Біологічні системи. Біологічне пізнання

1.

Біологічні системи.
Біологічне пізнання
Модель «Біосфера 2» в пустелі Сонора поблизу м. Оракл, штат Арізона, США

2.

Найнезрозумілішим у цьому світі є
те, що його можна зрозуміти.
А. Ейнштейн
Автомобіль (від грец. автос
- сам і лат. mobilis - той,
що рухається) - самохідна
колісна машина з двигуном,
що призначена для
перевезення людей чи
вантажу безрейковими
дорогами.
Порівняйте автомобіль як технічну систему з конем як
біологічною системою. Що є спільного між цими
системами і чим вони відрізняються одна від одної?
Альберт Ейнштейн
(1879-1955)

3.

Найзагальніші особливості
біологічних систем
Біологічні системи - це сукупність взаємопов’язаних структурних й функціональних
компонентів
• найзагальнішими особливостями яких є відкритість, упорядкованість та рівневість
• предметом сучасної біології є біологічні системи різної складності;
• основними типами біологічних систем є клітина, організм, популяція, вид, екосистема та
біосфера
спільні ознаки біосистем: їхня організація та зв’язки;
структурна організація біосистеми
визначається складовими частинами й
компонентами
функціональна організація - це злагоджена
діяльність складових частин біосистеми, що
називається функціонуванням
Наприклад, клітини мають поверхневий апарат, цитоплазму і ядро, які утворені певними
компонентами (наприклад, в цитоплазмі є органели) та всі компоненти взаємозалежні та
взаємопов’язані через діяльність клітини
• цілісність біосистем забезпечують внутрішні та зовнішні взаємозв’язки компонентів біосистеми
між собою та із зовнішнім середовищем

4.

Найзагальніші особливості
біологічних систем
Біосистеми мають ряд особливостей, що відрізняють їх від неживих систем:
• серед них немає жодної, яка була б притаманна тільки живому;
• здатності живого до використання й перетворення речовин, енергії та інформації
Найзагальніші властивості біосистем
відкритість
упорядкованість
рівневість
Фундаментальні властивості біосистем
саморегуляції
самооновлення
механізми збереження механізми утворення
динамічної сталості
нових складових
частин замість
пошкоджених чи
втрачених
Біосфера
Екосистема
Вид
самовідтворення
Популяція
забезпечують
наступність існування
в час
Організм
Клітина
Основні типи
біосистем

5.

Принципи взаємодії рівнів
організації біологічних систем
Рівні організації біосистем - це певний тип взаємодії структурних та функціональних
складників біологічних систем
Більшість дослідників виокремлюють такі рівні організації біосистем:
• молекулярний
складниками є хімічні елементи та сполуки, біохімя, біофізика, молекулярна
біохімічні реакції;
біологія
• клітинний
частинами є поверхневий апарат,
цитоплазма та ядро, або нуклеоїд, життєві
процеси клітин;
цитологія
• організмовий
клітини, тканини, органи й системи органів
організмів;
гістологія, анатомія, фізіологія,
морфологія, ембріологія, генетика
• популяційновидовий
організми одного виду з їхніми
взаємовідносинами;
екологія, генетика, популяційна
та еволюційна біологія
• екосистемний
організми різних видів, які взаємодіють між
собою та з навколишнім середовищем;
екологія
• біосферний
взаємопов’язані екосистеми
екологія, вчення про біосферу

6.

Принципи взаємодії рівнів
організації біологічних систем
Система
органів
Взаємодія рівнів організації біосистем
відбувається за принципами:
єдності
ієрархії
основою єдності всіх
рівнів організації
біосистем є проникаючі
крізь них потоки
речовин, енергії та
інформації
будь-яка система є
компонентом системи
вищого рангу і, в свою
чергу, складається з
підпорядкованих їй
біосистем систем нижчого
рангу
Організм
Орган
Популяція
Тканина
Клітина
Екосистема
Органела
Молекула
Планета
Земля
Рівні організації біосистем
Існування організмів забезпечується організацією будови й життєдіяльності на
молекулярному і клітинному рівнях, а самі організми є компонентами
популяційно-видового рівня

7.

Організація біологічного пізнання
Біологічне пізнання - це організована діяльність відповідно до мети й завдань,
результатом якої є нові знання про живу природу
Головне завдання біологічної науки - побудова системи достовірного знання, що
ґрунтується на фактах і узагальненнях, що їх можна перевірити й підтвердити чи
спростувати
Для накопичення й обробки знань біологія використовує поняття:
• науковий
факт
спостереження або експеримент, які можуть бути
відтворені та підтверджені (наприклад, листок зелений)
• гіпотеза
обґрунтоване припущення, що висувають для пояснення
фактів (наприклад, гіпотези походження людини)
• теорія
узагальнення системи фактів, що дає змогу робити
прогнози, які згодом підтверджуються (наприклад,
клітинна теорія)
• закон
це закономірності, що не мають винятків і встановлюють
зв’язки між різними явищами (наприклад, закони
спадковості)
Аа
Аа
АА
Аа
Аа
аа
Другий закон Менделя

8.

Організація біологічного пізнання
Для пізнання всієї різноманітності біосистем застосовують найрізноманітніші методи
Загальні методи наукового пізнання поділяють на:
Емпіричні
Теоретичні
• допомагають вивчати природні
об’єкти, доступні для сприйняття;
• дослідник, не працюючи безпосередньо з
природними об’єктами, здобуває знання
шляхом розумових операцій;
• спостереження, порівняння,
вимірювання, експеримент
• аналіз, синтез, абстрагування, конкретизація,
узагальнення, аналогія, гомологія
Спостереження
Вимірювання
Аналіз

9.

Організація біологічного пізнання
Основні методи біологічного пізнання:
порівняльноописовий
дає змогу описувати результати спостережень, явища чи організми і
порівнювати їх з подібним для визначення спільних та відмінних ознак
експериментальнй
ґрунтується на тому, що дослідники змінюють будову, функції, поведінку
об’єктів дослідження і спостерігають за наслідками цих змін
моніторинг
постійне спостереження за станом окремих біологічних об’єктів, перебігом
певних процесів у екосистемах чи біосфері
моделювання
метод дослідження і демонстрування структур, функцій, процесів за
допомогою їхнього спрощеного відтворення
статистичний
метод математичної обробки результатів спостережень чи дослідів для
перевірки ступеня вірогідності
Порівняльно-описовий метод
Експеримент
Модель серця людини,
Екологічний моніторинг

10.

Організація біологічного пізнання
У біологічному пізнанні велике значення має
спрямованість й визначеність діяльності
Основні підходи до біологічного пізнання:
• історичний
визначає розгляд природних об’єктів
та явищ у виникненні та розвитку;
• системний
орієнтує на вивчення біосистеми як
єдиного цілого;
• морфологічний
спрямовує на вивчення форми та
будови у взаємозв’язках із
функціями;
• фізіологічний
організовує дослідження
життєдіяльності;
• екологічний
спрямовує вивчення організмів у
їхніх взаємозв’язках з іншими
організмами та навколишнім
середовищем
Антропогенез
Трофічні зв’язки в екосистемі

11.

Висновки
• Сучасне розуміння сутності життя ґрунтується на
структурно-функціональному підході, згідно з яким у
біосистемах виокремлюють структурні компоненти,
визначають їхні функції та зв'язки
• Всі рівні організації біосистем взаємопов'язані між собою
завдяки триєдиному потоку речовин, енергії та інформації
й організовані за принципом ієрархії
• Біологічне пізнання передбачає діяльність за допомогою
наукових понять, методів та підходів

12.

Завдання на застосування знань
«Методи біологічних досліджень»
Укажіть використаний у прикладах метод біологічного дослідження:
1. Учні розглянули листки двох рослин і назвали ознаки подібності та відмінності.
2. Учені з’ясували, що голуби дослідної групи втрачають орієнтацію, якщо до них
прикріплюють маленькі магніти, в той час як птахи контрольної групи з
ненамагніченими шматочками металу не втрачали правильного напрямку польоту.
3. Екологи визначили, що величезної шкоди басейну Дністра завдають забруднені
пестицидами й нітратами стоки з полів та викиди промислового концерну
«Хлорвініл».
4. В європейців частота груп крові є такою: І - 46 %, ІІ - 42 %, ІІІ - 9 % і IV 3 %.
5. Учені використовують ртутну краплину в розчині кислоти, що здійснює ритмічні
рухи, для дослідження клітинного руху амеби.

13.

Дякую за увагу!