Какво изучават биологичните науки: списък с приложни предмети. Човешка биология

Биологията е наука, която изучава живите организми.Разкрива законите на живота и неговото развитие като особено природно явление.

Сред другите науки, биологията е фундаментална дисциплина и принадлежи към водещите клонове на природните науки.

Терминът "биология" се състои от две гръцки думи: "bios" - живот, "logos" - учение, наука, понятие.

За първи път се използва за обозначаване на науката за живота в началото на 19 век. Това е направено независимо от J.-B. Ламарк и Г. Тревиранус, Ф. Бурдах. По това време биологията се отделя от природните науки.

Биологията изучава живота във всичките му проявления. Предметът на биологията е устройството, физиологията, поведението, индивидуалното и историческото развитие на организмите, връзката им помежду си и с околната среда. Следователно биологията е система или комплекс от науки, които са до голяма степен взаимосвързани. Различни биологични науки възникват в историята на развитието на науката в резултат на изолирането на различни области на изследване на живата природа.

Основните клонове на биологията включват зоология, ботаника, микробиология, вирусология и др. като науки, които изучават групи живи организми, които се различават по ключови аспекти на устройството и жизнената дейност. От друга страна, изучаването на общите модели на живите организми доведе до появата на такива науки като генетика, цитология, молекулярна биология, ембриология и др. Изследването на структурата, функционалността, поведението на живите същества, техните взаимоотношения и исторически развитието породи морфология, физиология, етология, екология, еволюционно учение.

Общата биология изучава най-универсалните свойства, закономерности на развитие и съществуване на живите организми и екосистеми.

По този начин, биологията е система от науки.

Бързото развитие на биологията се наблюдава през втората половина на 20 век. Това се дължи предимно на открития в областта на молекулярната биология.

Въпреки богатата си история, откритията продължават да се правят в биологичните науки, дискусиите продължават и много концепции се преразглеждат.

В биологията се обръща специално внимание на клетката (тъй като тя е основната структурна и функционална единица на живите организми), еволюцията (тъй като животът на Земята е претърпял развитие), наследствеността и изменчивостта (която е в основата на непрекъснатостта и адаптивността на живота).

Съществуват редица последователни нива на организация на живота: молекулярно-генетично, клетъчно, организмово, популационно-видово, екосистемно. На всеки от тях животът се проявява по свой начин, който се изучава от съответните биологични науки.

Значението на биологията за човека

За хората биологичното познание има основно следното значение:

• Осигуряване на храна за човечеството.
• Екологичен смисъл - контрол на околната среда, така че да е подходяща за нормален живот.
• Медицинско значение - увеличаване на продължителността и качеството на живот, борба с инфекции и наследствени заболявания, разработване на лекарства.
• Естетическо, психологическо значение.

Човекът може да се разглежда като един от резултатите от развитието на живота на Земята. Животът на хората все още е силно зависим от общите биологични механизми на живота. Освен това човек влияе на природата и сам изпитва нейното въздействие.

Човешката дейност (развитие на промишлеността и селското стопанство), нарастването на населението са причинили екологични проблеми на планетата. Околната среда се замърсява и природните съобщества се унищожават.

За да се решат екологичните проблеми, е необходимо да се разберат биологичните закони.

Освен това много клонове на биологията са важни за човешкото здраве (медицинско значение). Здравето на хората зависи от наследствеността, средата на живот и начина на живот. От тази гледна точка най-важните раздели на биологията са наследствеността и променливостта, индивидуалното развитие, екологията и учението за биосферата и ноосферата.

Биологията решава проблема с осигуряването на хората с храна и лекарства. Биологичните знания са в основата на развитието на селското стопанство.

По този начин високото ниво на развитие на биологията е необходимо условие за благосъстоянието на човечеството.

През цялото си съществуване на Земята човекът изучава разнообразието на флората и фауната. Биологичните науки, чийто списък непрекъснато нараства, са от голямо значение за формирането на съвременна природонаучна картина на света. Методите и подходите се подобряват с течение на времето, което позволява разкриването на множество природни тайни.

Във връзка с

Поява на термина

Терминът се основава на две гръцки думи: bios – живот, logos – наука, учение.Кой измисли този термин? Концепция биологияозначава набор от науки за живата природа, разкрива същността на живота. Предложено е от двама видни учени G. Trevinarus и J.-B. Лемаркоще в началото на 19 век. Два века по-късно науката продължава да се развива активно, учените вече са напреднали доста далеч в своите изследвания.

Основни научни направления

Днес има много биологични дисциплини и отрасли, насочен към изучаване на живи същества, вариращи от амеба с реснички до човешкото тяло. живот - основен предметизследвания. Разнообразието от нейните проявления, въздействието върху заобикалящите процеси и явления, организация на всички нива и сегменти са сред обектите.

Нека назовем основните биологични дисциплинии ще говорим подробно за някои от тях:

• обща биология,
• системен,
• вирусология,
• микрология,
• микробиология,
• генетика,
• анатомия,
• етология,
• цитология,
• биология на развитието,
• палеонтология и др.

Важно е да знаете каква наука изучава структурата и функциите, което е една от основните дисциплини. Неговото име - цитология. Предмет на изследване са всички процеси, протичащи с клетката: раждане, жизнена дейност, възпроизводство, хранене, стареене и смърт.

Биологични дисциплини

Всички прояви на живот стават обект на изследване за биолозите . Те включват:

• разпространение на територията,
• структура,
• произход,
• функции,
• развитие на видовете,
• връзки с други живи същества и предмети.

важно!Задачата на биологията е да разкрива и изучава същността на всички биологични закономерности, с цел тяхното овладяване и управление.

Методи на изследване:

• наблюдение за описание на явления;
• сравнение – откриване на общи закономерности;
• експеримент - изкуствено създаване на ситуации, които разкриват свойствата на организмите;
• исторически метод - разбиране на света около нас чрез налични данни;
• моделиране - създаване на модели на различни биологични системи;
• съвременни авангардни методи, базирани на най-новите технологии и постижения.

Основни отрасли,неща, които трябва да знаете и какво трябва да изучавате:

• зоология – животни;
• ентомология – насекоми;
• ботаника – растения;
• анатомия – устройство на тъканите и органите;
• генетика – закони на изменчивостта и наследствеността;
• физиология – същността на всички живи същества, живот при патологии и нормалност;
• – връзката на организмите с околната среда;
• бионика – организация, структура, свойства на живата природа;
• биохимия - химическият състав на организмите и клетките, основните процеси, които са в основата на живота;
• биофизика – физически аспекти на съществуването на живата природа;
• микробиология – бактерии и други микроорганизми;
• молекулярна биология – методи за съхранение и предаване на генетична информация;
• клетъчно инженерство – производство на хибридни клетки;
• битехнология – използването на отпадъчни продукти от организми за технологични решения;
• селекция - отглеждане на нови сортове, устойчиви на вредители и суров климат, подобряващи качествата на култивираните растения.

Не всички биологични науки са изброени тук; списъкът може да бъде много по-дълъг.

Екологията е клон на биологията,изучаването на взаимоотношенията на организмите един с друг и тяхната среда. Този раздел се отнася не само фактори на околната среда, неговата физическа същност, химичен състав, но и неговото замърсяване, нарушаване IVF цикъл.

Ернест Хекелпрез 1866 г. той измисля специално име за това научно направление. Клонът на биологията, който изучава взаимоотношенията на организмите, тяхното взаимодействие не само един с друг, но и с околната среда, се нарича приложна екология.

Принадлежи към клона на биологията и е приложна наука, която изучава механизмите на човешкото унищожаване на биосферата и начините за предотвратяване на екологични бедствия. Тя се различава от другите биологични области по това, че учените не трябва да учат или изучават нещо ново, а използват съществуващи техники и разработки в практиката.

Отличава се прилагането на практически методи приложено. Така отговорихме на въпроса коя биологична наука е практическа или приложна.

За постигане на реални цели на практика се нуждаем от клиент и инвеститор. Често големи проекти и тяхното изпълнение се финансират от държавата: опазване застрашени видове, рационално изхвърляне на отпадъци и минимизиране на замърсяването на околната среда. Приложна екологияТой е общоприет, защото е неразривно свързан с всички процеси, протичащи в живите същества.

Класификация

Всяка широка научна област включва разделяне на отделни клонове.Класификацията на биологичните науки се извършва въз основа на няколко характеристики. В зависимост от предмета или обекта на изследване се разграничават:

• зоология,
• ботаника,
• микробиология и др.

Според нивото, на което се разглежда жива материя:

• цитология,
• хистология,
• молекулярна биология и др.

Според обобщени свойства на организмите:

• биохимия,
• генетика,
• екология и др.

Класификация на биологичните наукине означава, че принадлежат изцяло към определена област; всеки е тясно свързан с останалите. Например, невъзможно е да се изследват клетки без познаване на биохимичните процеси, протичащи в тях.

Интересно!Таксономия на съвременните гъби (гъба) не е нито растение, нито живо същество. Гъбата се класифицира като отделен вид живи организми, така че за нейното изследване се използват напълно различни методи. Той попада под юрисдикцията на микологията, клон на биологията.

Уникален метод

Тъканна култура -Това е метод, който позволява тъканите, както и техните клетки, да се отглеждат извън тялото. На теория той е предложен още през 1874 г. от А. Е. Голубев, а на практика е приложен едва през 1885 г. от И. П. Скворцов. След това този метод беше подобрен и разработен.

Растяща тъкан извън тялото- Пример за метод на клетъчна култура.

Същността на техниката е следната: взема се малко парче от желаната тъкан на даден организъм и се поставя в специално приготвена хранителна среда. Процесът протича при стерилни условия и оптимални температури. След известно време тъканта започва да преминава от спокойно състояние в нормално, с разделяне, хранене и отделяне на отпадъчни продукти. Попадайки в такава среда, тъканта може да се генерира с огромна скорост, но решението трябва да се промени навреме, защото замърсената среда заплашва да смаже клетките и да причини тяхната смърт.

Какво изучава биологията с помощта на метода тъканна култура. Технологията се използва основно за доказване на теории не само в биологията, но и в медицината. Ето как е изследван един от сложните процеси - митоза. Клетъчното делене е изследвано по време на ембрионалното развитие при птици и бозайници. Има няколко заболявания, които могат да бъдат потвърдени само с този метод, например неправилен брой хромозоми в човек. Добре познатите ваксини срещу полиомиелит, едра шарка или морбили са разработени с помощта на тъканна култура. Това е невероятен подход. Намира широко приложение и в парфюмерията.

Създаването на органи или техни части все още не е широко разпространено поради етичните стандарти. Освен това тази технология е скъпа. Такива напреднали техники са търсени в много области на науката.

Интересно!Растения като гербери, орхидеи, женшен и картофи се размножават чрез тъканна култура.

Раздели

Морфология в биологията –една от областите, която изучава структурата на организмите. Има два основни раздела: ендономия и анатомия. Първият се занимава с изучаване на външни признаци на живо същество, а вторият – вътрешен. Какво изучава морфологията в раздела на ендономията: критериите, по които организмите се разделят на видове. Класификацията се извършва според външен вид, форма, размер, цвят и други характеристики.

Дълго време те остават единствените определящи фактори, а вътрешната структура не се взема предвид. По-късно се оказа, че лица от един биологични видовемогат да бъдат разделени на мъже и жени, се появи нова концепция - полов диморфизъм.

Анатомията изучава вътрешната структура над клетъчното ниво. Въз основа на получените данни видовете се систематизират в групи, което позволява да се идентифицират две основни групи органи: аналогични, тоест еднакви при всички видове, и хомоложни. Първият включва части от тялото, които са сходни по функция, но имат различен произход, а вторият - различен произход, но еднакви функции. Пример хомоложни– предни крайници на бозайници и крила на птици.

Биология - наука за живата природа

Единен държавен изпит по биология 1.1. Биологията като наука, методи за познание на живата природа

Заключение

Наборът от дисциплини е от голямо значение за по-нататъшното развитие на почти всички области на човешката дейност. Познаването на законите на природата и структурата на организмите спомага за подобряване на качеството на нашия живот: подобряване на методите на лечение, производство на нови лекарства, козметика, подобряване на качеството на храната, поддържане на околната среда чиста и много други.

Биология (от гръцки bios - живот и logos - дума, учение), съвкупността от науки за живата природа - за огромното разнообразие от изчезнали и сега живи същества, обитаващи Земята, тяхното устройство и функции, произход, разпространение и развитие, връзки помежду си и с неживата природа. Биологията установява общи и частни модели, присъщи на живота във всички негови проявления и свойства (метаболизъм, възпроизводство, наследственост, променливост, адаптивност, растеж, мобилност и др.).

Първите систематични опити за разбиране на живата природа са направени от древни лекари и философи (Хипократ, Аристотел, Теофраст, Гален). Техните трудове, продължени през Ренесанса, полагат основите на ботаниката и зоологията, както и на човешката анатомия и физиология (Везалий и други). През 17-18в. Експерименталните методи навлизат в биологията. Въз основа на количествени измервания и прилагане на законите на хидравликата е открит механизмът на кръвообращението (W. Harvey, 1628). Изобретяването на микроскопа разшири границите на познатия свят на живите същества и задълбочи разбирането за тяхната структура. Едно от основните постижения на тази епоха е създаването на система за класифициране на растенията и животните (C. Linnaeus, 1735). В същото време преобладават спекулативните теории за развитието и свойствата на живите същества (спонтанно зараждане, предформиране и др.). През 19 век В резултат на рязко увеличения брой на изучаваните биологични обекти (нови методи, експедиции в тропически и труднодостъпни райони на Земята и др.), натрупването и диференциацията на знанията се формират множество специални биологични науки. Така ботаниката и зоологията са разделени на раздели, които изучават отделни систематични групи, развиват се ембриология, хистология, микробиология, палеонтология, биогеография и др.Сред постиженията на биологията са клетъчната теория (Т. Шван, 1839), откриването на закономерности на наследствеността (Г. Мендел, 1865 г.). Еволюционните учения на Чарлз Дарвин (1859) доведоха до фундаментални промени в биологията. За биологията на 20 век. Има две взаимосвързани тенденции. От една страна, се формира представа за качествено различни нива на организация на живата природа: молекулярно (молекулярна биология, биохимия и други науки, обединени от понятието физикохимична биология), клетъчно (цитология), организмово (анатомия, физиология, ембриология). ), популация-вид (екология, биогеография). От друга страна, стремежът към цялостно, синтетично познание на живата природа доведе до развитието на науките, които изучават определени свойства на живата природа на всички структурни нива на нейната организация (генетика, систематика, еволюционно учение и др.). Удивителни успехи от 50-те години насам. постигнато от молекулярната биология, която разкрива химичната основа на наследствеността (структура на ДНК, генетичен код, матричен принцип на синтез на биополимер). Учението за биосферата (V.I. Vernadsky) разкрива мащаба на геохимичната активност на живите организми и тяхната неразривна връзка с неживата природа. Практическото значение на биологичните изследвания и методи (вкл. включително генно инженерство, биотехнологии) за медицината, селското стопанство, промишлеността, разумното използване на природните ресурси и опазването на природата, както и проникването на идеи и методи на точните науки в тези изследвания са напреднали биологията от средата. 20-ти век в челните редици на естествените науки.

Биология(от гръцки bios - живот, logos - дума, наука) е комплекс от науки за живата природа.

Предмет на биологията са всички прояви на живота: структурата и функциите на живите същества, тяхното разнообразие, произход и развитие, както и взаимодействието с околната среда. Основната задача на биологията като наука е да тълкува всички явления на живата природа на научна основа, като се има предвид, че целият организъм има свойства, коренно различни от неговите компоненти.

Биологията изучава всички аспекти на живота, по-специално структурата, функционирането, растежа, произхода, еволюцията и разпространението на живите организми на Земята, класифицира и описва живите същества, произхода на техните видове и техните взаимодействия помежду си и с околната среда.

Съвременната биология се основава на 5 основни принципа:

1. клетъчна теория
2. еволюция
3. генетика
4. хомеостаза
5. енергия

Биологични науки

В момента биологията включва редица науки, които могат да бъдат систематизирани според следните критерии: предмети преобладаващ методиизследвания и по предмета, който се изучава ниво на организация на живата природа.

от предмет на изследванеаз биологичните науки се делят на бактериология, ботаника, вирусология, зоология, микология.

Ботаника е биологична наука, която изчерпателно изучава растенията и растителната покривка на Земята.

Зоология - клон на биологията, наука за разнообразието, структурата, жизнената дейност, разпространението и връзката на животните с тяхната среда, техния произход и развитие.

Бактериология - биологична наука, която изучава структурата и дейността на бактериите, както и тяхната роля в природата.

Вирусология - биологична наука, която изучава вирусите.

Основен обект микологияса гъбите, тяхната структура и характеристики на живота.

Лихенология - биологична наука, която изучава лишеите.

Бактериологията, вирусологията и някои аспекти на микологията често се обсъждат като част от микробиология - раздел на биологията, науката за микроорганизмите (бактерии, вируси и микроскопични гъби).

Таксономия, или таксономия, - биологична наука, която описва и класифицира в групи всички живи и изчезнали същества.

От своя страна всяка от изброените биологични науки се дели на биохимия, морфология, анатомия, физиология, ембриология, генетика и систематика (растения, животни или микроорганизми). Биохимия е наука за химичния състав на живата материя, химичните процеси, протичащи в живите организми и лежащи в основата на тяхната жизнена дейност.

Морфология - биологична наука, която изучава формата и структурата на организмите, както и моделите на тяхното развитие. В широк смисъл включва цитология, анатомия, хистология и ембриология. Разграничаване на морфологията на животните и растенията.

Анатомия е клон на биологията (по-точно морфология), наука, която изучава вътрешната структура и форма на отделни органи, системи и организма като цяло. Анатомията на растенията се счита за част от ботаниката, анатомията на животните се счита за част от зоологията, а анатомията на човека е отделна наука.

Физиология - биологична наука, която изучава жизнените процеси на растителни и животински организми, техните отделни системи, органи, тъкани и клетки. Има физиология на растенията, животните и човека.

Ембриология(биология на развитието)- клон на биологията, наука за индивидуалното развитие на организма, включително развитието на ембриона.

Обект генетика са законите на наследствеността и изменчивостта. В момента тя е една от най-динамично развиващите се биологични науки.

от нивото на организация на изследваната жива природа разграничават молекулярната биология, цитологията, хистологията, органологията, биологията на организмите и надорганизмовите системи.

Молекулярна биология е един от най-младите клонове на биологията, наука, която изучава по-специално организацията на наследствената информация и биосинтезата на протеини.

Цитология, или клетъчна биология,- биологична наука, чийто обект на изследване са клетките както на едноклетъчни, така и на многоклетъчни организми.

Хистология - биологична наука, клон на морфологията, чийто обект е структурата на тъканите на растенията и животните.

Към сферата органология включват морфологията, анатомията и физиологията на различни органи и техните системи. Биологията на организма включва всички науки, които се занимават с живи организми, напр. етология- наука за поведението на организмите.

Биологията на надорганизмовите системи се разделя на биогеография и екология. Изучава разпространението на живите организми биогеография, като има предвид, че екология - организация и функциониране на надорганизмови системи на различни нива: популации, биоценози (съобщества), биогеоценози (екосистеми) и биосфера.

от преобладаващите методи на изследване Може да се разграничи описателна (например морфология), експериментална (например физиология) и теоретична биология. Идентифицирането и обяснението на моделите на структурата, функционирането и развитието на живата природа на различни нива на нейната организация е задача обща биология.Включва биохимия, молекулярна биология, цитология, ембриология, генетика, екология, еволюционна наука и антропология. Еволюционна доктринаизучава причините, движещите сили, механизмите и общите закономерности на еволюцията на живите организми. Един от разделите му е палеонтология- наука, чийто предмет са изкопаемите останки от живи организми. Антропология- раздел на общата биология, науката за произхода и развитието на човека като биологичен вид, както и за разнообразието на съвременните човешки популации и моделите на тяхното взаимодействие. Приложните аспекти на биологията са включени в областта на биотехнологиите, развъждането и други бързо развиващи се науки. Биотехнологияе биологичната наука, която изучава използването на живи организми и биологични процеси в производството. Намира широко приложение в хранително-вкусовата (пекарство, сирене, пивоварство и др.) и фармацевтичната промишленост (производство на антибиотици, витамини), за пречистване на вода и др. Избор- наука за методите за създаване на породи домашни животни, сортове култивирани растения и щамове микроорганизми с необходимите за хората свойства. Подборът се разбира и като процес на промяна на живите организми, извършван от хората за техните нужди.

Напредъкът на биологията е тясно свързан с успехите на други природни и точни науки, като физика, химия, математика, компютърни науки и др. Например микроскопията, ултразвукът (ултразвукът), томографията и други методи на биологията се основават на физически закони и изследването на структурата на биологичните молекули и процесите, протичащи в живите системи, би било невъзможно без използването на химични и физични методи. Използването на математически методи позволява, от една страна, да се установи наличието на естествена връзка между обекти или явления, да се потвърди надеждността на получените резултати, а от друга страна, да се моделира явление или процес. Напоследък компютърните методи, като моделирането, стават все по-важни в биологията. На пресечната точка на биологията и други науки възникват редица нови науки като биофизика, биохимия, бионика и др.

Ролята на биологията във формирането на съвременната природонаучна картина на света

На етапа на своето формиране биологията все още не съществува отделно от другите природни науки и се ограничава само до наблюдение, изучаване, описание и класификация на представители на животинския и растителния свят, т.е. тя е описателна наука. Това обаче не попречи на древните натуралисти Хипократ (ок. 460-377 г. пр. н. е.), Аристотел (384-322 г. пр. н. е.) и Теофраст (истинско име Тиртам, 372-287 г. пр. н. е.) да дадат значителен принос в развитието на представи за структурата на човешкото тяло и животните, както и за биологичното разнообразие на животните и растенията, като по този начин полага основите на човешката анатомия и физиология, зоология и ботаника. Задълбочаването на знанията за живата природа и систематизирането на натрупаните преди това факти, настъпили през 16-18 век, завършват с въвеждането на двоична номенклатура и създаването на хармонична таксономия на растенията (C. Linnaeus) и животните (J. -Б.Ламарк). Описанието на значителен брой видове с подобни морфологични характеристики, както и палеонтологичните находки станаха предпоставка за развитието на идеи за произхода на видовете и пътищата на историческото развитие на органичния свят. Така експериментите на Ф. Реди, Л. Спаланцани и Л. Пастьор през 17-19 век опровергават хипотезата за спонтанното зараждане, изложена от Аристотел и преобладаваща през Средновековието, и теорията за биохимичната еволюция на А. И. Опарин и Дж. Халдейн, блестящо потвърден от С. Милър и Г. Юри, ни позволи да отговорим на въпроса за произхода на всички живи същества. Ако самият процес на възникване на живите същества от неживи компоненти и неговата еволюция сами по себе си вече не предизвикват съмнения, то механизмите, пътищата и посоките на историческото развитие на органичния свят все още не са напълно разбрани, тъй като нито едно от двете две основни конкуриращи се теории за еволюцията (синтетичната теория за еволюцията, създадена въз основа на теорията на Чарлз Дарвин и теорията на Ж.-Б. Ламарк) все още не могат да предоставят изчерпателни доказателства. Използването на микроскопия и други методи на сродните науки, поради напредъка в областта на други природни науки, както и въвеждането на експерименталната практика, позволи на немските учени Т. Шван и М. Шлейден да формулират клетъчна теория още през 19 век, по-късно допълнен от Р. Вирхов и К. Баер. Това се превърна в най-важното обобщение в биологията, което формира крайъгълния камък на съвременните идеи за единството на органичния свят. Откриването на модели на предаване на наследствена информация от чешкия монах Г. Мендел послужи като тласък за по-нататъшното бързо развитие на биологията през 20-21 век и доведе не само до откриването на универсалния носител на наследствеността - ДНК, но и също и генетичния код, както и фундаменталните механизми за контрол, четене и променливост на наследствената информация. Развитието на идеите за околната среда доведе до появата на такава наука като екология,и формулировка учение за биосфератакато сложна многокомпонентна планетарна система от взаимосвързани огромни биологични комплекси, както и химични и геоложки процеси, протичащи на Земята (V.I. Vernadsky), което в крайна сметка позволява поне в малка степен да се намалят негативните последици от икономическата дейност на човека. По този начин биологията играе важна роля във формирането на съвременната природонаучна картина на света.

Методи за изследване на живите обекти

Като всяка друга наука, биологията има свой собствен арсенал от методи. В допълнение към научния метод на познание, използван в други области, в биологията широко се използват методи като исторически, сравнително-описателен и др.

Научен метод познанието включва наблюдение, формулиране на хипотези, експеримент, моделиране, анализ на резултатите и извеждане на общи модели.

Наблюдение- това е целенасоченото възприемане на предмети и явления с помощта на сетивата или инструментите, определени от задачата на дейността. Основното условие за научно наблюдение е неговата обективност, т.е. способността да се проверяват получените данни чрез многократно наблюдение или използване на други изследователски методи, като например експеримент. Фактите, получени в резултат на наблюдение, се наричат данни.Те могат да бъдат като качество(описващ мирис, вкус, цвят, форма и т.н.) и количествен,Освен това количествените данни са по-точни от качествените.

Въз основа на данни от наблюдения се формулира хипотеза - предполагаемо съждение за естествената връзка на явленията. Хипотезата се тества в серия от експерименти.

Експериментсе нарича научно проведен експеримент, наблюдение на явлението, което се изучава при контролирани условия, което позволява да се идентифицират характеристиките на даден обект или явление. Най-висшата форма на експеримент е моделирането - изследването на всякакви явления, процеси или системи от обекти чрез конструиране и изучаване на техните модели. По същество това е една от основните категории на теорията на познанието: всеки метод на научно изследване, както теоретичен, така и експериментален, се основава на идеята за моделиране. Експерименталните и симулационни резултати подлежат на внимателен анализ.

Анализнаречен метод на научно изследване чрез разлагане на обект на неговите съставни части или умствено разчленяване на обект чрез логическа абстракция. Анализът е неразривно свързан със синтеза.

Синтезе метод за изучаване на предмет в неговата цялост, в единството и взаимовръзката на неговите части. В резултат на анализ и синтез най-успешната изследователска хипотеза се превръща в работна хипотеза и ако тя е в състояние да издържи на опитите да я опровергае и въпреки това успешно предсказва необясними преди това факти и връзки, тогава тя може да стане теория.

Под теорияразбират форма на научно познание, която дава холистична представа за моделите и съществените връзки на реалността. Общата насока на научните изследвания е да се постигнат по-високи нива на предвидимост. Ако никакви факти не могат да променят една теория и отклоненията от нея, които се случват, са редовни и предвидими, тогава тя може да бъде издигната до ранг на закон- необходима, съществена, устойчива, повтаряща се връзка между явленията в природата. С нарастването на обема от знания и подобряването на методите на изследване хипотезите и дори добре установените теории могат да бъдат оспорени, модифицирани и дори отхвърлени, тъй като самото научно познание е динамично по природа и постоянно подлежи на критично повторно тълкуване.

Историческият метод разкрива закономерностите на появата и развитието на организмите, формирането на тяхната структура и функция. В редица случаи с помощта на този метод хипотези и теории, които преди са били считани за неверни, придобиват нов живот. Това например се случи с предположенията на Дарвин за естеството на предаването на сигнала в растението в отговор на влиянията на околната среда. Сравнително-описателният метод включва извършване на анатомичен и морфологичен анализ на обектите на изследване. Той е в основата на класификацията на организмите, идентифицирайки моделите на възникване и развитие на различни форми на живот.

Мониторингът е система от мерки за наблюдение, оценка и прогнозиране на промените в състоянието на обекта, който се изследва, по-специално биосферата. Провеждането на наблюдения и експерименти често изисква използването на специално оборудване, като микроскопи, центрофуги, спектрофотометри и др. Микроскопията се използва широко в зоологията, ботаниката, анатомията на човека, хистологията, цитологията, генетиката, ембриологията, палеонтологията, екологията и други клонове на биология. Тя ви позволява да изучавате фината структура на обектите с помощта на светлинни, електронни, рентгенови и други видове микроскопи.

Светлинният микроскоп се състои от оптични и механични части. Оптичните части участват в конструирането на изображение, а механичните части се използват за лесна употреба на оптичните части. Общото увеличение на микроскопа се определя по формулата: увеличение на обектива x увеличение на окуляра = увеличение на микроскопа.

Например, ако лещата увеличава обекта 8 пъти, а окулярът 7 пъти, тогава общото увеличение на микроскопа е 56.

Диференциалното центрофугиране или фракциониране дава възможност за разделяне на частиците според техния размер и плътност под въздействието на центробежна сила, която се използва активно при изучаване на структурата на биологичните молекули и клетки.

Основни нива на организация на живата природа

1. Молекулярна генетика. Най-важните задачи на биологията на този етап са изучаването на механизмите на предаване на генетичната информация, наследствеността и изменчивостта.
2. Клетъчно ниво. Елементарната единица на клетъчното ниво на организация е клетката, а елементарното явление са реакциите на клетъчния метаболизъм.
3. Тъканно ниво. Това ниво е представено от тъкани, които обединяват клетки с определена структура, размер, местоположение и подобни функции. Тъканите са възникнали по време на историческото развитие заедно с многоклетъчността. При многоклетъчните организми те се образуват по време на онтогенезата като следствие от клетъчната диференциация.
4. Органно ниво. Органното ниво е представено от органите на организмите. В протозоите храносмилането, дишането, циркулацията на веществата, екскрецията, движението и възпроизводството се извършват благодарение на различни органели. По-напредналите организми имат системи от органи. При растенията и животните органите се образуват от различно количество тъкан.
5. Организмично ниво. Елементарната единица на това ниво е индивидът в неговото индивидуално развитие или онтогенеза, поради което организмовото ниво се нарича още онтогенетично. Елементарно явление на това ниво са промените в организма в индивидуалното му развитие.
6. Популационно-видово ниво. Популацията е съвкупност от индивиди от един и същи вид, които се кръстосват свободно помежду си и живеят отделно от други подобни групи индивиди. В популациите има свободен обмен на наследствена информация и нейното предаване на потомците. Популацията е елементарна единица на ниво популация-вид, а елементарното явление в този случай са еволюционните трансформации, като мутации и естествен подбор.
7. Биогеоценотично ниво. Биогеоценозата е исторически установена общност от популации от различни видове, свързани помежду си и с околната среда чрез метаболизъм и енергия. Биогеоценозите са елементарни системи, в които протича материално-енергийният цикъл, обусловен от жизнената дейност на организмите. Самите биогеоценози са елементарни единици на дадено ниво, докато елементарните явления са потоци от енергия и цикли на вещества в тях. Биогеоценозите съставляват биосферата и определят всички процеси, протичащи в нея.
8. Биосферно ниво. Биосферата е обвивката на Земята, обитавана от живи организми и трансформирана от тях. Биосферата е най-високото ниво на организация на живота на планетата. Тази обвивка покрива долната част на атмосферата, хидросферата и горния слой на литосферата. Биосферата, както всички останали биологични системи, е динамична и се трансформира активно от живите същества. Самата тя е елементарна единица на биосферното ниво, а процесите на циркулация на вещества и енергия, протичащи с участието на живи организми, се считат за елементарно явление.

Както бе споменато по-горе, всяко от нивата на организация на живата материя дава своя принос в един еволюционен процес: в клетката не само се възпроизвежда заложената наследствена информация, но и се извършва нейната промяна, което води до появата на нови комбинации от характеристики и свойства на организма, които от своя страна са подчинени на действието на естествения отбор на популационно-видово ниво и др.

Биологията е наука за живота. В момента тя представлява комплекс от науки за живата природа. Обект на изучаване на биологията са живите организми - растения и животни. и изучават разнообразието от видове, структура на тялото и функции на органи, развитие, разпространение, техните общности, еволюция.

Първобитният човек започва да натрупва първите сведения за живите организми. Живите организми му осигуряваха храна, материал за облекло и жилище. Още по това време човек не можеше без знания за свойствата на растенията, местата, където растат, времето на узряване на плодовете и семената, местообитанията и навиците на животните, които ловуваше, хищниците и отровните животни, които биха могли да застрашат неговият живот.

Така постепенно се натрупва информация за живите организми. Одомашняването на животните и началото на култивирането на растенията изискват по-задълбочени познания за живите организми.

Първи основатели

Значителен фактически материал за живите организми е събрал великият лекар на Гърция - Хипократ (460-377 г. пр. н. е.). Той събира информация за структурата на животните и хората и дава описание на костите, мускулите, сухожилията, мозъка и гръбначния мозък.

Първата голяма работа зоологияпринадлежи на гръцкия натуралист Аристотел (384-322 г. пр. н. е.). Той описва повече от 500 вида животни. Аристотел се интересува от устройството и начина на живот на животните, той полага основите на зоологията.

Първата работа по систематизиране на знанията за растенията ( ботаника) е направено от Теофраст (372-287 пр.н.е.).

Древната наука дължи разширяването на знанията за устройството на човешкото тяло (анатомия) на лекаря Гален (130-200 г. пр. н. е.), който извършва аутопсии на маймуни и прасета. Неговите трудове оказват влияние върху естествените науки и медицината в продължение на няколко века.

През Средновековието, под игото на църквата, науката се развива много бавно. Важен крайъгълен камък в развитието на науката е Ренесансът, който започва през 15 век. Още през 18в. Ботаниката, зоологията, анатомията на човека и физиологията се развиват като самостоятелни науки.

Основни етапи в изучаването на органичния свят

Постепенно се натрупва информация за разнообразието от видове, структурата на тялото на животните и хората, индивидуалното развитие и функциите на органите на растенията и животните. През вековната история на биологията най-големите етапи в изучаването на органичния свят могат да бъдат наречени:

• Въвеждане на принципите на систематиката, предложени от К. Линей;
• изобретение на микроскопа;
• създаване на клетъчна теория от Т. Шван;
• утвърждаване на еволюционната доктрина на Чарлз Дарвин;
• откриване от Г. Мендел на основните закони на наследствеността;
• приложение на електронен микроскоп за биологични изследвания;
• дешифриране на генетичния код;
• създаване на учението за биосферата.

Към днешна дата науката познава около 1 500 000 вида животни и около 500 000 вида растения. Изучаването на разнообразието от растения и животни, особеностите на тяхната структура и жизнена дейност е от голямо значение. Биологичните науки са в основата на развитието на растениевъдството, животновъдството, медицината, биониката и биотехнологиите.

Една от най-старите биологични науки е анатомията и физиологията на човека, които формират теоретичната основа на медицината. Всеки човек трябва да разбира структурата и функциите на тялото си, за да може да окаже първа помощ, ако е необходимо, съзнателно да се грижи за здравето си и да спазва хигиенните правила.

През вековете ботаниката, зоологията, анатомията и физиологията са били развивани от учените като независими, изолирани науки. Едва през 19в. бяха открити модели, които са общи за всички живи същества. Така се появиха науките, които изучават общите закони на живота. Те включват:

• Цитологията е наука за клетките;
• генетика - наука за изменчивостта и наследствеността;
• екология - наука за връзката на организма с околната среда и в съобщества от организми;
• Дарвинизъм – наука за еволюцията на органичния свят и др.

В учебната програма те формират предмета обща биология.