Біологія та екологія як наука

Термін «біологія» в його сучасному значенні запропонував французький учений Жан Батист Ламарк 1802 року. Біологія (від давньогрец. bios — «життя», logos — «учення») — це наука про життя. Об’єктом вивчення біології є всі живі організми та різноманітні аспекти їхньої життєдіяльності.

Термін «екологія» запропонував німецький учений Е. Геккель 1866 року. Екологія вивчає взаємозв’язки між рослинними та тваринними угрупованнями. Сучасна екологія вивчає також взаємодію людини та біосфери, суспільного виробництва та навколишнього середовища тощо.

Біологічні та екологічні системи

Система — це ціле, що складається зі взаємопов’язаних частин (елементів). Біологічними системами називають системи, до складу яких входять живі організми. Властивості системи не зводяться до суми властивостей її складових. Сукупність складових, які утворюють систему, має властивості, не притаманні жодному з її окремих елементів. Наприклад, такі живі системи, як клітини, є живими лише як результат взаємодії їхніх складових (органел, цитоплазми, мембран). А кожний з цих елементів, виділений окремо, живим бути не може.

Екосистема — це сукупність живих організмів, які мешкають у певному середовищі існування й утворюють з ним єдине ціле.

Будь-яка екосистема має два головних компоненти — біотичний і абіотичний. Біотичний компонент екосистеми — це всі живі організми, які входять до її складу (тварини, рослини, бактерії тощо). Абіотичний — це компоненти неживої природи (каміння, вода, повітря тощо). Біотичний компонент екосистеми називають біоценозом.

Живе та неживе. У чому різниця?

Живі організми відрізняє від неживих об’єктів ціла низка особливостей. Найбільш фундаментальними з них учені вважають здатність до самовідтворення, самооновлення і саморегуляції.

Самовідтворення — це здатність до утворення подібного до себе. У живих організмів здатність до самовідтворення проявляється у формі статевого або нестатевого розмноження.

Самооновлення — це здатність утворювати нові складові системи замість старих. У випадку пошкодження чи поганої роботи клітина може замінювати свої органели, а багатоклітинні організми — окремі клітини, інколи цілі групи клітин або навіть окремі органи. З підвищенням складності будови організмів ця здатність зазвичай зменшується (мал. 1.1).

Саморегуляція — це здатність системи встановлювати й підтримувати свої основні показники на відносно постійному рівні. У біологічних системах такими показниками є, наприклад, концентрація деяких йонів у клітинах (К, Са, Mg тощо), pH внутрішнього середовища, вміст кисню та вуглекислого газу в клітинах, температура тіла (мал. 1.2, с. 6) або кількість світла, яка проходить через зіницю ока (мал. 1.3, с. 6), тощо.

Рівні організації живого

Дуже важливою особливістю живих об’єктів є те, що будь-який з них має кілька рівнів організації. Кожний рівень є системою з певним набором елементів і з різним рівнем складності. Окремі рівні є складовими частинами наступних рівнів і, у свою чергу, включають до свого складу попередні рівні.

Мал. 1.1. Самооновлення на прикладі загоєння рани

Мал. 1.2. Способи підтримки температури тіла ссавців: а — її підвищення за рахунок роботи різних органів, б — її зниження

Мал. 1.3. Зміна розміру зіниці ока за різної освітленості

Рівні організації живого

Слід відмітити, що не всі біологічні системи мають у своєму складі всі рівні організації. Так, у популяціях одноклітинних організмів відсутній тканинно-органний рівень. А рівні клітинний і організмовий є для них тотожними.

Застосування біологічних знань

Біологія є наукою, яка стрімко розвивається. Кожного року вчені отримують нові знання про живі організми, їхню життєдіяльність, взаємодію між собою і з навколишнім середовищем та використовують їх у різних галузях своєї життєдіяльності (мал. 1.4).

Промисловість (легка, харчова, будівельна, гірнича)

Медицина та виробництво ліків

Сільське господарство

Прогнозування кліматичних та геологічних процесів

Попередження екологічних катастроф

Природоохоронні заходи, раціональне використання природних ресурсів

Мал. 1.4. Галузі застосування біологічних знань

Отже, тепер ви знаєте

1. Які є фундаментальні властивості живого? 2. Що таке самоорганізація, саморегуляція і самовідтворення, для чого вони потрібні живим системам? 3. Які існують рівні організації живого? 4. Чому живим системам необхідно підтримувати свої основні показники на постійному рівні? 5*. Поясніть на прикладах, як людина застосовує знання з біології в кожній з галузей своєї діяльності (мал. 1.4).

Запитання та завдання

6. На прикладі будь-якого ссавця покажіть, як живі організми здійснюють саморегуляцію. 7. Розгляньте особливості рівнів організації живого на прикладі інфузорій та грибів. 8*. Відомо, що кристали у насичених розчинах можуть рости в розмірах, зберігаючи сталу внутрішню структуру. Чи можна це розглядати як прояв здатності до самоорганізації, саморегуляції і самовідтворення для неживих систем?