Біологія

 Біоло́гія (дав.-гр. βίοσ — життя, дав.-гр. λόγος — слово; наука) — система наук, що вивчає життя в усіх його проявах й на всіх рівнях організації живого. про живу природу, про живих істот, що населяють Землю чи вже вимерли, їхні функції, розвиток особин і родів, спадковість, мінливість, взаємні стосунки, систематику, поширення на Землі; про зв'язки між живими істотами і живих істот з неживою природою. Біологія встановлює загальні закономірності, властиві життю у всіх його проявах. Ротавірусна інфекція Сенполія Сонечко (Harmonia axyridis) Вивірка (Sciurus) або білка Зміст Історія становлення і розвитку Термін «біологія» був вперше вжитий в 1797 р. німецьким професором анатомії Теодором Рузом (1771—1803), пізніше в 1800 р. термін застосував професор Дерптського університету Карл Бурдах (1776—1847), а в 1802 р. — Жан Батист Ламарк (1744—1829) і Лудольф Тревіранус (1779—1864)[1]. Біологія як наука виникла при пізнанні людиною навколишньої природи, у зв'язку з матеріальними умовами життя суспільства, розвитком виробничих відносин, медицини, практичних потреб людини. Поряд з фізикою, хімією, математикою біологія належить до природничих наук, предметом вивчення яких є природа. У процесі поступового розвитку й у міру збагачення новими фактами біологія перетворилася в комплекс наук, що досліджує закономірності, властиві живим істотам з різних сторін. Деякі з цих наук представлені самостійними дисциплінами — анатомією, фізіологією, гістологією, біохімією, мікробіологією та ін. Сучасна біологія — це складний високодиференційований комплекс фундаментальних і прикладних досліджень живої природи, яка складається з багатьох біологічних дисциплін, що спеціалізуються на вивченні структурно-функціональних особливостей певних організмів. Теоретичний фундамент біології був закладений еволюційним вченням Дарвіна, клітинною теорією Шванна і целюлярною патологією Вірхова. Людина здавна, з доісторичних часів, жила поряд із живими істотами. Ще більше ознайомилась вона з ними, коли почала культивувати рослини і одомашнювати тварин. У міру освоєння рослинного і тваринного світу розвивались і поглиблювались знання людини. З поверхових і часто неточних уявлень про природу поступово формувались певніші й точніші знання. Пам'ятки стародавніх культур: китайської, індійської, ассіро-вавілонської, єгипетської, грецької — свідчать про те, що ще задовго до початку нашої ери був нагромаджений значний емпіричний матеріал в галузі біології. Поряд з практичними питаннями, важливими для сільського господарства і медицини, стародавні природознавці-мислителі (Геракліт, Демокрит, Гіппократ та ін.) намагались розв'язати і ряд загальнобіологічних питань, зокрема питань, що стосуються походження й еволюції живих істот. Важливе значення для розвитку біології мали твори Арістотеля (384—322 до н. е.). Перші систематичні спроби пізнання живої природи були зроблені античними лікарями і філософами (Гіппократ, Арістотель, Теофраст, Гален). Їхні праці, продовжені в епоху Відродження, поклали початок ботаніці і зоології, а також анатомії і фізіології людини (Везалій і ін.). У 17 — 18 століттях в біологію проникають експериментальні методи. На основі кількісних вимірів і застосування законів гідравліки був відкритий механізм кровообігу (Вільям Гарвей, 1628). Винахід мікроскопа розсунув границі відомого світу живих істот, поглибив уявлення про їхню будову. Одне з головних досягнень цієї епохи створення системи класифікації рослин і тварин (Карл Лінней, 1735). Разом з тим переважали умоглядні теорії про розвиток і властивості живих істот (самозародження, преформації й ін.). У 19 столітті в результаті різкого збільшення кількості біологічних досліджень (нові методи, експедиції в тропічні і малодоступні райони Землі та ін.), нагромадження і диференціації знань сформувалося багато спеціальних біологічних наук. Так, в ботаніці і зоології появляються розділи, які вивчають окремі систематичні групи, розвиваються ембріологія, гістологія, мікробіологія, палеонтологія, біогеографія тощо. Серед досягнень біології клітинна теорія (Т. Шванн, 1839), відкриття закономірностей спадковості (Грегор Мендель, 1865). До фундаментальних змін у біології призвело еволюційне вчення Чарльза Дарвіна (1859). Для біології 20 століття характерні дві взаємозалежні тенденції. З одного боку, сформувалося уявлення про якісно різні рівні організації живої природи: молекулярний (молекулярна біологія, біохімія й інші науки, які поєднують поняттям фізико-хімічна біологія), клітинний (клітинна біологія), рівень організмів (анатомія, фізіологія, ембріологія), популяційно-видовий (екологія, біогеографія). З іншого боку, прагнення до цілісного, синтетичного пізнання живої природи призвело до прогресу наук, які вивчають певні властивості живої природи на всіх структурних рівнях її організації (генетика, систематика, еволюційне вчення тощо). Разючих успіхів починаючи з 1950-х років досягла молекулярна біологія, яка розкрила хімічні основи спадковості (будова ДНК, генетичний код, матричний принцип синтезу біополімерів). Вчення про біосферу (В. І. Вернадський) розкрило масштаби геохімічної діяльності живих організмів, їхній нерозривний зв'язок з неживою природою. Практичне значення біологічних досліджень і методів (у тому числі генної інженерії, біотехнології) для медицини, сільського господарства, промисловості, розумного використання природних ресурсів і охорони природи, а також проникнення в ці дослідження ідей і методів точних наук висунули біологію в середині 20 століття на передові рубежі природознавства. Завдання біології і огляд основних проблем Завданням біології є всебічне вивчення всієї сукупності організмів як сучасних, так і викопних. Число сучасних видів організмів досягає близько 2 млн., в тому числі понад 1,5 млн. тварин. Приблизно стільки ж відомо викопних видів. Біологи досліджують будову рослин і тварин, їх життєві функції, спосіб життя та поширення на Землі, їхній історичний розвиток і значення, шляхи використання тощо. Ці дослідження дають можливість все більше і раціональніше використовувати в інтересах людини корисні форми, все успішніше знищувати шкідливі. Питання про історичний розвиток органічного світу й походження людини є одними з найважливіших в сучасній біології; вони завжди стояли в центрі боротьби між матеріалізмом та ідеалізмом. Саме розділ біології, що охоплює ці питання, зазнавав і зазнає сильних нападок з боку реакційних сил в біології. Біологія тепер — складна система наукових дисциплін, кожна з яких має свої завдання, свої методи й об'єкти дослідження. Весь світ організмів, залежно від ступеня їх спорідненості, поділяється на певні групи: типи, класи, ряди, родини, роди, види. Розподіл організмів по групах, або їхню класифікацію, здійснює систематика. Основоположником наукової систематики був К. Лінней. Поділ біології на окремі наукові дисципліни визначається передусім місцем організмів у системі. Своєрідні особливості рослинних і тваринних організмів зумовили насамперед диференціацію двох основних галузей біології — ботаніки, що всебічно вивчає рослини, і зоології — науки про тварин. Багато розділів ботаніки і зоології оформилось в самостійні науки. Так, наприклад, з ботаніки виділились науки: про бактерії — бактеріологія, про водорості — альгологія, про гриби — мікологія, про лишайники — ліхенологія, про мохи — бріологія та ін. У 20 ст. розвинулась вірусологія. Зоологія також поділяється на ряд наук, кожна з яких вивчає певну групу тварин. Так, одноклітинних вивчає протозоологія, паразитичних червів — гельмінтологія, ракоподібних — карцинологія, павукоподібних — арахнологія, комах — ентомологія, молюсків — малакологія, риб — іхтіологія, земноводяних — батрахологія, плазунів — герпетологія, птахів — орнітологія, ссавців — мамаліологія (теріологія). Крім того, розрізняють ще гідробіологію — науку, що вивчає життя організмів у водному середовищі, паразитологію — науку про паразитичні організми та боротьбу з ними. Будову організмів та її зміни в індивідуальному й історичному розвитку досліджує морфологія, яка є базою для розвитку інших біологічних наук. Для вивчення внутрішньої будови організмів морфологія користується методом розтинів та зрізів, тому цей її розділ відомий ще під назвою анатомії. Застосування порівняльного аналізу внутрішніх структур дало можливість зробити ряд важливих узагальнень. Без порівняльної анатомії неможливе розв'язання такої важливої проблеми, як еволюція органічного світу. Мікроскопічне дослідження найтоншої будови тіла організмів, недоступної для неозброєного людського ока, здійснює наука про тканини — гістологія. Паралельно з порівняльною анатомією розвинулась порівняльна гістологія. Мікроскопічне дослідження будови клітин привело до розвитку клітинної біології — науки про будову, хімічний склад, фізіологічні властивості та розвиток цієї основної структурної одиниці живих істот. Морфологічні науки тісно переплітаються з фізіологією, яка вивчає життєві функції організмів, тобто процеси їхньої життєдіяльності (рух, харчування, дихання, кровообіг, виділення, передачу нервового збудження тощо). З фізіологією близько споріднена біохімія, або фізіологічна хімія, яка досліджує хімічні процеси, що лежать в основі обміну речовин, провадить хімічний аналіз тканин та різних виділень організму. Взаємовідношення і взаємодію організму та зовнішнього середовища вивчає екологія. Важливим її розділом є ценологія, яка вивчає біоценози. З даних екології і ценології виходить у своїх висновках біогеографія, яка поділяється на фітогеографію (географія рослин) і зоогеографію (географія тварин). Індивідуальний розвиток організмів (онтогенез) поділяється на два етапи — ембріональний (зародковий) і постембріональний (післязародковий). Закономірності ембріонального розвитку вивчає ембріологія, яка, природно, поділяється на ембріологію рослин та ембріологію тварин і людини. Питання спадковості й мінливості організмів досліджує генетика. Еволюційне вчення, або дарвінізм, охоплює як загальні закономірності еволюції організмів, так і фактори історичного (філогенетичного) й індивідуального розвитку тварин і рослин. Конкретні шляхи історичного розвитку, спорідненість різних систематичних груп організмів—їхню філогенію вивчає філогенетика. Дуже важливе значення для виявлення спорідненості організмів має палеонтологія, яка досліджує викопні рослини (палеоботаніка) і викопних тварин (палеозоологія) та їхній розвиток протягом усіх геологічних часів. Саме вона дозволяв на підставі документальних даних — скам'янілих решток викопних організмів — відтворити реальну картину еволюції органічного світу, послідовні етапи розвитку життя на Землі. При аналізі складних біологічних явищ необхідно розглядати їх у тісному зв'язку з процесами, що відбуваються в неживій природі. Тому Б. широко користується послугами фізики, хімії, геології та ін. природничих наук. Вивчення фізичних закономірностей в біологічних явищах, зокрема впливу радіоактивних речовин на організми, привело до виникнення нових розділів Б. — біофізики та радіобіології. Біологічні дисципліни Альгологія — наука про водорості, розділ ботаніки. Анатомія — збірна група розділів біології, які вивчають структуру організмів або їх частин на рівні вище клітинного. Антропологія — біологічна наука, що вивчає тілесну природу людини, її походження і подальший розвиток. Бактеріологія — розділ мікробіології, що вивчає будову, життя і властивості бактерій. Біогеографія — наука, що вивчає закономірності географічного поширення тварин і рослин та їхніх угруповувань, а також характер фауни і флори окремих територій. Біогеоценологія — наукова дисципліна, яка досліджуються будову та функціонування комплексів живої і неживої природи в біогеоценозів. Біоінженерія — галузь біології та медицини, що займається свідомим внесенням змін до живі організми для управління їх властивостями. Біоінформатика — область обчислювальної біології, що застосовує машинні алгоритми і статистичні методи для аналізу великих наборів біологічних даних. Біологія океану — наука, розділ біології і океанології, що вивчає життя морських організмів (біоти) і їх екологічні взаємодії. Біологія розвитку — розділ біології, що вивчає причинні механізми і рушійні сили індивідуального розвитку (онтогенезу) організмів тварин і рослин. Біометрія — сукупність методів математичного опрацювання даних, одержаних при вимірюванні тіла або окремих органів організмів. Біомеханіка — наука, котра вивчає на основі ідей та методів механіки властивості біологічних об'єктів. Біоніка — використання біологічних методів та структур для розробки інженерних рішень та технологічних методів. Біосеміотика — наука, що досліджує властивості знаків та знакових систем (знакові процеси) в живих системах. Біоспелеологія — розділ біології, що займається вивченням організмів, що мешкають у печерах. Біофізика — галузь науки, яка вивчає фізичні та фізико-хімічні явища зародження, формування, життедіяльність, відтворення життя на всіх рівнях, починаючи з молекул, клітин, органів органів та тканин, закінчуючи організмами та біосфери в цілому. Біохімія — наука про хімічний склад організмів та їхніх складових частин та про хімічні процеси, що протікають в організмах. Біоценологія — розділ екології, що вивчає біоценози, їх виникнення, походження й розвиток, будову й розподіл в просторі й часі, взаємовідношення з довкіллям та між собою як самих біоценозів, так і окремих їх компонентів. Ботаніка — розділ біології, що вивчає рослини, гриби і водорості. Ботанічна географія — наука про закономірності географічного розповсюдження рослинного покрову в зв'язку з рельєфом, кліматом, ґрунтами та іншими складовими ландшафту. Бріологія — наука, що вивчає мохоподібні (мохи та печіночники). Валеологія — науково-навчальна дисципліна, що займається вивченням формування та збереження здоров'я. Вікова анатомія — наука, що вивчає зміни в будові тіла в онтогенезі. Вірусологія — галузь науки, яка вивчає властивості вірусів людини, тварин, рослин, бактерій, грибів. Генетика — це наука про гени, спадковість та варіативність організмів. Геронтологія — наука, що вивчає закономірності старіння живих істот. Гідробіологія — комплексна біологічна наука, яка вивчає населення гідросфери. Гістологія — розділ біології, що вивчає будову тканин живих організмів. Дендрологія — розділ ботаніки, що вивчає деревні рослини (дерева, чагарники і чагарники). Еволюційна біологія — галузь біології, що вивчає походження видів, їх зміни, розділення і виникнення біорізноманіття. Екологія — один з розділів біології, який досліджує взаємовідносини між біотичними та соціальними цілісностями та їхнім середовищем. Ембріологія — розділ біології розвитку (онтогенезу), що вивчає ембріональний період онтогенезу, тобто ембріони різних видів тварин, їх анатомію й фізіологію, закономірності їх росту, розвитку і дозрівання, патології та аномалії ембріонів. Ендокринологія — наука про будову та функції залоз внутрішньої секреції (ендокринних залоз); про речовини, що ними виробляються (гормони) та їх дію на організм людини (або тварини). Ентомологія — наукова дисципліна, що вивчає комах. Інколи це означення набуває ширшого змісту і включає в себе також вивчення інших наземних членистоногих, таких як павуки, скорпіони та кліщі. Етологія — польова дисципліна зоології, що вивчає поведінку тварин. Зоологія — це біологічна дисципліна, що вивчає тварин та їх взаємозв'язки з довкіллям. Імунологія — галузь біомедичних наук, що покриває вивчення всіх аспектів імунної системи всіх організмів. Іхтіологія — наука про риб. Клітинна біологія — розділ біології, що вивчає структурно-функціональну організацію прокаріотичних та еукаріотичних клітин. Космічна біологія — біологічна наука, або розділ біології, що вивчає можливість існування живих організмів у космосі та на інших планетах крім Землі. Ксенобіологія — наука про форми життя позаземного походження. Ліхенологія — наука, яка досліджує лишайники як особливу групу комплексних організмів,тіла яких складаються з гриба та водорості, але мають свої тільки для них характерні структурні та функціональні властивості. Математична та теоретична біологія — наука, що вивчає закономірності функціонування живого, намагається формально їх описати. Мікологія — наука, яка досліджує гриби як особливу групу організмів, що становлять самостійне царство живої природи. Мікробіологія — розділ біології, що займається вивченням мікроорганізмів, головним чином вірусів, бактерій, грибків, одноклітинних водоростей і найпростіших. Молекулярна біологія — галузь науки, яка вивчає біологічні процеси на рівні біополімерів — нуклеїнових кислот і білків та їх надмолекулярних структур. Морфологія — форма та структура організму. Нейробіологія — наука, що вивчає будову, функціонування, розвиток, генетику, біохімію, фізіологію, і патологію нервової системи. Орнітологія — наука про птахів, один з розділів зоології. Палеонтологія — наука, яка вивчає вимерлі організми, намагається реконструювати по знайдених останках їх зовнішній вигляд. Птеридологія — наука про папоротеподібні. Систематика — наука про різноманіття живих організмів, завданням якої є опис і упорядковування різноманітних існуючих і вимерлих видів, їх розподіл. Системна біологія — міждисциплінарна наука про життя. Синтетична біологія — наука, метою якої є створення та вивчення біологічних систем, що не існували раніше. Тератологія — наука про природжені аномалії організмів. Теріологія — наука про ссавців, один з розділів зоології. Токсикологія — наука, що вивчає отруйні, токсичні та шкідливі речовини, потенційну небезпеку для їхнього впливу на організми та екосистеми. Фізіологія — наука, що вивчає органи, системи органів та життєві функції всього організму. Фізіологія грибів — наука, що вивчає процеси життєдіяльності грибів. Фізіологія рослин — наука, що вивчає всі процеси діяльності та функції рослинного організму, їх взаємозв'язки та зв'язки з навколишнім оточенням. Фізіологія тварин і людини — галузь науки, яка вивчає механізми і закономірності всіх проявів життєдіяльності організму, його органів, тканин, клітин та субклітинних утворень, використовуючи для вивчення й пояснення цих проявів методи й поняття фізики, хімії, математики й кібернетики.