Підручник Біологія 9 клас - О. А. Андерсон - Школяр 2017

Вступ.

§ 1. Біологія - наука про живе. Рівні організації біологічних систем

Згадаємо!

Що вивчає біологія?

Які ознаки живого?

Ви вже знаєте, що біологія досліджує різні прояви життя. Її назву в 1802 р. незалежно один від одного запропонували французький учений Жан Батіст Ламарк (1744-1829) і німецький - Готфрід Рейнхольд Тревіранус (1766-1837).

! 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 поширення по земній кулі, походження, історичний розвиток та різноманітність.

Методи біологічних досліджень. Ще прадавня людина спостерігала за організмами, намагалася досліджувати та описувати їх (рис. 1). Деякі становили для неї небезпеку, інші були їжею, шкури тварин зігрівали її, рослини загоювали рани.

Досліджують живу природу за допомогою різних методів, основними з яких є порівняльно-описовий, експериментальний, моніторинг та моделювання.

Засновником порівняльно-описового методу вважають давньогрецького ученого Арістотеля. Суть методу полягає в описі об’єкта дослідження та порівнянні з іншими подібними об’єктами для встановлення його своєрідності. Прикладом результатів таких досліджень слугують книги, на сторінках яких дослідники описували різні види рослин і тварин (рис. 2).

Рис. 1. Зображення тварин у печері Альтаміра в Кантабрійських горах (Іспанія, 15 - 8 тис. до н. е.)

Рис. 2. Сторінки із книжки Карла Ліннея «Genera Insectorum», 1789

Зображення чудово збереглися й дивують точністю відтворення анатомічної будови тварин.

Експериментальний метод виник пізніше. Він полягає в зміні дослідниками умов існування об’єктів вивчення й спостереженні за наслідками цих змін (рис. 3). Експерименти бувають польові та лабораторні. Польові експерименти проводять у природних умовах, а лабораторні - у спеціально обладнаних приміщеннях - лабораторіях.

Моніторинг (від лат. монітор - той, що спостерігає) - стеження за перебігом певних процесів в екосистемах чи за станом конкретних біологічних об’єктів протягом тривалого часу. Метод дає змогу визначати стан певних об’єктів і прогнозувати можливі зміни. Завдяки моніторингу розробляють заходи щодо охорони окремих популяцій організмів, екосистем і біосфери в цілому.

Моделювання (від лат. модулюс - устрій, зразок) - це метод дослідження та демонстрування структур, функцій, процесів за допомогою їх імітації, тобто моделі. Моделі в біології застосовують під час досліджень різних об’єктів - від молекул до екосистем (рис. 4). Останні, наприклад, мають значення для обґрунтування місць розташування промислових та аграрних підприємств на певних територіях. Сучасні наукові дослідження неможливі без застосування електронно-обчислювальної техніки та інформаційних технологій (IT).

Біологічні науки. Зв’язок біології з іншими науками. У попередніх класах ви ознайомилися з основами біологічних наук, об’єктами вивчення яких є: мікроскопічні організми - мікробіологія; гриби - мікологія; рослини - ботаніка; тварини - зоологія; внутрішня будова організмів - анатомія; процеси життєдіяльності організмів - фізіологія.

У цьому навчальному році ви дізнаєтеся про досягнення й інших біологічних наук: біохімії, цитології, біології індивідуального розвитку, генетики, екології, еволюційного вчення, систематики, палеонтології. Дані цих і багатьох інших біологічних наук дають змогу вивчати закономірності, властиві всім організмам. Біологія має тісний зв’язок з іншими природничими й гуманітарними науками. Унаслідок досліджень на межі біології з точними науками виникли нові її галузі - біохімія, біофізика, біоінформатика та ін. Водночас біологія є невід’ємною складовою медичних, ветеринарних, сільськогосподарських наук, деяких галузей виробництва (біотехнології), пов’язана із соціологією, юриспруденцією тощо (схема 1).

Рис. 3. Дослід Я. Б. ван Гельмонта

?! Проаналізуйте схему дослідження вченого.

1. Які умови існування рослини контролював учений під час досліду?

2. Які результати дослідження?

3. Який висновок можна зробити за результатами дослідження?

Рис. 4. Модель екосистеми - акваріум

? Чому акваріум вважають моделлю?

Сучасне уявлення про життя. Хоча біологія досліджує різні прояви життя протягом багатьох століть, навіть на сучасному етапі її розвитку важко дати чітке й стисле означення поняття життя. Живе характеризується сукупністю ознак, відомих вам з попередніх курсів біології: обміном речовин та енергії з навколишнім середовищем, сталістю внутрішнього середовища, саморегуляцією, відтворенням собі подібних, ростом, розвитком,подразливістю та адаптацією до умов існування. Жодна з ознак не є головною й такою, що самостійно може характеризувати живе (наведіть відомі вам приклади прояву окремих ознак у неживій природі). Жива й нежива природа побудовані з однакових атомів, але на молекулярному рівні різниця між ними суттєва - нуклеїнові кислоти та білки утворюються лише в живих об’єктах, забезпечуючи збереження спадкової інформації та її реалізацію. Ви ознайомилися з різними біологічними об’єктами - клітиною, організмом, екосистемою. Усі вони містять пов’язані між собою компоненти (пригадайте їх складові). Тому можна стверджувати, що клітина, організм та екосистема є біологічними системами. Ці системи є відкритими, тобто існують завдяки енергії, яку вони отримують з навколишнього середовища.

! Життя - це відкрита система, побудована з білків та нуклеїнових кислот і здатна до самовідновлення, саморегуляції та самовідтворення.

Схема 1

ЗВ’ЯЗОК БІОЛОГІЇ З ІНШИМИ ПРИРОДНИЧИМИ Й ГУМАНІТАРНИМИ НАУКАМИ

Рівні організації біологічних систем. Рівні організації живої природи - це відносно одноманітні біологічні системи, складові яких пов’язані між собою. Розрізняють такі рівні організації: молекулярний, клітинний, організмовий, популяційно-видовий, екосистемний, біосферний (перелічені за висхідним принципом).

Найнижчий рівень організації - молекулярний. На цьому рівні відбувається перебіг хімічних реакцій та перетворення енергії, зберігається й реалізується спадкова інформація, закодована в молекулах нуклеїнових кислот.

На клітинному рівні здійснюються процеси обміну речовин і перетворення енергії за участі органел клітини, забезпечуються процеси розмноження та передавання потомству спадкової інформації.

Організмовий рівень характеризується взаємодією тканин, органів, а у тварин - систем органів. На рівні організму відбувається обмін речовин та енергії з навколишнім середовищем, розмноження. Одноклітинні організми можна одночасно розглядати на організмовому та клітинному рівнях.

Організми одного виду мають однакові риси будови й життєві функції. Вони об’єднані в групи - популяції, що поширені на певних частинах території. Особливістю популяційно-видового рівня організації живого є обмін спадковою інформацією та передавання її потомству в межах одного виду.

Популяції різних видів, що взаємодіють між собою, входять до складу екосистем. Для екосистемного рівня характерні обмін енергією між популяціями різних видів і колообіг речовин між живою та неживою частинами екосистеми.

Окремі екосистеми утворюють біосферу - оболонку Землі, населену організмами. Біосферний рівень є найвищим рівнем організації живого. Він характеризується колообігом речовин та енергії за участю всіх організмів нашої планети (рис. 5).

Рис. 5. Біологічні системи, що перебувають на різних рівнях організації живого

?! Проаналізуйте будову зображених біологічних систем і дайте відповіді на запитання.

1. Які складові біологічної системи, позначеної цифрою 1?

2. Яка з біологічних систем, позначених цифрами 1 і 2, перебуває на вищому рівні організації?

3. Яка з біологічних систем перебуває на вищому рівні організації порівняно з двома іншими?

4. Яку біологічну систему можна розглядати одночасно на двох різних рівнях організації живої природи?

ПОВТОРІТЬ, ПОМІРКУЙТЕ

1. Дайте означення поняття біологія.

2. Схарактеризуйте методи біологічних досліджень.

3. За якими ознаками можна визначити живий об’єкт?

4. Наведіть приклади біологічних систем.

5. Назвіть рівні організації біологічних систем.

6. Доведіть, що клітина є біологічною системою.





Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити