Биология (греч. bios — жизнь + logos — учение; англ. biology) — наука, объединяющая ботанику, зоологию, антропологию, психологию, другие дисциплины.

Представляет собой совокупность наук о живой природе, изучающих свойства и проявления жизни на всех уровнях её организации – от молекулярного до биосферного. Особенности организации и специфические проявления жизни на каждом уровне изучают соответствующие отрасли биологии.

На планете Земля насчитывается 7,8 млн видов животных, 611 тысяч – грибов, 300 тысяч – растений. Зоологами описано около 15%. На изучение остальных видов животных может уйти около 500 лет.

Биология состоит из нескольких научных разделов, но все они объединены пятью принципами в одно целое.

Клеточная теория. Живые организмы состоят из одной или нескольких клеток и внеклеточного вещества. Это основополагающее утверждение теории. Клетки похожи по строению, хотя имеют разные размер и форму. Они размножаются делением существующих клеток. Многоклеточные организмы появляются на свет в результате оплодотворения яйцеклетки. Клеточная теория описывает строение, размножение, функционирование и взаимодействие клеток друг с другом и окружающей средой.

Эволюция. Все живые организмы на Земле имеют одно происхождение. Это объясняет похожее строение клеток и процессы, происходящие в них. По Дарвину, развитие происходит в результате естественного (выживание в природе) или искусственного отбора, при котором человек сам выводит новые породы животных и сорта растений. В рамках синтетической теории эволюции выдвинута ещё одна причина изменения живых существ – генетический дрейф. При передаче генов из поколения в поколение частота их распределения может нарушаться по разным причинам (катастрофические природные явления, гибель живых организмов или деятельность человека).

Теория гена. Гены – элементарные единицы наследственности. Они передают форму и функции живых организмов из поколения в поколение. Совокупность генов – это генотип. Он хранится в одной или нескольких хромосомах, длинных цепочках ДНК. Число их у разных видов не повторяется. Гены изменяются и могут мутировать в ответ на воздействие окружающей среды. Это может стать причиной патогенных процессов в организме и заболеваний. Все живые организмы на Земле обладают одинаковыми основными механизмами, предназначенными для копирования ДНК и синтеза белка.

Гомеостаз. Это саморегуляция и сохранение постоянства внутренней среды живыми организмами. Например, тело человека поддерживает постоянную температуру в здоровом состоянии. С гомеостазом связаны и более глобальные процессы в биосистемах: растения поддерживают постоянную концентрацию кислорода в атмосфере Земли.

Энергия. Благодаря изучению энергии люди смогли найти альтернативные источники её применения. Энергия – это непременное условие поддержания жизни всех организмов. Она получается из веществ, служащих пищей, или с помощью некоторых химических реакций. Растения путём фотосинтеза преобразуют солнечную энергию в химическую с помощью воды и минералов. Часть ее уходит на поддержание жизни, другая – теряется в виде отходов жизнедеятельности и тепла.

Область изучения биологии очень широка. По мере накопления знаний появлялись новые, более узкие дисциплины. Обычно они классифицируются по типу исследуемых организмов.

Морфология (англ. morphology) — наука, изучающая формы жизни.

Изучает как внешнее строение (форму, структуру, цвет, образцы) организма, таксона или его составных частей, так и внутреннее строение живого организма (например, морфология человека).

Подразделяется на наружную морфологию (См. Эйдономия) и внутреннюю морфологию (см. Анатомия), а также морфологию животных и морфологию растений. Также применяется термин общая морфология, который указывает на известные или главные отличительные стороны организма или морфологии таксона.

Фактически, понятие морфологии ввёл немецкий поэт и естествоиспытатель И.В. Гёте, определив её как «учение о форме органических тел, её образовании и преобразовании».

Также применяется термин «общая морфология», который указывает на известные или главные отличительные стороны организма или морфологии таксона. Описание общей морфологии организма могло бы включать, к примеру, его форму, главные цвета, основную расцветку и т.д., но не мелкие детали.

Морфология животных (МЖ). В зависимости от структурного уровня исследуемых объектов включает цитологию, гистологию, анатомию, эмбриологию.

По используемым подходам к изучению объекта выделяют описательную, функциональную и экологическую морфологию.

По особенностям рассматриваемых изменений структур организмов, происходящих в ходе исторического развития, – эволюционную морфологию (с относящейся к ней сравнительной анатомией животных и палеонтологией); по характеру фенотипических внутривидовых вариаций – популяционную морфологию.

Особое место занимает морфология человека, изучающая структуры его организма и различные аспекты их изменчивости (возрастной, половой, профессиональной, территориальной).

Морфология растений (МР) – один из важнейших разделов ботаники. Основные задачи МР: выявление и описание морфологического разнообразия растений в природе; установление закономерностей строения и взаимного расположения органов и их систем; исследование изменений общего облика и отдельных органов в индивидуальном развитии растений; выяснение происхождения органов и их систем в ходе эволюции растительного мира; изучение воздействия различных внешних и внутренних факторов на формообразование. В узком значении МР – наука только о внешнем строении растений. В этом случае из неё как самостоятельной науки выделяют анатомию, эмбриологию и цитологию растений. Названия некоторых научных направлений в МР связаны с названиями тех структур растений, которые они исследуют (например, палинология изучает пыльцу, карпология – плоды). МР тесно связана с физиологией растений, геоботаникой, палеоботаникой, систематикой, многими другими науками.

Познание строения организмов состоит из выявления элементов структуры их тел (тектология) и специфики размещения этих элементов в теле растения (архитектоника). В результате тектолого-архитектонического анализа формируется представление об общем типе строения данной группы (вида, рода, семейства и других таксонов) растений (архетипе). Универсальный метод выявления структурных элементов – сравнение разных организмов и архетипов, в ходе которого устанавливают гомологи – эквивалентные, но не всегда идентичные структуры. Все гомологи одного типа составляют определённый класс структурных элементов, или мерон (например, лист семенных растений и т.п.). Сходные структуры разных меронов противопоставляют гомологам как аналоги. При сравнении структур, относящихся к одному мерону, возможны реконструкция хода их эволюционного преобразований и установление проявляющихся при этом закономерностей.

Таксоном (обратное образование от таксономии; множественное число – taxa) в биологии называют группу из одной или нескольких популяций организма или организмов, рассматриваемых систематиками как единое целое. Большинство таксонов отличаются от других по морфологическим признакам. Как правило, близкие таксоны имеют гораздо меньше отличий, чем более удалённые, связанные с ними, но есть и исключения из этого. Однако ненадёжность опоры только на морфологические данные заключается в том, что при анализе ДНК двух групп морфологически отличающих организмов может оказаться, что все они принадлежат к одному виду. И наоборот, иногда не связанные таксоны оказываются одинаковыми по внешнему виду путём конвергентной эволюции или даже путём мимикрии.

Ботаника (др.-греч. βοτανικός — «относящийся к растениям», от βοτάνη — «трава, растение») – раздел биологии, изучающий растения. Долгое время наука описывала только внешний вид представителей флоры. Позже стали изучать происхождение, распространение, размножение, внутреннее строение, патологии растений. Условно выделяют несколько подразделов в ботанике. Систематика растений разделяет их на соподчинённые группы. Морфология изучает форму представителей флоры в процессе развития. Экология растений исследует влияние среды обитания и способы приспособления к внешним условиям. Фитогеография изучает распространение по поверхности Земли. Деление на подразделы условно. Их методы изучения часто пересекаются, а знания взаимно используются. Физиология и биохимия растений не всегда относится к ботанике. Процессы, протекающие внутри представителей флоры и фауны, во многом схожи. В ботанике для изучения используются методы наблюдения, сравнения, а также исторический и экспериментальный. Ученые собирают коллекции, наблюдают растения в природе или в лаборатории, проводят опыты в естественной или созданной среде.

Зоология (от др.-греч. ζῷον — животное + λόγος — учение)– наука о животных и человеке.

Она взаимосвязана с ветеринарией, медициной и сельским хозяйством. Из-за большого разнообразия существ зоология имеет много вспомогательных дисциплин по объектам исследования: ихтиология, орнитология, териология, герпетология, нематология, арахнология и другие.

Основные направления делятся по задачам исследования:

систематика – классификация живых организмов;

морфология изучает внешнее и внутреннее строение;

эмбриология занимается исследованиями в области развития зародышей;

физиология изучает функционирование и регуляцию живых организмов;

этология – исследование инстинктов;

зоогеография – распространение животных по Земле.

Микробиология (греч. μικρος — малый, лат. bios — жизнь, лат. logos — учение) - наука о микроскопических живых существах: одноклеточных, многоклеточных и безклеточных (вирусах).

Изучается их внешнее и внутреннее строение, происхождение, развитие, роль в экосистемах и систематика. По своей сути микробиология является биологической фундаментальной наукой. Для изучения микроорганизмов она использует методы других наук, прежде всего физики, биологии, биоорганической химии, молекулярной биологии, генетики, цитологии, иммунологии.

Используются следующие методы изучения микроорганизмов: микроскопия; культуральный – лабораторное выявление возбудителей заболеваний; биологический – заражение и исследование лабораторных животных; молекулярно-генетический (ПЦР, ДНК- и РНК-зонды и др.); серологический – выявление антигенов и антител к ним.

Микробиология разделена на специальные дисциплины: общая, медицинская, промышленная, геологическая, космическая, сельскохозяйственная и ветеринарная.  Как и всякая наука, микробиология подразделяется на общую и частную.

Общая микробиология изучает закономерности строения и жизнедеятельности микроорганизмов на всех уровнях — молекулярном, клеточном, популяционном; генетику и взаимоотношения их с окружающей средой.

Частная микробиология – раздел микробиологии, предметом изучения которой являются отдельные представители микромира в зависимости от проявления и влияния их на окружающую среду, живую природу, в т.ч. человека.

К частным разделам микробиологии относятся: медицинская микробиология, ветеринарная микробиология, сельскохозяйственная микробиология, техническая (раздел биотехнологии), морская, космическая микробиология.

Существование микроорганизмов предсказано за много веков до того, как они были впервые обнаружены, например, джайнами в Индии и Марком Терентием Варроном в Древнем Риме.

Первое зарегистрированное наблюдение под микроскопом плодовых тел плесневых грибов сделано Робертом Гуком в 1666 г., но священник-иезуит Афанасий Кирхер, вероятно, стал первым, кто увидел микробы, которые он упомянул, наблюдая в молоке и гнилостных материалах в 1658 г. Антони ван Левенгук считается отцом микробиологии, поскольку он наблюдал и экспериментировал с микроскопическими организмами в 1670-х годах, используя простые микроскопы своей конструкции.

Научная микробиология развилась в XIX в. благодаря работам Луи Пастера и медицинской микробиологии Роберта Коха.

Луи Пастер (1822 – 1895 гг.) – выдающийся французский химик и микробиолог, сделал ряд выдающихся открытий, показав микробиологическую сущность брожения и многих болезней животных и человека. Его многочисленные открытия принесли человечеству огромную практическую пользу. Учёный вывел микробиологию и иммунологию на принципиально новые позиции, показал роль микроорганизмов в жизни людей, экономике, промышленности, инфекционной патологии, заложил принципы, по которым развиваются микробиология и иммунология и в наше время. Многочисленные открытия в области микробиологии, изучение взаимоотношений между макро- и микроорганизмами во второй половине XIX в. способствовали началу бурного развития иммунологии. И именно Пастер является основоположником научной иммунологии, хотя и до него был известен метод предупреждения оспы путем заражения людей коровьей оспой, разработанный английским врачом Э. Дженнером. Однако этот метод не был распространен на профилактику других болезней. Вначале иммунология рассматривалась как наука о невосприимчивости организма к инфекционным болезням. В настоящее время она стала общемедицинской и общебиологической наукой. Доказано, что иммунная система служит для защиты организма не только от микробных агентов, но и от любых генетически чужеродных организму веществ с целью сохранения постоянства внутренней среды организма, т.е. гомеостаза.

Генрих Герман Роберт Кох (1843 -1910 гг.) — немецкий врач, микробиолог и гигиенист.

Физиологический период в развитии микробиологии связан с именем этого учёного, которому принадлежит разработка методов получения чистых культур бактерий, окраски бактерий при микроскопии, микрофотографии.

Известна также сформулированная им триада Коха, которой до сих пор пользуются при установлении возбудителя болезни. Коху удалось в 1876 г. выделить и культивировать вне организма возбудителя сибирской язвы (Bacillus anthracis) и впервые подробно описать его цикл жизни и роль в развитии заболевания. В 1882 г. он открыл возбудителя туберкулёза (Mycobacterium tuberculosis), а затем создал псевдовакцину «Туберкулин». Его исследования привели к созданию постулатов Коха, серии из четырёх обобщённых принципов, связывающих определенные микроорганизмы с конкретными заболеваниями.

Постулаты Коха оказали значительное влияние на последующее развитие эпидемиологии. За свои исследования в 1905 г. награждён Нобелевской премией по физиологии и медицине.

Дмитрий Иосифович Ивановский (1864 -1920 гг.) — русский физиолог растений и микробиолог. Открыл вирусы — представителей царства vira. Один из основоположников вирусологии.

Впервые открыл проходящий через бактериологические фильтры возбудитель табачной мозаики, названный впоследствии вирусом.

Наряду с работами Ивановского по вирусологии, принёсшими ему мировую известность, он проводил и другие исследования. Выполнил 180 работ в области почвенной микробиологии, физиологии и анатомии растений, автор 30 статей в энциклопедическом словаре Брокгауза и Ефрона и двухтомного учебника по физиологии растений.

Микология (от др.-греч. μύκης — гриб и др.-греч. λόγος — наука, учение) – наука о грибах.

Поскольку грибы длительное время относили к царству растений, микология была не самостоятельным разделом биологии, а входила в ботанические науки.

В настоящее время в микологии также сохраняются научные традиции, характерные для ботаники. Микология изучает эукариотные, гетеротрофные организмы, отличающиеся слабо дифференцированными тканями, клеточными стенками (на определённой стадии жизненного цикла), спорами как покоящимися и служащими для распространения структурами. Организмы с такими признаками — грибы, то есть т. н. настоящие грибы и грибоподобные организмы, объединяют современной классификацией в царство Fungi seu Mycota.

В рамках микологии изучают систематику грибов, распространение грибов в природе, экологию, морфологию и ультраструктуру, физиологию, генетические и биохимические свойства, прикладные аспекты. В зависимости от объекта исследования различают промышленную, сельскохозяйственную, медицинскую, ветеринарную и санитарную микологию.

Промышленная микология занимается изучением дрожжевых грибов, широко используемых в различных отраслях промышленности (см. Дрожжи), а также разрабатывает способы предохранения промышленного сырья (хлопка, древесины, бумаги и др.) от разрушения микроскопическими грибами.

Предметом сельскохозяйственной микологии является исследование грибов, вызывающих болезни культурных растений (микофитозы)

Медицинская и ветеринарная микологии изучают патогенные грибы и их токсины, поражающие человека и животных.

Санитарная микология разрабатывает методы выявления микроскопических грибов в окружающей среде – почве, воде, воздухе.

Ещё в IV в. днэ Теофраст упоминал о шампиньонах, трюфелях, сморчках.

В I в. нэ Плиний Старший описал развитие трутовиков на стволах деревьев, пнях и впервые попытался их классифицировать.

В конце XVI – начале XVII вв. голландский ботаник К. Клузиус описал более 100 видов макроскопических грибов, сопроводив их цветными рисунками, составившими «кодекс Клузиуса».

В начале XVII в. обнаружены споры, связанные с размножением, и грибница, на которой образуются сами грибы (плодовые тела). Микроскопические грибы-паразиты (ржавчинные, головнёвые, мучнисторосяные), формирующие налёты на листьях растений, открыты и описаны лишь с появлением микроскопа, получив название «сыпь растений». К этому же периоду относятся сведения о плесенях, возникающих на продуктах питания, кормах, растительных остатках.

Как самостоятельная наука микологи возникла в начале XIX в. Наиболее крупные работы этого периода – «Обзор грибов» (т. 1–2, 1801 г.) нидерландского врача Х.Г. Персона и «Система грибов» (т. 1–3, 1821–32 гг.) шведского ботаника Э.М. Фриса, которого называют «отцом микологии». Фундаментальные исследования стимулировали изучение особенностей развития грибов, их роли в природе.

В конце XIX в. возросшие потребности в практическая деятельности людей, усовершенствование методов исследований привели не только к более глубокому пониманию строения клетки и особенностей развития грибов, но и к обнаружению влияния их деятельности на окружающую среду (появилось новое направление – экология грибов). С активным изучением грибов, паразитирующих на растениях, связано возникновение фитопатологии и её ветви – лесной фитопатологии, изучающей болезни древесных пород (по некоторым данным, грибные болезни составляют 97% всех болезней растений).

Большая роль в развитии экспериментальной микологии и фитопатологии принадлежит немецкому ботанику и микробиологу Генриху Антону де Бари (1831 – 1888 гг.), который проследил полный цикл развития грибов различных систематических групп. Он же установил гетеротрофный тип их питания, открыл и изучил у многих групп грибов половой процесс. Его работы по паразитическим грибам имели большое значение для развития фитопатологии. Предложил первую филогенетическую систему грибов. Составил большую сводку по морфологии, истории развития и биологии грибов, лишайников и миксомицетов (1866 г.), сводку по анатомии растений. Провёл многочисленные исследования по водорослям (конъюгатам, харовым и др.)

Не менее существенный вклад в развитие микологии внёс российский биолог, основоположник отечественной микологии и фитопатологии, член-корреспондент Академии наук СССР, один из основателей дела защиты растений в СССР Артур Артурович Ячевский (1863–1932 гг.) Получив блестящее образование в Швейцарии на естественном факультете при академии в Лозанне и в Бернском университете, он до 1895 г. жил и работал в Швейцарии, затем возвратился в Россию и с 1889 г. полностью посвятил себя исключительно микологии и фитопатологии.

С 1896 г. А.А. Ячевский работал в Санкт-Петербургском ботаническом саду, где в 1897 г. создал фитопатологическую лабораторию, в 1901 г. переименованную в «Центральную Фитопатологическую станцию».

В 1907 г. А.А. Ячевский основал «Бюро по микологии и фитопатологии», занимавшееся организацией и координацией научно-исследовательских работ по изучению грибов в России. Его фундаментальный труд «Основы микологии» (1933 г.) не утратил своего значения и в наше время.

Основополагающие исследования в области систематики, онтогенеза и филогении грибов также проведены российскими ботаниками Л.И. Курсановым, В.А. Траншелем, А.С. Бондарцевым, Н.А. Наумовым и П.Н. Головиным. Оригинальные работы по фитопатологии во второй половине XX в. выполнены М.В. Горленко.

В XX в. с разработкой биохимических методов исследований начали развиваться теоретические и прикладные направления, связанные с физиологией и биохимией грибов. Выдающимся достижением в микологии является обнаружение британским учёным А. Флемингом (1929 г.) подавления роста бактерий плесневым грибом Penicillium notatum. К 1940 г. им создан лекарственный препарат пенициллин, открывший эру антибиотиков. Грибы начали использоваться для получения ферментов, органических кислот, стероидов, ростовых веществ (фитогормонов), лекарственных препаратов, биомассы грибницы съедобных грибов в пищевых и кормовых целях.

Генетика и селекция грибов обезпечили получение наиболее активных продуцентов для этих биотехнологий и продуктивных сортов для искусственного культивирования съедобных грибов (шампиньоны, вешенки и др.) Их используют также при разработке биологических методов защиты растений от вредных насекомых и нематод.

Продолжается открытие и описание новых видов грибов. Изучается их роль в почвообразовании и взаимодействии с другими организмами (см. Микориза). Решаются вопросы происхождения грибов и определение их места в системе органического мира. Ежегодно описывается от 500 до 1700 видов грибов.

На основе современных данных по ультраструктуре грибной клетки, особенностей обмена веществ и структуре генома совершенствуется классификация (систематика) грибов и их таксономия.

Успехи и достижения в области общей микологии и микробиологии оказали большое влияние на развитие медицины. Огромную роль сыграло создание экспериментальных моделей микозов, позволивших изучать их клинические, патогенетические и иммунологические особенности, а также лечебную эффективность противогрибковых препаратов. Разработана программа борьбы с дерматомикозами, создана широкая сеть микологических учреждений.

В России исследования в области микологии проводятся в ряде институтов, в специализированных лабораториях, на кафедрах ботаники университетов, на специализированной кафедре микологии и альгологии МГУ.

Биохимия (англ. biochemistry) — фундаментальная наука, исследующая химический состав организмов, обмен веществ, составляющих живые системы, их взаимопревращения в процессе метаболизма, а также роль обменных процессов в функционировании различных органов и тканей в норме и при патологии.

Современная биохимия как самостоятельная наука сложилась на рубеже XIX – XX вв. До этого времени вопросы, рассматриваемые ныне, изучались с разных сторон органической химией и физиологией.

Органическая химия, изучающая углеродистые соединения вообще, занимается, в частности, анализом и синтезом тех химических соединений, которые входят в состав живой ткани. Физиология же наряду с изучением жизненных функций изучает и химические процессы, лежащие в основе жизнедеятельности. Таким образом, биохимия является продуктом развития этих двух наук и её можно подразделить на две части: статическую (или структурную) и динамическую.

Статическая биохимия занимается изучением природных органических веществ, их анализом и синтезом.

Динамическая биохимия изучает всю совокупность химических превращений определённых органических соединений в процессе жизнедеятельности. Иными словами, динамическая биохимия стоит ближе к физиологии и медицине, чем к органической химии. Этим и объясняется то, что вначале биохимия называлась физиологической (или медицинской) химией.

Как всякая быстро развивающаяся наука, биохимия вскоре после своего возникновения начала делиться на ряд обособленных дисциплин: биохимия человека и животных, биохимия растений, биохимия микробов (микроорганизмов) и ряд других, поскольку, несмотря на биохимическое единство всего живого, в животных и растительных организмах существуют и коренные различия в характере обмена веществ.

Физиология (англ. physiology) — наука, исследующая функции всего организма и его частей. Она включает также изучение закономерностей взаимодействия живых организмов с окружающей средой, их поведения в различных условиях (экологическая физиология), а также на разных стадиях роста и развития, начиная с эмбриогенеза и кончая старческим возрастом (возрастная физиология). Специальной наукой является физиология растений.

Физиологию подразделяют на общую, частную и прикладную.

Общая физиология изучает общие свойства живой материи: свойства биологических мембран и отдельных клеток; реакции на различные раздражители, раздражимость и возбудимость; процессы возбуждения, торможения; особенности эволюционного и возрастного развития физиологических функций (эволюционная и возрастная физиологии) и т.д.

Частная физиология исследует свойства отдельных тканей и органов, а также закономерности их объединений в функциональные системы.

Прикладная физиология изучает общие и частные закономерности деятельности живых организмов и особенно человека в соответствии со специальными задачами — клиническая физиология, физиология труда, физиология спорта, физиология питания, авиационная физиологи, космическая физиология и подводная физиология, физиология сельскохозяйственных животных и т.д.

Принято подразделять физиологию также на нормальную и патологическую. Такое подразделение условно.

Нормальная физиология исследует закономерности жизнедеятельности здорового организма, его взаимодействие со средой, механизмы устойчивости и адаптации функций к действию различных отклоняющих факторов. Патологическая физиология изучает измененные функции больного организма (см. Болезнь), процессы компенсации, адаптации отдельных функций при различных заболеваниях, механизмы выздоровления и реабилитации.

Выделяют также сравнительную физиологию, в задачи которой входит изучение общего и особенного в функциях животных организмов, стоящих на различных ступенях эволюционного развития, видового и индивидуального развития — онтогенеза и филогенеза организма.

Предметом изучения эволюционной физиологии является становление физиологических функций в процессе эволюционного развития. Быстроразвивающийся раздел физиологии — психофизиология — представляет собой специальный раздел физиология, посвящённый изучению психической деятельности человека и животных.

Физиология связана с анатомией, гистологией, цитологией, биохимией, биофизикой, бионикой, широко использует положения и методы физики, химии, кибернетики и математики. Изучение эволюционных закономерностей происходит в тесном контакте с эмбриологией.

Физиология высшей нервной деятельности связана с психологией и педагогикой. Физиология сельскохозяйственных животных имеет непосредственное значение для животноводства, составляя основу развития зоотехники и ветеринарии.

В определённой степени физиология является теоретической основой медицины. Достижения физиологии используются в целях профилактики и более эффективного лечения заболеваний. Практическая медицина, в свою очередь, ставит перед физиологией новые задачи.

Всё большее развитие получает специальная физиология, изучающая социальные проблемы, такие как психоэмоциональный стресс, алкоголизм и т.п.

Данные физиологии как одной из основных естественных наук широко используются философией для дальнейшего развития материалистического мировоззрения.

Экология (англ. ecology) — наука, изучающая взаимоотношения живых существ со средой обитания и себе подобными.

Термин «экология» образован от греческих слов и дословно переводится как «наука о доме». Его предложил немецкий биолог Эрнст Геккель в книге «Общая морфология организмов» ещё в 1866 г. Тогда под экологией понимали науку, которая изучает взаимодействие живых организмов между собой и со своей средой обитания. Со времен Геккеля границы молодой науки значительно расширились.

Сегодня это не одна, а комплекс наук, которые исследуют связи организмов между собой, в т.ч. человека и общества с окружающей средой, а также влияние человека на эту среду. В центре внимания науки — различные экосистемы. Это единые природные комплексы, образованные сообществами живых организмами и средой их обитания (см. Экология).

Хорология (греч. χώρα – место, пространство и …логия) — наука, изучающая распространение живых существ на Земле, география растений, зоогеография. Иногда хорологию называют также ареалогией.

Фитохорология, или хорология растений, изучает географическое размещение видов и других таксонов растений. В результате фитохорологического изучения исследователь получает ответ на вопрос о том, как данный таксон распространён по земной поверхности (для водных растений, естественно, и по акватории).

Первоосновой для изучения распространения вида является сбор конкретных фактов присутствия особей, относящихся к этому виду, в конкретных точках земной поверхности. Таковыми фактами могут быть, например, литературные данные, научные сообщения коллег, личные наблюдения исследователя в экспедиционных условиях и т.д. Однако наиболее объективным источником подобной информации являются тщательно документированные и надёжно определённые гербарные коллекции.

Зоохорология – раздел биохорологии, изучающий ареалы отдельных видов, родов, семейств и других систематических групп животных; хорология животных.

Палеонтология (др.-греч. παλαιοντολογία) — биологическая наука о вымерших животных и растениях, останки которых сохранились на Земле в виде окаменелостей.

Изучает ископаемые останки бактерий (бактериальная палеонтология), растений (палеоботаника), животных (палеозоология), следы их жизнедеятельности. Принадлежит к биологическим наукам, иногда её называют палеобиологией. Использует как биологические, так и геологические методы исследований.

Основателем палеонтологии считают барона Жоржа Леопольда де Кювье (1769—1832 гг.) — французского естествоиспытателя и натуралиста, члена Французского географического общества.

Первый опыт Кювье – палеонтолога связан со случаем, когда он получил посылку с костями найденного в Маастрихте существа. Житель этого города, нашедший останки неизвестного животного, решил отправить скелет тогда уже известному учёному Кювье в Париж. Сам «добытчик» утверждал, что это кости кита. В свою очередь, многие учёные нашли сходство со скелетом крокодила, а маастрихтская церковь вовсе приняла кости за останки святого и забрала к себе как реликвию. Жорж Кювье опроверг все эти варианты происхождения скелета. Проведя скрупулёзную работу, он установил, что останки принадлежат древней рептилии, которая обитала в водах Голландии миллионы лет назад. На это указывали большие размеры скелета, в т.ч. и позвоночника, огромная голова и челюсть с множеством острых зубов, что свидетельствовало о хищном образе жизни существа. Также Кювье заметил останки древних рыб, моллюсков и других водных обитателей, которыми, по-видимому, питалась эта рептилия. Существо назвали мозозавром, что с греческого можно перевести как «пресмыкающееся реки Маас» (на французском Мез). Это было первое серьёзное научное открытие учёного. Сделав анализ по останкам неизвестного существа, Жорж Кювье положил начало новой науке – палеонтологии.

Позже Кювье изучил и систематизировал около сорока видов различных доисторических животных. Некоторые из них могли лишь отдалённо напоминать современных представителей фауны, однако подавляющее большинство не имело ничего общего с коровами, баранами, оленями. Также учёный доказал, что раньше мир был царством пресмыкающихся. Вода и суша стали домом для большого количества различных видов динозавров. Даже небо было во власти птеродактилей, а не птиц, как считали другие исследователи. Жорж Кювье выработал свой способ изучения останков. В итоге на основе скелета животного и знания о том, что все части тела взаимосвязаны, он мог создать рисунок животного и понять, как выглядело на самом деле существо. Как показала практика, его работы были весьма правдоподобными. Способность к живописи пригодилась учёному и в его работе по палеонтологии, где он от руки рисовал иллюстрации к книгам. Эти иллюстрации потом ещё долго копировались в другие печатные издания, настолько они были качественно и правдоподобно сделаны.

Продолжив изучение животных, Кювье начал анализировать сходства и различия между ними. В итоге он стал основателем такого течения в науке, как сравнительная анатомия и ввёл разделение царства животных на четыре типа. Его теория «соотношения частей организма» гласит, что все органы и структуры связаны между собой, а их строение и функционал зависят от условий окружающей среды, питания, размножения.

Жорж Кювье привёл свою идею эволюции живых организмов. Изучая останки древних существ, учёный заметил одну закономерность: в поверхностных слоях земной коры находятся кости животных, которые имеют хотя бы малейшие черты сходства с современными видами, а в более глубоких пластах – скелеты доисторических существ. Он отрицал эволюцию в целом, но предложил свою теорию развития фауны на планете. Кювье установил, что через неопределённые промежутки времени часть суши затоплялась морем, а все живые организмы погибали. После чего вода отходила, а на новом месте возникали другие организмы с принципиально новыми чертами строения организма.

Биолог — специалист в области биологии. Биологи изучают жизненные аспекты различных организмов, то, как они появились и каким образом эволюционировали; как росли и развивались; с помощью каких способов распределялись по планете. История профессии напрямую связана с зарождением медицины и корнями уходит в древность.

В современном мире профессия биолога довольно многогранна. Стандартно её классифицируют по отраслям биологической науки:

Физиологи и анатомы занимаются исключительно изучением человека – тем, как он устроен и какие имеет особенности жизнедеятельности.

Биолог-ботаник занимается растениями, изучает их свойства, отыскивает новые разновидности и классифицирует виды. Также именно данный специалист выясняет влияние растений на человека и животных.

Биолог-зоолог изучает животных и всё, что с ними связано, исследует их заболевания и их влияние на человека, занимается поиском новых видов. Зоологи имеют широкий спектр деятельности. Именно они указывают на причины исчезновения видов, стимулируя людей беречь природу.

Микробиолог изучающий микроорганизмы, знает всё о бактериях, проводит различные исследования, направленные на борьбу с ними и способы их полезного применения. Данная отрасль биологической науки стремительно развивается и имеет ряд перспектив.

Каждый из трёх основных подразделений биологической науки классифицируется на десятки видов знаний, которые ещё более узко направлены. Существует ещё множество других направлений: генетика, селекция, эмбриология, микробиология, вирусология и другие. Биолог может изучать всё и сразу. Это специалист широкого профиля, знающий массу информации об устройстве и принципах жизнедеятельности живых организмов. Именно биология помогает человеку проводить исследования, необходимые для открытия панацеи от страшных заболеваний современности. Работа у биолога может быть как лабораторной, так и весьма увлекательной, связанной с поездками по всему земному шару. Биологи-исследователи постоянно путешествуют в поиске новых видов и попытках остановить массовое уничтожение лесов.

Специалист в области биологии может быть не только учёным и исследователем и трудиться в лаборатории НИИ, но также работать в клиниках, ботанических садах, природных заповедниках, экологических организациях, различных сельскохозяйственных отраслях, сфере образования (школы, колледжи, вузы).

Российские учёные-биологи внесли весомый вклад в развитие науки. Их фамилии известны во всём мире, а значение сделанных ими открытий огромно. Вот только несколько из них:

Иван Петрович Павлов (1849 – 1936 гг.) — выдающийся учёный, физиолог, создатель науки о высшей нервной деятельности, физиологической школы; лауреат Нобелевской премии 1904г. «за работу по физиологии пищеварения». Прославился тем, что сумел разделить все физиологические рефлексы на два вида – условные и безусловные. Занимался исследованием психофизиологии типов темпераментов и свойствами нервных систем, которые и обуславливают индивидуальные поведенческие различия. Коллеги называли Ивана Павлова «первым физиологом мира», он носил звание почётного члена 130 научных сообществ и академий.

Илья Ильич Мечников (1845 — 1916 гг.) — русский и французский биолог (микробиолог, цитолог, эмбриолог, иммунолог, физиолог и патолог). Лауреат Нобелевской премии в области физиологии и медицины (1908 г.) Основоположник эволюционной эмбриологии, первооткрыватель фагоцитоза и внутриклеточного пищеварения, создатель сравнительной патологии воспаления, фагоцитарной теории иммунитета, теории фагоцителлы. Выдвинул и развивал одну из первых концепций старения, разработал пробиотическую диету с целью обретения долгой и здоровой жизни, ввёл в обращение сам термин «геронтология».

И.И. Мечникова называют «отцом теории врождённого иммунитета» (англ. father of innate immunity) и «отцом геронтологии». Сторонники продления жизни отмечают день его рождения 15 мая как «День Мечникова» (англ. Metchnikoff Day) и используют в качестве памятной даты для организации различной активности.

Николай Иванович Вавилов (1887 — 1943 гг.) — выдающийся учёный-генетик, ботаник, селекционер, химик, географ, общественный и государственный деятель. Автор закона гомологических рядов и учения об иммунитете растений. Вавилов стал первым учёным, к которому пришла идея создать специальные банки-семенохранилища. Он понимал, что спасти род человеческий от голода можно только сохранив лучшие образцы культурных растений, собранных в разных уголках планеты.

Александр Онуфриевич Ковалевский (1840 — 1901 гг.) — русский биолог и эмбриолог, один из основоположников эволюционной эмбриологии и физиологии. Брат палеонтолога-эволюциониста В.О. Ковалевского. В своей научной деятельности А.О. Ковалевский выступает основоположником теории эволюции и зародышевого развития животных. В его научных трудах содержатся результаты исследований различных групп животных, таких как: черви, безпозвоночные, рыбы и пресмыкающиеся, а также строение и функционирование клеток

А.О. Ковалевский – основатель и директор (с 1893 г.) специальной зоологической лаборатории АН – первого российского центра экспериментальных исследований по зоологии. Одновременно являлся директором Севастопольской биостанции (1892 – 1901 гг.)

Исследовал преимущества морской формы безпозвоночных (голотурии, черви, членистоногие и др.), а также низших хордовых (асцидии, ланцетник). Внёс большой вклад в развитие учения о зародышевых листках, распространив его на безпозвоночных, и в упрочение эволюционного дарвиновского принципа в биологии. Доказал наличие эволюционного родства между безпозвоночными и позвоночными животными; полученные им результаты в корне изменили представления об их системе и филогении.

Николай Константинович Кольцов (1872 — 1940 гг.) — классик биологии, организатор науки, создатель отечественной школы экспериментальной биологии (основатель физико-химической экспериментальной биологии), первооткрыватель внутриклеточного цитоскелета, автор гипотез о матричном синтезе хромосом и их эпигенетических изменениях. Ему же принадлежит гипотеза о химическом и радиационном мутагенезе как факторах изменения генома и движителях эволюции. Изучал биофизику клетки, факторы, определяющие её форму. Эти работы вошли в науку под названием «принцип Кольцова».

Кольцов – один из основателей генетики в России, организатор первых лабораторий и кафедры экспериментальной биологии, основал три биостанции, создатель ряд других научных учреждений и изданий. Наследник его института — Институт биологии развития РАН носит имя Н.К. Кольцова. Стал первым русским учёным, который использовал физико-химический метод в биологических исследованиях.

Климент Аркадьевич Тимирязев (1843 — 1920 гг.) — выдающийся русский естествоиспытатель, специалист по физиологии растений, один из первых в России пропагандистов идей Дарвина об эволюции, популяризатор и историк науки, заслуженный профессор Московского университета. Основные достижения Тимирязева связаны с изучением фотосинтеза, культуры растений и улучшения сельскохозяйственной продукции. Он нашёл способ ускорения роста и опыления культурных растений, создал уникальные гибриды, их одомашнивания и селекции, что существенно повлияло на повышение качества продукции и её урожайности. Был педагогом-просветителем, который не столько занимался изучением и описанием растительного мира, сколько старался обучать людей использовать его в наибольшей мере в пользу человечества. Именно этой своей стороной он унаследовал лучшие традиции учёных-просветителей XVIII-XIX вв.

Работы К.А. Тимирязева стали настольными книгами для всех, кто занимается изучением растений или просто интересуется ботаникой.

Иван Михайлович Сеченов (1829 — 1905 гг.) — русский учёный-естествоиспытатель, медик, физиолог, педагог и просветитель. Исследовал головной мозг и обнаружил центр, вызывающий торможение центральной нервной системы, доказал влияние мозга на мышечную деятельность. Написал классический труд «Рефлексы головного мозга», где сформулировал мысль, что акты сознательные и безсознательные совершаются в виде рефлексов. Представил мозг как компьютер, который управляет всеми процессами жизнедеятельности. Обосновал дыхательную функцию крови. Учёный создал отечественную школу физиологии. Исследования И.М. Сеченова сделали Россию мировым центром развития представлений о механизмах работы головного мозга, что было впоследствии укреплено работами нобелевского лауреата Ивана Петровича Павлова.

Труды Сеченова оказали огромное влияние на развитие отечественной и мировой физиологии, на утверждение естественно-научных представлений о человеке, его психической организации и поведении. Идеи и открытия Сеченова положены в основу активно развивавшихся впоследствии нейрофизиологии, физиологии труда, физиологии экстремальных состояний, других дисциплин.

Иван Владимирович Мичурин (1855 — 1935 гг.) — русский, советский биолог и селекционер, автор многих сортов плодово-ягодных культур, доктор биологии (1934 г). Заслуженный деятель науки и техники РСФСР, почётный член Академии наук СССР, академик ВАСХНИЛ, почётный член Чехословацкой аграрной академии, автор трёх прижизненных издания собраний сочинений.

За 60 лет непрерывной работы вывел 300 сортов яблонь, груш, слив, вишен, абрикосов, винограда, других видов плодово-ягодных культур. В 1875 г. заложил под г. Козлов (ныне Мичуринск) помологический питомник, где собрал коллекцию плодовых растений (более 800 форм) для выведения новых сортов путём гибридизации.

В 1899 г. приобрёл новый участок (ок. 13 га) в пойме р. Лесной Воронеж, куда перенёс свой питомник и где жил и работал до конца жизни. В 1913 г. отказался от предложения Департамента земледелия США переехать в Америку или продать свою коллекцию растений.

В 1917 г. приветствовал установление советской власти, получил поддержку от советсвого правительства и продолжил работу. Мичурин декларировал: «Мы не можем ждать милостей от природы. Взять их у неё – наша задача». В этот девиз он вкладывал созидательный смысл, утверждая: «Человек может и должен создавать новые формы растений лучше природы». Деятельность Мичурина одобрил Н.И. Вавилов. В 1918 г. по просьбе Мичурина его питомник национализирован. Мичурин стал его директором, питомнику присвоено название «Опытно-помологический питомник им. И.В. Мичурина» (ныне Институт генетики и селекции плодовых растений).

Основные труды учёного посвящены селекции плодовых растений, разработке теории отдалённой гибридизации, отбору и управлению развитием гибридных сеянцев. Он же предложил метод ступенчатой акклиматизации, разработал технику скрещивания географически отдалённых форм растений, способы преодоления генетического барьера нескрещиваемости, создал теорию подбора исходных форм для скрещивания. Вывел более 350 сортов плодовых, ягодных, овощных и декоративных растений, многие из которых и доныне районированы в различных регионах России, в т.ч. яблони Пепин шафранный, Безсемянка мичуринская, Бельфлёр-китайка, груша Бере зимняя Мичурина, вишни Полёвка, Плодородная Мичурина и т.д. Положил начало продвижению винограда, абрикоса, черешни и других южных культур на север.