Биологические системы. Биологическое познание
- 30-10-2021, 20:16
- 506
9 Клас , Биология 9 класс Соболь (новая программа)
§ 2. БИОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ. БИОЛОГИЧЕСКОЕ ПОЗНАНИЕ
Основные понятия и ключевые термины: БИОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ. Уровни организации жизни. Биологическое познание.
Вспомните! Что такое биологические системы?
Подумайте!
Автомобиль (от греч. автос - сам и лат. mobilis - тот, что движется) - самоходная колёсная машина с двигателем, предназначенная для перевозки людей или грузов по безрельсовым дорогам. Сравните автомобиль как техническую систему с лошадью как биологической системой. Что общего между этими системами и чем они отличаются друг от друга?
СОДЕРЖАНИЕ
Каковы общие особенности биологических систем?
БИОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ - это совокупность взаимосвязанных структурных и функциональных компонентов, наиболее общими особенностями которых являются открытость, упорядоченность и уровневость. Предметом современной биологии являются биологические системы различной сложности. Основными типами биологических систем являются клетка, организм, популяция, вид, экосистема и биосфера (ил. 2).
Общими признаками биосистем являются их организация и связи. Структурная организация биосистемы определяется составными частями и компонентами. Так, клетки имеют поверхностный аппарат, цитоплазму и ядро, которые образованы определёнными компонентами (например, в цитоплазме имеются органеллы). Функциональная организация - это слаженная деятельность составных частей биосистемы; она называется функционированием. Целостность биосистем обеспечивают внутренние и внешние взаимосвязи компонентов биосистемы между собой и с внешней средой.
Ил. 2. Основные типы биосистем
Биосистемы имеют ряд особенностей, отличающих их от неживых систем. Однако среди них нет ни одной, которая была бы присуща только живому. Наиболее общими особенностями биосистем являются открытость, упорядоченность и уровневость, осуществляемые благодаря способности живого к использованию и обмену веществ, энергии и информации. Биосистемы различной сложности имеют механизмы саморегуляции для сохранения динамической устойчивости, самообновления - для образования новых составных частей вместо повреждённых или утраченных и самовоспроизводства - для преемственности существования во времени, которые являются их фундаментальными свойствами.
Итак, современное понимание сущности жизни основывается на структурно-функциональном подходе, согласно которому в биосистемах выделяют структурные компоненты, определяющие их функции и связи.
Каковы принципы взаимодействия уровней организации биологических систем?
Уровни организации биосистем - это определённый тип взаимодействия структурных и функциональных компонентов биологических систем. Большинство исследователей выделяют: молекулярный (составляющими являются химические элементы и соединения, биохимические реакции), клеточный (поверхностный аппарат, цитоплазма и ядро, или нуклеоид, жизненные процессы клеток), организменный (клетки, ткани, органы и системы органов организмов), популяционно-видовой (организмы одного вида с их взаимоотношениями), экосистемный (организмы разных видов, взаимодействующие между собой и с окружающей средой) и биосферный (взаимосвязанные экосистемы) (ил. 3).
Ил. 3. Уровни организации жизни
Уровни организации биосистем взаимодействуют по принципу единства и иерархии. Основой единства всех уровней организации биосистем являются проникающие сквозь них потоки веществ, энергии и информации. А принцип иерархии систем заключается в том, что любая система является компонентом системы высшего ранга и, в свою очередь, состоит из подчинённых ей биосистем систем низшего ранга. Так, существование организмов обеспечивается организацией строения и жизнедеятельности на молекулярном и клеточном уровнях, а сами организмы являются компонентами популяционно-видового уровня.
Итак, все уровни организации биосистем взаимосвязаны между собой благодаря триединому потоку веществ, энергии и информации и организованы по принципу иерархии.
Как организуется биологическое познание?
Биологическое познание - это организованная деятельность согласно целей и задач, результатом которой являются новые знания о живой природе. Главная задача биологической науки - построение системы достоверного знания, основанной на фактах и обобщениях, которые можно проверить и подтвердить или опровергнуть. Биология, как и любая другая наука, для накопления и обработки знаний использует такие понятия, как научный факт, гипотеза, теория, закон.
Научный факт - наблюдение или эксперимент, которые могут быть воспроизведены и подтверждены (например, лист зелёный).
• Гипотеза — обоснованное предположение, которое выдвигают для объяснения фактов (например, гипотезы происхождения человека).
• Теория - обобщение системы фактов, позволяющее делать прогнозы, которые впоследствии подтверждаются (например, клеточная теория).
• Закон - это закономерности, не имеющие исключений и устанавливающие связи между различными явлениями (например, законы наследственности).
Для познания всего разнообразия биосистем применяют самые разнообразные методы. Общие методы научного познания разделяют на две группы: эмпирические и теоретические. Методы эмпирического познания помогают изучать природные объекты, доступные для восприятия (наблюдение, сравнение, измерение, эксперимент). Методы теоретического познания - методы, с помощью которых исследователь, не работая непосредственно с природными объектами, приобретает знания путём мыслительных операций (анализ, синтез, абстрагирование, конкретизация, обобщение, аналогия, гомология).
Основными методами биологического познания являются сравнительно-описательный, экспериментальный, моделирование, мониторинг и статистический.
• Сравнительно-описательный метод позволяет описывать результаты наблюдений, явления или организмы и сравнивать их с подобным для определения общих и отличительных признаков.
• Экспериментальный метод основан на том, что исследователи изменяют строение, функции, поведение объектов исследования и наблюдают за последствиями этих изменений.
• Мониторинг - это постоянное наблюдение за состоянием отдельных биологических объектов, ходом определённых процессов в экосистемах или биосфере.
• Моделирование - это метод исследования и демонстрации структур, функций, процессов с помощью их упрощённого воспроизведения.
• Статистический метод - это метод математической обработки результатов наблюдений или опытов для проверки степени достоверности.
В биологическом познании большое значение имеют направленность и определённость деятельности. Основными подходами к биологическому познанию являются:
• исторический - определяет рассмотрение природных объектов и явлений в возникновении и развитии;
• системный - ориентирует на изучение биосистемы как единого целого;
• морфологический - направляет на изучение формы и строения в взаимосвязях с функциями;
• физиологический - организует исследование жизнедеятельности;
• экологический - направляет изучение организмов в их взаимосвязях с другими организмами и окружающей средой.
Итак, биологическое познание предполагает деятельность с помощью научных понятий, методов и подходов.
ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ
Задание на применение «Методы биологических исследований»
Укажите использованный в примерах метод биологического исследования:
1. Учащиеся рассмотрели листья двух растений и назвали признаки сходства и отличия.
2. Учёные выяснили, что голуби опытной группы теряют ориентацию, если к ним прикрепляют маленькие магниты, в то время как птицы контрольной группы с ненамагниченными кусочками металла не изменяли правильного направления полёта.
3. Экологи определили, что огромный вред бассейну Днестра наносят загрязнённые пестицидами и нитратами стоки с полей и выбросы промышленного концерна «Хлорвинил».
4. У европейцев частота групп крови такова: І - 46 %, II - 42 %, III - 9 % и IV - 3 %.
5. Учёные используют ртутную каплю в растворе кислоты, которая осуществляет ритмичные движения, для исследования клеточного движения амёбы.
Самостоятельная работа «Графическое моделирование»
Моделирование (в биологии) - метод исследования биологических объектов познания с помощью их упрощённой имитации путём создания моделей. Используйте приведённые данные и постройте графическую модель изменения численности населения Земли: 1750 г. - 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.
ОТНОШЕНИЕ
Сравните изображённые биологические системы. Докажите зависимость функционирования биосистем от взаимосвязей между элементами разных уровней.
РЕЗУЛЬТАТ
Коментарі (0)