План:

1.       Поняття про біологію та основні біологічні науки.

2.       Методи біологічних досліджень.

3.       Рівні організації життя.

Література: Загальна біологія: Підруч./ М.Є. Кучеренко та інш. 1998. с. 4-11

1. Біологія (від грец. біос — життя та логос — учення) — це сукупність наук про живі істоти, їхню будову, процеси життєдіяльності, взає­мозв'язки між собою та умовами навколишнього середовища, законо­мірності розповсюдження по земній кулі, походження, історичний розвиток, різноманітність тощо. Сам термін «біологія» запропонував у 1802 році видатний французький учений Ж.-Б. Ламарк (смотри видео).

Відповідно до систематичної належності об'єктів дослідження сформувалися такі біологічні науки, як вірусологія (від лат. вірус — отрута) — наука про неклітинні форми життя - віруси; бактеріо­логія (від грец. бактеріон — паличка) — наука, яка досліджує прокаріотичні організми (бактерії та ціанобактерії); мікологія (від грец. мікес — гриб) — наука про гриби; ботаніка (від грец. ботане — рослина, трава) — наука про рослини; зоологія (від грец. зоон — тва­рина) - наука про тварин. Усередині цих наук виділяють вужчі дис­ципліни, які вивчають дрібніші систематичні групи організмів, на­приклад, альгологію (від лат. альга — водорость) — науку про водорості; бріологію (від грец. бріон — мох) — про мохи; ентомоло­гію (від грец. ентомон — комаха) — про комах; іхтіологію (від грец. іхтис — риба) — науку про риб тощо.

Видову різноманітність живих істот вивчає систематика (від грец. систематікос — впорядкований, той, що належить до певної системи). Спираючись на дані різних біологічних наук, учені-систематики класифікують види, кожен з яких займає відповідне місце в системі органічного світу.

Вимерлі організми досліджує палеонтологія (від грец. палайос - давній). Закономірності історичного розвитку живої матерії встановлює еволюційне вчення (від лат. еволютіо — розгортання). Воно слугує теоретичною основою всіх біологічних наук та узагаль­нює результати досліджень у різних галузях вивчення живого. Шля­хи історичного розвитку (філогенезу) певних систематичних груп ви­вчає філогенія (від грец. філон — рід, плем'я та генесіс—походження, виникнення).

Загальна біологія вивчає закономірності, притаманні усім живим організмам, досліджує шляхи історичного розвитку біосфери, ство­рює системи живих істот.

2. Живу матерію на всіх рівнях організації досліджують різними методами, найголовнішими з яких є порівняльно-описовий, експе­риментальний, моніторинг та моделювання. Результати дослідів обробляють за допомогою математично-статистичного аналізу.

Порівняльно-описовий метод є найдавнішим. За його допомо­гою описують певні форми організмів чи явища. При цьому, щоб вста­новити своєрідність об'єкта досліджень, його порівнюють з іншими подібними об'єктами чи процесами.

Експериментальний метод полягає у зміні дослідником будови об'єктів досліджень чи певних умов їхнього існування і спостереження за наслідками цих змін. Експерименти бувають польові та лабораторні.

Польові експерименти проводять у природних екосистемах або агроценозах. Наприклад, на експериментальних ділянках вивчають дію певних речовин на ріст рослин, випробовують заходи боротьби із шкідниками, досліджують вплив господарської діяльності люди­ни на природні екосистеми тощо.

Лабораторні експерименти проводять у спеціально облад­наних приміщеннях - лабораторіях. Найчастіше там досліджують об'єкти на молекулярному, клітинно-тканинному чи організмовому рівнях. У таких дослідженнях часто використовують піддослідні організми, яких спеціально розводять й утримують у лабораторних умовах.

Моніторинг (від лат. монітор - той, хто нагадує, попереджає) - це постійне стеження за перебігом певних процесів в окремих екоси­стемах, біосфері в цілому чи за станом конкретних біологічних об'єк­тів. Моніторинг здійснюють переважно на популяційно-видовому, біо-геоценотичному та біосферному рівнях. Він дає змогу не тільки визначати стан певних об'єктів, але й прогнозувати можливі зміни та аналізувати їхні можливі наслідки (наприклад, зміни клімату планети: накопичення в атмосфері діоксиду вуглецю та загальне по­тепління). Завдяки моніторингу є можливість розробляти заходи охо­рони окремих популяцій організмів, екосистем і біосфери в цілому.

Моделювання (від лат. модулюс — устрій, зразок) — це метод до­слідження та демонстрації структур, функцій, процесів за допомогою їхньої спрощеної імітації. Моделювання є обов'язковим етапом бага­тьох наукових досліджень, оскільки дає можливість вивчати об'єкти та процеси, які неможливо безпосередньо спостерігати чи відтворю­вати експериментально. Незважаючи на те, що будь-яка модель не­минуче спрощена і не може відбивати всю складність об'єктів, проце­сів або явищ, які спостерігають у природі, і відображає лише загальні риси чи їх ймовірний хід, моделювання має виняткове значення, бо сприяє прогнозуванню можливих наслідків різних процесів або явищ.

Статистичний метод. Будь-який накопичений кількісний ма­теріал, одержаний у результаті спостережень, експериментів або мо­делювання, потребує статистичної (математичної) обробки. Зібрані факти, не оброблені статистичне, не проаналізовані всебіч­ні, не дають можливості виявити всю інформацію, яка в них міс­титься, встановити певні закономірності. Математична обробка не­обхідна для перевірки ступеня вірогідності одержаних результатів І правильного їх узагальнення.

Застосування математично-статистичних методів у біології сприя­ло її перетворенню з описової галузі знань у точну, що грунтується на точному математичному аналізі одержаних даних.

3. Життя - це багаторівнева відкрита (тобто така, що обмінюється речовиною й енергією з довкіллям) система. Для жит­тя потрібний обмін речовин, який полягає в одночасному утворенні складних речовин та їхньому розкладі на прості, що супроводжу­ється перетворенням енергії. Жива матерія має кілька рівнів орга­нізації: молекулярний, клітинний, організмовий, популяційно-ви­довий, біогеоценотичний, біосферний.

На молекулярному рівні відбуваються хімічні реакції та перетво­рення енергії в живих істотах, а також зберігається, змінюється й реалізу­ється спадкова інформація, закодована в молекулах нуклеїнових кислот.

На клітинному рівні в кожній клітині здійснюються процеси обміну речовин і перетворення енергії, забезпечуються процеси роз­множення та передачі спадкової інформації нащадкам. Клітина е елементарною одиницею життєдіяльності та розвитку живої матерії.

Організми одного виду мають спільні риси будови і життєві функції. Вони об'єднані у групи — популяції, які займають певні частини території (ареалу), де поширений вид. Популяції є не тіль­ки елементарними одиницями виду, але й елементарними одиницями еволюції, оскільки в них відбуваються всі елементарні еволюційні процеси. Особливістю такого популяційно-видового рівня організації живої матерії є вільний обмін спадковою Інформацією та передача її потомству у межах одного виду.

Популяції різних видів, які взаємодіють між собою, входять до складу багатовидових систем (біоценозів), які займають територію з подібними фізико-кліматичними умовами. Внаслідок взаємодії біоценозів з кліматичними та іншими небіологічними чинниками формуються біогеоценози. Для біогеоценотичного рівня орга­нізації характерне те, що в біогеоценозах відбувається потік енергії між популяціями різних видів, а також колообіг речовин між їхні­ми біотичною (живою) та абіотичною (неживою) частинами.

Окремі біогеоценози складають єдину біосферу — частину зовніш­ніх оболонок Землі, населену живими організмами. Біосферний рівень організації характеризується біологічним (тобто з участю живих організмів) колообігом речовин та єдиним потоком енергії, які забезпечують функціонування біосфери як єдиної цілісної системи.