Гіпермаркет Знань>>Біологія>>Біологія 10 клас>> Біологія: Структурні рівні організації живої матерії. Основні властивості організмів.

Структурні рівні організації живої матерії. Основні властивості організмів.

Питання про сутність життя цікавило людство впродовж усього його розвитку, однак остаточної відповіді на нього немає і досі. Більшість учених вважає життя особливою формою існування матерії, яка відрізняється від неживої природи особливостями будови та функціонуванням, що в біології має назву життєдіяльність.

Живі організми - це цілісні біологічні системи, здатні до саморегуляції та самовідтворення.

У їхньому хімічному складі переважають органічні сполуки: білки, ліпіди, вуглеводи, нуклеїнові кислоти тощо. їх утворюють, насамперед чотири хімічні елементи: Карбон, Гідроген, Оксиген і Нітроген. Термін існування органічних сполук, які входять до складу живих істот, обмежений. Тому біологічні системи постійно самооновлюються: замість хімічних сполук і структур, термін існування яких вичерпаний, утворюються нові.

Кожна біологічна система здатна й до саморегуляції, тобто до регулювання власних життєвих функцій та підтримання сталості свого внутрішнього середовища. Завдяки цьому живі організми мають змогу пристосовуватись до змін у навколишньому середовищі та відповідати на них зміною інтенсивності власних процесів життєдіяльності.

Необхідною умовою існування живих істот є обмін речовин.

Як відкрита система живий організм одержує погрібні йому сполуки з навколишнього середовища, виводячи туди кінцеві продукти свого обміну речовин. Обмін речовин тісно пов'язаний з перетворенням енергії: під час утворення складних сполук з простіших енергія витрачається, а при їхньому розщепленні - вивільняється. Оскільки функціонування жодної живої істоти неможливе без витрат енергії, необхідне постійне її надходження з довкілля. Лише зелені рослини та деякі прокаріоти і найпростіші, здатні до фотосинтезу, засвоюють енергію світла. Більшість організмів дістають необхідну їм енергію разом із їжею.

Важлива властивість живих організмів — спроможність до самовідтворення. Оскільки життя окремого організму як біологічної системи обмежене певним терміном, існування кожного виду загалом забезпечується розмноженням окремих особин.

Ви вже знаєте, що серед організмів е одноклітинні, колоніальні та багатоклітинні. Існують і неклітинні форми життя - віруси. Клітини багатоклітинних організмів диференціюються і можуть утворювати тканини, органи та системи органів. Особини одного виду об'єднуються в популяції, а з популяцій різних видів формуються багатовидові угруповання -біоценози, біогеоценози тощо. Отже, зрозуміло, що жива матерія може перебувати на різних рівнях організації.

МОЛЕКУЛЯРНИЙ РІВЕНЬ             

І
КЛІТИННИЙ РІВЕНЬ             

І
ОРГАНІЗМОВИЙ РІВЕНЬ             

І
ПОПУЛЯЦІЙНО-ВИДОВИЙ РІВЕНЬ             

І
БІОГЕОЦЕНОТИЧНИЙ РІВЕНЬ             

І
БІОСФЕРНИЙ РІВЕНЬ

Які ж існують рівні організації живої матерії?

Жива матерія має кілька рівнів організації: молекулярний, клітинний, організмовий, популяційно-видовий, біогеоценотичний і біосферний. На молекулярному рівні в живих організмах відбуваються біохімічні процеси і перетворення енергії, а також зберігається, змінюється і реалізується спадкова інформація, закодована в молекулах нуклеїнових кислот.

На клітинному рівні в кожній клітині як одноклітинних, так і багатоклітинних організмів відбуваються процеси обміну речовин і перетворення енергії, забезпечуються процеси розмноження і передачі нащадкам спадкової інформації. Отже, клітина є елементарною одиницею будови, життєдіяльності та розвитку живої матерії.

У багатоклітинних організмів під час індивідуального розвитку клітини спеціалізуються за будовою та виконуваними функціями, формуючи тканини і органи. Різні органи взаємодіють між собою, об'єднуючись у системи органів. Цим забезпечується функціонування цілісного організму, або організмовий рівень організації живої матерії. Зазначимо, що в одноклітинних організмів організмовий рівень збігається з клітинним.

Особливістю популяційно-видового рівня організації живої матерії є вільний обмін спадковою інформацією між різними представниками певного виду та передача її нащадкам. Цей рівень організації живого характеризується надзвичайною різноманітністю. Ви знаєте, що на нашій планеті мешкає понад два мільйони видів різноманітних організмів: прокаріотів, рослин, грибів, тварин.

Основою біогеоценотичного рівня організації живої матерії є біогеоценози.

Для цього рівня характерні постійні потоки енергії між популяціями різних видів, а також постійний обмін речовинами між живою (біотичною) та неживою (абіотичною) частинами біогеоценозів, тобто колообіг речовин.

Окремі біогеоценози нашої планети утворюють біосферу (від грец. біос - життя і сфера - куля) - частину зовнішніх оболонок Землі, населену живими організмами. Біосферний рівень організації живої матерії характеризується біологічним власним колообігом речовин і єдиним потоком енергії, які забезпечують функціонування біосфери як цілісної системи.

Отже, структура рівнів організації живої матерії певним чином нагадує матрьошку: нижчі рівні організації входять до складу вищих.

М.Є. Кучеренко, Ю.Г. Первес, П.Г. Балан, В.М. Войціцький, Загальна біологія, 10 клас
Вислано читачами інтернет-сайту.

§2. Рівні організації життя
Пригадайте:

які ознаки притаманні рослинам, грибам, бактеріям і тваринам?

Що таке подразливість?

Які організми називають еукаріо-тами та прокаріотами?

Що таке регенерація, подразливість, рефлекси, розмноження?

Що таке система, популяція, екосистема, біосфера, колообіг речовин?

Властивості живої матерії.

Хоча біологія досліджує різні прояви життя протягом багатьох сторіч, навіть на сучасному етапі її розвитку важко дати чітке й стисле визначення поняття «життя». Тому перелічимо основні властивості, притаманні живій матерії. Більшість з них вам відомі з попередніх курсів біології.

Кожна жива істота, або організм, складається з окремих часток — клітин (мал. 2.1). Неживі предмети (за винятком решток організмів) клітинної будови не мають. Таким чином, клітина - це структурно-функціональна одиниця організації живих організмів. Неклітинні форми життя -віруси - здатні виявляти прояви життєдіяльності лише всередині клітин тих організмів, в яких вони паразитують.

Організми та неживі об'єкти відрізняються співвідношенням хімічних елементів, що входять до їхнього складу. До складу живих істот входять ті самі хімічні елементи, з яких складаються й неживі об'єкти. Проте хімічний склад усіх організмів відносно подібний, тоді як у різних компонентів неживої природи він відрізняється. Наприклад, у водній оболонці Землі (гідросфері) переважають Гідроген та Оксиген, у газоподібній (атмосфері) -Оксиген і Нітроген, у твердій (літосфері) -Силіцій, Оксиген тощо. Натомість у складі всіх живих істот переважають чотири хі-2 мічні елементи: Гідроген, Карбон, Нітроген та Оксиген.

Живій матерії притаманний обмін речовинами та енергією з навколишнім середовищем. Живі організми здатні засвоювати органічні сполуки, причому деякі з них синтезують ці речовини з неорганічних.   Сполуки, які надходять до живих організмів, зазнають у них змін. Частина їх використовується для забезпечення власних потреб організму в енергії, а інша частина - як будівельний матеріал, необхідний для росту та оновлення окремих клітин і організму в цілому. Нагадаємо, що енергія виділяється внаслідок розщеплення органічних сполук.

Процеси обміну речовин (метаболізму) становлять сукупність фізичних і хімічних процесів, що відбуваються як в окремих клітинах, так і в цілісному багатоклітинному організмі. Кінцеві продукти обміну речовин організми виводять у довкілля. Туди ж виділяється й частина енергії. Отже, будь-який організм є відкритою системою. Це означає, що він може тривалий час функціонувати лише за умов надходження ззовні енергії, поживних та інших речовин.

Кожна біологічна система здатна до саморегуляції.

Обмін речовин забезпечує одну з найголовніших умов існування живих істот - підтримання гомеостазу - здатності біологічних систем зберігати відносну сталість свого складу та властивостей за змін умов навколишнього середовища. Підтримання гомеостазу забезпечують системи, які регулюють життєві функції. У багатьох тварин до регуляторних систем належать нервова, імунна та ендокринна, у рослин - окремі клітини, які виділяють біологічно активні речовини (фітогормони, фітонциди та ін.). Усі процеси життєдіяльності відбуваються узгоджено.

Біологічним системам притаманна здатність до підтримання своєї специфічної структури. Біологічним системам - від неклітинних форм життя (вірусів) до надорганізмових угруповань (популяцій, екосистем, біосфери в цілому) - властива чітка внутрішня структура. Наприклад, багатоклітинні організми здатні до регенерації - відновлення втрачених або ушкоджених структур.

Іноді здатність до регенерації може бути дуже яскраво вираженою: деяких губок можна розтерти в ступці до кашкоподібного стану; при вміщенні такої «кашки» у водне середовище окремі клітини знову об'єднуються, формуючи згодом цілісний організм. А з прикопаного невеликого пагона верби з часом виростає нове дерево.
Характерна риса організмів — здатність до рухів. Рух властивий не лише тваринам, а й рослинам (мал. 2.2). Багато мікроскопічних одноклітинних водоростей, одноклітинних тварин чи бактерій рухаються у воді за допомогою органел руху - джгутиків.

Живій матерії притаманна здатність сприймати подразники зовнішнього та внутрішнього (тобто ті, що виникають у самому організмі) середовища і певним чином на них реагувати (подразливість). Наприклад, дотик до листка мімози соромливої (зростає в Криму) спричинює його провисання. У тварин реакції на подразники, які здійснюються за участі нервової системи, називають рефлексами.

Усім біологічним системам притаманна здатність до самовідтворення. Організми здатні утворювати собі подібних, тобто вони здатні до розмноження. Завдяки здатності до розмноження існують не лише окремі види, а й життя взагалі.

Живі організми здатні до росту та розвитку.

Завдяки росту організми збільшують свої розміри та масу. При цьому одні з них (наприклад, рослини, риби) ростуть протягом усього життя, інші (наприклад, птахи, ссавці, людина) - упродовж лише певного часу. Ріст зазвичай супроводжується розвитком - якісними змінами, пов'язаними з набуттям нових рис будови та особливостей функціонування.

Пригадайте будову заплідненої яйцеклітини, зародка людини, який з неї розвивається, та дорослого організму. Ви не заперечуватимете, що зародок, а тим паче доросла людина, організовані значно складніше, ніж клітина, з якої вони розвинулись. Це пов'язано з тим, що під час розвитку багатоклітинних організмів збільшується кількість клітин, з яких вони складаються, відбуваються їхня диференціація, формування нових органів.

Існування організмів тісно пов'язане зі збереженням спадкової інформації та її передачею нащадкам під час розмноження. Це забезпечує стабільність існування видів, адже нащадки зазвичай більш-менш схожі на своїх батьків. Водночас живим істотам притаманна й мінливість - здатність набувати нових ознак протягом індивідуального розвитку. Завдяки мінливості організми здатні набувати нових ознак і пристосовуватися до змін довкілля. Це необхідна передумова як для виникнення нових видів, так і для історичного розвитку життя на нашій планеті, тобто еволюції.

Отже, клітина є елементарною одиницею будови, життєдіяльності і розвитку живої матерії. Клітинний рівень організації живої матерії вивчають цитологія, гістологія, анатомія рослин.

Організмовий рівень (мал. 2.4, 3). У багатоклітинних організмів під час індивідуального розвитку клітини спеціалізуються за будовою та виконуваними функціями, часто формуючи тканини. З тканин формуються органи. Різні органи взаємодіють між собою у складі певної системи органів (наприклад, травна система). Цим забезпечується функціонування цілісного організму як інтегрованої біологічної системи (в одноклітинних організмів організмовий рівень збігається з клітинним). Таке функціонування насамперед пов'язане із здійсненням обміну речовин та перетворенням енергії, що запезпечує сталість внутрішнього середовища.

Організмовий рівень організації живої матерії вивчає багато наук.

Окремі групи організмів досліджують ботаніка (об'єкт дослідження -рослини), зоологія (об'єкт дослідження - тварини), мікологія (об'єкт дослідження - гриби), бактеріологія (об'єкт дослідження - бактерії). Будову організмів вивчає анатомія, а процеси життєдіяльності - фізіологія.

Популяційно-видовий рівень.

Усі живі організми належать до певних біологічних видів. Організми одного виду мають спільні особливості будови та процесів життєдіяльності, екологічні вимоги до середовища мешкання. Вони здатні залишати плодючих нащадків. Особини одного виду об'єднуються в групи - популяції, які мешкають на певних частинах території поширення даного виду (мал. 2.4, 4). Популяції одного виду більш-менш відмежовані від інших. Популяції є не тільки елементарними одиницями виду, а й еволюції, оскільки в них відбуваються основні еволюційні процеси, про які ви дізнаєтеся згодом. Ці процеси здатні забезпечити формування нових видів, що підтримує біологічне різноманіття нашої планети.

Популяційно-видовий рівень організації характеризується високим біорізноманіттям. Ви знаєте, що на нашій планеті мешкає майже 2,5 млн видів бактерій, ціанобактерій, рослин, грибів, тварин.

Екосистемний, або біогеоценотичний, рівень. Популяції різних видів, які населяють спільну територію, взаємодіють між собою та з чинниками неживої природи, входять до складу надвидових біологічних систем - екосистем (мал. 2.4, 5). Нагадаємо, що екосистеми, які охоплюють територію з подібними фізико-кліматичними умовами, називають також біогеоце-нозами. Біогеоценози здатні до самовідтворення. Для них характерні постійні потоки енергії між популяціями різних видів, а також постійний обмін речовиною між живою та неживою частинами біогеоценозів, тобто колообіг речовин.

Біосферний рівень.

Окремі екосистеми нашої планети разом утворюють біосферу - частину оболонок Землі, населену живими організмами (мал. 2.4, 6). Біосфера становить єдину глобальну екосистему нашої планети. Біосферний рівень організації живої матерії характеризується глобальним колообігом речовин і потоками енергії, які забезпечують функціонування біосфери. Надорганізмові рівні організації живої матерії -популяції, екосистеми та біосферу в цілому - вивчає екологія.

Запам'ятайте: усі рівні організації живої матерії взаємопов'язані між собою: нижчі рівні входять до складу вищих.

► Ключові терміни та поняття.

Гомеостаз, відкрита система, адаптація, популяція, біогеоценоз, колообіг речовин.

Основні властивості, притаманні живій матерії:

Кожна жива істота, або організм, складається з окремих структурно-функціональних одиниць - клітин. Неклітинні форми життя - віруси - паразитують усередині клітин інших організмів.

Живі організми та неживі об'єкти відрізняються співвідношенням хімічних елементів, що входять до їхнього складу. У живих організмах переважають чотири хімічні елементи: Гідроген, Карбон, Нітроген та Оксиген.
Живі системи відкриті, тобто здатні до обміну речовин (метаболізму) та енергією з довкіллям.

Кожна біологічна система здатна до саморегуляції шляхом підтримання гомеостазу.

Біологічним системам притаманна здатність до підтримання своєї специфічної структури.

Характерна риса більшості живих організмів - здатність до рухів.

Живій матерії притаманна подразливість, тобто здатність сприймати подразники зовнішнього та внутрішнього середовища і певним чином на них реагувати.

Для всіх біологічних систем характерна здатність до самовідтворення.

Організмам властиві ріст і розвиток.

Існування організмів тісно пов'язане зі збереженням спадкової інформації та її передачею нащадкам під час розмноження. Водночас живим істотам притаманна й мінливість -здатність набувати нових ознак протягом індивідуального розвитку.

Біологічні системи здатні до адаптацій - пристосувань до змін, які відбуваються в зовнішньому чи внутрішньому середовищах.

Розрізняють такі рівні організації живої матерії: молекулярний, клітинний, організмовий, популяційно-видовий, екосистемний, або біогеоценотичний, і біосферний.

Методи досліджень біології. Значення досягнень біологічної науки  в житті людини і суспільства

Пригадайте:

за допомогою яких методів досліджують одноклітинні організми?

Основні методи біологічних досліджень.

Живу матерію на різних рівнях організації досліджують також різними методами, основні з яких - порівняльно-описовий, експериментальний, моніторинг і моделювання. Отримані результати обробляють за допомогою математично-статистичного аналізу.

За допомогою порівняльно-описового методу описують нові для науки види організмів, процеси чи явища. Його започаткував давньогрецький учений Арістотель. Однак часто замало просто описати новий вид організмів, процес, явище тощо. Щоб встановити своєрідність об'єкта досліджень, його необхідно порівняти з іншими подібними об'єктами, процесами чи явищами. Наприклад, відкриття нових для науки видів неможливе без аналізу їхньої подібності та відмінностей від близьких форм. Те саме стосується органічних сполук, біохімічних процесів, будови та функцій клітин, тканин, організмів, екосистем тощо.

Для наукового дослідження будь-який біологічний об'єкт потрібно класифікувати, тобто визначити його належність до тієї чи іншої групи (наприклад, органічних речовин - до білків, ліпідів, вуглеводів чи нуклеїнових кислот тощо, живих істот - до відповідного виду, роду, родини і т. д.). Порівняння об'єктів дослідження можливе лише в межах певного рівня організації (наприклад, порівняння певної молекули з іншими молекулами, клітини - з іншими клітинами, виду - з іншими видами тощо).

Експериментальний метод полягає в тому, що дослідники активно втручаються в будову об'єктів досліджень, перебіг тих чи інших процесів, явищ і спостерігають за наслідками такого втручання. Експерименти бувають польові та лабораторні. Польові експерименти здійснюють у природних умовах: на експериментальних ділянках вивчають дію певних речовин на ріст рослин, випробовують заходи боротьби зі шкідниками, досліджують вплив господарської діяльності людини на природні екосистеми тощо. Лабораторні експерименти проводять у спеціально обладнаних приміщеннях (лабораторіях) (мал. 3.1). У таких дослідженнях часто використовують піддослідні організми, яких дослідники штучно розводять та утримують. Деякі лабораторні культури дали початок промисловим культурам, які використовують для одержання потрібних людині продуктів. Це один з напрямів досліджень у біотехнології (наприклад, використання дріжджів у хлібопекарській справі, виноробстві; бактерій і грибів - для отримання антибіотиків тощо).

Моніторинг - постійне стеження за перебігом певних процесів в окремих популяціях, екосистемах, біосфері в цілому чи за станом певних біологічних об'єктів. Його здійснюють здебільшого на популяційно-видовому, біогеоце-нотичному чи біосферному рівнях. Він дає змогу не тільки визначати стан певних об'єктів, а й прогнозувати можливі зміни, аналізувати їхні наслідки. Наприклад, зміни клімату на нашій планеті можливі в зв'язку з накопиченням в атмосфері вуглекислого газу. Здійснюючи моніторинг його вмісту в атмосфері, можна припустити, як це впливатиме на зміну клімату нашої планети. Таким чином, моніторинг дає можливість своєчасно виявляти негативні зміни у структурі та функціонуванні окремих популяцій, біогео-ценозів чи біосфері в цілому і своєчасно розробляти заходи їх охорони.

Моделювання - метод дослідження та демонстрування структур, функцій, процесів за допомогою їхньої спрощеної імітації. Моделювання є обов'язковим етапом багатьох наукових досліджень, бо дає змогу вивчати об'єкти та процеси, які неможливо безпосередньо спостерігати чи відтворювати експериментально. Будь-яка модель неминуче спрощена. Вона не може виявити всю складність об'єктів, процесів чи явищ, які спостерігають у природі, а відображає лише їхні загальні риси чи ймовірний перебіг. За допомогою моделювання учені прогнозують можливі наслідки тих чи інших процесів або явищ, створюють певні ідеальні об'єкти чи явища й порівнюють з ними реальні. Наприклад, для дослідження багатьох небезпечних хвороб людини створюють моделі цих процесів у піддослідних тварин.

Моделі можуть бути статичними та динамічними.

Приклади статичних моделей вам не раз демонстрували на уроках біології, наприклад моделі будови квітки, головного мозку чи інших органів. Їх можна роздивлятися, не втручаючись в їхню структуру. А ось за допомогою акваріума (мал. 3.2) можна створити динамічну модель водної екосистеми. Змінюючи видовий склад організмів, хімічний склад води тощо, можна спостерігати за наслідками такого втручання.

Теоретичні основи математичних моделей біологічних процесів і явищ розробляє математична біологія. Математична модель - це чисельне вираження парних зв'язків (у вигляді системи диференційних рівнянь) у межах певного об'єкта, процесу чи явища. Змінюючи числове значення одного з показників, введених у модель, можна спостерігати, як змінюватимуться й інші, тобто як поводитиме себе дана система за певних умов. Наприклад, можна створити модель харчових  зв'язків у екосистемі, описуючи зв'язки між окремими видами: рослина -рослиноїдний вид, рослиноїдний вид - хижак і т. д. (мал. 3.3).

Математичне моделювання в біології - сукупність математичних методів аналізу складних кількісних взаємозв'язків і закономірностей у біологічних системах. Його здійснюють за допомогою комп'ютерної техніки, яка дає змогу зберігати величезні обсяги даних і швидко їх обробляти за допомогою спеціальних програм. Математичне моделювання дає змогу спостерігати за можливими варіантами перебігу подій, виділяти окремі зв'язки, комбінувати їх тощо. Передумовою створення правильної математичної моделі слугують накопичення даних спостережень або експериментів про певні явища чи процеси.

Математичну модель створюють у декілька етапів.

Послідовно висувають робочу гіпотезу та формулюють запитання, відповіді на які повинна дати модель; розробляють відповідний математичний апарат; на його основі вираховують певні дані; порівнюють їх з результатами спостережень та експериментів, перевіряючи правильність моделі. У разі істотних розходжень результатів моделювання з реальними даними модель докорінно переробляють або відкидають, оскільки це свідчить про помилковість робочої гіпотези або неправильно розроблений математичний апарат.

Гіпотеза - науково обґрунтоване припущення, висунуте для пояснення того чи іншого факту, процесу або явища. Гіпотеза, підтверджена практикою, стає науковою теорією.

Математичні моделі, наприклад, дають змогу визначати, яку кількість особин промислових тварин можна вилучати з природних популяцій, щоб це не позначилося на їхній чисельності; прогнозувати масові розмноження шкідників, наслідки антропогенного впливу на окремі екосистеми та біосферу (наприклад, як збільшення концентрації вуглекислого газу в атмосфері впливає на окремі групи організмів і клімат планети загалом) тощо.

Статистичний метод.

Будь-який накопичений матеріал, отриманий у результаті спостережень, експериментів або моделювання, потребує статистичної (математичної) обробки. Маса зібраних фактів, не проаналізованих і не оброблених статистично, не дає можливості виявити весь об'єм інформації, встановити певні закономірності. Перед обробкою результатів дослідники визначають завдання, які потрібно вирішити, і залежно від цього обирають той чи інший метод математичної статистики. Математична обробка необхідна для визначення ступеня достовірності та правильного узагальнення отриманих результатів.

Статистично достовірну закономірність у біології можна вважати правилом або науковим законом. Біологічні закони - це статистично вивірені закономірності, що зазвичай не мають винятків і можуть бути витлумачені лише певним чином (пригадайте закони, які ви вивчали з інших предметів). З часом ви ознайомитеся з основними біологічними законами, зокрема екологічними та законами спадковості.

Значення біології у житті людини.

Бурхливий розвиток наук про життя у другій половині ХХ ст. сприяв багатьом відкриттям у галузі біології. Це, зокрема, відкриття і розшифрування генетичного коду, головних ланок синтезу білка, багатьох процесів обміну речовин у живій клітині, триває інтенсивна робота з розшифрування геному людини, рослин і тварин.

За участі учених-біологів досягнуто значного прогресу у своєчасному встановленні причин (діагностуванні) різноманітних захворювань людини, свійських тварин і культурних рослин, їхній профілактиці та лікуванні. На основі біологічно активних речовин, які виробляють різноманітні організми, дослідники створюють ефективні лікарські препарати. Сучасні вчені здатні штучно змінювати спадковий матеріал різноманітних організмів.

Наприклад, до клітин бактерії кишкової палички введено гени, що відповідають за утворення гормонів, необхідних для лікування низки захворювань людини (карликовість, цукровий діабет та ін.), (згадайте про причини цих захворювань). Раніше ці речовини видобували з тварин у невеликих кількостях, а тепер їх можна отримувати в мікробіологічних лабораторіях згідно з потребами.

Організми із зміненим спадковим матеріалом (їх називають генетично модифікованими) вирізняються стійкістю до захворювань, високою продуктивністю тощо. Проте застосування цих організмів нині обмежене, оскільки ще досконало не досліджено вплив їхнього споживання на організм людини та свійських тварин.

Сучасні дослідження в галузі молекулярної біології та генетики дають змогу виявляти дефектні гени, які спричиняють спадкові захворювання, та замінювати їх на нормальні копії.

Екологія - наука, покликана своїми дослідженнями переконати людей у необхідності дбайливого ставлення до природи, жити за її законами, а не намагатися їх змінити в будь-який спосіб. Тому вона слугує теоретичною базою для планування і здійснення охорони навколишнього природного середовища. На базі екологічних досліджень створюються нові напрями охорони як окремих видів організмів, так і їхніх угруповань.

Завдання сучасної біології насамперед полягають у розв'язанні найважливіших проблем людства: збільшення продовольчого потенціалу планети; поліпшення екологічного стану середовища життя людини, збереження її здоров'я і довголіття; одержання альтернативних джерел енергії. Тому актуальним буде:

-    встановлення контролю над самовідновленням біоресурсів;
-    створення штучних біологічних систем з потрібними людині компонентами, не порушуючи екологічної рівноваги;
-    вивчення складних фізіолого-генетичних функцій організму для подолання та попередження онкологічних та інших небезпечних захворювань людини;
-    використання генетично модифікованих організмів для одержання від них білків, антитіл, ферментів, гормонів, вакцин для медицини і ветеринарії;
-    вивчення енергетичних і синтетичних процесів у клітині для перетворення їх у промислові біотехнології.

Ключові терміни та поняття.

Моніторинг, моделювання.

Живу матерію на різних рівнях організації досліджують різними методами. Основні з них - порівняльно-описовий, експериментальний, моніторинг і моделювання. 

Отримані внаслідок досліджень результати обробляють за допомогою математично-статистичного аналізу. 

Для наукового дослідження будь-який біологічний об'єкт потрібно класифікувати, тобто визначити його належність до тієї чи іншої групи (наприклад, органічних речовин - до білків, ліпідів, вуглеводів чи нуклеїнових кислот тощо, живих істот - до того чи іншого виду, роду, родини і т. д.). 

Застосування математично-статистичних методів сприяло перетворенню біології з описової науки в точну, яка базується на математичному аналізі одержаних даних.

П.Г. Балан, Ю.Г. Вервес, В.П. Поліщук. Біологія, 10 клас
Вислано читачами інтернет-сайту.

Біологія як система наук

Терміни та поняття: гомеостаз, система біологічних наук, дисципліна, геноміка, біоінформатика, біоніка, біоетика.
Біологія та її основні принципи. Біологія — наука про життя в усіх його проявах. Об'єктом досліджень біології є живі істоти та їх взаємодія з навколишнім середовищем.

Біологія вивчає будову, функціонування, ріст, походження, історичний розвиток і поширення живих організмів на Землі, описує й систематизує їх різноманітність, взаємодію між собою та з навколишнім середовищем.

Людина (мал. 38) — істота біологічна, вона підкоряється тим самим законам природи, що й інші живі організми. Руйнація середовища існування, яка загрожує виснаженням природних ресурсів, дефіцитом прісної води, екологічними негараздами та катастрофами, появою нових захворювань, що вимагають сучасних препаратів і методів лікування, робить біологію найважливішої наукою для майбутнього людства.

Біологія — обов'язковий предмет шкільної освіти.

У світі щорічно виходять мільйони наукових та науково-популярних публікацій, які так чи інакше стосуються біологічних проблем.

Сучасна біологія досліджує такі фундаментальні питання, як: клітинну будову організмів; еволюційне походження видів живого на Землі; генну теорію успадкування ознак; стійкість організмів до зовнішніх факторів середовища; забезпеченість організмів енергією — життєвою силою, що підтримує процеси, які відбуваються в організмі.
Сутність цих питань полягає в наступному:

• усі живі організми складаються з клітин, а нові клітини утворюються з материнських шляхом поділу;

• сучасна різноманітність живих організмів сформувалася в процесі історичного розвитку життя на Землі, який називається еволюцією;

• спадкова інформація про всі ознаки й властивості живих організмів закодована в генах — ділянках ДНК;

• фізіологічні процеси, що відбуваються в організмі, спрямовані насамперед на збереження його стабільного стану, який називають гомеостазом (від грец. гомеос — однаковий, стасис — нерухомість).

Для підтримки життя організмам необхідна енергія, яку вони одержують із навколишнього середовища: автотрофи (рослини, ціанобактерії) — від Сонця, а гетеротрофи (тварини, гриби, більшість бактерій) — поїдаючи інші організми або поглинаючи органічну речовину, що залишилася після смерті цих самих організмів. Процес засвоєння й перетворення енергії являє собою сукупність хімічних реакцій, які відбуваються в клітинах.

Біологія як система наук.

Із самого початку свого становлення біологія являла собою систему наук. Це пов'язано з тим, що об'єктами біологічних досліджень були як різні види живих істот, так і різні сторони життєдіяльності організмів, якими займалися зовсім різні науковці.

Спочатку біологічні науки групувалися за типами досліджуваних організмів: ботаніка — наука про рослини (мал. 39а і 39б), зоологія — про тварин, мікробіологія — про мікроорганізми (мал. 40). Потім сформувалися науки, об'єктами досліджень яких стали біологічні процеси. У результаті з'являються модельні об'єкти — тварини, рослини або бактерії, — з якими працюють майже всі: плодова мушка — дрозофіла у генетиків, жаба і собака — у фізіологів, кишкова паличка — у мікробіологів.

Людство вдячне тваринам. Проявом такої вдячності стали пам'ятники, споруджені у багатьох країнах світу (мал. 41).

Найбільше їх встановлено собаці, є кілька жабі й навіть один — дрозофілі.

Найпершою серед біологічних наук, що мала на меті не вивчення конкретного об'єкта, а розв'язок проблеми, мабуть, була систематика — наука про класифікацію живих організмів; будову тіла й органів рослин та тварин вивчають морфологія й анатомія; будову й особливості життя клітин — цитологія; функції окремих органів і процеси, що в них відбуваються, — фізіологія; поведінку тварин — етологія; взаємозв'язок різних організмів один з одним і середовищем їхнього існування — екологія; закономірності спадковості та мінливості вивчає генетика; розвиток організму в онтогенезі є предметом біології розвитку; зародження й історичний розвиток живої природи перебуває в полі зору еволюційної біології.

Більшість біологічних наук складаються з дисциплін (від лат. дисципліна — школа, навчання) — наукових напрямів з вузькою спеціалізацією. Наприклад, за об'єктом досліджень у зоології виділяють теріологію — науку про ссавців, орнітологію — про птахів (мал. 42), іхтіологію — про риб (мал. 43), ентомологію — про комах (мал. 44), протистологію — про найпростіших (мал. 45) тощо. У такій сучасній науці, як генетика нараховують десятки напрямів, серед яких найбільш відомі молекулярна генетика, цитогенетика, біохімічна генетика, імуногенетика, генетика розвитку, популяційна генетика, медична генетика.

Утворення нових наукових напрямів триває й нині. Нещодавно на стику генетики й молекулярної біології сформувалася така дисципліна, як геноміка — порівняння будови генетичних апаратів різних організмів. Біоінформатика, або обчислювальна біологія, — теж одна з наймолодших біологічних наук, яка використовує комп'ютери для розв'язку певних біологічних завдань. Без неї неможливо обробити інформаційні масиви даних, що накопичуються в сучасній науці.

Біологія та інші науки.

Як уже зазначалося, біологія як наука сформувалася тільки завдяки експериментам, у яких використовували методи точних наук: фізики, хімії й математики. Без оптичних приладів і електронних мікроскопів неможливий був би прогрес ні у вивченні мікроорганізмів і клітин, ні у вивченні дрібних клітинних структур. Без хімічних досліджень не можна було б вивчити фізіологічні процеси, що відбуваються в організмах тварин, і з'ясувати, яким чином живляться рослини. Без математичних методів, що забезпечують кількісний аналіз отриманих результатів, просто не виникла б генетика й не було б зрозуміло, чому діти так схожі на своїх батьків. Адже генетика як наука сформувалася саме завдяки застосуванню статистичних методів.

На межі з точними і природничими науками виник цілий ряд біологічних дисциплін. І це не тільки біохімія, яка вивчає хімічні основи живого, але й біофізика, що досліджує фізичні процеси у живих системах різних рівнів, біометрія, яка використовує математичний апарат для статистичного аналізу біологічних даних і опису біологічних процесів, біоніка — наука, що знаходиться на межі біології та техніки і вирішує певні інженерні завдання на базі вивчення біологічних процесів. Інтегрується біологія не тільки з точними науками, але й навіть із суспільними. Нещодавно з'явилися науки соціобіологія, що займається проблемою співвідношення біологічного й соціального в угрупованнях живих організмів, та зоопсихологія, яка доводить, що у тварин також є психіка.

Практичні потреби людини формують такі наукові напрями, як агроекологія, біотехнологія, космічна біологія, біомедицина, а моральні чинники зумовили виникнення біоетики — органічного поєднання сучасних досягнень біологічних наук та медицини з духовністю. У сучасному суспільстві біоетика стала ознакою цивілізованості. В Україні останнім часом розпочато роботу в цьому напрямі. Діють Комітети з біоетики при Президіях НАН України та Національної академії медичних наук, розроблено проект Закону про біоетику та біоетичну експертизу, налагоджено зв'язки з громадськістю, контакти з міжнародними організаціями, що опікуються цією справою, а також з комітетами окремих країн.

Сучасна біологія — це одна з найпотужніших наук сьогодення, що являє собою систему знань і включає сотні дисциплін та напрямів досліджень. Нині розвиток біологічних досліджень є пріоритетом не тільки науки, але й ознакою цивілізованого суспільства.

С.В.Межжерін, Я.О.Межжеріна, Т.В.Коршевнюк, Біологія, 10 клас
Надіслано читачами інтернет-сайтів

_{Вся шкільна программа онлайн, безкоштовні підручники, конспекти уроків, рефератів з біології, питання та відповіді}

Зміст уроку
 конспект уроку і опорний каркас                      
 презентація уроку 
 акселеративні методи та інтерактивні технології
 закриті вправи (тільки для використання вчителями)
 оцінювання 

Практика
 задачі та вправи,самоперевірка 
 практикуми, лабораторні, кейси
 рівень складності задач: звичайний, високий, олімпійський
 домашнє завдання 

Ілюстрації
 ілюстрації: відеокліпи, аудіо, фотографії, графіки, таблиці, комікси, мультимедіа
 реферати
 фішки для допитливих
 шпаргалки
 гумор, притчі, приколи, приказки, кросворди, цитати

Доповнення
 зовнішнє незалежне тестування (ЗНТ)
 підручники основні і допоміжні 
 тематичні свята, девізи 
 статті 
 національні особливості
 словник термінів                          
 інше 

Тільки для вчителів
 ідеальні уроки 
 календарний план на рік 
 методичні рекомендації 
 програми
 обговорення

Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.

Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь - Образовательный форум.