Biologia dawniej i dziś
Poza Ziemią na żadnej innej planecie Układu Słonecznego nie stwierdzono istnienia życia. Kiedy i w jakich okolicznościach powstało? Jakie formy przyjmują istoty żywe? Jakie środowiska zamieszkują i jak się do nich przystosowały? Jakie miejsce wśród istot żywych zajmuje człowiek? Te i inne tajemnice życia będziesz odkrywać na lekcjach biologii.
na Ziemi żyje mnóstwo różnorodnych organizmów,
przyroda to przedmiot szkolny, który obejmuje treści m.in. z zakresu biologii.
Określisz, czym zajmuje się biologia i na jakie dziedziny można ją podzielić.
Przedstawisz cechy istot żywych i czynniki niezbędne do życia.
Opiszesz najważniejsze odkrycia biologiczne w historii ludzkości.
1. Cechy istot żywych
Trudno jest jednoznacznie i całościowo stwierdzić, czym są istoty żywe.
Jedną z cech, która pozwala łatwo odróżnić istoty żywe od materii nieożywionej, jest zdolność do samodzielnego poruszania się. Ruch najłatwiej zaobserwować można u zwierząt, ponieważ szybko się przemieszczają. Rośliny tkwią nieruchomo w podłożu, choć są żywe. Nie oznacza to jednak, że rośliny nie są zdolne do ruchu. Jeśli będziemy je wystarczająco długo obserwować, zauważymy, że rośliny także się poruszają, np. zwracają liście w stronę światła. Organizmy reagują na bodźce, tzn. odbierają informacje z otoczenia i w odpowiedzi na nie zmieniają swoje zachowania bądź funkcjonowanie organizmu.
Inną cechą istot żywych jest zdolność do wzrostu. Organizm zwierzęcy szybko rośnie w początkowym okresie istnienia, ale dorosły osobnik na ogół już nie zwiększa swoich rozmiarów. Z kolei rośliny są zdolne do wzrostu przez całe swoje życie. Proces wzrostu organizmów żywych polega na zwiększaniu ilości komórek organizmu w wyniku ich podziału.
Organizmy uzyskują potrzebną do życia energię dzięki oddychaniu. Mimo to nasiona niektórych roślin mogą przebywać długi czas w stanie, w którym nie wykazują nawet śladów oddychania. Proces ten rozpoczyna się w nich dopiero w odpowiednich warunkach, wraz z początkiem kiełkowania. Oddychanie umożliwia uwalnianie energii z pokarmu. Wymaga stałego dostarczania tlenu do komórek organizmu.
Jak widać, zdefiniowanie tego, czym jest organizm, nie jest prostym zadaniem. Według współczesnych biologów żywa istota to taka, która pobiera ze środowiska potrzebne substancje i pozyskuje z nich energię, czyli odżywia się i oddycha, wydala do środowiska zbędne i szkodliwe substancje (np. nadmiar wody, dwutlenek węgla) oraz może się rozmnażać (wydawać na świat potomstwo). Wykazuje także ruch i wzrost. Organizmy mają zdolność do ewolucjiewolucji, co oznacza, że ich kolejne pokolenia stopniowo przystosowują się do zmieniających się warunków środowiska. Wszystkie organizmy zbudowane są z komórek i mogą przyjmować różne formy. Najprostsze są jednokomórkowe bezjądrowe bakterie, najbardziej złożone składają się z bilionów komórek różnych rodzajów (np. drzewa czy wieloryby).
Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/b/P5e4pAnHi
Wszystkie istoty zamieszkujące naszą planetę mają takie cechy, którymi różnią się od materii nieożywionej.
2. Czego organizm potrzebuje do życia?
Na Ziemi panują idealne warunki sprzyjające istnieniu życia. Obecność światła, wody, tlenu, dwutlenku węgla oraz odpowiednia temperatura przyczyniają się do tego, że nasza planeta zamieszkiwana jest przez miliony gatunków. Jej odległość od Słońca zapewnia wystarczającą ilość energii świetlnej oraz temperaturę, w której woda występuje w trzech stanach skupienia. Ruch obrotowy sprawia, że Ziemia nagrzewa się równomiernie, z kolei odpowiednia masa decyduje o utrzymaniu wokół Ziemi atmosfery, która działa jak powłoka zatrzymująca ciepło. Tlen i dwutlenek węgla zawarte w atmosferze to dwa gazy najważniejsze dla życia.
Ekstremofile to grupa organizmów funkcjonujących w warunkach ekstremalnych, znacznie odbiegających od tych, w których żyje większość organizmów na Ziemi. Jedne świetnie sobie radzą w bardzo wysokiej lub wyjątkowo niskiej temperaturze, inne – w bardzo dużym zasoleniu. Należą do nich niektóre bakterie. Zamieszkują gorące źródła gejzerów, zimne wody lodowców, silnie zasolone wody kopalni, a także żołądek człowieka. Zdolność organizmów ziemskich do bytowania w tak nieprzyjaznych środowiskach pozwala przypuszczać, że na innych planetach, gdzie surowe warunki są codziennością, także może istnieć życie.
3. Biologia jako nauka przyrodnicza
BiologiaBiologia jest nauką o życiu – bada organizmy żyjące dziś na Ziemi oraz te, które żyły w dawnych czasach. Jej nazwa pochodzi od greckich słów: bios – życie i logos – nauka. Termin ten wprowadził na początku XIX wieku francuski przyrodnik – Jean Baptiste Lamarck. Biolodzy badają budowę organizmów i ich czynności życiowe, analizują także zależności zachodzące między organizmami i środowiskiem. Próbują odpowiedzieć na pytania: Skąd pochodzą organizmy? Jak doszło do powstania tak ogromnej ich różnorodności? W jaki sposób organizmy przekazują swoje cechy potomstwu?
Biologia to nauka oparta na obserwacjach, eksperymentach i wyjaśnianiu faktów. Naukowcy nie ograniczają się do pracy w laboratorium, prowadzą także badania organizmów w ich naturalnym środowisku – we wszystkich zakątkach Ziemi. Biologia jest szybko rozwijającą się dziedziną wiedzy przyrodniczej i obejmuje wiele dyscyplin.
Dyscyplina biologii | Grupa badanych organizmów |
antropologiaantropologia | człowiek |
botanikabotanika | rośliny |
mikologiamikologia | grzyby |
mikrobiologiamikrobiologia | mikroorganizmy |
zoologiazoologia | zwierzęta |
Dyscyplina biologii | Problemy badawcze |
anatomia | budowa wewnętrzna organizmów |
biochemiabiochemia | przemiany substancji chemicznych w organizmach |
cytologia | budowa i funkcjonowanie komórki |
ekologia | współzależności między organizmami i środowiskiem |
embriologia | rozwój zarodkowy organizmów |
ewolucjonizm | pochodzenie organizmów |
fizjologia | czynności życiowe organizmów |
genetykagenetyka | przekazywanie cech potomstwu |
histologia | budowa, rozwój i czynności tkanek |
systematyka | porządkowanie i grupowanie organizmów |
Nazwy oznaczające grupy organizmów można rozszyfrować, wydzielając ich elementy znaczeniowe, następnie zaś wyjaśniając tworzące je słowa w języku greckim lub łacińskim.
W ostatnich latach badania kosmosu zapoczątkowały nowy dział biologii – kosmobiologię, która bada, w jaki sposób na Ziemi powstało życie, a także miejsca w Układzie Słonecznym i poza nim, w których mogłyby żyć organizmy.
4. Historia nauk biologicznych
Podstawy naukowego poznania świata powstały w starożytności. Już wtedy opisywano organizmy i dzielono je na grupy. Szczegóły budowy ludzkiego ciała i działania jego narządów zawdzięczamy badaczom z XVI stulecia. Wiek XVII zapisał się szczególnym wynalazkiem – pierwszym mikroskopem, dzięki któremu odkryto świat mikroorganizmów. Podstawy współczesnej systematyki organizmów stworzono w XVIII stuleciu. W wieku XIX wykazano, że wszystkie organizmy zbudowane są z komórek, ogłoszono teorię ewolucji biologicznej, odkryto reguły dziedziczenia cech organizmów. Wiek XX to dynamiczny rozwój biochemii i genetyki. Skonstruowanie mikroskopu elektronowegomikroskopu elektronowego umożliwiło zgłębianie tajników budowy komórek i cząsteczek chemicznych. Poznanie DNA, w którym zapisane są cechy każdego organizmu, było jednym z największych odkryć w dziejach ludzkości. Spowodowało rozwój inżynierii genetycznejinżynierii genetycznej oraz pozwoliło na odczytanie genomugenomu człowieka. Obecne stulecie – wiek biotechnologiibiotechnologii – daje nadzieję na wykorzystanie celowo przekształconych organizmów na przykład do walki z chorobami.
ArystotelesArystoteles uważał, że niektóre organizmy, np. myszy i szczury, powstają z rozkładających się szczątków organicznych lub brudnych szmat, larwy owadów zaś – z gnijącego mięsa. Pogląd ten (teoria samorództwa) obowiązywał w nauce ponad dwa tysiąclecia. Dopiero w 1668 roku Francesco Redi przeprowadził doświadczenie, umieszczając kawałki mięsa w pojemnikach z bardzo gęstej siatki. Okazało się, że w mięsie nie pojawiły się larwy much, co przeczyło przekonaniom Arystotelesa.
Podsumowanie
Biologia jest nauką badającą organizmy żyjące na Ziemi.
Organizmy zbudowane są z komórek.
Czynności życiowe organizmów to: wzrost i rozwój, odżywianie, wydalanie, ruch, rozmnażanie, oddychanie i reakcja na bodźce.
Organizmy pobierają ze środowiska substancje do budowy ciała i energię potrzebną do podtrzymania czynności życiowych.
Czynniki środowiska mają wpływ na życie i aktywność organizmów.
Rozwój nauk biologicznych umożliwił poznanie świata istot żywych, w tym także człowieka.
Praca domowa
Odpowiedz, z jakiej dyscypliny biologii konieczna jest wiedza, aby:
rozmnażać rośliny;
przewidzieć, jaką grupę krwi może mieć potomstwo;
ustalić gatunek, do którego należy znaleziony na łące ślimak;
określić położenie nerek w organizmie.
Słownik
inaczej biologia człowieka; dział biologii zajmujący się badaniem zmienności cech budowy i fizjologii człowieka w czasie i przestrzeni
Arystoteles
jeden z najwybitniejszych greckich filozofów; twórca pierwszego naukowego systemu klasyfikacji roślin i zwierząt
nauka zajmująca się przemianami substancji chemicznych w organizmach
nauka o organizmach żywych, ich pochodzeniu, rozwoju i różnorodności oraz zależnościach między nimi i środowiskiem, w którym żyją
dziedzina nauki zajmująca się wykorzystywaniem żywych organizmów i przebiegających w nich procesów biologicznych, np. do produkcji pożywienia, leków, w oczyszczalniach ścieków
dział biologii zajmujący się roślinami
Crick Francis
Angielski biochemik, genetyk i biolog. W 1954 roku wspólnie z Jamesem Watsonem ustalił strukturę przestrzenną DNA na podstawie prac Rosalind Franklin, za co obaj w roku 1962 otrzymali Nagrodę Nobla. Zajmował się badaniem kodu genetycznego warunkującego przekazywanie informacji genetycznej.
Darwin Karol
Angielski przyrodnik i podróżnik; twórca teorii ewolucji biologicznej
ciągły, powolny, nieodwracalny proces zmian, którym podlegają gatunki, polegający na ich dostosowywaniu się do środowiska; jego rezultatem jest powstawanie nowych gatunków
dział biologii zajmujący się zmiennością organizmów i dziedziczeniem ich cech
zespół genów danego organizmu
nauka zajmująca się wprowadzaniem zmian do materiału genetycznego (DNA) organizmów, które dzięki temu uzyskują pożądane przez człowieka cechy
Linneusz Karol
Szwedzki przyrodnik. Twórca dzieła System naturalny, w którym przedstawił system klasyfikacji roślin i zwierząt.
Mendel Grzegorz
Zakonnik, opat zakonu augustianów w Brnie na Morawach. Prowadząc badania na roślinach, udowodnił, że przekazywanie cech potomstwu, czyli dziedziczenie, odbywa się według ustalonych reguł, nazwanych później prawami Mendla. W 1866 roku opublikował wyniki swoich prac w dziele Badania nad mieszańcami roślin. Znaczenie obserwacji Mendla nie zostało docenione aż do początków XX wieku, kiedy ponowne „odkrycie” sformułowanych przez niego praw umożliwiło powstanie nowej dziedziny nauki – genetyki.
dział biologii badający budowę i czynności życiowe grzybów i grzybopodobnych przedstawicieli protistów
dział biologii zajmujący się mikroorganizmami, do których należą bakterie, niektóre grzyby oraz protisty
mikroskop, w którym zamiast światła wykorzystywana jest wiązka elektronów, czyli bardzo małych cząsteczek wchodzących w skład atomów, które budują całą materię; ze względu na możliwość zastosowania bardzo dużego powiększenia pozwala na szczegółowe poznanie struktury i powierzchni obserwowanych preparatów
Pasteur Ludwik
Francuski biolog i chemik. Twórca podstaw nowoczesnej mikrobiologii.
procesy tworzenia i rozkładu związków chemicznych zachodzące w komórce, zapewniające jej wykonywanie czynności życiowych
Schleiden Matthias
Niemiecki botanik i anatom roślin, profesor uniwersytetu w Jenie. Badał strukturę komórkową roślin. W 1839 roku razem z Theodorem Schwannem wykazał, że rośliny i zwierzęta są zbudowane z komórek. Dało to podstawy do sformułowania komórkowej teorii budowy organizmów.
Schwann Theodor
Niemiecki zoolog, fizjolog i histolog, profesor Uniwersytetu w Louvan i Liège. W 1836 roku podczas badań procesów trawienia wyizolował pierwszy enzym – substancję odpowiedzialną za trawienie w żołądku – i nazwał go pepsyną. Wspólnie z Matthiasem Schleidenem jest uznawany za twórcę komórkowej budowy organizmów, według której komórki są podstawowymi jednostkami budulcowymi i funkcjonalnymi istot żywych.
Śniadecki Jędrzej
Polski lekarz, chemik, biolog i filozof. Jeden z pierwszych wykładowców chemii w języku polskim. Autor dzieła Teorii Jestestw Organicznych, w którym opisuje ciągłą przemianę materii jako cechę wszystkich organizmów żywych. Jego praca „O fizycznym wychowaniu dzieci” zapoczątkowała wprowadzenie wychowania fizycznego do szkół.
van Leeuwenhoek Antonie
Holenderski kupiec pasjonujący się przyrodą; wynalazca mikroskopu optycznego.
Watson James
Amerykański genetyk i biofizyk. Współodkrywca budowy cząsteczki DNA. W 1953 roku wraz z Francisem Crickiem zaprezentował model DNA, za co obaj w roku 1962 otrzymali Nagrodę Nobla. Watson był jednym z pomysłodawców i pierwszym szefem programu poznania ludzkiego genomu (The Human Genome Project), który miał za zadanie sporządzenie map wszystkich genów człowieka.
dział biologii badający budowę i czynności życiowe zwierząt
Zadania
Połącz w pary opisy czynności życiowych i ich nazwy.
zwiększanie liczby organizmów tego samego gatunku, zwiększanie masy i rozmiarów organizmów, które odbywa się przez całe życie u roślin albo w okresie młodości u zwierząt, usuwanie z organizmu zbędnych i szkodliwych substancji powstających w komórkach, przemieszczanie się całych organizmów lub ich organów, uwalnianie z pokarmu energii potrzebnej organizmowi do życia, umożliwia przystosowanie się do zmieniających się warunków środowiska, dostarczanie organizmowi składników pokarmowych
| wzrost | |
| reakcja na bodźce | |
| odżywianie | |
| oddychanie komórkowe | |
| wydalanie | |
| rozmnażanie | |
| ruch |
Zaznacz czynniki, które są źródłem energii dla organizmów żyjących na Ziemi.
- światło
- tlen
- dwutlenek węgla
- pokarm
Zaznacz te pytania, które zadają uczeni zgłębiający tajniki nauk biologicznych.
- Kiedy narodziło się życie na Ziemi?
- Dlaczego rosną kryształy?
- Jakie przemiany zachodzą w substancjach chemicznych?
- Jak odbywa się dziedziczenie?
- Skąd się bierze różnorodność organizmów?
Połącz w pary nazwy dyscyplin biologii i sformułowania problemów, którymi się zajmują.
funkcjonowanie organizmów, współzależności między organizmami i środowiskiem, klasyfikacja organizmów, budowa i funkcjonowanie komórki, budowa, rozwój i czynności tkanek, dziedziczenie cech organizmów, rozwój zarodkowy organizmów, budowa wewnętrzna organizmów
| cytologia | |
| histologia | |
| embriologia | |
| genetyka | |
| anatomia | |
| fizjologia | |
| ekologia | |
| systematyka |
Uporządkuj chronologicznie wydarzenia, które odegrały ważną rolę w rozwoju nauk biologicznych. U góry umieść to, które miało miejsce najdawniej, a pod nim kolejne.
- odczytanie genomu człowieka
- poznanie budowy DNA
- obalenie teorii samorództwa
- wprowadzenie podwójnego nazewnictwa organizmów
- sformułowanie praw dziedziczenia
- ogłoszenie teorii ewolucji
- pierwsze obserwacje mikroskopowe mikroorganizmów
- sformułowanie teorii komórkowej
Notatnik
Bibliografia
Campbell Nail A. i in., Biologia Campbella, tłum. K. Stobrawa i in., Rebis, Poznań 2019. Encyklopedia PWN, Wydawnictwo Naukowe PWN, www.encyklopedia.pwn.pl