Kõik teavad hästi, et bioloogia on eluteadus. Praegu esindab see elusloodust käsitlevate teaduste kogumit. Bioloogia uurib kõiki elu ilminguid: elusorganismide ehitust, funktsioone, arengut ja päritolu, nende suhteid looduslikes kooslustes keskkonna ja teiste elusorganismidega.
Kui inimene hakkas mõistma oma erinevust loomade maailmast, hakkas ta uurima ümbritsevat maailma. Alguses sõltus sellest tema elu. Ürginimesed pidid teadma, milliseid elusorganisme võib süüa, kasutada ravimina, rõivaste ja kodude valmistamiseks ning millised neist on mürgised või ohtlikud.
Tsivilisatsiooni arenedes sai inimene endale lubada luksust tegeleda hariduslikel eesmärkidel teadusega.
Muistsete rahvaste kultuuriuuringud on näidanud, et neil olid laialdased teadmised taimedest ja loomadest ning nad kasutasid neid laialdaselt igapäevaelus.?
Kaasaegne bioloogia on kompleksne teadus, mida iseloomustab erinevate bioloogiliste distsipliinide, aga ka teiste teaduste – eeskätt füüsika, keemia ja matemaatika – ideede ja meetodite põimumine.
Kaasaegse bioloogia arengu põhisuunad. Praegu saab bioloogias jämedalt eristada kolme suunda.
Esiteks on see klassikaline bioloogia. Seda esindavad loodusteadlased, kes uurivad eluslooduse mitmekesisust. Nad vaatlevad ja analüüsivad objektiivselt kõike eluslooduses toimuvat, uurivad elusorganisme ja liigitavad neid. On vale arvata, et klassikalises bioloogias on kõik avastused juba tehtud. 20. sajandi teisel poolel. ei kirjeldatud mitte ainult paljusid uusi liike, vaid avastati ka suuri taksoneid kuni kuningriikideni (Pogonophora) ja isegi superkuningriikideni (Archebacteria või Archaea). Need avastused sundisid teadlasi uue pilguga heitma kogu eluslooduse kujunemislugu.Tõeliste loodusteadlaste jaoks on loodus tema enda väärtus. Iga meie planeedi nurk on nende jaoks ainulaadne. Seetõttu on nad alati nende hulgas, kes tajuvad teravalt ohtu meid ümbritsevale loodusele ja seisavad aktiivselt selle kaitsmise eest.
Teine suund on evolutsioonibioloogia. 19. sajandil alustas loodusliku valiku teooria autor Charles Darwin tavalise loodusteadlasena: kogus, vaatles, kirjeldas, rändas, paljastades eluslooduse saladusi. Tema töö peamine tulemus, mis tegi temast kuulsa teadlase, oli aga teooria, mis seletab orgaanilist mitmekesisust.
Praegu jätkub aktiivselt elusorganismide evolutsiooni uurimine. Geneetika ja evolutsiooniteooria süntees viis nn sünteetilise evolutsiooniteooria loomiseni. Kuid ka praegu on veel palju lahendamata küsimusi, millele evolutsiooniteadlased vastuseid otsivad.
Loodud 20. sajandi alguses. Meie silmapaistev bioloog Aleksandr Ivanovitš Oparini esimene teaduslik teooria elu tekke kohta oli puhtalt teoreetiline. Selle probleemi eksperimentaalseid uuringuid tehakse praegu aktiivselt ning tänu täiustatud füüsikalis-keemiliste meetodite kasutamisele on juba tehtud olulisi avastusi ja oodata on uusi huvitavaid tulemusi.
Uued avastused võimaldasid antropogeneesi teooriat täiendada. Kuid üleminek loomade maailmast inimestele on endiselt üks bioloogia suurimaid mõistatusi.
Kolmas suund on füüsikaline ja keemiline bioloogia, mis uurib tänapäevaste füüsikaliste ja keemiliste meetodite abil elusobjektide ehitust. See on kiiresti arenev bioloogia valdkond, mis on oluline nii teoreetiliselt kui ka praktiliselt. Võib kindlalt öelda, et meid ootavad ees uued avastused füüsikalises ja keemilises bioloogias, mis võimaldavad meil lahendada paljusid inimkonna ees seisvaid probleeme,
Bioloogia kui teaduse areng. Kaasaegse bioloogia juured on antiikajast ja seda seostatakse Vahemere maade tsivilisatsiooni arenguga. Teame paljude silmapaistvate teadlaste nimesid, kes aitasid kaasa bioloogia arengule. Nimetagem neist vaid mõned.
Hippokrates (460 - ca 370 eKr) kirjeldas esimest korda suhteliselt üksikasjalikku inimeste ja loomade ehitust ning tõi välja keskkonna ja pärilikkuse rolli haiguste esinemises. Teda peetakse meditsiini rajajaks.
Aristoteles (384-322 eKr) jagas meid ümbritseva maailma neljaks kuningriigiks: elutu maa, vee ja õhu maailm; taimede maailm; loomade maailm ja inimeste maailm. Ta kirjeldas paljusid loomi ja pani aluse taksonoomiale. Neli tema kirjutatud bioloogilist traktaati sisaldasid peaaegu kogu tol ajal teadaolevat teavet loomade kohta. Aristotelese teened on nii suured, et teda peetakse zooloogia rajajaks.
Theophrastus (372-287 eKr) uuris taimi. Ta kirjeldas üle 500 taimeliigi, andis teavet paljude nende ehituse ja paljunemise kohta ning võttis kasutusele palju botaanikatermineid. Teda peetakse botaanika rajajaks.
Guy Plinius vanem (23-79) kogus teavet selleks ajaks tuntud elusorganismide kohta ja kirjutas 37 köidet Loodusloo entsüklopeediat. Peaaegu keskajani oli see entsüklopeedia peamine loodusteadmiste allikas.
Claudius Galen kasutas oma teadusuuringutes laialdaselt imetajate dissektsioone. Ta oli esimene, kes tegi võrdluse
inimese ja ahvi anatoomiline kirjeldus. Uuris kesk- ja perifeerset närvisüsteemi. Teadusajaloolased peavad teda antiikaja viimaseks suureks bioloogiks.
Keskajal oli domineerivaks ideoloogiaks religioon. Nagu teisedki teadused, ei olnud bioloogia sel perioodil veel iseseisva valdkonnana esile kerkinud ning eksisteeris religioossete ja filosoofiliste vaadete üldises peavoolus. Ja kuigi elusorganismide kohta teadmiste kogumine jätkus, saab bioloogiast kui teadusest sel perioodil rääkida vaid tinglikult.
Renessanss on üleminek keskaja kultuurilt uusaja kultuurile. Tolleaegsete radikaalsete sotsiaalmajanduslike muutustega kaasnesid uued avastused teaduses.
Selle ajastu kuulsaim teadlane Leonardo da Vinci (1452-1519) andis teatud panuse bioloogia arengusse.
Ta uuris lindude lendu, kirjeldas paljusid taimi, luude ühendamise viise liigestes, südametegevust ja silma nägemisfunktsiooni, inimese ja looma luude sarnasust.
15. sajandi teisel poolel. loodusteaduslikud teadmised hakkavad kiiresti arenema. Seda soodustasid geograafilised avastused, mis võimaldasid oluliselt laiendada teavet loomade ja taimede kohta. Teaduslike teadmiste kiire kogumine elusorganismide kohta
viis bioloogia jagunemiseni eraldi teadusteks.
XVI-XVII sajandil. Botaanika ja zooloogia hakkasid kiiresti arenema.
Mikroskoobi leiutamine (17. sajandi algus) võimaldas uurida taimede ja loomade mikroskoopilist ehitust. Avastati mikroskoopiliselt väikesed elusorganismid – bakterid ja algloomad, mis on palja silmaga nähtamatud.
Suure panuse bioloogia arengusse andis Carl Linnaeus, kes pakkus välja loomade ja taimede klassifitseerimise süsteemi.
Karl Maksimovitš Baer (1792-1876) sõnastas oma töödes homoloogsete elundite teooria aluspõhimõtted ja idude sarnasuse seaduse, mis pani aluse embrüoloogiale teaduslikule alusele.
1808. aastal tõstatas Jean Baptiste Lamarck oma teoses “Zooloogia filosoofia” küsimuse evolutsiooniliste transformatsioonide põhjuste ja mehhanismide kohta ning visandas esimese evolutsiooniteooria.
Bioloogia arengus mängis tohutut rolli rakuteooria, mis teaduslikult kinnitas elusmaailma ühtsust ja oli Charles Darwini evolutsiooniteooria tekkimise üheks eelduseks. Rakuteooria autoriteks peetakse zooloog Theodor Schwanni (1818-1882) ja botaanik Matthias Jakob Schleidenit (1804-1881).
Tuginedes arvukatele tähelepanekutele, avaldas Charles Darwin 1859. aastal oma põhiteose "Liikide päritolust loodusliku valiku vahenditega või eelistatud tõugude säilitamisest eluvõitluses". Selles sõnastas ta evolutsiooniteooria põhisätted, pakkus välja evolutsioonimehhanismid ja organismide evolutsiooniliste transformatsioonide viisid.
20. sajand algas Gregor Mendeli seaduste taasavastamisega, mis tähistas geneetika kui teaduse arengu algust.
XX sajandi 40-50ndatel. Bioloogias hakati laialdaselt kasutama füüsika, keemia, matemaatika, küberneetika ja teiste teaduste ideid ja meetodeid, uurimisobjektidena hakati kasutama mikroorganisme. Selle tulemusena tekkisid ja hakkasid iseseisvate teadustena kiiresti arenema biofüüsika, biokeemia, molekulaarbioloogia, kiirgusbioloogia, bioonika jpt.. Kosmosealased uuringud aitasid kaasa kosmosebioloogia tekkele ja arengule.
20. sajandil ilmus rakendusuuringute suund – biotehnoloogia. See suund areneb 21. sajandil kahtlemata kiiresti. Selle bioloogia arengusuuna kohta saate rohkem teada, kui uurite peatükki "Selektsiooni ja biotehnoloogia alused".
Praegu kasutatakse bioloogilisi teadmisi kõigis inimtegevuse valdkondades: tööstuses ja põllumajanduses, meditsiinis ja energeetikas.
Ökoloogilised uuringud on äärmiselt olulised. Lõpuks hakkasime mõistma, et meie väikesel planeedil valitsevat habrast tasakaalu saab kergesti hävitada. Inimkond seisab silmitsi suurejoonelise ülesandega - biosfääri säilitamine, et säilitada tsivilisatsiooni eksisteerimise ja arengu tingimused. Ilma bioloogiliste teadmiste ja eriuuringuteta on seda võimatu lahendada. Seega on bioloogiast saanud praegu tõeline tootlik jõud ning ratsionaalne teaduslik alus inimese ja looduse suhetele.
MIKROSKOOP
ARUANNE bioloogiast 6. klassi õpilasele
Inimene elas pikka aega ümbritsetuna nähtamatutest olenditest, kasutas nende elutegevuse saadusi (näiteks haputainast leiva küpsetamisel, veini ja äädika valmistamisel), kannatas, kui need olendid haigusi põhjustasid või toiduvarusid rikkusid, kuid ei kannatanud. oma kohalolekust teadlikud. Ma ei kahtlustanud, sest ma ei näinud, ja ma ei näinud, sest nende mikroolendite suurus jäi palju alla nähtavuse piiri, milleks inimsilm on võimeline. Teadaolevalt suudab normaalse nägemisega inimene optimaalsel kaugusel (25-30 cm) eristada punkti kujul 0,07-0,08 mm suurust eset. Inimene ei oska väiksemaid esemeid märgata. Selle määravad tema nägemisorgani struktuurilised omadused.
Umbes samal ajal, kui algasid kosmoseuuringud teleskoopidega, tehti ka esimesed katsed paljastada objektiivide abil mikromaailma saladusi. Nii leiti Vana-Babüloni arheoloogiliste väljakaevamiste käigus kaksikkumerad läätsed - kõige lihtsamad optilised instrumendid. Objektiivid olid valmistatud poleeritud kivist kristall Võib arvata, et nende leiutisega astus inimene esimese sammu mikromaailma teel.
Lihtsaim viis väikese objekti kujutise suurendamiseks on seda luubiga jälgida. Suurendusklaas on väikese fookuskaugusega (tavaliselt mitte üle 10 cm) koonduv objektiiv, mis on sisestatud käepidemesse.
Teleskoobi looja Galileo V 1610
aastal avastas ta, et kui tema teleskoop oluliselt laiendatud, võimaldab see väikeseid objekte oluliselt suurendada. Seda võib kaaluda mikroskoobi leiutaja mis koosneb positiivsetest ja negatiivsetest läätsedest.
Täiustatud tööriist mikroskoopiliste objektide vaatlemiseks on lihtne mikroskoop. Millal need seadmed ilmusid, pole täpselt teada. Päris 17. sajandi alguses valmistas prillivalmistaja mitu sellist mikroskoopi. Zachariah Jansen Middelburgist.
Essees A. Kircher, avaldatud aastal 1646 aasta, sisaldab kirjeldust lihtne mikroskoop, tema poolt nimetatud "kirbuklaas". See koosnes vasest aluspõhja sisseehitatud suurendusklaasist, millele oli paigaldatud objektilaud, mis oli mõeldud kõnealuse eseme paigutamiseks; põhjas oli tasane või nõgus peegel, mis peegeldas päikesekiiri objektile ja valgustas seda seega altpoolt. Suurendusklaasi liigutati kruvi abil lavale, kuni pilt muutus selgeks ja selgeks.
Esimesed silmapaistvad avastused tehti just lihtsa mikroskoobi abil. 17. sajandi keskel saavutas Hollandi loodusteadlane hiilgavat edu Anthony Van Leeuwenhoek. Aastate jooksul täiustas Leeuwenhoek oma võimet valmistada pisikesi (mõnikord alla 1 mm läbimõõduga) kaksikkumeraid läätsi, mille ta valmistas väikesest klaaskuulist, mis omakorda saadi klaaspulga leegis sulatamisel. Seejärel lihviti see klaashelmes primitiivse lihvimismasinaga. Kogu oma elu jooksul valmistas Leeuwenhoek vähemalt 400 sellist mikroskoopi. Üks neist, mida hoitakse Utrechti ülikooli muuseumis, annab rohkem kui 300-kordse suurenduse, mis oli 17. sajandil tohutu edu.
17. sajandi alguses ilmus seal liitmikroskoobid, mis koosneb kahest objektiivist. Nii keerulise mikroskoobi leiutaja pole täpselt teada, kuid paljud faktid viitavad sellele, et ta oli hollandlane Kornelius Drebel, kes elas Londonis ja oli Inglise kuninga James I teenistuses. Liitmikroskoobis oli kaks klaasi:üks - lääts - näoga objekti poole, teine - okulaar - näoga vaatleja silma. Esimestel mikroskoopidel oli läätseks kaksikkumer klaas, mis andis tõelise, suurendatud, kuid tagurpidi pildi. Seda pilti uuriti okulaari abil, mis seega täitis suurendusklaasi rolli, kuid ainult see suurendusklaas ei suurendanud mitte objekti ennast, vaid selle kujutist.
IN 1663 aasta mikroskoop Drebel oli paranenud Inglise füüsik Robert Hooke, kes tõi sellesse kolmanda objektiivi, mida kutsuti kollektiiviks. Seda tüüpi mikroskoobid saavutasid suure populaarsuse ja enamik 17. sajandi lõpu – 8. sajandi esimese poole mikroskoope ehitati selle disaini järgi.
Mikroskoobi seade
Mikroskoop on optiline instrument, mis on loodud palja silmaga nähtamatute mikroobjektide suurendatud kujutiste uurimiseks.
Valgusmikroskoobi põhiosad (joonis 1) on lääts ja okulaar, mis on ümbritsetud silindrilise korpusega – toruga. Enamik bioloogilisteks uuringuteks mõeldud mudeleid on varustatud kolme erineva fookuskaugusega objektiiviga ja kiireks vahetamiseks mõeldud pöörleva mehhanismiga – torniga, mida sageli nimetatakse torniks. Toru asub massiivse statiivi ülaosas, mis sisaldab toruhoidjat. Vahetult objektiivi (või mitme objektiiviga torni) all on lava, millele on paigaldatud slaidid uuritavate näidistega. Teravust reguleeritakse jäme- ja peenreguleerimiskruvi abil, mis võimaldab muuta lava asendit objektiivi suhtes.
Et uuritaval proovil oleks mugavaks vaatlemiseks piisav heledus, on mikroskoobid varustatud veel kahe optilise seadmega (joon. 2) - illuminaatori ja kondensaatoriga. Illuminaator loob valgusvoo, mis valgustab uuritavat ravimit. Klassikalistes valgusmikroskoobides on illuminaatori (sisseehitatud või välise) konstruktsioonis jämeda hõõgniidiga madalpinge lamp, kogumislääts ja diafragma, mis muudab proovi valguspunkti läbimõõtu. Kondensaator, mis on koguv lääts, on ette nähtud illuminaatori kiirte fokuseerimiseks näidisele. Kondensaatoril on ka iirisdiafragma (väli ja ava), millega reguleeritakse valgustugevust.
Töötades valgust läbivate objektidega (vedelikud, õhukesed taimelõigud jne) valgustatakse neid läbiva valgusega - valgusti ja kondensaator asuvad objektilava all. Läbipaistmatud näidised peavad olema eestpoolt valgustatud. Selleks asetatakse illuminaator objektilava kohale ja selle kiired suunatakse läbi läätse objektile poolläbipaistva peegli abil.
Valgusti võib olla passiivne, aktiivne (lamp) või koosneda mõlemast elemendist. Lihtsaimatel mikroskoopidel pole näidiste valgustamiseks lampe. Laua all on neil kahesuunaline peegel, mille üks külg on tasane ja teine nõgus. Päevavalguses, kui mikroskoop asetatakse akna lähedale, saate nõgusa peegli abil päris hea valgustuse. Kui mikroskoop asub pimedas ruumis, kasutatakse valgustamiseks tasapinnalist peeglit ja välist valgustit.
Mikroskoobi suurendus on võrdne objektiivi ja okulaari suurenduse korrutisega. Okulaari suurendusega 10 ja objektiivi suurendusega 40 on kogu suurendustegur 400. Tavaliselt sisaldab uurimismikroskoobi komplekt objektiive suurendusega 4 kuni 100. Tüüpiline mikroskoobi läätsede komplekt amatöör- ja haridusuuringute jaoks (x 4 , x 10 ja x 40) suurendab 40-lt 400-le.
Eraldusvõime on mikroskoobi teine oluline omadus, mis määrab selle kvaliteedi ja moodustatava kujutise selguse. Mida suurem on eraldusvõime, seda rohkem peeneid detaile on suure suurendusega näha. Seoses eraldusvõimega räägitakse “kasulikust” ja “kasutust” suurendusest. "Kasulik" on maksimaalne suurendus, mille korral kuvatakse maksimaalsed üksikasjad. Edasist suurendust (“kasutu”) mikroskoobi eraldusvõime ei toeta ja see ei paljasta uusi detaile, kuid võib pildi selgust ja kontrastsust negatiivselt mõjutada. Seega ei piira valgusmikroskoobi kasuliku suurenduse piiri mitte objektiivi ja okulaari üldine suurendustegur – seda saab teha nii suureks kui soovitakse –, vaid mikroskoobi optiliste komponentide kvaliteet, st. resolutsioon.
Mikroskoop koosneb kolmest peamisest funktsionaalsest osast:
1. Valgustusosa
Mõeldud valgusvoo loomiseks, mis võimaldab objekti valgustada nii, et mikroskoobi järgnevad osad täidavad oma ülesandeid äärmise täpsusega. Läbiva valgusega mikroskoobi valgustav osa asub otsemikroskoobis läätse all oleva objekti taga ja pöördmikroskoobis läätse kohal oleva objekti ees.
Valgustusosa sisaldab valgusallikat (lamp ja elektritoide) ja optilis-mehaanilist süsteemi (kollektor, kondensaator, reguleeritavad välja ja ava/iirise diafragmad).
2. Reprodutseeriv osa
Mõeldud objekti reprodutseerimiseks kujutise tasapinnal uurimistööks vajaliku pildikvaliteedi ja suurendusega (st sellise kujutise konstrueerimiseks, mis reprodutseeriks objekti võimalikult täpselt ja kõigis detailides vastava resolutsiooni, suurenduse, kontrasti ja värviedastusega). mikroskoobi optika).
Reprodutseeriv osa annab suurenduse esimese astme ja asub pärast objekti mikroskoobi kujutise tasapinnal. Taasesitusosa sisaldab objektiivi ja vahepealset optilist süsteemi.
Viimase põlvkonna kaasaegsed mikroskoobid põhinevad lõpmatuseni korrigeeritud optiliste läätsede süsteemidel.
See eeldab lisaks nn torusüsteemide kasutamist, mis “koguvad” mikroskoobi kujutise tasapinnal objektiivist väljuvad paralleelsed valguskiired.
3. Visualiseerimise osa
Mõeldud objekti reaalse kujutise saamiseks silma võrkkesta, fotofilmi või plaadi, televiisori või arvutimonitori ekraanil täiendava suurendusega (teine suurenduse etapp).
Visualiseeriv osa asub objektiivi pilditasandi ja vaatleja silmade (kaamera, fotokaamera) vahel.
Pildiosa sisaldab monokulaarset, binokulaarset või trinokulaarset kujutise pea koos vaatlussüsteemiga (okulaarid, mis töötavad nagu suurendusklaas).
Lisaks sisaldab see osa täiendavaid suurendussüsteeme (suurenduste hulgimüüja/vahetussüsteemid); projektsioonimanused, sealhulgas arutelumanused kahe või enama vaatleja jaoks; joonistusseadmed; pildianalüüsi ja dokumentatsioonisüsteemid koos vastavate sobituselementidega (fotokanal).
Mikroskoop on ainulaadne seade, mis on loodud mikropiltide suurendamiseks ja objektiivi kaudu vaadeldavate objektide või struktuurimoodustiste suuruse mõõtmiseks. See areng on hämmastav ja mikroskoobi leiutamise tähtsus on äärmiselt suur, sest ilma selleta ei eksisteeriks mõnda kaasaegse teaduse valdkonda. Ja siit täpsemalt.
Mikroskoop on teleskoobiga seotud seade, mida kasutatakse täiesti erinevatel eesmärkidel. Selle abil on võimalik uurida silmale nähtamatute objektide ehitust. See võimaldab teil määrata mikroformatsioonide morfoloogilisi parameetreid, samuti hinnata nende mahulist asukohta. Seetõttu on isegi raske ette kujutada, mis tähtsust omas mikroskoobi leiutamine ja kuidas mõjutas selle välimus teaduse arengut.
Mikroskoobi ja optika ajalugu
Täna on raske vastata, kes mikroskoobi esmakordselt leiutas. Seda küsimust arutatakse ilmselt sama laialdaselt kui ambvibu loomist. Erinevalt relvadest leiutati mikroskoobi aga tegelikult Euroopas. Ja kes täpselt, pole siiani teada. Tõenäosus, et seadme avastajaks oli Hollandi prillide valmistaja Hans Jansen, on üsna suur. Tema poeg Zacharias Jansen väitis 1590. aastal, et tema ja ta isa olid konstrueerinud mikroskoobi.
Kuid juba 1609. aastal ilmus teine mehhanism, mille lõi Galileo Galilei. Ta nimetas seda occhiolinoks ja esitles seda Accademia Nazionale dei Lincei avalikkusele. Selle tõestuseks, et mikroskoopi võidi juba sel ajal kasutada, on paavst Urbanus III pitsati silt. Arvatakse, et see kujutab endast mikroskoopia abil saadud kujutise modifikatsiooni. Galileo Galilei valgusmikroskoop (komposiit) koosnes ühest kumerast ja ühest nõgusast läätsest.
Täiustamine ja praktikasse rakendamine
Vaid 10 aastat pärast Galileo leiutist lõi Cornelius Drebbel kahe kumera läätsega liitmikroskoobi. Ja hiljem, st lõpupoole, töötas Christian Huygens välja kahe objektiiviga okulaarisüsteemi. Neid toodetakse tänapäevalgi, kuigi neil puudub nähtavus. Kuid mis veelgi olulisem, 1665. aastal viidi sellise mikroskoobi abil läbi uuring korgitamme lõigul, kus teadlane nägi nn kärgesid. Katse tulemuseks oli mõiste "rakk" kasutuselevõtt.
Teine mikroskoobi isa Anthony van Leeuwenhoek leiutas selle alles uuesti, kuid suutis seadmele bioloogide tähelepanu tõmmata. Ja pärast seda sai selgeks, milline tähtsus oli mikroskoobi leiutamisel teadusele, kuna see võimaldas mikrobioloogia arengut. Tõenäoliselt kiirendas mainitud aparaat oluliselt loodusteaduste arengut, sest seni, kuni inimene mikroobe nägi, uskus ta, et haigused saavad alguse ebapuhtusest. Ja teaduses valitsesid alkeemia ja vitalistlikud teooriad elusolendite olemasolust ja elu spontaansest põlvkonnast.
Leeuwenhoeki mikroskoop
Mikroskoobi leiutamine on keskaja teaduses ainulaadne sündmus, sest tänu seadmele oli võimalik leida palju uusi teemasid teaduslikuks aruteluks. Veelgi enam, paljud teooriad on tänu mikroskoopiale hävinud. Ja see on Anthony van Leeuwenhoeki suur teene. Ta suutis mikroskoopi täiustada nii, et see võimaldas rakke üksikasjalikult näha. Ja kui me seda probleemi selles kontekstis käsitleme, on Leeuwenhoek tõepoolest seda tüüpi mikroskoobi isa.
Seadme struktuur
Valgus ise oli plaat, mille lääts oli võimeline kõnealuseid objekte mitu korda suurendama. Sellel objektiiviga taldrikul oli statiiv. Seda kasutades paigaldati see horisontaalsele lauale. Suunates läätse valguse poole ning asetades uuritava materjali selle ja küünlaleegi vahele, oli võimalik näha, pealegi oli esimene materjal, mida Antonie van Leeuwenhoek uuris, hambakatt. Selles nägi teadlane palju olendeid, kellele ta ei osanud veel nime anda.
Leeuwenhoeki mikroskoobi ainulaadsus on hämmastav. Sel ajal saadaolevad komposiitmudelid ei taganud kõrget pildikvaliteeti. Veelgi enam, kahe läätse olemasolu ainult võimendas defekte. Seetõttu kulus rohkem kui 150 aastat, kuni algselt Galileo ja Drebbeli poolt välja töötatud liitmikroskoobid hakkasid tootma sama pildikvaliteeti kui Leeuwenhoeki seade. Anthony van Leeuwenhoeki ennast ei peeta endiselt mikroskoobi isaks, kuid ta on õigustatult looduslike materjalide ja rakkude mikroskoopia tunnustatud meister.
Objektiivide leiutamine ja täiustamine
Objektiivi mõiste oli olemas juba Vana-Roomas ja Kreekas. Näiteks Kreekas oli võimalik kumera klaasi abil tuld süüdata. Ja Roomas on veega täidetud klaasanumate omadusi märgatud juba ammu. Need võimaldasid pilte suurendada, kuigi mitte mitu korda. Objektiivide edasine areng on teadmata, kuigi on ilmne, et edusammud ei suutnud paigal seista.
Teada on, et 16. sajandil hakati Veneetsias prillide kasutamist kasutama. Seda kinnitavad faktid klaasilihvimismasinate olemasolu kohta, mis võimaldasid hankida läätsi. Samuti olid joonised optilistest instrumentidest, milleks olid peeglid ja läätsed. Nende teoste autorsus kuulub Leonardo da Vincile. Kuid isegi varem töötasid inimesed suurendusklaasidega: juba 1268. aastal esitas Roger Bacon idee luua luup. Hiljem viidi see ellu.
Ilmselgelt ei kuulunud objektiivi autor kellelegi. Kuid seda täheldati seni, kuni Carl Friedrich Zeiss optika kasutusele võttis. 1847. aastal alustas ta mikroskoopide tootmist. Seejärel sai tema ettevõttest optiliste prillide väljatöötamise liider. See eksisteerib tänapäevani, jäädes tööstuses peamiseks. Sellega teevad koostööd kõik ettevõtted, mis toodavad foto- ja videokaameraid, optilisi sihikuid, kaugusmõõtjaid, teleskoope ja muid seadmeid.
Mikroskoopia täiustamine
Mikroskoobi leiutamise ajalugu on üksikasjalikult uurides silmatorkav. Kuid mitte vähem huvitav on mikroskoopia edasise täiustamise ajalugu. Hakkasid tekkima uued ja neid tekitanud teaduslik mõte vajus aina sügavamale. Nüüd ei olnud teadlase eesmärk mitte ainult uurida mikroobe, vaid arvestada ka väiksemate komponentidega. Need on molekulid ja aatomid. Juba 19. sajandil sai neid uurida röntgendifraktsioonanalüüsiga. Kuid teadus nõudis enamat.
Nii töötas teadlane Henry Clifton Sorby juba 1863. aastal meteoriitide uurimiseks välja polariseeriva mikroskoobi. Ja 1863. aastal töötas Ernst Abbe välja mikroskoobi teooria. Carl Zeiss võttis selle edukalt kasutusele. Tänu sellele on tema ettevõttest kujunenud tunnustatud liider optiliste instrumentide tööstuses.
Kuid peagi saabus 1931 – elektronmikroskoobi loomise aeg. Sellest on saanud uut tüüpi seade, mis võimaldab näha palju enamat kui valgust. See ei kasutanud edastamiseks footoneid ega polariseeritud valgust, vaid elektrone – osakesi, mis on palju väiksemad kui kõige lihtsamad ioonid. Just elektronmikroskoobi leiutamine võimaldas histoloogiat arendada. Nüüd on teadlased saavutanud täieliku kindlustunde, et nende hinnangud raku ja selle organellide kohta on tõepoolest õiged. Kuid alles 1986. aastal anti Nobeli preemia elektronmikroskoobi loojale Ernst Ruskale. Pealegi ehitas James Hiller juba 1938. aastal ülekandeelektronmikroskoobi.
Uusimat tüüpi mikroskoobid
Teadus arenes pärast paljude teadlaste edusamme üha kiiremini. Seetõttu oli uue tegelikkuse dikteeritud eesmärk vajadus töötada välja ülitundlik mikroskoop. Ja juba 1936. aastal tootis Erwin Müller väljaheiteseadme. Ja 1951. aastal toodeti veel üks seade - väliioonmikroskoop. Selle tähtsus on äärmuslik, sest see võimaldas teadlastel esimest korda aatomeid näha. Ja lisaks sellele töötas Jerzy Nomarski 1955. aastal välja diferentsiaalse interferentsi kontrastmikroskoopia teoreetilised alused.
Uusimate mikroskoopide täiustamine
Mikroskoobi leiutamine ei ole veel edukas, sest põhimõtteliselt pole keeruline panna ioone või footoneid läbi bioloogilise keskkonna läbima ja seejärel saadud kujutist uurida. Kuid mikroskoopia kvaliteedi parandamise küsimus oli tõesti oluline. Ja pärast neid järeldusi lõid teadlased lendava massianalüsaatori, mida nimetati skaneerivaks ioonmikroskoobiks.
See seade võimaldas skaneerida üksikut aatomit ja saada andmeid molekuli kolmemõõtmelise struktuuri kohta. Koos selle meetodiga on suudetud oluliselt kiirendada paljude looduses leiduvate ainete tuvastamise protsessi. Ja juba 1981. aastal võeti kasutusele skaneeriv tunnelmikroskoop ja 1986. aastal aatomjõumikroskoop. 1988. aasta on skaneeriva elektrokeemilise tunnelmikroskoobi leiutamise aasta. Ja uusim ja kõige kasulikum on Kelvini jõusond. See töötati välja 1991. aastal.
Mikroskoobi leiutise globaalse tähtsuse hindamine
Alates 1665. aastast, kui Leeuwenhoek alustas klaasi töötlemist ja mikroskoopide tootmist, arenes tööstus ja muutus keerukamaks. Ja mõeldes, milline oli mikroskoobi leiutamise tähtsus, tasub kaaluda mikroskoopia peamisi saavutusi. Niisiis võimaldas see meetod rakku uurida, mis oli veel üks tõuke bioloogia arengule. Seejärel võimaldas seade eristada raku organelle, mis võimaldas formuleerida raku struktuuri mustreid.
Seejärel võimaldas mikroskoop molekuli ja aatomit näha ning hiljem said teadlased nende pinda skaneerida. Veelgi enam, läbi mikroskoobi näete isegi aatomite elektronpilvi. Kuna elektronid liiguvad ümber tuuma valguse kiirusega, siis on seda osakest täiesti võimatu uurida. Sellest hoolimata tuleks mõista mikroskoobi leiutamise tähtsust. Ta võimaldas näha midagi uut, mida silmaga ei näe. See on hämmastav maailm, mille uurimine on toonud inimese lähemale tänapäevastele saavutustele füüsikas, keemias ja meditsiinis. Ja see on kogu töö väärt.
Tänapäeval kasutatakse paljudes inimtegevuse valdkondades aktiivselt kaasaegseid tehnoloogiaid. Näiteks meditsiinis on juba palju seadmeid, mis aitavad inimese jalule ajada. Kuid siiski, vaatamata suurele hüppele tehnoloogia arengus, on meditsiinis palju vahendeid, millel pole analooge ja mida ei saa millegi muuga asendada.
Üks neist instrumentidest on bioloogiline uurimismikroskoop, mida kasutatakse aktiivselt nii kliinilises praktikas kui ka mikrobioloogilises laboris. Ka tänapäevastel instrumentidel pole selliseid funktsioone ja võimalusi, mis mikroskoobil on näiteks mikrobioloogiliseks uurimiseks või vererakkude analüüsiks.
Tänapäeval on biomeditsiinilised mikroskoobid optilise tehnoloogia kõige levinum liik. Neid vahendeid saab kasutada mis tahes uurimistöös, mis hõlmab loodusliku päritoluga objektide uurimist. Seda tüüpi mikroskoobid jagunevad kahte tüüpi: uurimis- ja bioloogiliste laborite jaoks. Ja ka rutiinsetele ja töötavatele. Bioloogilisi mikroskoope kasutatakse peamiselt erinevates uurimiskeskustes, teadusasutustes või haiglates.
Tahaksin rääkida ka binokulaarsetest mikroskoopidest, mis on uus etapp nende instrumentide arengus. Nendel seadmetel on kaks okulaari, mis muudab töö oluliselt lihtsamaks ja töö muutub mugavamaks.
Tänapäeval on see haiglates või teaduslaborites lihtsalt asendamatu. Need mikroskoobid on hea ost kõrgkooliõpilastele, kes vajavad kogemuste omandamiseks lihtsalt praktikat erinevatel akadeemilistel töödel.
Kahe okulaari abil on katseobjekti uurimine väga lihtne ning tänu okulaaridele tõuseb uuritava objekti kvaliteet kordades. Selle seadme üks peamisi eeliseid on see, et saate selle külge kinnitada kaasaegseid kaameraid või kaameraid ja lõpuks saada objektist pilte või mikroskoopilist fotograafiat.
Kui valite selle seadme enda jaoks, pöörake kõigepealt tähelepanu järgmistele üksikasjadele, parameetritele ja omadustele: mitme objektiiviga revolver, valgustusparameetrid, laua liigutamise meetodid. Lisaks saab mikroskoopi varustada lisatarvikutega, nagu lambid, läätsed, okulaarid jne.
See on eluteadus. Praegu esindab see elusloodust käsitlevate teaduste kogumit.
Bioloogia uurib kõiki elu ilminguid: struktuuri, funktsioone, arengut ja päritolu elavad organismid, nende suhted looduslikes kooslustes keskkonna ja teiste elusorganismidega.
Kui inimene hakkas mõistma oma erinevust loomade maailmast, hakkas ta uurima ümbritsevat maailma.
Alguses sõltus sellest tema elu. Ürginimesed pidid teadma, milliseid elusorganisme võib süüa, kasutada ravimina, rõivaste ja kodude valmistamiseks ning millised neist on mürgised või ohtlikud.
Tsivilisatsiooni arenedes sai inimene endale lubada luksust tegeleda hariduslikel eesmärkidel teadusega.
Uurimine Muistsete rahvaste kultuurid näitasid, et neil olid laialdased teadmised taimedest ja loomadest ning nad kasutasid neid laialdaselt igapäevaelus.
Kaasaegne bioloogia – kõikehõlmav teadus, mida iseloomustab erinevate bioloogiliste distsipliinide, aga ka teiste teaduste – eeskätt füüsika, keemia ja matemaatika – ideede ja meetodite põimumine.
Kaasaegse bioloogia arengu põhisuunad. Praegu saab bioloogias jämedalt eristada kolme suunda.
Esiteks on see klassikaline bioloogia. Seda esindavad loodusteadlased, kes uurivad elusolendite mitmekesisust. loodus. Nad vaatlevad ja analüüsivad objektiivselt kõike eluslooduses toimuvat, uurivad elusorganisme ja liigitavad neid. On vale arvata, et klassikalises bioloogias on kõik avastused juba tehtud.
20. sajandi teisel poolel. ei kirjeldatud mitte ainult paljusid uusi liike, vaid avastati ka suuri taksoneid kuni kuningriikideni (Pogonophora) ja isegi superkuningriikideni (Archebacteria või Archaea). Need avastused sundisid teadlasi tervikut uue pilguga vaatama arengu ajalugu elav loodus, Tõeliste loodusteadlaste jaoks on loodus tema enda väärtus. Iga meie planeedi nurk on nende jaoks ainulaadne. Seetõttu on nad alati nende hulgas, kes tajuvad teravalt ohtu meid ümbritsevale loodusele ja seisavad aktiivselt selle kaitsmise eest.
Teine suund on evolutsioonibioloogia.
19. sajandil loodusliku valiku teooria autor Charles Darwin alustas tavalise loodusteadlasena: kogus, vaatles, kirjeldas, rändas, paljastades eluslooduse saladusi. Kuid selle peamine tulemus tööd Temast sai kuulsa teadlase teooria, mis selgitas orgaanilist mitmekesisust.
Praegu jätkub aktiivselt elusorganismide evolutsiooni uurimine. Geneetika ja evolutsiooniteooria süntees viis nn sünteetilise evolutsiooniteooria loomiseni. Kuid ka praegu on veel palju lahendamata küsimusi, millele evolutsiooniteadlased vastuseid otsivad.
Loodud 20. sajandi alguses. Meie silmapaistev bioloog Aleksandr Ivanovitš Oparini esimene teaduslik teooria elu tekke kohta oli puhtalt teoreetiline. Selle probleemi eksperimentaalseid uuringuid tehakse praegu aktiivselt ning tänu täiustatud füüsikalis-keemiliste meetodite kasutamisele on juba tehtud olulisi avastusi ja oodata on uusi huvitavaid tulemusi.
Uued avastused võimaldasid antropogeneesi teooriat täiendada. Kuid üleminek loomade maailmast inimestele on endiselt üks bioloogia suurimaid mõistatusi.
Kolmas suund on füüsikaline ja keemiline bioloogia, mis uurib tänapäevaste füüsikaliste ja keemiliste meetodite abil elusobjektide ehitust. See on kiiresti arenev bioloogia valdkond, mis on oluline nii teoreetiliselt kui ka praktiliselt. Etteruttavalt võib öelda, et füüsikalises ja keemilises bioloogias ootavad meid ees uued avastused, mis võimaldavad meil lahendada paljusid inimkonna ees seisvaid probleeme.
Bioloogia kui teaduse areng. Kaasaegse bioloogia juured on antiikajast ja seda seostatakse Vahemere maade tsivilisatsiooni arenguga. Teame paljude silmapaistvate teadlaste nimesid, kes aitasid kaasa bioloogia arengule. Nimetagem neist vaid mõned.
Hippokrates (460 - ca 370 eKr) kirjeldas esimest korda suhteliselt üksikasjalikku inimeste ja loomade ehitust ning tõi välja keskkonna ja pärilikkuse rolli haiguste esinemises. Teda peetakse meditsiini rajajaks.
Aristoteles (384-322 eKr) jagas meid ümbritseva maailma neljaks kuningriigiks: elutu maa, vee ja õhu maailm; taimede maailm; loomade maailm ja inimeste maailm. Ta kirjeldas paljusid loomi ja pani aluse taksonoomiale. Neli tema kirjutatud bioloogilist traktaati sisaldasid peaaegu kogu tol ajal teadaolevat teavet loomade kohta. Aristotelese teened on nii suured, et teda peetakse zooloogia rajajaks.
Theophrastus (372-287 eKr) uuris taimi. Ta kirjeldas üle 500 taimeliigi, andis teavet paljude nende ehituse ja paljunemise kohta ning võttis kasutusele palju botaanikatermineid. Teda peetakse botaanika rajajaks.
Guy Plinius vanem (23-79) kogus teavet tol ajal tuntud elusorganismide kohta ja kirjutas 37 köidet Loodusloo entsüklopeediat. Peaaegu keskajani oli see entsüklopeedia peamine loodusteadmiste allikas.
Claudius Galen kasutas oma teadusuuringutes laialdaselt imetajate dissektsioone. Ta oli esimene, kes koostas inimese ja ahvi võrdleva anatoomilise kirjelduse. Uuris kesk- ja perifeerset närvisüsteemi. Teadusajaloolased peavad teda antiikaja viimaseks suureks bioloogiks.
Keskajal oli domineerivaks ideoloogiaks religioon. Nagu teisedki teadused, ei olnud bioloogia sel perioodil veel iseseisva valdkonnana esile kerkinud ning eksisteeris religioossete ja filosoofiliste vaadete üldises peavoolus. Ja kuigi elusorganismide kohta teadmiste kogumine jätkus, saab bioloogiast kui teadusest sel perioodil rääkida vaid tinglikult.
Renessanss on üleminek keskaja kultuurilt uusaja kultuurile. Tolleaegsete radikaalsete sotsiaalmajanduslike muutustega kaasnesid uued avastused teaduses.
Selle ajastu kuulsaim teadlane Leonardo da Vinci (1452 - 1519) andis teatud panuse bioloogia arengusse.
Ta uuris lindude lendu, kirjeldas paljusid taimi, luude ühendamise viise liigestes, südametegevust ja silma nägemisfunktsiooni, inimese ja looma luude sarnasust.
15. sajandi teisel poolel. loodusteaduslikud teadmised hakkavad kiiresti arenema. Seda soodustasid geograafilised avastused, mis võimaldasid oluliselt laiendada teavet loomade ja taimede kohta. Teaduslike teadmiste kiire kuhjumine elusorganismide kohta viis bioloogia jagunemiseni eraldi teadusteks.
XVI-XVII sajandil. Botaanika ja zooloogia hakkasid kiiresti arenema.
Mikroskoobi leiutamine (17. sajandi algus) võimaldas uurida taimede ja loomade mikroskoopilist ehitust. Avastati mikroskoopiliselt väikesed elusorganismid – bakterid ja algloomad, mis on palja silmaga nähtamatud.
Carl Linnaeus andis suure panuse bioloogia arengusse, pakkudes välja loomade ja taimede klassifitseerimise süsteemi,
Karl Maksimovitš Baer (1792-1876) sõnastas oma töödes homoloogsete elundite teooria aluspõhimõtted ja idude sarnasuse seaduse, mis pani aluse embrüoloogiale teaduslikule alusele.
1808. aastal tõstatas Jean Baptiste Lamarck oma teoses “Zooloogia filosoofia” küsimuse evolutsiooniliste transformatsioonide põhjuste ja mehhanismide kohta ning visandas esimese evolutsiooniteooria.
Bioloogia arengus mängis tohutut rolli rakuteooria, mis teaduslikult kinnitas elusmaailma ühtsust ja oli Charles Darwini evolutsiooniteooria tekkimise üheks eelduseks. Rakuteooria autoriteks peetakse zooloog Theodor Ivanni (1818-1882) ja botaanik Matthias Jakob Schleidenit (1804-1881).
Tuginedes arvukatele tähelepanekutele, avaldas Charles Darwin 1859. aastal oma põhiteose "Liikide päritolust loodusliku valiku teel või eelistatud tõugude säilitamisest eluvõitluses", milles ta sõnastas evolutsiooniteooria aluspõhimõtted, pakkus välja evolutsioonimehhanismid ja organismide evolutsiooniliste transformatsioonide viisid.
19. sajandil Tänu Louis Pasteuri (1822–1895), Robert Kochi (1843–1910) ja Ilja Iljitš Mechnikovi tööle kujunes mikrobioloogia iseseisvaks teaduseks.
20. sajand algas Gregor Mendeli seaduste taasavastamisega, mis tähistas geneetika kui teaduse arengu algust.
XX sajandi 40-50ndatel. bioloogias hakati laialdaselt kasutama füüsika, keemia, matemaatika, küberneetika ja teiste teaduste ideid ja meetodeid, uurimisobjektidena hakati kasutama mikroorganisme. Selle tulemusena tekkisid ja hakkasid iseseisvate teadustena kiiresti arenema biofüüsika, biokeemia, molekulaarbioloogia, kiirgusbioloogia, bioonika jpt.. Kosmosealased uuringud aitasid kaasa kosmosebioloogia tekkele ja arengule.
20. sajandil ilmus rakendusuuringute suund – biotehnoloogia. See suund areneb 21. sajandil kahtlemata kiiresti. Selle bioloogia arengusuuna kohta saate rohkem teada, kui uurite peatükki "Selektsiooni ja biotehnoloogia alused".
Praegu kasutatakse bioloogilisi teadmisi kõigis inimtegevuse valdkondades: tööstuses ja põllumajanduses, meditsiinis ja energeetikas.
Ökoloogilised uuringud on äärmiselt olulised. Lõpuks hakkasime mõistma, et meie väikesel planeedil valitsevat habrast tasakaalu saab kergesti hävitada. Inimkond seisab silmitsi tohutu ülesandega - biosfääri säilitamine, et säilitada tsivilisatsiooni eksisteerimise ja arengu tingimused. Ilma bioloogiliste teadmiste ja eriuuringuteta on seda võimatu lahendada. Seega on bioloogiast saanud praegu tõeline tootlik jõud ning ratsionaalne teaduslik alus inimese ja looduse suhetele.
Klassikaline bioloogia. Evolutsiooniline bioloogia. Füüsikalis-keemiline bioloogia.
1. Milliseid suundi bioloogia arengus oskad esile tõsta?
2. Millised suured antiikaja teadlased andsid olulise panuse bioloogiliste teadmiste arendamisse?
3. Miks sai keskajal bioloogiast kui teadusest rääkida vaid tinglikult?
4. Miks peetakse kaasaegset bioloogiat keerukaks teaduseks?
5. Milline on bioloogia roll tänapäeva ühiskonnas?
6. Valmistage ette sõnum ühel järgmistest teemadest:
7. Bioloogia roll kaasaegses ühiskonnas.
8. Bioloogia roll kosmoseuuringutes.
9. Bioloogiliste uuringute roll kaasaegses meditsiinis.
10. Silmapaistvate bioloogide – meie kaasmaalaste roll maailma bioloogia arengus.
Kui palju on muutunud teadlaste seisukohad elusolendite mitmekesisusest, näitab näide elusorganismide jagamisest kuningriikideks. 20. sajandi 40ndatel jagati kõik elusorganismid kahte kuningriiki: taimed ja loomad. Taimeriiki kuulusid ka bakterid ja seened. Hiljem viis organismide üksikasjalikum uurimine nelja kuningriigi tuvastamiseni: prokarüootid (bakterid), seened, taimed ja loomad. See süsteem on antud koolibioloogias.
1959. aastal tehti ettepanek jagada elusorganismide maailm viieks kuningriigiks: prokarüootid, protistid (algloomad), seened, taimed ja loomad.
Seda süsteemi viidatakse sageli bioloogilises (eriti tõlke)kirjanduses.
Teisi süsteeme on välja töötatud ja arendatakse edasi, sealhulgas 20 või enam kuningriiki. Näiteks on tehtud ettepanek eristada kolme superkuningriiki: Prokarüoote, Arheaid (Arhebakterid) ja Eukarüoote.Iga superkuningriik hõlmab mitut kuningriiki.
Kamensky A. A. Bioloogia 10-11 klass
Esitasid veebisaidi lugejad
Veebiraamatukogu õpilaste ja raamatutega, tunniplaanid 10. klassi bioloogiast, raamatud ja õpikud vastavalt 10. klassi bioloogia planeerimise kalenderplaanile
Tunni sisu tunnimärkmed ja toetavad raamtunni esitlus interaktiivsed tehnoloogiad kiirendi õppemeetodid Harjuta testid, testimine veebiülesannete ja harjutuste kodutööde töötoad ja koolitused küsimused klassi aruteludeks Illustratsioonid video- ja helimaterjalid fotod, pildid, graafikud, tabelid, diagrammid, koomiksid, tähendamissõnad, ütlused, ristsõnad, anekdoodid, naljad, tsitaadid Lisandmoodulid
