Підручник Біологія 9 клас - В. І. Соболь - Абетка 2017

ВСТУП

§ 2. БІОЛОГІЧНІ СИСТЕМИ. БІОЛОГІЧНЕ ПІЗНАННЯ

Найнезрозумілішим у цьому світі є те, що його можна зрозуміти.

А. Ейнштейн

Основні поняття й ключові терміни: БІОЛОГІЧНІ СИСТЕМИ. Рівні організації життя. Біологічне пізнання.

Пригадайте! Що таке біологічні системи?

Поміркуйте!

Автомобіль (від грец. автос - сам і лат. mobilis - той, що рухається) - самохідна колісна машина з двигуном, що призначена для перевезення людей чи вантажу безрейковими дорогами. Порівняйте автомобіль як технічну систему з конем як біологічною системою. Що є спільного між цими системами і чим вони відрізняються одна від одної?

ЗМІСТ

Які найзагальніші особливості біологічних систем?

БІОЛОГІЧНІ СИСТЕМИ - це сукупність взаємопов’язаних структурних й функціональних компонентів, найзагальнішими особливостями яких є відкритість, упорядкованість та рівневість. Предметом сучасної біології є біологічні системи різної складності. Основними типами біологічних систем є клітина, організм, популяція, вид, екосистема та біосфера (іл. 2).

Спільними ознаками біосистем є їхня організація та зв’язки. Структурна організація біосистеми визначається складовими частинами й компонентами.

Так, клітини мають поверхневий апарат, цитоплазму і ядро, які утворені певними компонентами (наприклад, в цитоплазмі є органели). Функціональна організація - це злагоджена діяльність складових частин біосистеми, що називається функціонуванням. Цей термін ми вживатимемо ще не раз. Цілісність біосистем забезпечують внутрішні та зовнішні взаємозв’язки компонентів біосистеми між собою та із зовнішнім середовищем.

Біосистеми мають ряд особливостей, що відрізняють їх від неживих систем. Проте серед них немає жодної, яка була б притаманна тільки живому. Найзагальнішими особливостями біосистем є відкритість, упорядкованість та рівневість, що здійснюються завдяки здатності живого до використання й перетворення речовин, енергії та інформації. Біосистеми різної складності мають механізми саморегуляції для збереження динамічної сталості, самооновлення - для утворення нових складових частин замість пошкоджених чи втрачених та самовідтворення - для наступності існування в часі, що є їхніми фундаментальними властивостями.

Іл. 2. Основні типи біосистем

Отже, сучасне розуміння сутності життя ґрунтується на структурно-функціональному підході, згідно з яким у біосистемах виокремлюють структурні компоненти, визначають їхні функції та зв'язки.

Якими є принципи взаємодії рівнів організації біологічних систем?

Рівні організації біосистем - це певний тип взаємодії структурних та функціональних складників біологічних систем.

Більшість дослідників виокремлюють: молекулярний (складниками є хімічні елементи та сполуки, біохімічні реакції), клітинний (частинами є поверхневий апарат, цитоплазма та ядро, або нуклеоїд, життєві процеси клітин), організмовий (клітини, тканини, органи й системи органів організмів), популяційно-видовий (організми одного виду з їхніми взаємовідносинами), екосистемний (організми різних видів, які взаємодіють між собою та з навколишнім середовищем) та біосферний (взаємопов’язані екоситеми) (іл. 3).

Рівні організації біосистем взаємодіють за принципами єдності та ієрархії. Основою єдності всіх рівнів організації біосистем є проникаючі крізь них потоки речовин, енергії та інформації. А принцип ієрархії систем полягає у тому, що будь-яка система є компонентом системи вищого рангу і, в свою чергу, складається з підпорядкованих їй біосистем систем нижчого рангу. Так, існування організмів забезпечується організацією будови й життєдіяльності на молекулярному і клітинному рівнях, а самі організми є компонентами популяційно-видового рівня.

Іл. 3. Рівні організації життя

Отже, усі рівні організації біосистем взаємопов'язані між собою завдяки триєдиному потоку речовин, енергії та інформації й організовані за принципом ієрархії.

Як організовується біологічне пізнання?

Біологічне пізнання - це організована діяльність відповідно до мети й завдань, результатом якої є нові знання про живу природу. Головне завдання біологічної науки - побудова системи достовірного знання, що ґрунтується на фактах і узагальненнях, що їх можна перевірити й підтвердити чи спростувати. Біологія, як і будь-яка інша наука, для накопичення й обробки знань використовує такі поняття, як науковий факт, гіпотеза, теорія, закон.

■ Науковий факт - спостереження або експеримент, які можуть бути відтворені та підтверджені (наприклад, листок зелений).

■ Гіпотеза - обґрунтоване припущення, що його висувають для пояснення фактів (наприклад, гіпотези походження людини).

■ Теорія - узагальнення системи фактів, що дає змогу робити прогнози, які згодом підтверджуються (наприклад, клітинна теорія).

■ Закон - це закономірності, що не мають винятків і встановлюють зв’язки між різними явищами (наприклад, закони спадковості).

Для пізнання всієї різноманітності біосистем застосовують найрізноманітніші методи. Загальні методи наукового пізнання поділяють на дві групи: емпіричні та теоретичні. Методи емпіричного пізнання допомагають вивчати природні об’єкти, доступні для сприйняття (спостереження, порівняння, вимірювання, експеримент). Методи теоретичного пізнання - методи, за допомогою яких дослідник, не працюючи безпосередньо з природними об’єктами, здобуває знання шляхом розумових операцій (аналіз, синтез, абстрагування, конкретизація, узагальнення, аналогія, гомологія).

Основними методами біологічного пізнання є порівняльно-описовий, експериментальний, моделювання, моніторинг та статистичний.

■ Порівняльно-описовий метод дає змогу описувати результати спостережень, явища чи організми і порівнювати їх з подібним для визначення спільних та відмінних ознак.

■ Експериментальний метод ґрунтується на тому, що дослідники змінюють будову, функції, поведінку об’єктів дослідження і спостерігають занаслідками цих змін.

■ Моніторинг - це постійне спостереження за станом окремих біологічних об’єктів, перебігом певних процесів у екосистемах чи біосфері.

■ Моделювання - це метод дослідження і демонстрування структур, функцій, процесів за допомогою їхнього спрощеного відтворення.

■ Статистичний метод - це метод математичної обробки результатів спостережень чи дослідів для перевірки ступеня вірогідності.

У біологічному пізнанні велике значення має спрямованість й визначеність діяльності. Основними підходами до біологічного пізнання є:

■ історичний - визначає розгляд природних об’єктів та явищ у виникненні та розвитку;

■ системний - орієнтує на вивчення біосистеми як єдиного цілого;

■ морфологічний - спрямовує на вивчення форми та будови у взаємозв’язках із функціями;

■ фізіологічний - організовує дослідження життєдіяльності;

■ екологічний - спрямовує вивчення організмів у їхніх взаємозв’язках з іншими організмами та навколишнім середовищем.

Отже, біологічне пізнання передбачає діяльність за допомогою наукових понять, методів та підходів.

ДІЯЛЬНІСТЬ

Завдання на застосування «Методи біологічних досліджень»

Укажіть використаний у прикладах метод біологічного дослідження:

1. Учні розглянули листки двох рослин і назвали ознаки подібності та відмінності.

2. Учені з’ясували, що голуби дослідної групи втрачають орієнтацію, якщо до них прикріплюють маленькі магніти, в той час як птахи контрольної групи з ненамагніченими шматочками металу не втрачали правильного напрямку польоту.

3. Екологи визначили, що величезної шкоди басейну Дністра завдають забруднені пестицидами й нітратами стоки з полів та викиди промислового концерну «Хлорвініл».

4. В європейців частота груп крові є такою: І - 46 %, ІІ - 42 %, ІІІ - 9 % і IV - 3 %.

5. Учені використовують ртутну краплину в розчині кислоти, що здійснює ритмічні рухи, для дослідження клітинного руху амеби.

Самостійна робота «Графічне моделювання»

Моделювання (у біології) - метод дослідження біологічних об’єктів пізнання за допомогою їхньої спрощеної імітації шляхом створення моделей. Система, що імітує чи відображає структуру, функції й властивості оригіналу, безпосереднє вивчення якого неможливе чи ускладнене, називається моделлю. Вивчення моделей дає змогу здобувати нові знання. Використайте наведені дані й побудуйте графічну модель зміни кількості населення Землі: 1750 р. - 0,5 млрд; 1800 - 1 млрд; 1939 - 2 млрд; 1960 - 3 млрд; 1975 - 4 млрд; 1987 - 5 млрд; 1999 - 6 млрд; 2008 - 6,5; 2011 - 7 млрд; 2016 - 7,43 млрд людей.

СТАВЛЕННЯ

Порівняйте зображені біологічні системи. Доведіть залежність функціонування біосистем від взаємозв’язків між елементами різних рівнів.

Ознака

Біосистема-1

Біосистема-2

Тип біосистеми

Рівні організації біосистеми

Структурні елементи

Внутрішні зв'язки між елементами

Зовнішні зв'язки біосистеми

РЕЗУЛЬТАТ

Оцінка

Завдання для самоконтролю

1 - 6

1. Що таке біосистеми? 2. Назвіть основні типи біосистем. 3. Що таке рівні організації біосистем? 4. Назвіть основні рівні організації біосистем. 5. Що таке біологічне пізнання? 6. Назвіть методи біологічного пізнання.

7 - 9

7. Які особливості біосистем? 8. Якими є принципи взаємодії рівнів організації біологічних систем? 9. Яке значення мають методи біологічних досліджень?

10 - 12

10. В чому залежність функціонування біосистем від взаємозв'язків між елементами різних рівнів?



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