Системный подход при изучении биологии.

Биология

Тема: Введение в биологию

Биология. Система биологических наук. Межпредметные связи биологии.

Биология – (от греч. биос – жизнь и логос – учение), наука о живых существах, их строении, функциях и свойствах. Предметом изучения биологии являются все проявления жизни: разнообразие, строение и функции живых существ, их распространение, связи друг с другом и с неживой природой, как в настоящем, так и в прошлом (ископаемые организмы). Задачи биологии исходят из предмета изучения – изучение закономерностей всех проявлений жизни.

Современная биология – комплекс разных дисциплин, изучающих живые организмы. Он включает: зоологию – изучающую животных, ботанику – изучающую растения, анатомию и физиологию человека и др. Разделы биологии взаимосвязаны между собой и с другими естественными науками - химией, физикой, математикой. Возникли также новые биологические дисциплины и направления на границах смежных наук, например, радиобиология, космическая биология, физиология труда и др.

Основные методы в биологии – описательный (описывает наблюдаемые явления), сравнительный (сравнивает эти явления), сравнительно-исторический (сравнивает живые организмы разных геологических эпох), экспериментальный (проводится эксперимент), моделирование (строят общие модели, объясняющие строение и функции организмов, затем эти модели применяют для характеристики других групп организмов) и компьютерный анализ.

Системный подход при изучении биологии.

При изучении живой материи приходится иметь дело с большим количеством взаимодействующих в ней элементов. В современной биологии очень важен системный подход. Его основы заложены в трудах российского ученого А.А. Богданова (1913-22 гг.) и австрийского биолога Л. фон Берталанфи, опубликованных в 50-х годах 20 века.

Система – это совокупность взаимодействующих элементов, имеющая входы и выходы для обмена со средой веществом, информацией и энергией. Систему рассматривают как совокупность взаимодействующих подсистем и элементов, составляющих единое целое. Для систем характерны упорядоченность, саморегуляция, саморазвитие, пространственные ограничения.

Основные принципы системного подхода:

Целостность, позволяющая рассматривать одновременно систему как единое целое и в то же время как подсистему для вышестоящих уровней.

Иерархичность строения, т.е. наличие множества (по крайней мере, двух) элементов, расположенных на основе подчинения элементов низшего уровня – элементам высшего уровня.

Структуризация, позволяющая анализировать элементы системы и их взаимосвязи в рамках конкретной организационной структуры. Как правило, процесс функционирования системы обусловлен не столько свойствами ее отдельных элементов, сколько свойствами самой структуры.

Множественность, позволяющая использовать множество различных моделей для описания отдельных элементов и системы в целом.

Применительно к биологии можно отметить, что живые системы всех уровней организации представляют собой неразрывную структурно-функциональную совокупность организмов и среды их обитания, связанную потоками энергии, вещества и информации. Это открытые саморегулирующиеся и саморазвивающиеся системы, состоящие из подсистем. Следовательно, живая природа является целостной, но неоднородной системой, которой свойственна иерархическая организация. Иерархический принцип организации позволяет выделить в живой природе отдельные уровни, что удобно с точки зрения изучения жизни как сложного природного явления.

3. Основные свойства живого.

1. Химический состав. Живые организмы состоят из тех же химических элементов, что и неживые, но в организмах есть молекулы веществ, характерных только для живого (нуклеиновые кислоты, белки, липиды).

2. Дискретность и целостность. Любая биологическая система (клетка, организм, вид) состоит из отдельных частей, т.е. дискретна. Взаимодействие этих частей образует целостную систему (например, в состав организма входят отдельные органы).

3. Структурная организация. Все живые системы - это комплекс сложных саморегулирующихся процессов обмена веществ, протекающих в определенном порядке, направленном на поддержание постоянства внутренней среды.

4. Раздражимость и движение. Все живое реагирует на внешние воздействия благодаря свойству раздражимости. Например, растения реагируют на раздражители в виде тропизмов (изменения направления роста по направлению к свету). Животные отвечают на воздействие движением (убегают при виде опасности, движутся к пище и т.п.).

5. Саморегуляция и гомеостаз. Действие раздражителей внешней среды приводит к изменению состояния организма. Способность организма противостоять воздействиям среды обеспечивается гомеостазом. Гомеостаз – постоянство внутренней среды организма. Гомеостаз поддерживается координированной деятельностью клеток, тканей и органов организма, что является признаком саморегуляции.

6. Обмен веществ и энергии. Живые организмы – открытые системы, обменивающиеся веществом и энергией с окружающей средой.

7. Самовоспроизведение и самообновление. Самовоспроизведение реализуется через разные формы размножения (бесполое и половое). Самообновление – процесс создания новых клеток и уничтожения лишних в одном организме.

8. Живому организму свойственна наследственность, которая обеспечивается свойствами молекулы ДНК. При этом могут возникнуть нарушения, которые ведут к изменению признаков у потомков - изменчивости.

9. Рост и развитие. Организмы наследуют генетическую информацию о развитии тех или иных признаков от своих родителей. Это происходит во время индивидуального развития – онтогенеза. На определенном этапе онтогенеза осуществляется рост организма – увеличение размеров за счет биосинтеза новых молекул и увеличения количества клеток. Рост сопровождается развитием – необратимым процессом изменений с момента рождения до смерти.

10. Эволюция. Эволюция – процесс развития и изменения жизненных форм, характеризуется повышением уровня организации представителей последующих поколений по сравнению с предшествующими поколениями.