Розділ. 1 Предмет та завдання загальної біології. рівні організації живої матерії. Тема 1. 1. Загальна біологія як наука, методи вивчення зв'язку з іншими науками, її досягнення. Завдання: показати актуальність біологічних знань, виявити значення загальної біології її місце в системі біологічних знань; u познайомити учнів з методами дослідження у біології; u розглянути послідовність проведення експерименту; u виявити в чому полягає відмінність гіпотези від закону чи теорії.

. БІОЛОГІЯ - наука про життя, її закономірності та форми прояви, про існування та поширення е в часі та просторі. Вона досліджує походження життя та його сутність, розвиток, взаємозв'язки та різноманіття. Біологія відноситься до природничим наукам. Слово "біологія" дослівно перекладається як "наука (логос) про життя (біо)".

Енгельс: «Життя - спосіб існування білкових тіл, суттєвим моментом якого є постійний обмін речовин з навколишньою природою, причому з припиненням цього обміну речовин припиняється і життя, що призводить до розкладання білків. » Волькенштейн: «Живі тіла існують Землі, є відкриті, саморегулюючі і самовідтворювані системи, побудовані з біополімерів – білків і нуклеїнових кислот. »

Властивості живих систем 1. Метаболізм - обмін речовин. Обмін речовин та енергії Поглинання Перетворення + засвоєння Виділення у зовнішнє середовище

3. Спадковість - здатність організмів передавати свої ознаки та властивості з покоління в покоління. В основі носії генетичної інформації (ДНК, РНК) 4. Мінливість - здатність організмів набувати нових ознак і властивостей. В основі – зміна ДНК.

5. Зростання та розвиток. Зростання завжди супроводжується розвитком. Розвиток живої форми матерії Онтогенез Індивідуальний розвиток Філогенез Історичний розвиток

7. Дискретність – кожна біологічна система складається з відокремлених, але взаємодіючих між собою частин, що утворюють структурнофункціональну єдність. 8. Саморегуляція – здатність організмів, що мешкають у безперервно мінливих умовах довкілля підтримувати постійність свого хімічного складута інтенсивність фізіологічних процесів- Гомеостаз.

9. Ритмічність - періодичні зміниІнтенсивності фізіологічних функцій з різними періодами коливань (добові та сезонні) 10. Енергозалежність – живі тіла є відкритими для надходження енергії системи. 11. Єдність хімічного складу.

ЗАГАЛЬНА БІОЛОГІЯ - комплексна наука, що досліджує найбільше загальні властивостіі закономірності живої матерії, що виявляються на різних рівнях організації, і об'єднує ряд приватних біологічних наук.

Біологічні науки та аспекти, що ними вивчаються 1. Ботаніка – досліджує будову, спосіб існування, поширення рослин та історію їх походження. Включає: u Мікологію - наука про гриби u Бріологію - наука про мохи u Геоботаніка - вивчає закономірності поширення рослин по поверхні суші u Палеоботаніка - вивчає викопні останки древніх рослин 2. Зоологія - вивчає будову, поширення та історію розвитку тварин. Включає в себе: u Іхтіологія - наука про риби u Орнітологія - наука про птахів u Етологія - наука про поведінку тварин

3. Морфологія – вивчає особливості зовнішньої будовиживих організмів. 4. Фізіологія – вивчає особливості життєдіяльності живих організмів. 5. Анатомія – вивчає внутрішня будоваживих організмів. 6. Цитологія - наука про клітину. 7. Гістологія - наука про тканини. 8. Генетика – наука, що вивчає закономірності спадковості та мінливості живих організмів. 9. Мікробіологія – вивчає будову, спосіб існування та поширення мікроорганізмів (бактерій, одноклітинних) та вірусів. 10. Екологія – наука про взаємини організмів між собою та з факторами навколишнього середовища.

Прикордонні науки: u Біофізика – досліджує біологічні структури та функції організмів фізичними методами. u Біохімія – досліджує основи життєвих процесів та явищ хімічними методамина біологічних об'єктах. u Біотехнологія – вивчає можливості використання тих, хто має господарське значеннямікроорганізмів як сировина, а також використання їх особливих властивостей у виробництві.

Методи досліджень. 1. 2. 3. 4. 5. 6. Спостереження (опис біологічних явищ). Порівняння (знаходження закономірностей). Експеримент чи досвід (вивчення властивостей об'єкта у контрольованих умовах). Моделювання (імітування процесів, недоступних безпосереднього спостереження). Історичний метод. Інструментальний.

Наукове дослідженняпроходить у кілька етапів: Спостереження над об'єктом на основі даних висувається гіпотеза проводиться науковий експеримент (з контрольним досвідом) перевірена гіпотеза може бути названа теорією чи законом.

рівні організації живої матерії. Важливими властивостями живих систем є багаторівневість та ієрархічна організація. Виділення рівнів організації життя умовне, тому що вони тісно пов'язані між собою і випливають один з одного, що говорить про цілісність живої природи.

Рівні організації Біологічна системаЕлементи, що утворюють систему Молекулярний Органоїди Атоми та молекули Клітинний КлітинаОрганоїди Тканинний Тканина Клітини Органний Орган Тканина Організмний Організм Системи органів Популяція Особи Популяційно-видовий Біогеоценотичний Біосферний Біогеоценоз (екосистема) Біосфера Популяції Біогеоценози (екосистеми)

Органічні речовини – сполуки, що містять вуглець (крім карбонатів). Між атомами вуглецю виникають одинарні або подвійні зв'язки, на основі яких формуються вуглецеві ланцюжки. (намалювати - лінійну, розгалужену, циклічну) Більшість органічних речовин- Полімери, що складаються з повторюваних частинок - мономерів. Регулярними біополімерами називаються речовини, які з однакових мономерів, нерегулярними – які з різних мономерів. БІОПОЛІМЕРИ – природні високомолекулярні сполуки (білки, нуклеїнові кислоти, жири, сахариди їх похідні), що служать структурними частинами живих організмів та грають важливу рольу процесах життєдіяльності.

1. 2. 3. 4. 5. Біополімери складаються з численних ланок – мономерів, які мають досить просту будову. Для кожного виду біополімерів характерна певна будова та функції. Біополімери можуть складатися з однакових або різних мономерів. Властивості полімерів проявляються лише у живій клітині. Усі біополімери – це поєднання лише кількох типів мономерів, які дають усе різноманіття життя Землі.

Лекція 1. Введення у науку біологія

1. Предмет біології. Класифікація біологічних наук

2. Методи вивчення (дослідження) біології

3. Основні властивості живих істот. Визначення поняття «життя»

4. Рівні організації живого

Предмет біології. Класифікація біологічних наук

Термін «біологія» утворюється з двох грецьких слів (bios – життя та logos – вчення).

Термін був введений в 1802 році двома натуралістами - Ж.Б. Ламарком та Г.Р. Тревіранусом, незалежно один від одного.

Біологія вивчає загальні закономірності, характерні для всього живого і розкривають сутність життя, його форми та розвиток.

Біологія – комплексна наука. Розділи науки біології класифікуються за такими напрямами:

1) вивченню систематичних груп (по об'єктах дослідження). Наприклад, зоологія, ботаніка, вірусологія.

У цих наук є вузькі напрями (чи дисципліни). Наприклад, у зоології виділяють протозоологію, гельмінтологію, ентомологію та ін.

2) вивченню різних рівнів організації живого: молекулярна біологія, гістологія та ін.

3) властивостям та проявам життя окремих організмів. Наприклад, фізіологія, генетика, екологія.

4) зв'язки з іншими науками (в результаті інтеграції наук). Це біохімія, біофізика, біотехнологія, радіобіологія та ін.

Методи вивчення біології

Основними методами, що використовуються в біологічних науках, є:

1) спостереження та опис - найстаріший (традиційний) метод біології. Цей метод широко використовується і в наш час (в зоології, ботаніці, цитології, екології та ін.)

2) порівняння, тобто. порівняльний методдає можливість визначити подібності та відмінності, загальні закономірності у будові організмів.

3) досвід чи експеримент. Наприклад, досліди Г. Менделя або роботи І. П. Павлова у фізіології.

4) моделювання - створення певної моделі чи процесів та його вивчення. Наприклад, моделювання умов та процесів (недоступних спостереженню) походження життя.

5) історичний метод- вивчення закономірності появи та розвитку організмів

Основні властивості живого

Живі істоти відрізняються від неживих тіл цілим рядом властивостей. До основних властивостей живого відносяться:

специфічна організація.

Живі організми мають необхідні структури, що забезпечують їх життєдіяльність.

Специфічна організація живих істот проявляється і особливо хімічного складу. З хімічних елементівВелика частка посідає кисень, вуглець, водень, азот. У сумі вони становлять понад 98% хімічного складу. Ці елементи утворюють у живих організмах складні органічні сполуки- білки, жири, нуклеїнові кислоти, вуглеводи, що не зустрічаються у неживій природі.

Обмін речовин та енергії.

Організми постійно здійснюють обмін речовин та енергії з довкіллям- це обов'язкова умоваіснування.

Обмін речовин та енергії складається з 2х процесів:

а) синтезу чи асиміляції, чи пластичного обміну (із поглинанням енергії).

б) розпаду чи дисиміляції, чи енергетичного обміну (з виділенням енергії)

Гомеостаз - підтримка сталості внутрішнього середовища.

У живих істотах протікають складні процеси, що саморегулюються, які йдуть у строго визначеному порядку і спрямовані на підтримку сталості внутрішнього середовища (наприклад, на сталість хімічного складу). При цьому організм знаходиться в стані динамічної рівноваги (тобто рухомої рівноваги), що важливо при існуванні в умовах середовища, що змінюються.

Розмноження

Розмноження – властивість організмів відтворювати собі подібних. кожне жива істотамає обмежений термін життя, але, залишаючи після себе потомство, забезпечує безперервність та прийнятність життя.

Здатність до розвитку – зміна об'єктів живої природи.

Індивідуальний розвиток (онтогенез) - розвиток особини в більшості випадків починається від зиготи (заплідненої яйцеклітини) або від поділу материнської клітини до кінця життя. У результаті онтогенезу відбувається зростання, диференціювання клітин, тканин, органів, взаємодія окремих елементів. Тривалість життя особин обмежується процесами старіння, що призводять до смерті.

Філогенез – історичний розвиток світу живих організмів.

Філогенез - це незворотний та спрямований розвиток живої природи, що супроводжується утворенням нових видів та прогресивним ускладненням життя. Результатом історичного розвиткує різноманітність живих істот.

Подразливість.

Подразливість - здатність організму відповідати впливу певними реакціями. Формою прояву дратівливості є рух.

У рослин – тропізм (наприклад, зміна положення листя у просторі через освітленість – фототропізм).

У одноклітинних тварин – таксиси.

Реакції багатоклітинних на подразнення здійснюються за допомогою нервової системита називаються рефлексами.

Спадковість.

Спадковість - властивість організмів передавати з покоління до покоління характерні ознаки виду за допомогою носіїв спадкової інформації, молекул ДНК та РНК.

Мінливість.

Мінливість - це властивість організмів набувати нових ознак. Мінливість створює різноманітний матеріал для природного відбору.

З властивостей живого вчені намагаються дати визначення поняття «життя». Сучасний станрозвитку біології найкраще відповідає визначення життя, дане вченим – біофізиком М.В. Волькенштейном: «Живі тіла являють собою відкриті саморегулюючі системи, що самовідтворюються, побудовані з полімерів - білків і нуклеїнових кислот і підтримують своє існування в результаті обміну речовин і енергії з навколишнім середовищем».

До цього визначення входять ознаки живого. Кожна клітина та організм загалом є системою, тобто. є сукупність взаємодіючих, упорядкованих структур (органоїдів, клітин тканин, органів). Живі істоти - це відкриті системи, які перебувають у стані динамічної рівноваги із зовнішнім середовищем. Живі істоти здійснюють безперервний обмін речовин та енергії з навколишнім середовищем (поглинання та виділення, асиміляція та дисиміляція).

Рівні організації живих істот

Життя на Землі є цілісну систему, Що складається з різних структурних рівнів організації біологічних істот Виділяють кілька основних рівнів організації (розподіл має умовний характер)

Молекулярно-генетичний.

Біологія починається з молекулярного рівня, т.к. атомний рівень несе слідів біологічної специфічності. Цей рівень досліджує молекули ДНК, РНК, білки, гени та їх роль у зберіганні та передачі генетичної інформації, в обміні речовин та перетворенні енергії. Біологія вивчає закони, характерні цього рівня.

Клітинний.

Структурною, функціональною та генетичною одиницею живих істот є клітина. Віруси, будучи неклітинною формою організації живого, виявляють свої властивості як живі організми, тільки впровадившись у клітини.

На клітинному рівні вивчають будову клітин та клітинних компонентів, самовідтворення, реалізацію спадкової інформації, обмін речовин та енергії, що відбуваються на рівні клітини.

Організмальний.

Структурною одиницею цьому рівні служить організм, особина. Організм - самостійно існуюча у середовищі система. На цьому рівні протікають процеси онтогенезу. У ході онтогенезу реалізується спадкова інформація у певних умовах зовнішнього середовища, тобто. формується фенотип організму цього біологічного виду.

Популяційно-видовий.

Елементарною одиницею виду є населення. На цьому рівні вивчається обмін генетичної інформації при схрещуванні, зміни генетичного складу популяцій, чинники, що впливають динаміку генетичного складу популяцій, проблеми збереження виду, що зникає.

Екосистемні.

Структурною одиницею цього рівня є екосистеми, під якими розуміються ділянки земної поверхніз певними природно-кліматичними умовами та пов'язані з ними угруповання мікроорганізмів, тварин і рослин, які утворюють нероздільний взаємозумовлений комплекс. Цей рівень вивчає кругообіг речовин та потік енергії, які пов'язані з життєдіяльністю всіх живих організмів. Екосистеми становлять біосферу - область поширення життя Землі. Вирізняють соціальний рівень, характерний для людини.

Усі рівні організації тісно поєднані між собою, що свідчить про цілісність живої природи. Без біологічних процесів, які здійснюються на цих рівнях, неможливе існування життя на Землі.

Людина і все людство – складова частина біосфери. Здоров'я людини залежить від стану біосфери, від уміння пристосовуватися до умов середовища, що змінюються. Якщо ця здатність проявляється недостатньо, то можуть виникнути порушення, які торкаються різні рівніжиття (клітинний, організмовий).

ФЕДЕРАЛЬНЕ АГЕНТСТВО З ОСВІТИ

УРАЛЬСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ЛІСОТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА БОТАНІКИ ТА ЗАХИСТИ ЛІСУ

Схвалено: СТВЕРДЖУЮ

Кафедрою ботаніки та Декан факультету

Захист лісу _______________Нагімов З.Я.

Протокол №________ _________________ 2008р.

«_____»____________2008р.

Зав.кафедрою__________

методичною комісією

факультету

протокол №___________

від «_____»____________2008р.

Голова_______________

ПРОГРАМА

НАВЧАЛЬНОЇ ДИСЦИПЛІНИ

ВСТУП У БІОЛОГІЮ

Для спрямування - спеціальності - 205201 - лісове господарство;

205203- садово - паркове та ландшафтне

будівництво

Факультет Лісогосподарський

Курс - 1 семестр - 1

Трудомісткість дисципліни за стандартом -

В тому числі: Лекції – 16 год.

Лабораторні - 0

Практичні – 16 год.

Контрольні заходи: Заліки – 1 год.

Усього – 64 год.

Упорядник: кандидат біологічних наук Зотєєва Є.А.

Єкатеринбург 2008

Цілі завдання дисципліни, її місце у навчальному процесі

Введення в біологію є першою природничо-науковою дисципліною для спеціальностей 2065201 та 205203, що вивчається на першому курсі.

Мета дисципліни: забезпечити відповідно до вимог навчальної програми, необхідний рівень знань із загальнобіологічних питань для найбільш якісного освоєння спеціальних дисциплін, що мають біологічну основу.

Завдання дисципліни:

Знайомство студентів з основними загальнобіологічними проблемами, особливо з питаннями, пов'язаними з різноманітністю органічного світу, основами еволюційного вченнята екології;

Забезпечення стійких знань з біології клітини;

Освоєння методики мікроскопічних досліджень, створення навичок виготовлення та роботи з мікропрепаратами.

Дисципліни, які забезпечують вивчення цієї дисципліни

Оскільки введення в біологію по навчального планупочинає вивчатися у першому семестрі першого курсу та є першою біологічною дисципліною у графіку навчальних занять, вона виходить з залишкових знаннях, отриманих щодо шкільної програми.

Забезпечувані дисципліни

Ботаніка.Розділи: клітинна будова рослин, анатомія рослинної тканини, історія розвитку систематики рослин, філогенетичний розвиток царства рослин.

Фізіологія рослин.Розділи: розділи анатомічної будови основних органів рослин та теоретичне обґрунтування найважливіших фізіологічних процесів, що відбуваються в них.

Екологія. Розділи: ієрархія структурних рівнів живої природи, царства живої природи, основи еволюційного вчення.

Біологія лісових звірів та птахів.Розділи: різноманітність живих організмів, систематика царства тварин.

Лісова Ентомологія.Розділи про цикли розвитку комах різних таксономічних груп.

НАВЧАЛЬНО-МЕТОДИЧНІ МАТЕРІАЛИ З ДИСЦИПЛІНИ

НАВЧАЛЬНА ЛІТЕРАТУРА

Основна:

Медніков Б.М. Аксіоми біології. - М.: Знання, 1982.

Посібники з біології для вступників до вузів.

П. Кемп, К. Армс. Введення у біологію. - М.: «Світ», 1988. -671 с.

Родіонова А.С., Барчукова М.В. Ботаніка. - Л., 1990

Додаткова:

Воронцов Н.М. Теорія еволюції: витоки, постулати та проблеми. -

М.: Знання, 1984.

Рейвн П., Еверт Р., Айкхорн С. Сучасна ботаніка. - М.: Світ, 1990. Т. 1,2.

Езау К. Анатомія насіннєвих рослин. - М.: Світ, 1980. Т. 1,2.

Яригін В.М., Васильєв В.І. та ін. Біологія.- М.: Вища школа, 1999. - 448 с.

Методичні розробки кафедри:

Зотєєва Є.А., Михайлов Ю.Є. Введення в біологію. - Єкатеринбург, 2003. - 28 с.

Технічні засоби навчання:

1. Устаткування для мікроскопічних досліджень.

Кількість годин: основний потік

	Кількість лекційного годинника	Кількість годин практичних занять	Контрольні роботи
Біологія як наука про живе. Поняття « живого». Основні ознаки та властивості живих організмів. Різноманітність та класифікація живих організмів. Принципи класифікації Структурні та функціональні класифікації. Царства природи та його характеристика. "Система живої природи".
Структурні рівні організації життя. Клітинний рівень організації. Клітина прокаріотична та еукаріотична. Основні риси будови прокаріотичної клітини. Структура та різноманітність еукаріотичної клітини. Клітинні органели. Відмінні ознакиклітин тварин та рослинних. Одноклітинні та багатоклітинні організми. Перехід до багатоклітинності в онтогенезі та філогенезі.
Еволюція органічного світу. Поняття « біогенезу». Етапи біогенезу. Біологічна еволюція біосфери. Концепція розвитку у біології. Теорії К.Ліннея, Ж.Б.Ламарка, Ж.Кюв'є, Ч.Дарвіна та А.Уоллеса.
Синтетична теорія еволюції (СТЕ). Основні поняття та положення СТЕ. Уявлення про еементарні еволюційні явища та фактори. Поняття « популяції», « мутації», « хвиль життя», « ізоляцій», « природного відбору».
Палеонтологічний літопис органічного світу. Уявлення про палеонтологічні залишки. Етапи геологічного розвитку Землі. Геохронологічна шкала.

Перелік лабораторних робіт:

Контрольна робота 1. Клітинний рівень організації життя. Клітинна теорія, різноманітність клітин. Структура та відмінні рисипрокаріотичної та еукаріотичної клітин. Перехід до багатоклітинності в онтогенезі та філогенезі. Основні теорії.

Контрольна робота 2. Етапи розвитку ідеї еволюції. Основні еволюційні теорії(К.Ліней, Ж.-Б.ламарк, Ч.Дарвін) Основні положення СТЕ. Елементарні еволюційні явища та фактори.

Біологія – наука про життя. Нині вона є комплексом наук про живу природу. Об'єктом вивчення біології є живі організми – рослини та тварини. та вивчають різноманіття видів, будову тіла та функції органів, розвиток, поширення, їх співтовариства, еволюцію.

Перші відомості про живі організми почала накопичувати ще первісна людина. Живі організми доставляли йому їжу, матеріал для одягу та житла. Вже в той час людина не могла обійтися без знань про властивості рослин, місця їх виростання, терміни дозрівання плодів і насіння, про місця проживання та звички тварин, на яких полював, хижаків і отруйних тварин, які могли загрожувати його життю.

Так поступово накопичувалися відомості про живі організми. Приручення тварин і початок вирощування рослин зажадали глибших відомостей про живі організми.

Перші засновники

Значний фактичний матеріал про живі організми було зібрано великим лікарем Греції - Гіппократом (460-377 р. е.). Їм зібрані відомості про будову тварин та людини, дано опис кісток, м'язів, сухожиль, головного та спинного мозку.

Перша велика праця з зоологіїналежить грецькому досліднику природи Аристотелю (384-322г. до н.е.). Він описав понад 500 видів тварин. Аристотель цікавився будовою та способом життя тварин, він заклав основи зоології.

Перша робота з систематизації знань про рослини ( ботаніка) виконана Теофрастом (372-287р. до н.е.).

Розширення знань про будову людського тіла (анатомія) давня науказобов'язана лікареві Галену (130-200г. до н.е.), який робив розтин мавп і свиней. Праці його впливали на природознавство та медицину протягом кількох століть.

У період середньовіччя під гнітом церкви наука розвивалася дуже повільно. Важливим рубежем у розвитку науки стала епоха Відродження, що почалася в XV ст. Вже у XVIIIв. розвивалися як самостійні науки ботаніки, зоологія, анатомія людини, фізіологія.

Основні віхи у вивченні органічного світу

Поступово накопичувалися відомості про різноманіття видів, будову тіла тварин і людини, індивідуальний розвиток, функції органів рослин і тварин. Протягом багатовікової історії біології найбільшими віхами у вивченні органічного світу можна назвати:

Введення принципів систематики, запропонованих К. Ліннеєм;
винахід мікроскопа;
створення Т.Шванном клітинної теорії;
утвердження еволюційного вчення Ч.Дарвіна;
відкриття Г. Менделем основних закономірностей спадковості;
використання електронного мікроскопа для біологічних досліджень;
розшифрування генетичного коду;
створення вчення про біосферу.

На цей час науці відомо близько 1 500 000 видів тварин і близько 500 000 видів рослин. Вивчення різноманіття рослин та тварин, особливостей їх будови та життєдіяльності має велике значення. Біологічні науки є основою у розвиток рослинництва, тваринництва, медицини, біоніки, біотехнології.

Одними з найдавніших біологічних наук є анатомія та фізіологія людини, що становлять теоретичний фундамент медицини. Кожній людині слід мати уявлення про будову та функції свого організму, щоб у разі потреби вміти надати першу допомогу, свідомо берегти своє здоров'я та виконувати гігієнічні правила.

Протягом століть ботаніка, зоологія, анатомія, фізіологія розроблялися вченими як самостійні, ізольовані науки. Лише XIX ст. було виявлено закономірності, загальні всім живих істот. Так виникли науки, які вивчають загальні закономірності життя. До них відносяться:

Цитологія – наука про клітину;
генетика - наука про мінливість та спадковість;
екологія - наука про взаємини організму з середовищем та у спільнотах організмів;
дарвінізм - наука про еволюцію органічного світу та інші.

У навчальному курсівони становлять предмет загальної біології.