биология

(от био... и ...логия), совокупность наук о живой природе. Предмет Б.— все проявления жизни: строение и функции живых существ и их природных сообществ, распространение, происхождение и развитие, связи друг с другом и с неживой природой. Задачи Б.— изучение закономерностей этих проявлений, раскрытие сущности жизни, систематизация живых существ. Термин «Б.» предложен в 1802 Ж. Б. Ламарком и Г. Р. Тревиранусом независимо друг от друга. Он упоминается также в соч. Т. Роозе (1797) и К. Бурдаха (1800).

Исторический очерк.

Совр. Б. уходит корнями в древность и берёт начало в странах Средиземноморья (Др. Египет, Др. Греция). Крупнейшим биологом древности был Аристотель. В средние века накопление биол. знаний диктовалось в осн. интересами медицины. Однако вскрытия человеческого тела были запрещены, и преподававшаяся по Галену анатомия была в действительности анатомией животных, гл. обр. свиньи и обезьяны. В эпоху Возрождения широко распространяются и комментируются сочинения антич. философов и натуралистов (первыми ботанич. трудами были комментарии к соч. Теофраста, Плиния Старшего и др.). В дальнейшем появляются оригинальные «травники»— краткие описания лекарств, растений. А. Чезальпино сделал попытку (1583) создания классификации растений на основе строения семян, цветков и плодов. С введением анатомирования человеческого тела блестящих успехов добивается анатомия человека, что отражено в классич. труде А. Везалия «О строении человеческого тела» (1543). Работы анатомов подготовили великое открытие 17 в.— учение У. Гарвея о кровообращении (1628), применившего для физиол. исследований количеств, измерения и законы гидравлики. Плеяда микроскопистов открывает тонкое строение растений (Р. Гук, 1665; М. Мальпиги, 1675—79; Н. Грю, 1671—82) и их половые различия (Р. Камерариус, 1694, и др.), мир микроскопич. существ, эритроциты и сперматозоиды (А. Левенгук, 1673 и ел.), изучает строение и развитие насекомых (Мальпиги, 1669; Я. Сваммердам, 1669 и ел.). Эти открытия привели к возникновению противоположных направлений в эмбриологии — овизма и анималькулизма и к борьбе концепций преформизма и эпигенеза. В области систематики Дж. Рей описал в «Истории растений» (1686—1704) св. 18 тыс. видов, сгруппированных в 19 классов. Он же определил понятие «вид» и создал классификацию позвоночных, осн. на анатомо-физиол. признаках (1693). Ж. Турнефор распределил растения по 22 классам (1700).

В 18 в. фундаментальную «Систему природы» (1735 и позже), осн. на признании неизменности изначально сотворенного мира, дал К. Линней, применив бинарную номенклатуру. Сторонник ограниченного трансформизма Ж. Бюффон построил смелую гипотезу о прошлой истории Земли, разделив её на ряд периодов, и в отличие от креационистов относил появление растений, животных и человека к последним периодам. Опытами по гибридизации Й. Кёльрёйтер окончательно доказал наличие полов у растений и показал участие в оплодотворении и развитии как яйцеклеток, так и пыльцы растений (1761 и позже). Ж. Сенебье (1782) и Н. Соссюр (1804) установили роль солнечного света в способности зелёных листьев выделять кислород и использовать для этого углекислый газ воздуха. В кон. 18 в. Л. Спалланцани осуществил опыты, опровергающие господствовавшую до тех пор в Б. идею возможности самозарождения организмов.

Уже со 2-й пол. 18 в. и в нач. 19 в. всё настойчивее в той или иной форме возникают идеи историч. развития живой природы. Ш. Бонне развил (1745, 1764) идею «лестницы сушеств», к-рую эволюционно истолковал Ж. Б. Ламарк (1809). Эволюционные идеи Ламарка в то время успеха не имели и подвергались критике со стороны мн. учёных, среди к-рых был Ж. Кювье — основоположник сравнительной анатомии и палеонтологии животных, выдвинувший (1825) учение о катастрофах (см. Катастроф теория). Антиэволюционные концепции Кювье утвердились в 1830 в результате дискуссии с Э. Жоффруа Сент-Илером, пытавшимся обосновать натурфилос. учение о «единстве плана строения» животных и допускавшим возможность эволюционных изменений под прямым воздействием внешней среды. Идея развития организмов нашла убедительное подтверждение в эмбриологич. исследованиях К. Ф. Вольфа (1759, 1768), X. Пандера (1817) и К. М. Бэра (1827), в установлении Бэром принципов сравнит, эмбриологии позвоночных (1828—37). Обоснованная Т. Шванном (1839) клеточная теория сыграла огромную роль в понимании единства органич. мира и в развитии цитологии и гистологии.

В сер. 19 в. установлены особенности питания растений и его отличие от питания животных, сформулирован принцип круговорота веществ в природе (Ю. Либих, Ж. Б. Буссенго). В физиологии животных крупные успехи достигнуты работами Э. Дюбуа-Реймона, заложившего основы электрофизиологии, К. Бернара, выяснившего роль ряда секреторных органов в пищеварении (1845, 1847) и доказавшего синтез гликогена в печени (1848), Г. Гельмгольца и К. Людвига, разработавших методы изучения нервно-мышечной системы и органов чувств. И. М. Сеченов заложил основы материалистич. понимания высшей нервной деятельности («Рефлексы головного мозга», 1863). Л. Пастер окончательно опроверг возможность самозарождения совр. организмов (1860— 1864). С. Н. Виноградский обнаружил (1887—91) бактерии, способные путём хемосинтеза образовывать органич. вещества из неорганических. Д. И. Ивановский открыл (1892) вирусы.

Крупнейшим завоеванием 19 в. было эволюц. учение Ч. Дарвина, изложенное им в труде «Происхождение видов...» (1859), в к-ром он вскрыл механизм эволюционного процесса путём естественного отбора. Утверждение в Б. дарвинизма способствовало разработке ряда новых направлений: эволюц. сравнит, анатомии (К. Гегенбаур), эволюц. эмбриологии (А. О. Ковалевский, И. И. Мечников), эволюц. палеонтологии (В. О. Ковалевский). Большие успехи, достигнутые в 70—80-х гг. 19 в. в изучении сложных процессов клеточного деления (Э. Страсбургер, 1875; В. Флемминг, 1882, и др.), созревания половых клеток и оплодотворения (О. Гертвиг, 1875 и позже; Г. Фоль, 1877; Э. ван Бенеден, 1884; Т. Боверц 1887, 1888) и связанных с ними закономерностей распределения хромосом в митозе и мейозе, породили множество теорий, искавших в ядре половых клеток носителей наследственности (Ф. Гальтон, 1875; К. Негели, 1884; Э. Страсбургер, 1884; А. Вейсман, 1885—1892; X. Де Фриз, 1889). Однако закономерности наследственности, обнаруженные Г. Менделем (1865), остались незамеченными вплоть до 1900, когда они были подтверждены и легли в основу генетики.

Отправными пунктами развития генетики в нач. 20 в. стали менделизм и мутационная теория (X. Де Фриз, 1901—03), способствовавшие в дальнейшем синтезу генетики и дарвинизма. Была сформулирована хромосомная теория наследственности (Т. Бовери, 1902—07; У. Сеттон, 1902), однако лишь Т. Морган и его школа (1910 и позже) обосновали и разработали её полностью. На основе учения В. Иогансена о чистых линиях (1903) им были введены понятия ген, генотип, фенотип (1909).

Химич. природа генов и матричный принцип их воспроизведения сначала постулировались чисто теоретически в форме представления о «наследственных молекулах» (Н. К. Кольцов, 1927). В дальнейшем было показано, что носителями генетич. информации являются молекулы ДНК (1944). Установление структуры ДНК (Дж. Уотсон и Ф. Крик, 1953) привело к раскрытию генетич. кода, дало резкий толчок развитию молекулярной биологии (в широком смысле —комплексу направлений, объединяемых понятием физико-химич. биология), а позднее — генетической инженерии и биотехнологии.

В области физиологии животных И. П. Павловым разработано учение об условных рефлексах и высшей нервной деятельности; бурно развивается нейрофизиология. Физиология растений добилась успехов в изучении фотосинтеза.

Существенное развитие в 20 в. получила эволюционная теория. В 20—30-х гг. была вскрыта роль в эволюции мутационного процесса, колебаний численности и изоляции при направленном действии отбора. Это позволило разработать синтетическую теорию эволюции, развивающую дарвинизм (С. С. Четвериков, Дж. Б. С. Холдейн, Р. Фишер, С. Райт, Дж. Хаксли, Ф. Г. Добржанский, Э. Майр и др.) и включающую учения о факторах эволюции (И. И. Шмальгаузен и др.), о микроэволюции и макроэволюции.

Крупнейшим достижением Б. является создание В. И. Вернадским биогеохимии и учения о биосфере (1926), В. Н. Сукачёвым — биогеоценологии (1942), А. Тенсли — учения об экосистемах (1935), на основе к-рых научно разрабатывается стратегия взаимоотношений человечества с природой. Трудами В.Шелфорда (1912, 1939), Ч. Элтона (1934) и мн. др. разработаны основы экологии как науки о взаимосвязи между организмами и окружающей средой. С сер. 20 в. успехи экологии, а также становящиеся всё более серьёзными проблемы охраны природы привели к «экологизации» многих биол. наук, способствовали утверждению совр. системного подхода к развитию популяционной биологии.

Система биологических наук. Одними из первых в Б. сложились комплексные науки по объектам исследования — о животных — зоология, растениях — ботаника; анатомия и физиология человека — основа медицины. В пределах зоологии сформировались более узкие дисциплины, напр. протозоология, энтомология, орнитология, териология и др.; в ботанике — альгология, бриология, дендрология и т. д. В самостоят, науки выделились микробиология, микология, лихенология, вирусология. Многообразие организмов и распределение их по группам изучают систематика животных и систематика растений. Изучением прошлой истории органич. мира занимается палеонтология и её разделы — палеозоология, палеоботаника, палеоэкология и др.

Др. аспект классификации биол. дисциплин — по исследуемым свойствам и проявлениям (механизмам) живого. Форму и строение организмов изучают морфол. дисциплины —цитология, гистология, анатомия; состав и ультраструктуру тканей и клеток— биохимия, биофизика, молекулярная Б.; образ жизни животных и растений и их взаимоотношения с условиями среды обитания — экология и более специально—гидробиология, биогеография, биогеоценология и т. д.; функции живых существ изучают физиология животных и физиология растений; закономерности поведения животных — этология; закономерности наследственности и изменчивости — предмет исследований генетики; закономерности индивидуального развития изучает эмбриология или в более широком совр. понимании — биология развития; историч. развитие — эволюционное учение. Широкое проникновение математики в разделы Б. вызвало к жизни математич. Б., биометрию.

В целом для Б. характерно взаимопроникновение идей и методов разл. биол. дисциплин, а также др. наук — химии, физики, математики. В 20 в. возникли новые биол. дисциплины и направления на границах смежных наук, а также в связи с практич. потребностями (радиобиология, космич. биология, физиология труда, социобиология и др.).

Уровни организации и изучения жизненных явлений. Для живой природы характерно сложное, иерархич. соподчинение уровней организации её структур. Вся совокупность органич. мира Земли вместе с окружающей средой образует биосферу (биосферный уровень), к-рая складывается из биогеоценозов (биогеопенотический); свободно скрещивающиеся между собой особи одного и того же вида образуют популяции (популяционно-видовой); составляющие их особи (организменный) у многоклеточных состоят из органов и тканей (органно-тканевой), образованных различными клетками (клеточный), а те, как и одноклеточные организмы, — из внутриклеточных структур (субклеточный), которые строятся из молекул (молекулярный). Для каждого из названных уровней характерны специфич. закономерности, связанные с разл. масштабами явлений, принципами образования и организации, особенностями взаимоотношений с выше- и нижележащими уровнями (см. уровни организации живой материи).

Значение биологии для сельского, лесного, промыслового хозяйства и медицины. Необходимые для питания белки, жиры, углеводы, витамины человек получает гл. обр. от культурных растений и прирученных животных. Знание законов генетики и селекции, а также физиол. особенностей культурных и одомашненных видов позволяет совершенствовать агротехнику и зоотехнику, выводить более продуктивные сорта растений и породы животных. Уровень знаний в области биогеографии и экологии определяет возможность и эффективность интродукции и акклиматизации. Биохимич. исследования позволяют полнее использовать получаемые органич. вещества растит, и животного происхождения, а также их лабораторного и пром. синтеза. Развитие в последние годы генетич. инженерии открывает широкие перспективы для биотехнологии биологически активных и лекарств, веществ. Исключительно важное значение имеет биология как теоретич. основа ведения сельского, лесного и промыслового хозяйства. Познание закономерностей размножения и распространения болезнетворных вирусов и бактерий, а также паразитич. организмов необходимо для успешной борьбы с инфекционными и паразитарными заболеваниями человека и животных.

Заключение.

Прогресс Б. в 20 в., её возросшая роль среди др. наук и для существования человечества определяют и иной облик Б. сравнительно с тем, какой она имела 40—50 лет назад. По уровню биологич. исследований ныне можно судить о материально-технич. развитии общества, т. к. Б. становится реальной производительной силой, а также рациональной науч. основой отношений между человеком и природой. Только на основе биол. исследований возможно решение одной из самых грандиозных и насущных задач, вставших перед человечеством, — управление эволюцией биосферы с целью сохранения и поддержания условий существования и развития человечества.