Будущее биологии. Перспективы и проблемы развития

Волгоградский Государственный Университет

Будущее биологии. Перспективы и проблемы развития.

Выполнила студентка II курса

Группа НОЗ-091

Фомченкова Ксения Константиновна

Проверил: Феськов Сергей Владимирович

Волгоград – 2011

Содержание

Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3

1.      Значение биологии как науки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

2.      Классификация биологических наук . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8

3.      Проблемы и перспективы развития биологии . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17

Список использованной литературы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

Введение

Слово биология происходит из греческих слов «bios», что означает «жизнь» и «logos», что переводится как «учение». Биология сформулирована как наука о жизни и живущих организмах.

Биологию как науку интересуют три проблемы: каковы механизмы происхождения жизни, ее изменчивости и эволюции. Все остальное охватывается этими тремя глобальными проблемами, и, чтобы ни исследовали, мы отвечаем на вопросы, обозначенные выше. И сегодня, несмотря на огромный объем знаний о молекулярных и генетических механизмах жизни, процессах изменчивости и развития, не можем полно ответить ни на один из поставленных вопросов. Наоборот, чем больше узнаем о жизни, тем больше возникает вопросов и сомнений в правильности, казалось бы, уже установившихся и считающихся неоспоримыми догм. Пока невозможно сформировать единую концепцию о происхождении жизни, появились существенные проблемы в дарвиновской теории эволюции, нет единого взгляда на механизмы изменчивости живых систем и их роль в эволюционном процессе.

Бурное развитие наук о жизни во второй половине ХХ в. принесло много великолепных открытий в области биологии. Это – открытие и расшифровка генетического кода, основных звеньев синтеза белка, многих метаболических процессов в живой клетке и т.д. Началась интенсивная работа по расшифровке генома человека, растений и животных. Казалось бы, мы знаем уже почти все о процессах в живой клетке, осталось только расшифровать геномы, понять процессы их дифференцирования и развития и приступить к созданию новых искусственных геномов, замене дефектных участков геномов, взять под контроль активность генов и т.д. Все эти задачи поставлены объективно на основании накопленных знаний. Однако полных ответов о происхождения жизни, ее разнообразии и эволюции мы так и не получили. Скорее наоборот, углубление и расширение наших знаний о живых системах приводит к новым и более сложным вопросам. И в этом нет ничего парадоксального – такова логика развития естествознания.

Открываемые и изучаемые биологией закономерности - важная составная часть современного естествознания. Они служат основой медицины, сельскохозяйственных наук, лесного хозяйства, звероводства, охотничьего и рыбного хозяйства.

В данной работе рассмотрены науки, тесно связанные с биологией, проблемы их развития, а также перспективы развития самой биологии.

1.      Значение биологии как науки

Науки возникают не сами по себе, не потому, что их кто-то выдумывает просто «из интереса».  Любая наука появляется в результате необходимости решения человечеством тех или иных задач, вставших в процессе его развития. Биология не исключение, она тоже возникла в связи с решением очень важных для людей проблем. Одной из них всегда было более глубокое постижение процессов в живой природе, связанных с получением пищевых продуктов, т.е. знание особенностей жизни растений и животных, их изменение под воздействием человека, способов получения надежного и все более богатого урожая. Решение этой проблемы – одна из фундаментальных причин развития биологии.

Другая, не менее важная причина - это изучение биологических особенностей человека. Человек – продукт развития живой природы. Все процессы нашей жизнедеятельности подобны тем, которые происходят в природе. И поэтому глубокое понимание биологических процессов служит научным  фундаментом медицины. Появление сознания, означающее гигантский шаг вперед в самопознании материи, тоже не может быть понято без глубоких исследований живой природы, по крайней мере, в 2-х направлениях – возникновение и развитие мозга как органа мышления (до сих пор загадка мышления остается неразрешенной) и возникновение социальности, общественного образа жизни.

Увеличение производства продуктов питания и развитие медицины – важные, но не единственные проблемы, определявшие развитие биологии как науки на протяжении тысячелетий. Живая природа является источником многих необходимых для человечества материалов и продуктов. Нужно знать их свойства, чтобы правильно использовать, знать, где искать их в природе, как получать. Во многом исходным источником таких знаний является биология. Но и этим не исчерпывается значение биологических наук.

В XXI в. население Земли настолько возросло, что развитие человеческого общества стало определяющим фактором развития биосферы Земли. К настоящему времени выяснилось, что живая природа не только источник пищи и множества необходимых продуктов и материалов, но и необходимое условие существования самого человечества. Наши связи с ней оказались гораздо  более  тесными и необходимыми, чем это считали еще в начале ХХ в.

Например, воздух казался таким же неиссякаемым и постоянным ресурсом природы как, скажем, солнечный свет.  На самом деле это не так. Тот качественный состав атмосферы, к которому мы привыкли, с его 20, 95% кислорода и 0,03% углекислого газа – производное деятельности живых существ: дыхания и фотосинтеза растений, окисления отмершего органического вещества. Кислород воздуха возникает только в результате жизнедеятельности растений. Главные фабрики кислорода – тропические леса и океанские водоросли. Но уже сегодня, как показывают наблюдения, количество углекислого газа в атмосфере возникает в результате освобождения огромного количества углерода при сгорании нефти, газа, угля, древесины, а также других антропогенных воздействий. Это значит, что мы живем уже за счет запасов углекислого газа, накопленных в прошлом, на протяжении миллионов лет эволюции живых существ на планете.

Та вода, которую мы пьем, точнее -  чистота этой воды, ее качество тоже определяется в первую очередь живой природой. Наши очистные сооружения лишь завершают тот огромный процесс, который незримо для нас происходит в природе: вода в почве или водоеме многократно проходит через тела мириадов беспозвоночных, фильтруется ими и, освобождаясь от органических и неорганических остатков, становится такой, какой мы знаем ее в реках, озерах и ключах.

Проблема качества воздуха и воды – одна из экологических проблем, а экология – биологическая дисциплина, хотя современная экология давно перестала быть только ею и включает в себя много самостоятельных разделов, зачастую принадлежащих к разным научным дисциплинам.

Таким образом, качественный состав и воздуха, и воды зависит от жизнедеятельности живых организмов. Следует  добавить, что и плодородие почвы – основа урожая – результат жизнедеятельности обитающих в почве живых организмов: огромного числа бактерий, беспозвоночных, водорослей.

Человечество не может существовать без живой природы. Отсюда жизненно необходимо сохранять ее в «рабочем состоянии». К сожалению, это не так просто сделать. В результате освоения человеком всей поверхности планеты, развития сельского хозяйства, промышленности, вырубки лесов, загрязнения материков и океанов все большее число видов растений, грибов, животных исчезает с лица Земли. Исчезнувший вид восстановить невозможно. Он является продуктом миллионов лет эволюции и обладает уникальным генофондом. В нашей стране один вид позвоночных животных исчезает в среднем за 3,5 года. Как изменить эту тенденцию и вернуться на эволюционно оправданный путь постоянного увеличения общей «суммы жизни», а не ее уменьшения? Эта проблема касается всего человечества, но решить ее без работы биологов невозможно.

В данный момент особенно быстро развиваются молекулярная биология, биотехнология и генетика. Недавно проведенный в Англии опрос общественного мнения показал, что из всех наук наибольшее впечатление на британцев произвели достижения генетики (более 50% опрошенных). Наибольшее беспокойство в связи с развитием науки также вызвала генетика. Все остальные науки заинтересовали менее 10% населения. На международной генетической конференции, посвященной 50-летию открытия двойной спирали ДНК, проходившей с 10 по 14 марта 2003 г. в английском городе Ньюкасл Апон Тайм,  обсуждались проблемы биоэтики, ДНК-идентификации и т.п.

Не надо думать, что биологами в классических областях науки – зоологии, ботанике, морфологии, физиологии, систематике и других – все уже сделано. Работы тут еще очень много. Научно описано менее половины населяющих нашу планету организмов – всего около 4,5 млн. видов, а по некоторым расчетам, не более трети или даже четверти их. Даже в нашей стране, расположенной в основном в умеренной климатической зоне, не отличающейся многообразием органических форм, ученые открывают десятки новых видов (в основном беспозвоночных).

В странах с высоким  приростом населения и  интенсификацией хозяйства (да и в других странах тоже) нужно заниматься экономией природных ресурсов и их возобновлением – естественно, это тоже  задача биологов.

2.      Классификация биологических наук

Система биологических наук чрезвычайно многопланова, что обусловлено как многообразием проявлений жизни, так и разнообразием форм, методов и целей исследования живых объектов, изучением живого на разных уровнях его организации. Всё это определяет условность любой системы биологических наук. Одними из первых в биологии сложились науки:

      о животных — зоология и

      о растениях — ботаника,

      анатомия и физиология человека — основа медицины.

Другие крупные разделы биологии, выделяемые по объектам исследования, — микробиология — наука о микроорганизмах, гидробиология — наука об организмах, населяющих водную среду, и т. д. Внутри биологии сформировались более узкие дисциплины.

В пределах зоологии:

      изучающие млекопитающих — териология,

      птиц — орнитология,

      пресмыкающихся и земноводных — герпетология,

      рыб и рыбообразных — ихтиология,

      насекомых — энтомология,

      клещей — акарология,

      моллюсков — малакология,

      простейших — протозоология;

Внутри ботаники:

      изучающие водоросли — альгология,

      грибы — микология,

      лишайники — лихенология,

      мхи — бриология,

      деревья и кустарники — дендрология.

Подразделение дисциплин иногда идёт ещё глубже. Многообразие организмов и распределение их по группам изучают систематика животных и систематика растений. Биологию можно подразделить на неонтологию, изучающую современный органический мир, и палеонтологию — науку о вымерших животных (палеозоология) и растениях (палеоботаника).

Другой аспект классификации биологических дисциплин — по исследуемым свойствам и проявлениям живого:

      форму и строение организмов изучают морфологические дисциплины;

      образ жизни животных и растений и их взаимоотношения с условиями внешней среды — экология;

      изучение разных функций живых существ - область исследований физиологии животных и физиологии растений;

      предмет исследований генетики - закономерности наследственности и изменчивости;

      этологии — закономерности поведения животных;

      закономерности индивидуального развития изучает эмбриология или в более широком современном понимании — биология развития;

      закономерности исторического развития — эволюционное учение.

Каждая из названных дисциплин делится на ряд более частных (морфология — на функциональную, сравнительную и др.). Одновременно происходит взаимопроникновение и слияние разных отраслей биологии с образованием сложных сочетаний, например, гисто-, цито- или эмбриофизиология, цитогенетика, эволюционная и экологическая генетика и др. Анатомия изучает строение органов и их систем макроскопически; микроструктуру тканей изучает гистология, клеток — цитология, а строение клеточного ядра — кариология. В то же время и гистология, и цитология, и кариология исследуют не только строение соответствующих структур, но и их функции и биохимических свойства.

Можно выделить в биологии дисциплины, связанные с использованием определённых методов исследования, например биохимию, изучающую основные жизненные процессы химическими методами и подразделяемую на ряд разделов (биохимия животных, растений и т. п.), биофизику, вскрывающую значение физических закономерностей в процессах жизнедеятельности и также подразделяемую на ряд отраслей. Биохимические и биофизические направления исследований зачастую тесно переплетаются как между собой (в радиационной биохимии), так и с другими биологическими дисциплинами (в радиобиологии). Важное значение имеет биометрия, в основе которой лежат математическая обработка биологических данных с целью вскрытия зависимостей, ускользающих при описании единичных явлений и процессов, планирование эксперимента и др. Теоретическая и математическая биология позволяют, применяя логические построения и математические методы, устанавливать более общие биологические закономерности.