Každý veľmi dobre vie, že biológia je veda o živote. V súčasnosti predstavuje súhrn vied o živej prírode. Biológia študuje všetky prejavy života: štruktúru, funkcie, vývoj a pôvod živých organizmov, ich vzťah v prirodzených spoločenstvách s prostredím a s inými živými organizmami.
Keďže si muž začal uvedomovať svoju odlišnosť od sveta zvierat, začal študovať svet okolo seba. Spočiatku na tom závisel jeho život. Primitívni ľudia potrebovali vedieť, ktoré živé organizmy sa dajú jesť, používať ako lieky, na výrobu odevov a obydlí a ktoré sú jedovaté alebo nebezpečné.
S rozvojom civilizácie si človek mohol dovoliť taký luxus, akým bolo venovať sa vede na kognitívne účely.
Štúdie kultúry starovekých národov ukázali, že mali rozsiahle vedomosti o rastlinách, zvieratách a boli široko používané v každodennom živote.?
Moderná biológia je komplexná veda, pre ktorú je charakteristické prelínanie myšlienok a metód rôznych biologických disciplín, ako aj iných vied – predovšetkým fyziky, chémie a matematiky.
Hlavné smery vývoja modernej biológie. V súčasnosti možno v biológii konvenčne rozlíšiť tri oblasti.
Po prvé, existuje klasická biológia. Reprezentujú ju prírodovedci, ktorí skúmajú rozmanitosť živej prírody. Objektívne pozorujú a analyzujú všetko, čo sa deje v živej prírode, študujú živé organizmy a klasifikujú ich. Je nesprávne myslieť si, že všetky objavy klasickej biológie už boli urobené. V druhej polovici XX storočia. bolo popísaných nielen veľa nových druhov, ale boli objavené aj veľké taxóny, až po kráľovstvá (Pogonophora) a dokonca aj nad ríšami (Archaebacteria alebo Archaea). Tieto objavy prinútili vedcov k novému pohľadu na celú históriu vývoja živej prírody.Pre skutočných vedcov-prírodovedcov je príroda prirodzenou hodnotou. Každý kút našej planéty je pre nich jedinečný. Preto vždy patria medzi tých, ktorí akútne pociťujú nebezpečenstvo pre prírodu okolo nás a aktívne sa zasadzujú za jej ochranu.
Druhou oblasťou je evolučná biológia. V 19. storočí autor teórie prirodzeného výberu Charles Darwin začínal ako obyčajný prírodovedec: zbieral, pozoroval, opisoval, cestoval, odhaľoval tajomstvá živej prírody. Hlavným výsledkom jeho práce, ktorá z neho urobila slávneho vedca, však bola teória, ktorá vysvetľuje organickú diverzitu.
V súčasnosti aktívne pokračuje štúdium evolúcie živých organizmov. Syntéza genetiky a evolučnej teórie viedla k vytvoreniu takzvanej syntetickej teórie evolúcie. Ale aj teraz je stále veľa nevyriešených otázok, na ktoré hľadajú odpovede evoluční vedci.
Vytvorené na začiatku XX storočia. od nášho vynikajúceho biológa Alexandra Ivanoviča Oparina bola prvá vedecká teória o vzniku života čisto teoretická. V súčasnosti sa aktívne uskutočňujú experimentálne štúdie tohto problému a vďaka využitiu pokročilých fyzikálno-chemických metód už došlo k významným objavom a možno očakávať nové zaujímavé výsledky.
Nové objavy umožnili doplniť teóriu antropogenézy. Prechod zo sveta zvierat k človeku však stále zostáva jednou z najväčších záhad biológie.
Tretím smerom je fyzikálna a chemická biológia, ktorá študuje štruktúru živých predmetov pomocou moderných fyzikálnych a chemických metód. Ide o rýchlo sa rozvíjajúcu oblasť biológie, ktorá je dôležitá z teoretického aj praktického hľadiska. Môžeme s istotou povedať, že nás čakajú nové objavy vo fyzikálno-chemickej biológii, ktoré nám umožnia vyriešiť mnohé problémy, ktorým ľudstvo čelí,
Rozvoj biológie ako vedy. Moderná biológia má korene v staroveku a súvisí s rozvojom civilizácie v stredomorských krajinách. Poznáme mená mnohých vynikajúcich vedcov, ktorí sa zaslúžili o rozvoj biológie. Vymenujme len niektoré z nich.
Hippokrates (460 - asi 370 pred Kr.) podal prvý pomerne podrobný opis stavby ľudí a zvierat, poukázal na úlohu prostredia a dedičnosti pri výskyte chorôb. Je považovaný za zakladateľa medicíny.
Aristoteles (384-322 pred Kr.) rozdelil okolitý svet na štyri kráľovstvá: neživý svet zeme, vody a vzduchu; svet rastlín; svet zvierat a svet ľudí. Opísal veľa zvierat, položil základ pre taxonómiu. Štyri biologické pojednania, ktoré napísal, obsahovali prakticky všetky dovtedy známe informácie o zvieratách. Zásluhy Aristotela sú také veľké, že je považovaný za zakladateľa zoológie.
Theophrastus (372-287 pred Kr.) študoval rastliny. Opísal viac ako 500 druhov rastlín, poskytol informácie o štruktúre a rozmnožovaní mnohých z nich, zaviedol mnohé botanické termíny. Je považovaný za zakladateľa botaniky.
Guy Pliny starší (23-79) zozbieral informácie o živých organizmoch, ktoré boli v tom čase známe, a napísal 37 zväzkov encyklopédie Prírodovedy. Takmer až do stredoveku bola táto encyklopédia hlavným zdrojom vedomostí o prírode.
Claudius Galen vo svojom vedeckom výskume vo veľkej miere využíval pitvy cicavcov. Ako prvý urobil komparatív
anatomický opis človeka a opice. Študoval centrálny a periférny nervový systém. Historici vedy ho považujú za posledného veľkého biológa staroveku.
V stredoveku bolo dominantnou ideológiou náboženstvo. Podobne ako iné vedy, ani biológia sa v tomto období ešte nedostala do samostatnej oblasti a existovala vo všeobecnom hlavnom prúde náboženských a filozofických názorov. A hoci hromadenie poznatkov o živých organizmoch pokračovalo, o biológii ako vede sa v tom čase dalo hovoriť len podmienečne.
Obdobie renesancie je prechodom od kultúry stredoveku ku kultúre modernej doby. Vtedajšie radikálne sociálno-ekonomické premeny boli sprevádzané novými objavmi vo vede.
Najslávnejší vedec tejto doby Leonardo da Vinci (1452-1519) prispel k rozvoju biológie.
Študoval let vtákov, opísal mnohé rastliny, spôsoby spájania kostí v kĺboch, činnosť srdca a zrakovú funkciu oka, podobnosť kostí ľudí a zvierat.
V druhej polovici 15. stor. poznanie prírodných vied sa začína rýchlo rozvíjať. Uľahčili to geografické objavy, ktoré umožnili výrazne rozšíriť informácie o zvieratách a rastlinách. Rýchla akumulácia vedeckých poznatkov o živých organizmoch
viedli k rozdeleniu biológie na samostatné vedy.
V XVI-XVII storočí. botanika a zoológia sa začali rýchlo rozvíjať.
Vynález mikroskopu (začiatok 17. storočia) umožnil študovať mikroskopickú stavbu rastlín a živočíchov. Boli objavené mikroskopicky malé živé organizmy, baktérie a prvoky, neviditeľné voľným okom.
Veľký príspevok k rozvoju biológie urobil Karl Linné, ktorý navrhol klasifikačný systém pre zvieratá a rastliny.
Karl Maksimovich Baer (1792-1876) vo svojich dielach sformuloval hlavné ustanovenia teórie homologických orgánov a zákona embryonálnej podobnosti, ktoré položili vedecké základy embryológie.
V roku 1808 Jean Baptiste Lamarck vo svojom diele „Filozofia zoológie“ nastolil otázku príčin a mechanizmov evolučných premien a načrtol prvú evolučnú teóriu v čase.
Obrovskú úlohu vo vývoji biológie zohrala bunková teória, ktorá vedecky potvrdila jednotu živého sveta a slúžila ako jeden z predpokladov pre vznik evolučnej teórie Charlesa Darwina. Za autorov bunkovej teórie sú považovaní zoológ Theodor Schwann (1818-1882) a botanik Matthias Jacob Schleiden (1804-1881).
Na základe početných pozorovaní publikoval Charles Darwin v roku 1859 svoje hlavné dielo „O pôvode druhov prirodzeným výberom alebo o ochrane zvýhodnených plemien v boji o život“. V nej sformuloval hlavné ustanovenia evolučnej teórie, navrhol mechanizmy evolúcie a spôsoby evolučných premien organizmov.
20. storočie sa začalo znovuobjavením zákonov Gregora Mendela, čo znamenalo začiatok rozvoja genetiky ako vedy.
V 40-50 rokoch XX storočia. v biológii sa začali vo veľkej miere využívať myšlienky a metódy fyziky, chémie, matematiky, kybernetiky a iných vied a mikroorganizmy sa využívali ako objekty výskumu. V dôsledku toho vznikla a začala sa rýchlo rozvíjať ako samostatné vedy biofyzika, biochémia, molekulárna biológia, radiačná biológia, bionika atď.. Výskum vesmíru prispel k zrodu a rozvoju vesmírnej biológie.
V XX storočí. sa objavil smer aplikovaného výskumu - biotechnológia. Tento smer sa v 21. storočí nepochybne rýchlo rozvinie. Podrobnejšie sa o tomto smere rozvoja biológie dozviete pri štúdiu kapitoly „Základy šľachtenia a biotechnológie“.
V súčasnosti sa biologické poznatky využívajú vo všetkých sférach ľudskej činnosti: v priemysle a poľnohospodárstve, medicíne a energetike.
Environmentálny výskum je mimoriadne dôležitý. Konečne sme si začali uvedomovať, že krehkú rovnováhu, ktorá existuje na našej malej planéte, je ľahké zničiť. Pred ľudstvom stála neľahká úloha – zachovanie biosféry, aby sa zachovali podmienky pre existenciu a rozvoj civilizácie. Bez biologických znalostí a špeciálneho výskumu sa to riešiť nedá. V súčasnosti sa tak biológia stala skutočnou produktívnou silou a racionálnym vedeckým základom pre vzťah človeka a prírody.
MIKROSKOP
Žiak 6. ročníka REPORTÁŽ z biológie
Po dlhú dobu žil človek obklopený neviditeľnými tvormi, používal produkty svojej životnej činnosti (napríklad pri pečení chleba z kyslého cesta, výrobe vína a octu), trpel, keď tieto stvorenia spôsobili choroby alebo pokazili zásoby potravín, ale nepochybujem o ich prítomnosti... Nemal som podozrenie, pretože som nevidel, a nevidel som, pretože veľkosti týchto mikrotvorov boli oveľa nižšie, než je hranica viditeľnosti, ktorú je ľudské oko schopné. Je známe, že osoba s normálnym videním v optimálnej vzdialenosti (25-30 cm) dokáže rozlíšiť objekt s veľkosťou 0,07-0,08 mm vo forme bodu. Menšie predmety si človek nevšimne. To je určené štrukturálnymi vlastnosťami jeho zrakového orgánu.
Približne v rovnakom čase, keď sa začalo so skúmaním vesmíru pomocou ďalekohľadov, sa začali objavovať prvé pokusy odhaliť pomocou šošoviek tajomstvá mikrosveta. Takže počas archeologických vykopávok v starovekom Babylone sa našli bikonvexné šošovky - najjednoduchšie optické nástroje. Šošovky boli vyrobené z leštenej hory kryštál. Môžeme predpokladať, že s ich vynálezom urobil človek prvý krok na ceste do mikrokozmu.
Najjednoduchší spôsob, ako zväčšiť obrázok malého predmetu, je pozorovať ho lupou. Lupa sa nazýva zberná šošovka s malou ohniskovou vzdialenosťou (zvyčajne nie viac ako 10 cm) vloženou do rukoväte.
Tvorca ďalekohľadu Galileo v 1610
rok zistil, že vo veľmi roztiahnutom stave dokáže jeho ďalekohľad značne zväčšiť malé objekty. Dá sa to zvážiť vynálezca mikroskopu pozostávajúce z pozitívnych a negatívnych šošoviek.
Dokonalejším prístrojom na pozorovanie mikroskopických objektov je jednoduchý mikroskop... Nie je presne známe, kedy sa tieto zariadenia objavili. Na samom začiatku 17. storočia niekoľko týchto mikroskopov vyrobil okuliarový majster Zachariáš Jansen z Middelburgu.
V eseji A. Kirchera prepustený v 1646 rok, obsahuje popis najjednoduchší mikroskop ním pomenovaný blšie sklo... Pozostávala z lupy zapustenej do medenej podstavy, na ktorej bol upevnený predmetový stolík, ktorý slúžil na umiestnenie predmetného predmetu; dole bolo ploché alebo konkávne zrkadlo, ktoré odrážalo slnečné lúče na objekt a tak ho osvetľovalo zdola. Lupa sa posúvala pomocou skrutky na javisko, kým sa obraz nestal zreteľným a jasným.
Prvé výnimočné objavy boli vyrobené len s jednoduchým mikroskopom... V polovici 17. storočia dosiahol holandský prírodovedec skvelý úspech Anthony Van Leeuwenhoek... V priebehu rokov sa Leeuwenhoek zdokonalil vo výrobe drobných (niekedy s priemerom menším ako 1 mm) bikonvexných šošoviek, ktoré vyrobil z malej sklenenej guľôčky, ktorá sa zase získala roztavením sklenenej tyčinky v plameni. Potom bola táto sklenená guľa rozomletá na primitívnom brúsnom stroji. Počas svojho života Leeuwenhoek vyrobil najmenej 400 takýchto mikroskopov. Jeden z nich, uchovávaný v univerzitnom múzeu v Utrechte, poskytuje viac ako 300-násobné zväčšenie, čo bol na 17. storočie obrovský úspech.
Začiatkom 17. storočia sa objavil zložené mikroskopy zložený z dvoch šošoviek. Vynálezca takéhoto zložitého mikroskopu nie je presne známy, no mnohé fakty naznačujú, že išlo o Holanďana. Cornelius Drebel, ktorý žil v Londýne a bol v službách anglického kráľa Jakuba I. V zložitom mikroskope bol dva poháre: jedna - šošovka - smerujúca k objektu, druhá - okulár - smerujúca k oku pozorovateľa. V prvých mikroskopoch slúžilo ako objektív bikonvexné sklo, ktoré poskytovalo skutočný, zväčšený, ale inverzný obraz. Tento obraz bol skúmaný pomocou okuláru, ktorý tak plnil úlohu lupy, no len táto lupa slúžila na zväčšenie nie samotného predmetu, ale jeho obrazu.
V 1663 ročníkový mikroskop Drebel bol vylepšený anglický fyzik Robert Hooke, ktorý do nej zaviedol tretiu šošovku, ktorá dostala názov kolektív. Tento typ mikroskopu si získal veľkú obľubu a väčšina mikroskopov z konca 17. - prvej polovice 8. storočia bola postavená podľa jeho schémy.
Mikroskopické zariadenie
Mikroskop je optický prístroj určený na štúdium zväčšených obrázkov mikroobjektov, ktoré sú voľným okom neviditeľné.
Hlavnými časťami svetelného mikroskopu (obr. 1) sú objektív a okulár, uzavretý vo valcovom tele - tubuse. Väčšina modelov pre biologický výskum sa dodáva s tromi šošovkami s rôznou ohniskovou vzdialenosťou a otočným mechanizmom určeným na ich rýchlu výmenu – vežička, často nazývaná vežička. Rúrka je umiestnená na vrchole masívneho statívu, ktorý obsahuje držiak trubice. Kúsok pod objektívom (alebo vežičkou s viacerými objektívmi) sa nachádza stolík, na ktorom sú nainštalované sklíčka s testovacími vzorkami. Ostrosť sa nastavuje pomocou skrutky hrubého a jemného nastavenia, ktorá umožňuje meniť polohu stolíka voči objektívu.
Aby mala skúmaná vzorka dostatočnú svetelnosť pre pohodlné pozorovanie, sú mikroskopy vybavené ďalšími dvoma optickými jednotkami (obr. 2) - iluminátorom a kondenzorom. Iluminátor vytvára prúd svetla, ktorý osvetľuje testovanú vzorku. V klasických svetelných mikroskopoch konštrukcia iluminátora (vstavaného alebo externého) predpokladá nízkonapäťovú lampu s hrubým vláknom, zbierajúcu šošovku a clonu, ktorá mení priemer svetelného bodu na vzorke. Kondenzátor, ktorý je zbernou šošovkou, je určený na zaostrenie lúčov iluminátora na vzorku. Kondenzor má aj irisovú clonu (pole a clona), pomocou ktorej sa ovláda intenzita svetla.
Pri práci s predmetmi prepúšťajúcimi svetlo (tekutiny, tenké časti rastlín a pod.) sú osvetlené prechádzajúcim svetlom - iluminátor a kondenzor sú umiestnené pod stolíkom. Nepriehľadné vzorky by mali byť osvetlené spredu. Za týmto účelom je iluminátor umiestnený nad javiskom a jeho lúče sú nasmerované na objekt cez šošovku pomocou priesvitného zrkadla.
Iluminátor môže byť pasívny, aktívny (lampa) alebo oboje. Najjednoduchšie mikroskopy nemajú lampy na osvetlenie vzoriek. Pod stolíkom majú obojstranné zrkadlo, ktorého jedna strana je plochá a druhá konkávna. Za denného svetla, ak je mikroskop pri okne, môžete získať celkom dobré osvetlenie pomocou konkávneho zrkadla. Ak je mikroskop v tmavej miestnosti, na osvetlenie sa používa ploché zrkadlo a externý iluminátor.
Zväčšenie mikroskopu sa rovná súčinu zväčšenia objektívu a okuláru. So zväčšením okuláru 10 a zväčšením objektívu 40 je celkový faktor zväčšenia 400. Súprava výskumného mikroskopu zvyčajne obsahuje objektívy so zväčšením od 4 do 100. Typická sada objektívov mikroskopu pre amatérsky a vzdelávací výskum (x 4, x10 a x 40) poskytuje zvýšenie zo 40 na 400.
Rozlíšenie je ďalšou dôležitou charakteristikou mikroskopu, ktorá určuje jeho kvalitu a jasnosť obrazu, ktorý vytvára. Čím vyššie rozlíšenie, tým viac jemných detailov je možné vidieť pri veľkom zväčšení. V súvislosti s rozlíšením sa hovorí o „užitočnom“ a „zbytočnom“ zväčšení. „Užitočné“ je miera zväčšenia, ktorá maximalizuje detaily obrazu. Ďalšie zväčšovanie („neužitočné“) rozlíšenie mikroskopu nepodporuje a neodhalí nové detaily, no môže negatívne ovplyvniť čistotu a kontrast obrazu. Hranica užitočného zväčšenia svetelného mikroskopu teda nie je obmedzená celkovým faktorom zväčšenia objektívu a okuláru - na želanie môže byť ľubovoľne veľký - ale kvalitou optických komponentov mikroskopu, tj. uznesením.
Mikroskop obsahuje tri hlavné funkčné časti:
1. Osvetľovacia časť
Navrhnuté tak, aby vytvárali svetelný tok, ktorý vám umožňuje osvetliť predmet takým spôsobom, že nasledujúce časti mikroskopu vykonávajú svoje funkcie mimoriadne presne. Osvetľovacia časť mikroskopu v prechádzajúcom svetle sa u priamych mikroskopov nachádza za objektom pod šošovkou a u prevrátených pred objektom nad šošovkou.
Osvetľovacia časť obsahuje svetelný zdroj (lampa a elektrický zdroj) a opticko-mechanický systém (kolektor, kondenzor, pole a apertúru nastaviteľné / irisové clony).
2. Rozmnožujúca sa časť
Navrhnuté tak, aby reprodukovali objekt v rovine obrazu s kvalitou obrazu a zväčšením potrebným na výskum (tj na vytvorenie obrazu, ktorý reprodukuje objekt čo najpresnejšie a do všetkých detailov s rozlíšením, zväčšením, kontrastom a farebným podaním primeraným optika mikroskopu).
Reprodukčná časť poskytuje prvý stupeň zväčšenia a je umiestnená za objektom do roviny obrazu mikroskopu. Reprodukčná časť obsahuje šošovku a medziľahlý optický systém.
Moderné mikroskopy najnovšej generácie sú založené na optických sústavách objektívov, korigovaných na nekonečno.
To si navyše vyžaduje použitie takzvaných trubicových systémov, ktoré paralelne lúče svetla vychádzajúce z objektívu „zhromažďujú“ v rovine mikroskopického obrazu.
3. Vizualizačná časť
Určené na získanie skutočného obrazu objektu na sietnici, fotografickom filme alebo platni, na televíznom alebo počítačovom monitore s dodatočným zväčšením (druhý stupeň zväčšenia).
Zobrazovacia časť je umiestnená medzi obrazovou rovinou šošovky a očami pozorovateľa (kamera, kamera).
Súčasťou zobrazovacej časti je monokulárny, binokulárny alebo trinokulárny vizuálny nástavec s pozorovacím systémom (okuláre, ktoré fungujú ako lupa).
Okrem toho táto časť obsahuje dodatočné zväčšovacie systémy (veľkoobchodné/zmenové zväčšovacie systémy); projekčné prílohy, vrátane diskusných príloh pre dvoch alebo viacerých pozorovateľov; kresliace stroje; systémy na analýzu obrazu a dokumentáciu s príslušnými zodpovedajúcimi prvkami (fotokanál).
Mikroskop je jedinečné zariadenie určené na zväčšovanie mikroobrazov a meranie veľkosti predmetov alebo štruktúrnych útvarov videných cez šošovku. Tento vývoj je úžasný a význam vynálezu mikroskopu je mimoriadne veľký, pretože bez neho by niektoré oblasti modernej vedy neexistovali. A odtiaľto podrobnejšie.
Mikroskop je zariadenie podobné teleskopu, ktoré sa používa na úplne iné účely. Pomocou nej je možné skúmať štruktúru predmetov, ktoré sú okom neviditeľné. Umožňuje určiť morfologické parametre mikroformácií, ako aj posúdiť ich objemové umiestnenie. Preto je dokonca ťažké si predstaviť, aký dôležitý bol vynález mikroskopu a ako jeho vzhľad ovplyvnil vývoj vedy.
História mikroskopu a optiky
Dnes je ťažké odpovedať, kto ako prvý vynašiel mikroskop. Pravdepodobne bude táto otázka rovnako široko diskutovaná ako vytvorenie kuše. Na rozdiel od zbraní sa však vynález mikroskopu skutočne odohral v Európe. A kto presne, zatiaľ nie je známe. Pravdepodobnosť, že toto zariadenie bol priekopníkom Hansa Jansena, holandského výrobcu okuliarov, je pomerne vysoká. Jeho syn Zachary Jansen v roku 1590 oznámil, že on a jeho otec skonštruovali mikroskop.
Ale už v roku 1609 sa objavil ďalší mechanizmus, ktorý vytvoril Galileo Galilei. Pomenoval ho occhiolino a predstavil ho verejnosti Académie Nacional dei Lincei. Znak na pečati pápeža Urbana III. je dôkazom, že mikroskop sa už vtedy dal používať. Predpokladá sa, že ide o modifikáciu mikroskopického obrazu. Svetelný mikroskop (kompozitný) Galilea Galileiho pozostával z jednej konvexnej a jednej konkávnej šošovky.
Zlepšenie a implementácia do praxe
Už 10 rokov po vynáleze Galilea vytvoril Cornelius Drebbel kompozitný mikroskop s dvoma vypuklými šošovkami. A neskôr, teda ku koncu, Christian Huygens vyvinul dvojšošovkový okulárový systém. Vyrábajú sa dodnes, hoci im chýba viditeľnosť. Čo je však dôležitejšie, s pomocou takéhoto mikroskopu sa v roku 1665 uskutočnila štúdia na reze korkového duba, kde vedec videl takzvané plásty. Výsledkom experimentu bolo zavedenie pojmu „bunka“.
Ďalší otec mikroskopu - Anthony van Leeuwenhoek - ho iba znovu vynašiel, ale podarilo sa mu pritiahnuť pozornosť biológov na zariadenie. A potom sa ukázalo, aký dôležitý bol pre vedu vynález mikroskopu, pretože umožnil rozvoj mikrobiológie. Pravdepodobne spomínaný prístroj výrazne urýchlil rozvoj prírodných vied, pretože kým človek nevidel mikróby, veril, že choroby pochádzajú z nečistoty. A vo vede kraľovali koncepty alchýmie a vitalistické teórie existencie živých a spontánneho vytvárania života.
Levengukov mikroskop
Vynález mikroskopu je jedinečnou udalosťou vo vede stredoveku, pretože vďaka prístroju bolo možné nájsť mnoho nových tém na vedeckú diskusiu. Navyše, mnohé teórie sa vďaka mikroskopii zrútili. A to je veľká zásluha Anthonyho van Leeuwenhoeka. Dokázal vylepšiť mikroskop tak, že mu umožnil detailne vidieť bunky. A ak zvážime túto problematiku v tomto kontexte, potom je Leeuwenhoek skutočne otcom tohto typu mikroskopu.
Štruktúra zariadenia
Samotné svetlo bola doska so šošovkou schopnou znásobiť uvažované predmety. Táto doska objektívu mala statív. Cez ňu bola namontovaná na vodorovnom stole. Nasmerovaním šošovky na svetlo a umiestnením skúmaného materiálu medzi ňu a plameň sviečky bolo možné vidieť prvý materiál, ktorý Anthony van Leeuwenhoek skúmal, plak. Vedec v ňom videl mnoho tvorov, ktoré ešte nevedel pomenovať.
Jedinečnosť mikroskopu Levenguk je zarážajúca. Kompozitné modely dostupné v tom čase neposkytovali vysokú kvalitu obrazu. Prítomnosť dvoch šošoviek navyše chyby len prehĺbila. Preto trvalo viac ako 150 rokov, kým kompozitné mikroskopy, pôvodne vyvinuté Galileom a Drebbelom, vytvorili rovnakú kvalitu obrazu ako Levengukovo zariadenie. Sám Anthony van Leeuwenhoek stále nie je považovaný za otca mikroskopu, ale právom je uznávaným majstrom mikroskopie natívnych materiálov a buniek.
Vynález a zdokonalenie šošoviek
Samotný koncept šošovky existoval už v starom Ríme a Grécku. Napríklad v Grécku sa pomocou vypuklých pohárov podarilo zapáliť oheň. A v Ríme si už dlho všimli vlastnosti sklenených nádob naplnených vodou. Umožnili zväčšiť obrázky, aj keď nie mnohokrát. Ďalší vývoj šošoviek nie je známy, aj keď je zrejmé, že pokrok sa nedal zastaviť.
Je známe, že v 16. storočí sa v Benátkach začalo používať okuliare. Potvrdzujú to fakty o dostupnosti strojov na brúsenie skla, ktoré umožnili získať šošovky. Nechýbali ani nákresy optických zariadení, ktorými boli zrkadlá a šošovky. Autorstvo týchto diel patrí Leonardovi da Vincimu. Ale ešte skôr ľudia pracovali s lupami: už v roku 1268 Roger Bacon predložil myšlienku vytvorenia ďalekohľadu. Neskôr bola implementovaná.
Je zrejmé, že autorstvo objektívu nepatrilo nikomu. To sa však pozorovalo až do okamihu, keď sa Karl Friedrich Zeiss chopil optiky. V roku 1847 začal vyrábať mikroskopy. Potom sa jeho spoločnosť stala lídrom vo vývoji optických okuliarov. Existuje dodnes a zostáva hlavnou v tomto odvetví. Spolupracujú s ňou všetky firmy, ktoré sa zaoberajú výrobou foto a video kamier, optických zameriavačov, diaľkomerov, ďalekohľadov a iných zariadení.
Zlepšenie mikroskopie
História vynálezu mikroskopu je pozoruhodná pri podrobnom štúdiu. Ale nemenej zaujímavá je história ďalšieho zdokonaľovania mikroskopie. Začali sa objavovať nové a vedecká myšlienka, ktorá ich vytvorila, klesala hlbšie a hlbšie. Teraz bolo cieľom vedca nielen študovať mikróby, ale aj zvážiť menšie komponenty. Sú to molekuly a atómy. Už v 19. storočí ich bolo možné študovať pomocou röntgenovej štrukturálnej analýzy. Veda však žiadala viac.
Takže už v roku 1863 výskumník Henry Clifton Sorby vyvinul polarizačný mikroskop na štúdium meteoritov. A v roku 1863 Ernst Abbe vyvinul teóriu mikroskopu. Úspešne ho prijal Carl Zeiss. Vďaka tomu sa jeho spoločnosť vypracovala na uznávaného lídra v odvetví optických zariadení.
Čoskoro však prišiel rok 1931 - čas vytvorenia elektrónového mikroskopu. Stal sa novým typom prístroja, ktorý vám umožňuje vidieť oveľa viac ako len svetlo. V ňom sa na prenos nepoužívali fotóny a nie polarizované svetlo, ale elektróny - častice oveľa menšie ako najjednoduchšie ióny. Bol to vynález elektrónového mikroskopu, ktorý umožnil rozvoj histológie. Teraz vedci získali úplnú istotu, že ich úsudky o bunke a jej organelách sú skutočne správne. Avšak až v roku 1986 bol tvorca elektrónového mikroskopu Ernst Ruska ocenený Nobelovou cenou. Navyše už v roku 1938 James Hillier zostrojoval transmisný elektrónový mikroskop.
Najnovšie typy mikroskopov
Veda sa po úspechoch mnohých vedcov rozvíjala čoraz rýchlejšie. Preto cieľom, ktorý diktovali nové skutočnosti, bola potreba vyvinúť vysoko citlivý mikroskop. A už v roku 1936 Erwin Müller vyrobil poľné emisné zariadenie. A v roku 1951 bolo vyrobené ďalšie zariadenie - poľný iónový mikroskop. Jeho význam je mimoriadny, pretože umožnil vedcom prvýkrát vidieť atómy. A okrem toho v roku 1955 Jerzy Nomarski rozvíja teoretické základy diferenciálnej interferenčnej kontrastnej mikroskopie.
Vylepšenie najnovších mikroskopov
Vynález mikroskopu zatiaľ nie je úspešný, pretože v zásade nie je ťažké nechať ióny alebo fotóny prejsť biologickými médiami a potom preskúmať výsledný obraz. Ale otázka zlepšenia kvality mikroskopie bola skutočne dôležitá. A po týchto záveroch vedci vytvorili preletový hmotnostný analyzátor, ktorý sa nazýval skenovací iónový mikroskop.
Toto zariadenie umožnilo skenovať jeden atóm a získať údaje o trojrozmernej štruktúre molekuly. Spolu s touto metódou výrazne urýchlila proces identifikácie mnohých látok nachádzajúcich sa v prírode. A už v roku 1981 bol predstavený skenovací tunelový mikroskop av roku 1986 - mikroskop s atómovou silou. Rok 1988 je rokom vynálezu rastrovacieho elektrochemického tunelového mikroskopu. A najnovšia a najužitočnejšia je sonda Kelvin Force Probe. Bol vyvinutý v roku 1991.
Hodnotenie globálneho významu vynálezu mikroskopu
Od roku 1665, keď sa Leeuwenhoek začal venovať spracovaniu skla a mikroskopom, priemysel rástol a rástol v komplexnosti. A keď sa pýtate, aký dôležitý bol vynález mikroskopu, stojí za to zvážiť hlavné úspechy mikroskopu. Táto metóda teda umožnila preskúmať bunku, čo slúžilo ako ďalší impulz pre rozvoj biológie. Potom prístroj umožnil vidieť organely bunky, čo umožnilo formovať zákonitosti bunkovej štruktúry.
Potom mikroskop umožnil vidieť molekulu a atóm a neskôr vedci dokázali skenovať ich povrch. Navyše, dokonca aj elektrónové oblaky atómov možno vidieť cez mikroskop. Keďže sa elektróny pohybujú okolo jadra rýchlosťou svetla, je úplne nemožné uvažovať o tejto častici. Napriek tomu je potrebné pochopiť, aký dôležitý bol vynález mikroskopu. Umožnil vidieť niečo nové, čo sa okom nevidí. Toto je úžasný svet, ktorého štúdium priviedlo človeka bližšie k moderným výdobytkom fyziky, chémie a medicíny. A to stojí za všetku prácu.
V súčasnosti sa moderné technológie aktívne využívajú v mnohých oblastiach ľudskej činnosti. Napríklad v medicíne už existuje veľa zariadení, ktoré pomáhajú postaviť človeka na nohy. Napriek veľkému skoku vo vývoji techniky však v medicíne existuje veľa nástrojov, ktoré nemajú obdobu a ktoré nemožno nahradiť niečím iným.
Jedným z týchto nástrojov je výskumný biologický mikroskop, ktorý sa aktívne využíva ako v klinickej praxi, tak aj v mikrobiologickom laboratóriu. Ani moderné prístroje nemajú funkcie a schopnosti, ktoré má napríklad mikroskop na mikrobiologické vyšetrenie či rozbor krviniek.
Biomedicínske mikroskopy sú dnes najrozšírenejším typom optickej technológie. Tieto nástroje možno použiť pri akomkoľvek výskume, ktorý súvisí so štúdiom predmetov prírodného pôvodu. Mikroskopy tohto typu sú rozdelené do dvoch typov: výskumné a biologické laboratóriá. A tiež pre rutinných a robotníkov. V podstate sa biologický mikroskop používa v rôznych výskumných centrách, vedeckých inštitúciách alebo nemocniciach.
Rád by som hovoril aj o binokulárnych mikroskopoch, ktoré sú novou etapou vývoja týchto prístrojov. Tieto prístroje majú dva okuláre, čo značne uľahčuje prácu a práca sa stáva pohodlnejšou.
Dnes je jednoducho nenahraditeľný v nemocniciach či vedeckých laboratóriách. Tieto mikroskopy budú dobrou kúpou pre vysokoškolákov, ktorí jednoducho potrebujú prax v rôznych vzdelávacích zamestnaniach, aby získali skúsenosti.
Pomocou dvoch okulárov bude skúmanie experimentálneho objektu veľmi jednoduché, navyše kvalita predmetného objektu sa vďaka okulárom niekoľkonásobne zvýši. Jednou z hlavných výhod tohto zariadenia je, že naň môžete pripevniť moderné fotoaparáty alebo fotoaparáty a vďaka tomu získate snímky objektu alebo mikroskopickú fotografiu.
Keď si toto zariadenie vyberáte pre seba, v prvom rade venujte pozornosť nasledujúcim detailom, parametrom a vlastnostiam: revolver s viacerými šošovkami, svetelné parametre, spôsoby pohybu javiska. Okrem toho je možné mikroskop doplniť o ďalšie príslušenstvo, ako sú lampy, objektívy, okuláre atď.
Toto je veda o živote. V súčasnosti predstavuje súhrn vied o živej prírode.
Biológia študuje všetky prejavy života: štruktúru, funkciu, vývoj a pôvod živé organizmy, ich vzťah v prirodzených spoločenstvách k biotopu a k iným živým organizmom.
Keďže si muž začal uvedomovať svoju odlišnosť od sveta zvierat, začal študovať svet okolo seba.
Spočiatku na tom závisel jeho život. Primitívni ľudia potrebovali vedieť, ktoré živé organizmy sa dajú jesť, používať ako lieky, na výrobu odevov a obydlí a ktoré sú jedovaté alebo nebezpečné.
S rozvojom civilizácie si človek mohol dovoliť taký luxus, akým bolo venovať sa vede na kognitívne účely.
Výskum kultúry starých národov ukázali, že mali rozsiahle vedomosti o rastlinách, zvieratách a boli široko používané v každodennom živote.
Moderná biológia je komplexná veda, pre ktorú je charakteristické prelínanie myšlienok a metód rôznych biologických disciplín, ale aj iných vied – predovšetkým fyziky, chémie a matematiky.
Hlavné smery vývoja modernej biológie. V súčasnosti možno v biológii konvenčne rozlíšiť tri oblasti.
Po prvé, existuje klasická biológia. Reprezentujú ju prírodovedci, ktorí skúmajú rozmanitosť života prírody... Objektívne pozorujú a analyzujú všetko, čo sa deje v živej prírode, študujú živé organizmy a klasifikujú ich. Je nesprávne myslieť si, že všetky objavy klasickej biológie už boli urobené.
V druhej polovici XX storočia. bolo popísaných nielen veľa nových druhov, ale boli objavené aj veľké taxóny, až po kráľovstvá (Pogonophora) a dokonca aj nad ríšami (Archaebacteria alebo Archaea). Tieto objavy prinútili vedcov k novému pohľadu na celok históriu vývojaživá príroda, Pre skutočných prírodovedcov je príroda hodnotou sama o sebe. Každý kút našej planéty je pre nich jedinečný. Preto vždy patria medzi tých, ktorí akútne pociťujú nebezpečenstvo pre prírodu okolo nás a aktívne sa zasadzujú za jej ochranu.
Druhou oblasťou je evolučná biológia.
V XIX storočí. autor teórie prirodzeného výberu Charles Darwin začínal ako obyčajný prírodovedec: zbieral, pozoroval, opisoval, cestoval, odkrýval tajomstvá živej prírody. Hlavným výsledkom je však jeho práca to, čo z neho urobilo slávneho vedca, bola teória, ktorá vysvetľuje organickú diverzitu.
V súčasnosti aktívne pokračuje štúdium evolúcie živých organizmov. Syntéza genetiky a evolučnej teórie viedla k vytvoreniu takzvanej syntetickej teórie evolúcie. Ale aj teraz je stále veľa nevyriešených otázok, na ktoré hľadajú odpovede evoluční vedci.
Vytvorené na začiatku XX storočia. od nášho vynikajúceho biológa Alexandra Ivanoviča Oparina bola prvá vedecká teória o vzniku života čisto teoretická. V súčasnosti sa aktívne uskutočňujú experimentálne štúdie tohto problému a vďaka využitiu pokročilých fyzikálno-chemických metód už došlo k významným objavom a možno očakávať nové zaujímavé výsledky.
Nové objavy umožnili doplniť teóriu antropogenézy. Prechod zo sveta zvierat k človeku však stále zostáva jednou z najväčších záhad biológie.
Tretím smerom je fyzikálna a chemická biológia, ktorá študuje štruktúru živých predmetov pomocou moderných fyzikálnych a chemických metód. Ide o rýchlo sa rozvíjajúcu oblasť biológie, ktorá je dôležitá z teoretického aj praktického hľadiska. Môžeme s istotou povedať, že vo fyzikálno-chemickej biológii nás čakajú nové objavy, ktoré nám umožnia vyriešiť mnohé problémy, ktorým ľudstvo čelí.
Rozvoj biológie ako vedy. Moderná biológia má korene v staroveku a súvisí s rozvojom civilizácie v stredomorských krajinách. Poznáme mená mnohých vynikajúcich vedcov, ktorí sa zaslúžili o rozvoj biológie. Vymenujme len niektoré z nich.
Hippokrates (460 - asi 370 pred Kr.) podal prvý pomerne podrobný opis stavby ľudí a zvierat, poukázal na úlohu prostredia a dedičnosti pri výskyte chorôb. Je považovaný za zakladateľa medicíny.
Aristoteles (384-322 pred Kr.) rozdelil okolitý svet na štyri kráľovstvá: neživý svet zeme, vody a vzduchu; svet rastlín; svet zvierat a svet ľudí. Opísal veľa zvierat, položil základ pre taxonómiu. Štyri biologické pojednania, ktoré napísal, obsahovali prakticky všetky dovtedy známe informácie o zvieratách. Zásluhy Aristotela sú také veľké, že je považovaný za zakladateľa zoológie.
Theophrastus (372-287 pred Kr.) študoval rastliny. Opísal viac ako 500 druhov rastlín, poskytol informácie o štruktúre a rozmnožovaní mnohých z nich, zaviedol mnohé botanické termíny. Je považovaný za zakladateľa botaniky.
Guy Pliny starší (23-79) zozbieral informácie o živých organizmoch, ktoré boli v tom čase známe, a napísal 37 zväzkov encyklopédie Prírodovedy. Takmer až do stredoveku bola táto encyklopédia hlavným zdrojom vedomostí o prírode.
Claudius Galen vo svojom vedeckom výskume vo veľkej miere využíval pitvy cicavcov. Ako prvý urobil porovnávací anatomický popis ľudí a opíc. Študoval centrálny a periférny nervový systém. Historici vedy ho považujú za posledného veľkého biológa staroveku.
V stredoveku bolo dominantnou ideológiou náboženstvo. Podobne ako iné vedy, ani biológia sa v tomto období ešte nedostala do samostatnej oblasti a existovala vo všeobecnom hlavnom prúde náboženských a filozofických názorov. A hoci hromadenie poznatkov o živých organizmoch pokračovalo, o biológii ako vede sa v tom čase dalo hovoriť len podmienečne.
Obdobie renesancie je prechodom od kultúry stredoveku ku kultúre modernej doby. Vtedajšie radikálne sociálno-ekonomické premeny boli sprevádzané novými objavmi vo vede.
Najslávnejší vedec tejto doby Leonardo da Vinci (1452 - 1519) prispel k rozvoju biológie.
Študoval let vtákov, opísal mnohé rastliny, spôsoby spájania kostí v kĺboch, činnosť srdca a zrakovú funkciu oka, podobnosť kostí ľudí a zvierat.
V druhej polovici 15. stor. poznanie prírodných vied sa začína rýchlo rozvíjať. Uľahčili to geografické objavy, ktoré umožnili výrazne rozšíriť informácie o zvieratách a rastlinách. Rýchla akumulácia vedeckých poznatkov o živých organizmoch viedla k rozdeleniu biológie na samostatné vedy.
V XVI-XVII storočí. botanika a zoológia sa začali rýchlo rozvíjať.
Vynález mikroskopu (začiatok 17. storočia) umožnil študovať mikroskopickú stavbu rastlín a živočíchov. Boli objavené mikroskopicky malé živé organizmy, baktérie a prvoky, neviditeľné voľným okom.
Veľký príspevok k rozvoju biológie urobil Karl Linné, ktorý navrhol klasifikačný systém pre zvieratá a rastliny,
Karl Maksimovich Baer (1792-1876) vo svojich dielach sformuloval hlavné ustanovenia teórie homologických orgánov a zákona embryonálnej podobnosti, ktoré položili vedecké základy embryológie.
V roku 1808 Jean Baptiste Lamarck vo svojom diele „Filozofia zoológie“ nastolil otázku príčin a mechanizmov evolučných premien a načrtol prvú evolučnú teóriu v čase.
Obrovskú úlohu vo vývoji biológie zohrala bunková teória, ktorá vedecky potvrdila jednotu živého sveta a slúžila ako jeden z predpokladov pre vznik evolučnej teórie Charlesa Darwina. Za autorov bunkovej teórie sú považovaní zoológ Theodor Ivanna (1818-1882) a botanik Matthias Jacob Schleiden (1804-1881).
Na základe mnohých pozorovaní publikoval Charles Darwin v roku 1859 svoju hlavnú prácu „O pôvode druhov prirodzeným výberom alebo zachovaním zvýhodnených plemien v boji o život“, v ktorej formuloval hlavné ustanovenia evolučnej teórie. mechanizmy evolúcie a spôsoby evolučných premien organizmov.
V XIX storočí. vďaka prácam Louisa Pasteura (1822-1895), Roberta Kocha (1843-1910), Iľju Iľjiča Mečnikova sa mikrobiológia sformovala ako samostatná veda.
20. storočie sa začalo znovuobjavením zákonov Gregora Mendela, čo znamenalo začiatok rozvoja genetiky ako vedy.
V 40-50 rokoch XX storočia. v biológii sa začali vo veľkej miere využívať myšlienky a metódy fyziky, chémie, matematiky, kybernetiky a iných vied a mikroorganizmy sa využívali ako objekty výskumu. V dôsledku toho vznikla a začala sa rýchlo rozvíjať ako samostatné vedy biofyzika, biochémia, molekulárna biológia, radiačná biológia, bionika atď.. Výskum vesmíru prispel k zrodu a rozvoju vesmírnej biológie.
V XX storočí. sa objavil smer aplikovaného výskumu - biotechnológia. Tento smer sa v 21. storočí nepochybne rýchlo rozvinie. Podrobnejšie sa o tomto smere rozvoja biológie dozviete pri štúdiu kapitoly „Základy šľachtenia a biotechnológie“.
V súčasnosti sa biologické poznatky využívajú vo všetkých sférach ľudskej činnosti: v priemysle a poľnohospodárstve, medicíne a energetike.
Environmentálny výskum je mimoriadne dôležitý. Konečne sme si začali uvedomovať, že krehkú rovnováhu, ktorá existuje na našej malej planéte, je ľahké zničiť. Pred ľudstvom stála neľahká úloha – zachovanie biosféry, aby sa zachovali podmienky pre existenciu a rozvoj civilizácie. Bez biologických znalostí a špeciálneho výskumu sa to riešiť nedá. V súčasnosti sa tak biológia stala skutočnou produktívnou silou a racionálnym vedeckým základom pre vzťah človeka a prírody.
Klasická biológia. Evolučná biológia. Fyzikálno-chemická biológia.
1. Aké smery vo vývoji biológie môžete vyčleniť?
2. Ktorí veľkí vedci staroveku významne prispeli k rozvoju biologických poznatkov?
3. Prečo sa v stredoveku dalo hovoriť o biológii ako o vede len podmienečne?
4. Prečo je moderná biológia považovaná za komplexnú vedu?
5. Aká je úloha biológie v modernej spoločnosti?
6. Pripravte si správu na jednu z nasledujúcich tém:
7. Úloha biológie v modernej spoločnosti.
8. Úloha biológie vo výskume vesmíru.
9. Úloha biologického výskumu v modernej medicíne.
10. Úloha vynikajúcich biológov – našich krajanov v rozvoji svetovej biológie.
Ako veľmi sa zmenili názory vedcov na rozmanitosť živých vecí, možno demonštrovať na príklade rozdelenia živých organizmov na kráľovstvá. V 40-tych rokoch XX storočia boli všetky živé organizmy rozdelené do dvoch kráľovstiev: rastlín a zvierat. Do rastlinnej ríše boli zaradené aj baktérie a huby. Neskôr detailnejšie štúdium organizmov viedlo k identifikácii štyroch kráľovstiev: prokaryotov (baktérií), húb, rastlín a živočíchov. Tento systém je daný v školskej biológii.
V roku 1959 bolo navrhnuté rozdeliť svet živých organizmov do piatich kráľovstiev: Prokaryoty, Protisty (Protozoa), Huby, Rastliny a Živočíchy.
Tento systém je často citovaný v biologickej (najmä prekladovej) literatúre.
Ďalšie systémy boli vyvinuté a pokračujú vo vývoji, vrátane 20 alebo viacerých kráľovstiev. Napríklad sa navrhuje rozlišovať tri superkráľovstvá: Prokaryoty, Archaea (Archaebaktérie) a Eukaryoty.Každé superkráľovstvá zahŕňajú niekoľko kráľovstiev.
Kamensky A.A. Biológia ročník 10-11
Zaslané čitateľmi z internetovej stránky
Online knižnica so žiakmi a knihami, plán-poznámky hodín z biológie 10. ročníka, knihy a učebnice podľa kalendárneho plánu, plánovanie biológie 10. ročníka
Obsah lekcie osnova lekcie a podpora rámec prezentácia lekcie interaktívne technológie akceleratívne vyučovacie metódy Cvičte testy, online testovacie úlohy a cvičenia domáce úlohy workshopy a školenia otázky na diskusiu v triede Ilustrácie video a audio materiály fotografie, obrázky, grafika, tabuľky, diagramy, komiksy, podobenstvá, výroky, krížovky, anekdoty, vtipy, citáty Doplnky
