о развитии живой мате­рии. Сюда обычно относят биологию индивидуального разви­тия организмов, включающую эмбриологию (наука о предзародышевом развитии, оплодотворении, зародышевом и личи­ночном развитии организмов), а также теорию эволюции или эволюционное учение (комплекс знаний об историческом раз­витии живой природы).

5. Изучением коллективной жизни и сообществ живых орга­низмов занимаются: этология - наука о поведении животных, экология (в общем смысле) - наука об отношениях различных организмов и образуемых ими сообществ между собой и с ок­ружающей средой. Как самостоятельные разделы экологии рас­сматривают: биоценологию - науку о сообществах живых орга­низмов, популяционную биологию - отрасль знаний, изучаю­щую структуру и свойства популяций, и др. Биогеография за­нимается изучением общих вопросов географического рас­пространения живых организмов.

Такая классификация биологических наук в значительной степени условна и не дает представления обо всем многообразии биологических дисциплин. Отдельные биологические науки имеют комплексное значение. Например, комплексной наукой стала генетика, предметом изу­чения которой являются наследственность и изменчивость орга­низмов. В наше время комплексной наукой стала экология, изучающая взаимоотношения организмов между собой и со средой. В биологии одновременно с дифференциацией шел процесс возникновения и оформления новых наук, которые расчленялись на более узкие науки. Например, генетика, возникнув в качестве самостоятельной науки, разделилась на общую и молекулярную, на генетику растений, животных и микроорганизмов. В то же время возникли генетика пола, генетика поведения, популяционная генетика, эволюционная генетика и т. д. В недрах физиоло­гии возникли сравнительная и эволюционная физиология, эндо­кринология и другие физиологические науки. В последние годы отмечается тенденция оформления узких наук, получающих на­звание по проблеме (объекту) исследования. Такими науками яв­ляются энзимология, мембранология, кариология, плазмидология и другие. В результате интеграции наук возникли биохимия, биофизи­ка, радиобиология, цитогенетика, космическая биология и дру­гие науки. Ведущее положение в современном комплексе биологических наук занимает физико-химическая биология, новейшие данные которой вносят существенный вклад в представления о научной картине мира, в дальнейшее обоснование материального единства мира.

 

Методы исследований.

Основными методами, используемыми в биологических науках, являются описательный, сравнительный, исторический и экспери­ментальный.

1. Описательный метод является самым старым методом и осно­ван на наблюдении организмов. Он заключается в сборе фактичес­кого материала и описании его. Возникнув в самом начале биоло­гического познания, этот метод долгое время оставался единственным в изучении организмов. Поэтому старая (традиционная) биология являлась, по существу, описательной наукой. Использование этого метода позволило заложить основы биологических знаний. Описательный метод широко используется и в наше время, особенно в зоологии, ботанике, цитологии, экологии и других науках.

2. Сравнительный метод заключается в сравнении изучаемых орга­низмов, их структур и функций между собой с целью выявления сходств и различий. Этот метод утвердился в биологии в XVIII в. и оказался очень плодотворным в решении многих крупнейших про­блем. С помощью этого метода и в сочетании с описательным мето­дом были получены сведения, позволившие в XVIII в. заложить основы систематики растений и животных (К. Линней), а также сформулировать клеточную теорию (М. Шлейден и Т. Шванн) и учение об основных типах развития (К. Бэр). Метод широко был использован в XIX в. в обосновании теории эволюции, а также в перестройке ряда биологических наук на основе этой теории. Одна­ко использование этого метода не сопровождалось выходом биоло­гии за пределы описательной науки. Сравнительный метод широко используют в разных биологи­ческих науках и в наше время. Сравнение приобретает особую ценность тогда, когда невоз­можно дать определение понятия. Например, с помощью элект­ронного микроскопа часто получают изображения, истинное со­держание которых заранее неизвестно. Только сравнение их со светомикроскопическими изображениями позволяет получить желаемые данные.

3. Исторический метод входит в биологию во второй половине XIX в. Благодаря

Ч. Дарвину, который позволил поставить на науч­ные основы исследование закономерностей появления и развития организмов, становления структуры и функций организмов во вре­мени и в пространстве. С введением этого метода в биологии немедленно произошли значительные качественные изменения. Истори­ческий метод превратил биологию из науки чисто описательной в науку, объясняющую, как произошли и как функционируют мно­гообразные живые системы. Благодаря этому методу биология под­нялась сразу на несколько ступеней выше. В настоящее время ис­торический метод вышел, по существу, за рамки метода исследования. Он стал всеобщим подходом к изучению явлений жизни во всех биологических науках.

4. Экспериментальный метод заключается в активном изучении того или иного явления путем эксперимента. Вопрос об опытном изучении природы, т.е. вопрос об эксперименте был поставлен еще в XVII в. английским философом Ф. Бэконом (1561-1626). Его введение в биологию связано с работами В. Гарвея в XVII в. по изучению кровообращения. Однако экспериментальный метод широко во­шел в биологию лишь в начале XIX в., причем через физиологию, в которой стали использовать большое количество инструменталь­ных методик, позволявших регистрировать и количественно ха­рактеризовать приуроченность функций к структуре. Другим направлением, по которому в биологию вошел экспери­ментальный метод, оказалось изучение наследственности и измен­чивости организмов. Здесь главнейшая заслуга принадлежит Г. Менделю, который в отличие от своих предшественников ис­пользовал эксперимент не только для получения данных об изуча­емых явлениях, но и для проверки гипотезы, формулируемой на основе получаемых данных. Работа Г. Менделя явилась классичес­ким образцом методологии экспериментальной науки. Начиная примерно с 40-х годов XX в. экспериментальный ме­тод в биологии подвергся значительному усовершенствованию за счет повышения разрешающей способности многих биологичес­ких методик и разработки новых экспериментальных приемов. Например, была очень повышена разрешающая способность гене­тического анализа, ряда иммунологических методик. В практику исследований были введены культивированные соматические клет­ки, выделение биохимических мутантов микроорганизмов и со­матических клеток и т. д. Экспериментальный метод стал широ­ко обогащаться методами физики и химии. Напри­мер, структура и генетическая роль ДНК были выяснены в ре­зультате сочетанного использования химических методов выделе­ния ДНК, химических и физических методов определения ее первичной и вторичной структуры и биологических методов (транс­формации и генетического анализа бактерий), доказательства ее роли как генетического материала. В настоящее время экспериментальный метод характеризуется исключительными возможностями в изучении явлений жизни. Эти возможности определяются использованием микроскопии разных видов, включая электронную с техникой ультратонких срезов, био­химических методов, высокоразрешающего генетического анали­за, иммунологических методов, разнообразных методов культиви­рования и прижизненного наблюдения в культурах клеток, тканей и органов, маркировки эмбрионов, техники оплодотворения в про­бирке, метода меченых атомов, рентгене структурного анализа, уль­трацентрифугирования, спектрофотометрии, хроматографии, элек­трофореза, секвенирования, конструкции биологически активных рекомбинантных молекул ДНК и т. д. Иссле­дование каких-либо явлений, процессов или систем объектов путем построения и изучения моделей их функционирования так­же широко используется в биологии. По существу, на идее моделирования базируется любой метод, однако неизбежным следствием при этом является упрощение рассматриваемого явления или объекта. Новое качество, заложенное в экспериментальном методе, вызвало качественные изменения и в моделировании. Наряду с моделированием на уровне организмов в настоящее время очень развивается моделирование на молекуляр­ном и клеточном уровнях, а также математическое моделирование различных биологических процессов.

 

Значение биологии.

Помимо познавательной и эстетической стороны биологические знания имеют и чисто практическое применение во многих областях человеческой деятельности. Прежде всего, биологичес­кие знания имеют познавательное значение. Однако чрезвычайно велико и их практическое значение. На основе биологических знаний уже давно в промышленных условиях осуществляется микробиологический син­тез многих органических кислот, которые широко используются в народном хозяйстве и медицине. В 40-50-е годы было создано промышленное производство ан­тибиотиков, а в начале 60-х годов — производство аминокислот. Важное место в микробиологической промышленности сейчас за­нимает производство ферментов. Микробиологическая промыш­ленность производит сейчас в больших количествах витамины и другие вещества. Как аминокислоты и антибиотики, так и ви­тамины крайне необходимы в народном хозяйстве и медицине. На основе трансформирующей способности микроорганизмов ос­новано промышленное производство веществ с фармакологичес­кими свойствами из стероидного сырья растительного происхож­дения. Наибольшие успехи в производстве различных веществ, в том числе лекарственных (инсулин, соматостатин, интерферон и др.), связаны с генетической инженерией, составляющей сейчас основу биотехнологии. Исключительно важное значение биология имеет для сельско­хозяйственного производства. Например, теоретической основой се­лекции растений и животных является генетика. В последние годы в сельскохозяйственное производство также вошла генетическая инженерия. Она открыла новые перспективы в увеличении произ­водства пищи. Генетическая инженерия оказывает существенное влияние на поиск новых источников энергии, новых путей сохранения окру­жающей среды, очистки ее от различных загрязнений. Развитие биотехнологии, теоретическую основу которой состав­ляет биология, а методическую — генетическая инженерия, явля­ется новым этапом в развитии материального производства. Появ­ление этой технологии есть один из моментов новейшей революции в производительных силах. Биологическое познание прямым образом связано с медициной, причем эти связи уходят в далекое прошлое и датируются тем же временем, что и возникновение самой биологии. Больше того, мно­гие выдающиеся медики далекого прошлого были одновременно и выдающимися биологами (Гиппократ, Герофил, Эразистрат, Гален, Авиценна, Мальпиги и другие). Создание в XIX в. клеточной теории заложило подлинно на­учные основы связи биологии с медициной. В укреплении связей биологии с производством и медициной существенный вклад принадлежит генетике, данные которой име­ют важнейшее значение в разработке основ диагностики, лечения и профилактики наследственных болезней. В конце концов, и сам человек является живым организмом, поэтому биология является теоретической основой таких наук, как медицина, психология, социология и других.

Как никогда остро сегодня стоят проблемы взаимо­отношений человека с окружающей его средой, рационального использования ресурсов и охраны природы. Практика показа­ла, что элементарное незнание законов экологии приводит к тяжелейшим, иногда необратимым последствиям как для са­мой природы, так и для человека. В будущем, по мере роста численности населения, зна­чение биологии еще более возрастет. Уже сейчас острыми яв­ляются проблемы продовольственного обеспечения.

 

Таким образом, на первых этапах развития биологии целью любого биологического исследования был организм, соответственно предмет биологической науки описывался на организменном уровне. Возникновение и закрепление представлений о виде, растянувшееся на десятки лет, в конечном итоге привело к расширению понимания предмета биологии. Вид и популяция предстали как фиксированные, имеющие собственные закономерности построения, функционирования и развития целостные биологические объекты, а не просто как абстрактные наименования, отражающие суммативные конгломерации индивидов. Последовательно формирующиеся представления о биоценозах, экосистемах, наконец, биосфере в целом расширяют предмет науки о жизни, включая все эти сложные надорганизменные образования в компетенцию анализа современной биологии. Та­ким образом, происходит расширение пределов мира жизни, изучаемого биологической наукой.

Но этим не ограничивается процесс расширения предмета биологи­ческой науки, который мы наблюдаем в наши дни. Сходный процесс идет и в противоположном направлении - вглубь организма. Это осу­ществляется при активном использовании физики, химии, других точ­ных наук. Вместе с тем анализ ингредиентов любых биологических орга­низмов продолжает оставаться включенным в предмет биологической науки, в частности, через новые интегративные, но биологические по своему статусу науки - биофизику, биохимию и т.д.

Изменение поля деятель­ности в изучении жизни, новое видение биологической реальности при­вели к изменению в понимании предмета биологии как науки. Это изме­нение выразилось во включении в предмет биологии всех уровней организации жизни. Причем формирование различных дисциплин на каждом из этих уровней, отражающее новые грани в понимании предмета биологии, определялось не только когнитивными, внутринаучными факторами развития биологического знания, но и включенностью био­логии в целостную систему функционирования науки внутри общества. Многие из вновь нарождающихся областей биологии отражали, прежде всего, социальные потребности, «заказы», идущие от общества, а не соб­ственно научную разработанность данной проблематики. Их глубокая и всесторонняя разработка, напротив, начиналась уже после того, как эти направления оказывались под влиянием социальной потребности вклю­ченными в предмет науки. Подобная ситуация характеризует многие из разработок в области биологической экологии, биоценологии, возник­новение и развитие таких направлений, как селекция, почвоведение, растениеводство, паразитология, бактериология.

Важным моментом в расширении предмета биологии стало обраще­ние биологической науки к проблеме человека. Усиливается медико-биологическая направленность работ по уяснению глубинных биологи­ческих причин болезней, поиску новых методов лечения и лекарств. Все более осознается и углубляется понимание роли природных факторов, включая наследственные, в формировании онтогенетической жизнедея­тельности человека. Наконец, актуальным становится вопрос о необходимости изучения популяционных факторов и характеристик вида.

Все это свидетельствует о том, что происходящие изменения в пони­мании предмета биологии отражают сложные взаимосвязи и взаимоза­висимости как собственно научных, так и социокультурных факторов развития биологической науки, отражают ее многообразную включенность в решение реальных проблем развития общества.

Расширение понимания предмета биологии, новые возможности био­логического эксперимента в связи с совершенствованием техники экспе­римента, осознание новых социальных заказов привели к принципиаль­ным изменениям в определении стратегических направлений развития исследовательской деятельности в биологии.

К традиционным целям биологического исследования - описанию и объяснению мира живого, раскрытию закономерностей его организа­ции, функционирования и развития стали добавляться существенно новые. Это во многом связано с изменением самого характера контактов биологии с практикой. Взаимодействие биологии с практическими потребностями существовало на всех этапах ее развития, но это была связь опосредованная - через сельскохозяйственную деятельность, медицину, физиологию, психологию и т.д.

Современный период развития биологии характерен нарастанием прямых связей биологии с практикой, когда биология становится сред­ством не только изучения, но и влияния на мир живого. В ней все более нарастают тенденции проектирования и конструирования биообъектов, все явственнее проявляются задачи общего и регионального управления живыми системами. В этой связи в развитии стратегии исследователь­ской деятельности в познании жизни начинают появляться предвидение, прогнозирование. Возникает необходимость в разработке разнообразных сценариев предвидимого будущего и их сравнения.

Названные тенденции получили отражение в развитии таких акту­альных исследовательских направлений, как генная инженерия, клеточ­ная инженерия. По аналогии с этим можно было бы говорить и об инже­нерии ценозов, поскольку задача проектирования и конструирования как естественных, так и искусственно созданных биоценозов и агропоценозов также весьма актуальна. Экстраполируя эту тенденцию на область биологии в целом, можно говорить о поступлении биологической науки в новый этап своего развития - биоинженерный. Приемы различных направлений биоинженерии помогают биологу превратиться, по сути дела, в конструктора новых организмов или новых отношений между ними.

Однако, отмечая определенную схожесть биоинженерного этапа с другими направлениями инженерии, нельзя не видеть при этом и их существенных различий. В случае развития биотехнологии исследователь и практик имеют дело с миром живого. Это накладывает на практическую деятельность определенные ограничения и запреты, которые должны быть хорошо осознаны еще до начала подобной деятельности. Чело­вечество имеет сейчас горький, но поучительный опыт роста негативных последствий в роле неуправляемого, бесконтрольного развития промы­шленного производства. Истощение природных ресурсов, загрязнение среды обитания, ухудшение ситуации в развитии мира живого - вот только некоторые из последствий создавшегося неблагополучия.

Существует социальная озабоченность по поводу последствий современного развития биологии. Дело в том, что новые технологии, основываю­щиеся на генной и клеточной инженерии, предоставляют возможность преодоления эволюционных барьеров, осуществляя произвольное кон­струирование и перемещение генов между организмами, не имеющими природных возможностей для вступления в генетические контакты. Это может дать человечеству как значительные выгоды, так и привести к ро­ковым ошибкам из-за недоучета экологических последствий включения этих новых организмов в целостный мир живых объектов.

Попытки искусственно затормозить, остановить этот процесс как имеющий потенциальную опасность для человечества, как известно, ничего не дали. Поэтому дальней­шее безопасное развитие названной тенденции требует совершенствования методов сознательного управления всем новым комплексом иссле­дований и практических разработок.

Эти новые области биологических исследований и накопленные в них факты требуют переоценки и переосмысления действовавших в биоло­гии концепций, создания новых, их осознания с методологических, ми­ровоззренческих и ценностных позиций.

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: