Усі добре знають, що біологія – це наука про життя. В даний час вона представляє сукупність наук про живу природу. Біологія вивчає всі прояви життя: будову, функції, розвиток та походження живих організмів, їх взаємини в природних спільнотах із середовищем проживання та з іншими живими організмами.
Відколи людина стала усвідомлювати свою відмінність від тваринного світу, вона почала вивчати навколишній світ. Спочатку від цього залежало його життя. Первісним людям необхідно було знати, які живі організми можна вживати в їжу, використовувати як ліки, для виготовлення одягу та житла, а які з них отруйні чи небезпечні.
З розвитком цивілізації людина змогла дозволити собі таку розкіш, як заняття наукою в пізнавальних цілях.
Дослідження культури стародавніх народів показали, що вони мали великі знання про рослини, тварин і широко їх застосовували у повсякденному житті.
Сучасна біологія – комплексна наука, для якої характерне взаємопроникнення ідей та методів різних біологічних дисциплін, а також інших наук – насамперед фізики, хімії та математики.
Основні напрями розвитку сучасної біології. Нині умовно можна назвати три напрями у біології.
По-перше, це класична біологія. Її представляють вчені-натуралісти, що вивчають різноманітність живої природи. Вони об'єктивно спостерігають та аналізують усе, що відбувається у живій природі, вивчають живі організми та класифікують їх. Неправильно думати, що у класичній біології всі відкриття вже зроблено. У другій половині XX ст. як описано багато нових видів, а й відкриті великі таксони, до царств (Погонофоры) і навіть надцарств (Архебактерії, чи Археї). Ці відкриття змусили вчених по-новому подивитись історію розвитку живої природи, Для справжніх учених-натуралістів природа — це самоцінність. Кожен куточок нашої планети для них є унікальним. Саме тому вони завжди серед тих, хто гостро відчуває небезпеку для навколишньої природи і активно виступає на її захист.
Другий напрямок – це еволюційна біологія. У XIX ст, автор теорії природного відбору Чарльз Дарвін починав як звичайний натураліст: він колекціонував, спостерігав, описував, подорожував, розкриваючи таємниці живої природи. Проте основним результатом його роботи, який зробив його відомим ученим, стала теорія, яка пояснювала б органічну різноманітність.
Нині вивчення еволюції живих організмів активно продовжується. Синтез генетики та еволюційної теорії призвів до створення так званої синтетичної теорії еволюції. Але й зараз ще багато невирішених питань, відповіді на які шукають вчені-еволюціоністи.
Створена на початку XX ст. нашим видатним біологом Олександром Івановичем Опаріним перша наукова теорія походження життя була суто теоретичною. В даний час активно ведуться експериментальні дослідження даної проблеми і завдяки застосуванню передових фізико-хімічних методів вже зроблено важливі відкриття і очікується нових цікавих результатів.
Нові відкриття дозволили доповнити теорію антропогенезу. Але перехід від тваринного світу до людини і зараз залишається однією з найбільших загадок біології.
Третій напрямок – фізико-хімічна біологія, що досліджує будову живих об'єктів за допомогою сучасних фізичних та хімічних методів. Це напрямок біології, що швидко розвивається, важливий як у теоретичному, так і в практичному відношенні. Можна з упевненістю говорити, що у фізико-хімічній біології на нас чекають нові відкриття, які дозволять вирішити багато проблем, що стоять перед людством,
Розвиток біології як науки. Сучасна біологія сягає давниною і пов'язана з розвитком цивілізації в країнах Середземномор'я. Нам відомі імена багатьох видатних учених, які зробили внесок у розвиток біології. Назвемо лише деяких із них.
Гіппократ (460 - прибл. 370 до н. е.) дав перший відносно докладний опис будови людини та тварин, вказав на роль середовища та спадковості у виникненні хвороб. Його вважають основоположником медицини.
Аристотель (384—322 е.) ділив навколишній світ чотирма царства: неживий світ землі, води та повітря; світ рослин; світ тварин та світ людини. Він описав багатьох тварин, започаткував систематику. Б написаних ним чотирьох біологічних трактатах містилися майже всі відомі на той час відомості про тварин. Заслуги Аристотеля настільки великі, що його вважають основоположником зоології.
Теофраст (372-287 е.) вивчав рослини. Ним описано понад 500 видів рослин, дано відомості про будову та розмноження багатьох з них, введено у вжиток багато ботанічних термінів. Його вважають основоположником ботаніки.
Гай Пліній Старший (23—79) зібрав відомі на той час відомості про живі організми та написав 37 томів енциклопедії «Природна історія». Майже до середньовіччя ця енциклопедія була основним джерелом знань про природу.
Клавдій Гален у своїх наукових дослідженнях широко використав розтин ссавців. Він першим зробив порівняно-
анатомічний опис людини та мавпи. Вивчав центральну та периферичну нервову систему. Історики науки вважають його останнім великим біологом давнини.
У середні віки панівною ідеологією була релігія. Подібно до інших наук, біологія в цей період ще не виділилася в самостійну область і існувала в загальному руслі релігійно-філософських поглядів. І хоча накопичення знань про живі організми тривало, про біологію як науку в той період можна говорити лише умовно.
Епоха Відродження є перехідною від культури середньовіччя до культури нового часу. Корінні соціально-економічні перетворення на той час супроводжувалися новими відкриттями у науці.
Найвідоміший учений цієї епохи Леонардо да Вінчі (1452-1519) зробив певний внесок і в розвиток біології.
Він вивчав політ птахів, описав багато рослин, способи з'єднання кісток у суглобах, діяльність серця та зорову функцію ока, подібність кісток людини та тварин.
У другій половині XV ст. природничі знання починають швидко розвиватися. Цьому сприяли географічні відкриття, що дозволили суттєво розширити відомості про тварин та рослини. Швидке накопичення наукових знань про живі організми
вело до поділу біології деякі науки.
У XVI-XVII ст. стали стрімко розвиватися ботаніка та зоологія.
Винахід мікроскопа (початок XVII ст.) дозволило вивчати мікроскопічну будову рослин та тварин. Було відкрито невидимі для неозброєного ока мікроскопічно малі живі організми — бактерії та найпростіші.
Великий внесок у розвиток біології зробив Карл Лінней, який запропонував систему класифікації тварин і рослин.
Карл Максимович Бер (1792-1876) у своїх роботах сформулював основні положення теорії гомологічних органів та закону зародкової подібності, що заклали наукові засади ембріології.
У 1808 р. у роботі «Філософія зоології» Жан Батист Ламарк поставив питання про причини та механізми еволюційних перетворень та виклав першу за часом теорію еволюції.
Велику роль розвитку біології зіграла клітинна теорія, яка науково підтвердила єдність живого світу і послужила однією з передумов виникнення теорії еволюції Чарлза Дарвіна. Авторами клітинної теорії вважають зоолога Теодора Шванна (1818-1882) та ботаніка Маттіаса Якоба Шлейдена (1804-1881).
На основі численних спостережень Ч. Дарвін опублікував у 1859 р. свою основну працю «Про походження видів шляхом природного відбору або збереження сприятливих порід у боротьбі за життя». У ньому він сформулював основні положення теорії еволюції, запропонував механізми еволюції та шляхи еволюційних перетворень організмів.
XX століття почалося з перевідкриття законів Грегора Менделя, що ознаменувало початок розвитку генетики як науки.
У 40-50-ті роки XX ст. в біології стали широко використовуватися ідеї та методи фізики, хімії, математики, кібернетики та інших наук, а як об'єкти дослідження — мікроорганізми. В результаті виникли і стали бурхливо розвиватися як самостійні науки біофізика, біохімія, молекулярна біологія, радіаційна біологія, біоніка та ін. Дослідження у космосі сприяли зародженню та розвитку космічної біології.
У XX ст. з'явився напрямок прикладних досліджень - біотехнологія. Цей напрямок, безсумнівно, стрімко розвиватиметься й у ХХІ ст. Докладніше про цей напрямок розвитку біології ви дізнаєтеся щодо глави «Основи селекції та біотехнології».
В даний час біологічні знання використовуються у всіх сферах людської діяльності: у промисловості та сільському господарстві, медицині та енергетиці.
Надзвичайно важливе значення мають екологічні дослідження. Ми, нарешті, стали усвідомлювати, що тендітна рівновага, яка існує на нашій маленькій планеті, легко зруйнувати. Перед людством постало грандіозне завдання — збереження біосфери з метою підтримки умов існування та розвитку цивілізації. Без біологічних знань та спеціальних досліджень вирішити її неможливо. Таким чином, в даний час біологія стала реальною продуктивною силою та раціональною науковою основою відносин між людиною та природою.
МІКРОСКОП
ДОКЛАД з Біології учня 6-го класу
Протягом тривалого часу людина жила в оточенні невидимих істот, використовувала продукти їх життєдіяльності (наприклад, при випіканні хліба з кислого тіста, приготуванні вина та оцту), страждала, коли ці істоти були причинами хвороб або псували запаси їжі, але не підозрювали про їхню присутність . Не підозрював тому, що не бачив, а не бачив тому, що розміри цих мікро істот лежали багато нижче тієї межі видимості, на яку здатне людське око. Відомо, що людина з нормальним зором на оптимальній відстані (25-30 см) може розрізнити як предмет розміром 0,07-0,08 мм. Менші об'єкти людина не може помітити. Це визначається особливостями будови його органу зору.
Приблизно в той же час, коли почалося дослідження космосу за допомогою телескопів, були зроблені перші спроби розкрити за допомогою лінз таємниці мікросвіту. Так, при археологічних розкопках у Стародавньому Вавилоні знаходили двоопуклі лінзи - найпростіші оптичні прилади. Лінзи були виготовлені з відшліфованого гірського кришталю.Можна вважати, що з їх винаходом людина зробила перший крок на шляху до мікросвіту.
Найпростіший спосіб збільшити зображення невеликого предмета – це спостерігати його за допомогою лупи. Лупою називають лінію, що збирає, з малою фокусною відстанню (як правило, не більше 10 см), вставлену в рукоятку.
Творець телескопа Галілейв 1610
Цього року виявив, що в сильно розсунутому стані його зорова труба дозволяє сильно збільшити дрібні предмети. Його можна рахувати винахідником мікроскопа, Що складається з позитивної та негативної лінз.
Більш досконалим інструментом для спостереження мікроскопічних предметів є простий мікроскоп. Коли з'явилися ці прилади, точно невідомо. На початку XVII століття кілька таких мікроскопів виготовив очковий майстер Захарія Янсенз Міддельбурга.
У творі А. Кірхера, що вийшов у 1646 році, міститься опис найпростішого мікроскопа, названого ним "блошиним склом". Він складався з лупи, вставленої в мідну основу, де зміцнювали предметний столик, який служив приміщення розгляданого об'єкта; внизу знаходилося плоске або увігнуте дзеркало, що відображає сонячні промені на предмет і таким чином освітлює його знизу. Лупу пересували гвинтом до предметного столика, поки зображення не ставало чітким і ясним.
Перші видатні відкриттябули зроблені саме за допомогою простого мікроскопа. У середині XVII століття блискучих успіхів досяг голландський дослідник природи Антоні Ван Левенгук. Протягом багатьох років Левенгук удосконалювався у виготовленні крихітних (іноді менше 1 мм у діаметрі) двоопуклих лінзочок, які він виготовляв з маленької скляної кульки, що у свою чергу виходила в результаті розплавлення скляної палички в полум'ї. Потім ця скляна кулька піддавалася шліфуванню на примітивному шліфувальному верстаті. Протягом свого життя Левенгук виготовив щонайменше 400 подібних мікроскопів. Один із них, що зберігається в університетському музеї в Утрехті, дає більш ніж 300-кратне збільшення, що для XVII століття було величезним успіхом.
На початку XVII ст. складні мікроскопи, Складені з двох лінз. Винахідник такого складного мікроскопа точно не відомий, але багато фактів говорять про те, що ним був голландець Корнелій Дребель, який жив у Лондоні і перебував на службі у англійського короля Якова I. У складному мікроскопі було два скла:одне - об'єктив - звернене до предмета, інше - окуляр - звернене до ока спостерігача. У перших мікроскопах об'єктивом служило двоопукло скло, що давало дійсне, збільшене, але зворотне зображення. Це зображення і розглядалося за допомогою окуляра, який грав, таким чином, роль лупи, але тільки ця лупа служила для збільшення не самого предмета, а його зображення.
У 1663 році мікроскоп Дребелябув удосконаленоанглійським фізиком Робертом Гуком, який ввів у нього третю лінзу, яка отримала назву колективу Цей тип мікроскопа набув великої популярності, і більшість мікроскопів кінця XVII - першої половини VIII століття будувалися за його схемою.
Пристрій мікроскопа
Мікроскоп – це оптичний прилад, призначений для дослідження збільшених зображень мікрооб'єктів, які не видно неозброєним оком.
Основними частинами світлового мікроскопа (рис. 1) є об'єктив та окуляр, укладені у циліндричний корпус – тубус. Більшість моделей, призначених для біологічних досліджень, мають у комплекті три об'єктиви з різними фокусними відстанями та поворотний механізм, призначений для їхньої швидкої зміни – турель, яка часто називається револьверною головкою. Тубус розташовується на верхній частині масивного штатива, що включає тубусоутримувач. Трохи нижче об'єктива (або турелі з декількома об'єктивами) знаходиться предметний столик, на який встановлюються предметні шибки з досліджуваними зразками. Різкість регулюється за допомогою гвинта грубого та точного налаштування, що дозволяє змінювати положення предметного столика щодо об'єктива.
Для того, щоб досліджуваний зразок мав достатню для комфортного спостереження яскравість, мікроскопи забезпечуються ще двома оптичними блоками (мал. 2) – освітлювачем та конденсором. Освітлювач створює потік світла, що висвітлює досліджуваний препарат. У класичних світлових мікроскопах конструкція освітлювача (вбудованого або зовнішнього) передбачає низьковольтну лампу з товстою ниткою розжарення, що збирає лінзу та діафрагму, що змінює діаметр світлової плями на зразку. Конденсор, що являє собою лінзу, що збирає, призначений для фокусування променів освітлювача на зразку. Конденсор також має ірисову діафрагму (польову та апертурну), за допомогою якої регулюється інтенсивність освітлення.
При роботі з пропускаючими світло об'єктами (рідинами, тонкими зрізами рослин і т. п.), їх висвітлюють світлом, що проходить - освітлювач і конденсор розташовуються під предметним столиком. Непрозорі зразки треба висвітлювати спереду. Для цього освітлювач розташовують над предметним столиком, та його промені за допомогою напівпрозорого дзеркала прямують на об'єкт через об'єктив.
Освітлювач може бути пасивним, активним (лампа) або складатися з обох елементів. Найпростіші мікроскопи не мають ламп для підсвічування зразків. Під столиком у них розташовується двостороннє дзеркало, у якого одна сторона плоска, а інша увігнута. При денному висвітленні, якщо мікроскоп стоїть біля вікна, отримати досить хороше висвітлення можна за допомогою увігнутого дзеркала. Якщо мікроскоп знаходиться в темному приміщенні, для підсвічування використовуються плоске дзеркало і зовнішній освітлювач.
Збільшення мікроскопа дорівнює добутку збільшення об'єктиву та окуляра. При збільшенні окуляра рівному 10 і збільшенні об'єктиву дорівнює 40 загальний коефіцієнт збільшення дорівнює 400. Зазвичай у комплект дослідного мікроскопа входять об'єктиви зі збільшенням від 4 до 100. Типовий комплект об'єктивів мікроскопа для аматорських та навчальних досліджень (х 4, х10 та х 40) збільшення від 40 до 400.
Роздільна здатність - інша найважливіша характеристика мікроскопа, що визначає його якість і чіткість зображення, що формується ним. Чим більша здатність, тим більше дрібних деталей можна розглянути при сильному збільшенні. У зв'язку з роздільною здатністю говорять про «корисне» і «некорисне» збільшення. "Корисним" називається граничне збільшення, при якому забезпечується максимальне деталування зображення. Подальше збільшення («непотрібне») не підтримується роздільною здатністю мікроскопа і не виявляє нових деталей, зате може негативно вплинути на чіткість і контраст зображення. Таким чином, межа корисного збільшення світлового мікроскопа обмежується не загальним коефіцієнтом збільшення об'єктиву і окуляра - його при бажанні можна зробити як завгодно великим, - а якістю оптичних компонентів мікроскопа, тобто, що дозволяє.
Мікроскоп включає три основні функціональні частини:
1. Освітлювальна частина
Призначена для створення світлового потоку, який дозволяє висвітлити об'єкт таким чином, щоб наступні частини мікроскопа точно виконували свої функції. Освітлювальна частина мікроскопа світла розташована за об'єктом під об'єктивом у прямих мікроскопах і перед об'єктом над об'єктивом в інвертованих.
Освітлювальна частина включає джерело світла (лампа та електричний блок живлення) та оптико-механічну систему (колектор, конденсор, польова та апертурна регульовані/ірисові діафрагми).
2. Відтворююча частина
Призначена для відтворення об'єкта в площині зображення з необхідним для дослідження якістю зображення та збільшення (тобто для побудови такого зображення, яке якомога точніше і у всіх деталях відтворювало б об'єкт з відповідним оптикою мікроскопа роздільною здатністю, збільшенням, контрастом та кольором).
Відтворювальна частина забезпечує перший ступінь збільшення та розташована після об'єкта до площини зображення мікроскопа. Відтворювальна частина включає об'єктив та проміжну оптичну систему.
Сучасні мікроскопи останнього покоління базуються на оптичних системах об'єктивів, скоригованих на безкінечність.
Це вимагає додаткового застосування так званих тубусних систем, які паралельні пучки світла, що виходять з об'єктива, «збирають» у площині зображення мікроскопа.
3. Візуалізуюча частина
Призначена для отримання реального зображення об'єкта на сітківці ока, фотоплівці або платівці, на екрані телевізійного або комп'ютерного монітора з додатковим збільшенням (другий рівень збільшення).
Візуалізуюча частина розташована між площиною зображення об'єктива та очима спостерігача (камерою, фотокамерою).
Візуалізуюча частина включає монокулярну, бінокулярну або тринокулярну візуальну насадку зі спостережною системою (окулярами, що працюють як лупа).
Крім того, до цієї частини належать системи додаткового збільшення (системи оптоваря/зміни збільшення); проекційні насадки, у тому числі дискусійні для двох та більше спостерігачів; рисувальні апарати; системи аналізу та документування зображення з відповідними узгоджувальними елементами (фотоканал).
Мікроскоп називається унікальний прилад, покликаний збільшувати мікрозображення і вимірювати розміри об'єктів або структурні утворення, що спостерігаються через об'єктив. Ця розробка дивовижна, а значення винаходу мікроскопа надзвичайно велике, адже без нього не було б деяких напрямків сучасної науки. І звідси докладніше.
Мікроскоп - споріднений телескоп пристрій, який застосовується для зовсім інших цілей. З його допомогою вдається розглянути структуру об'єктів, які невидимі оком. Він дозволяє визначати морфологічні параметри мікроутворень, а також оцінювати їхнє об'ємне розташування. Тому навіть складно уявити, яке значення мало винахід мікроскопа, і як його поява вплинув розвиток науки.
Історія мікроскопа та оптики
Сьогодні важко відповісти, хто першим винайшов мікроскоп. Ймовірно, це питання також обговорюватиметься, як і створення арбалета. Однак, на відміну від зброї, винахід мікроскопа справді відбувся у Європі. А ким саме, поки що невідомо. Імовірність того, що першовідкривачем пристрою став Ханс Янсен, голландський майстер з виробництва окулярів, досить висока. Його сином, Захарієм Янсеном, у 1590 році було зроблено заяву, що він разом із батьком сконструював мікроскоп.
Але вже 1609 року з'явився ще один механізм, який створив Галілео Галілей. Він назвав його occhiolino і презентував публіці Національної академії деї Лінчеї. Доказом того, що в той період вже міг використовуватися мікроскоп, є знак друку папи Урбана III. Вважається, що він є модифікацією зображення, отриманого шляхом мікроскопування. Світловий мікроскоп (складовий) Галілео Галілея складався з однієї опуклої та однієї увігнутої лінзи.
Удосконалення та впровадження у практику
Вже через 10 років після винаходу Галілея Корнеліус Дреббель створює складовий мікроскоп, що має дві опуклі лінзи. А пізніше, тобто вже до кінця, Крістіан Гюйгенс розробив дволінзову систему окулярів. Вони виробляються і зараз, хоча їм не вистачає оглядової широти. Але, що важливіше, за допомогою такого мікроскопа в 1665 було проведено дослідження зрізу пробкового дуба, де вчений побачив так звані стільники. Результатом експерименту стало запровадження поняття "клітина".
Інший батько мікроскопа - Антоні ван Левенгук - лише винайшов його, але зумів привернути до приладу увагу біологів. І після цього стало зрозуміло, яке значення мало винахід мікроскопа для науки, адже це дозволило розвиватися мікробіології. Ймовірно, згаданий прилад суттєво прискорив розвиток і природничих наук, адже поки людина не побачила мікробів, вона вірила, що хвороби зароджуються від неохайності. А в науці царювали поняття алхімії та віталістичні теорії існування живого та самозародження життя.
Мікроскоп Левенгука
Винахід мікроскопа є унікальною подією в науці Середньовіччя, тому що завдяки пристрої вдалося знайти безліч нових предметів для наукового обговорення. Понад те, безліч теорій зруйнувалося завдяки мікроскопування. І це велика заслуга Антоні ван Левенгука. Він зміг удосконалити мікроскоп так, щоб дозволяв детально побачити клітини. І якщо розглядати питання у цьому контексті, то Левенгук справді є батьком мікроскопа такого типу.
Структура приладу
Сам світловий являв собою платівку з лінзою, здатною багаторазово збільшувати об'єкти, що розглядаються. Ця платівка з лінзою мала штатив. Через нього вона монтувалася на горизонтальний стіл. Направляючи лінзу світ і розташовуючи між нею і полум'ям свічки досліджуваний матеріал, можна було розглянути Причому першим матеріалом, який Антоні ван Левенгук досліджував, був зубний наліт. У ньому вчений побачив безліч істот, назвати які поки що не міг.
Унікальність мікроскопа Левенгук вражає. Існуючі тоді складові моделі не давали високої якості зображення. Більше того, наявність двох лінз лише посилювало дефекти. Тому потрібно більше 150 років, поки складові мікроскопи, спочатку розроблені Галілеєм і Дреббелем, почали давати таку ж якість зображення, як пристрій Левенгука. Сам же Антоні ван Левенгук все одно не вважається батьком мікроскопа, але є визнаним майстром мікроскопування нативних матеріалів і клітин.
Винахід та вдосконалення лінз
Саме поняття лінзи існувало вже у Стародавньому Римі та Греції. Наприклад, у Греції за допомогою опуклих шибок вдавалося розпалювати вогонь. На Римі давно помітили властивості скляних судин, наповнених водою. Вони дозволяли збільшувати зображення, хоч і не багато разів. Подальший розвиток лінз невідомий, хоча очевидно, що прогрес на місці стояти не міг.
Відомо, що у 16 столітті у Венеції увійшло практику застосування очок. Підтвердженням цього є факти наявності верстатів для шліфування скла, що дозволяло отримувати лінзи. Також були креслення оптичних приладів, що є дзеркалами і лінзами. Авторство цих робіт належить Леонардо да Вінчі. Але ще раніше люди працювали зі збільшувальним склом: ще в 1268 році Роджер Бекон висунув ідею створення підзорної труби. Пізніше вона була реалізована.
Очевидно, що авторство лінзи нікому не належало. Але це спостерігалося доти, поки оптикою не зайнявся Карл Фрідріх Цейс. У 1847 році він приступив до виробництва мікроскопів. Потім його компанія стала лідером у розробці оптичного скла. Вона існує до сьогодні, залишаючись головною у галузі. З нею співпрацюють усі компанії, які займаються виробництвом фото- та відеокамер, оптичних прицілів, далекомірів, телескопів та інших пристроїв.
Удосконалення мікроскопії
Історія винаходу мікроскопа вражає під час її детального вивчення. Але не менш цікавою є історія подальшого вдосконалення мікроскопії. Почали з'являтися нові, а наукова думка, що породжує їх, занурювалася все глибше. Тепер метою вченого було як вивчення мікробів, а й розгляд дрібніших складових. Вони є молекули і атоми. Вже 19 столітті їх вдавалося досліджувати у вигляді рентгеноструктурного аналізу. Але наука потребувала більшого.
Отже, вже 1863 року дослідником Генрі Кліфтоном Сорбі на дослідження метеоритів розробили поляризаційний мікроскоп. А в 1863 Ернстом Аббе була розроблена теорія мікроскопа. Вона була успішно перейнята з виробництва Карла Цейса. Його компанія завдяки цьому розвинулася до визнаного лідера галузі оптичних приладів.
Але незабаром настав 1931 - час створення електронного мікроскопа. Він став новим видом апарату, що дозволяє бачити набагато більше, ніж світловий. У ньому для просвічування застосовувалися не фотони і не поляризоване світло, а електрони - частки набагато дрібніші, ніж найпростіші іони. Саме винахід електронного мікроскопа дозволило розвиватись гістології. Тепер вчені здобули повну впевненість, що їхні судження про клітину та її органели справді правильні. Втім, лише 1986 року творцю електронного мікроскопа Ернсту Руска було присуджено Нобелівську премію. Більше того, вже в 1938 році Джеймс Хіллер будує електронний мікроскоп, що просвічує.
Нові види мікроскопів
Наука після успіхів багатьох учених розвивалася дедалі швидше. Тому метою, продиктованою новими реаліями, стала необхідність розробки високочутливого мікроскопа. І вже 1936 року Ервін Мюллер випускає польовий емісійний прилад. А в 1951 виробляється ще один пристрій - польовий іонний мікроскоп. Його важливість надзвичайна, тому що він уперше дозволив ученим бачити атоми. До того ж у 1955 році Єжи Номарський розробляє теоретичні основи диференціальної інтерференційно-контрастної мікроскопії.
Вдосконалення нових мікроскопів
Винахід мікроскопа ще не є успіхом, тому що змусити іони або фотони проходити через біологічні середовища, а потім розглядати отримане зображення, в принципі, неважко. Ось тільки питання підвищення якості мікроскопії було справді важливим. І після цих висновків вчені створили прогоновий мас-аналізатор, який отримав назву скануючого іонного мікроскопа.
Цей пристрій дозволяло сканувати окремо взятий атом та отримувати дані про тривимірну структуру молекули. Разом з цим метод дозволив значно прискорити процес ідентифікації багатьох речовин, що зустрічаються у природі. А вже у 1981 році було введено скануючий тунельний мікроскоп, а у 1986 – атомно-силовий. 1988 – це рік винаходу мікроскопа скануючого електрохімічного тунельного типу. А останнім і найкориснішим є силовий зонд Кельвіна. Він був розроблений у 1991 році.
Оцінка глобального значення винаходу мікроскопа
Починаючи з 1665 року, коли Левенгук зайнявся обробкою скла та виробництвом мікроскопів, галузь розвивалася та ускладнювалася. І ставлячи питання про те, яке значення мало винахід мікроскопа, варто розглянути основні досягнення мікроскопування. Отже, цей метод дозволив розглянути клітину, що стало ще одним поштовхом розвитку біології. Потім прилад дозволив розглянути органели клітини, що дозволило сформувати закономірності клітинної структури.
Потім мікроскоп дозволив побачити молекулу та атом, а пізніше вчені змогли сканувати їхню поверхню. Більше того, за допомогою мікроскопа можна побачити навіть електронні хмари атомів. Оскільки електрони рухаються зі швидкістю світла навколо ядра, то розглянути цю частинку неможливо. Незважаючи на це, слід розуміти, яке значення мало винахід мікроскопа. Він дав нагоду побачити щось нове, що не можна бачити оком. Це дивовижний світ, вивчення якого наблизило людину до сучасних досягнень фізики, хімії та медицини. А це варте всіх праць.
В наш час сучасні технології активно використовуються у багатьох сферах людської діяльності. Наприклад, у медицині вже є багато приладів, які допомагають поставити людину на ноги. Але все ж таки, незважаючи на великий стрибок у розвитку техніки, в медицині є багато інструментів, аналогів яких немає, і які не можна замінити чимось іншим.
Одним із таких інструментів є дослідний біологічний мікроскоп, який активно застосовується як у клінічній практиці, так і в мікробіологічній лабораторії. Навіть сучасні прилади не мають тих функцій та можливостей, які має мікроскоп, наприклад, при мікробіологічному дослідженні чи аналізі клітин крові.
На сьогоднішній день біомедичні мікроскопи є наймасовішим видом оптичної техніки. Ці інструменти можуть застосовуватись у будь-яких дослідженнях, пов'язаних з вивченням об'єктів природного походження. Мікроскопи даного типу поділяються на два типи: дослідні та для біологічних лабораторій. А також на рутинні та робітники. Здебільшого біологічний мікроскоп застосовують у різних дослідницьких центрах, наукових закладах чи лікарнях.
Також хотілося б розповісти про бінокулярні мікроскопи, які є новим ступенем еволюції цих інструментів. Ці пристрої мають два окуляри, що дозволяє набагато легше працювати, та й робота стає більш комфортною.
На сьогоднішній день просто незамінний у лікарнях чи наукових лабораторіях. Ці мікроскопи стануть непоганим придбанням для студентів вищих навчальних закладів, яким просто потрібна практика у різних навчальних роботах, щоб набратися досвіду.
За допомогою двох окулярів дуже легко буде розглядати піддослідний об'єкт, до того ж якість об'єкта, що розглядається, завдяки очкам, в кілька разів збільшиться. Одним з найголовніших плюсів цього апарату є те, що до нього можна прикріпити сучасні фотоапарати або камери, і в результаті отримати знімки об'єкта, або мікроскопічну зйомку.
Коли ви вибиратимете собі цей прилад, в першу чергу зверніть увагу на наступні деталі, параметри та особливості: револьвер з декількома об'єктивами, параметри освітлення, способи переміщення столика. Крім цього, мікроскоп може комплектуватись додатковими аксесуарами, такими як лампи, об'єктиви, окуляри тощо.
Це наука про життя. В даний час вона представляє сукупність наук про живу природу.
Біологія вивчає всі прояви життя: будову, функції, розвиток та походження живих організмів, їх взаємовідносини в природних спільнотах з довкіллям та іншими живими організмами.
Відколи людина стала усвідомлювати свою відмінність від тваринного світу, вона почала вивчати навколишній світ.
Спочатку від цього залежало його життя. Первісним людям необхідно було знати, які живі організми можна вживати в їжу, використовувати як ліки, для виготовлення одягу та житла, а які з них отруйні чи небезпечні.
З розвитком цивілізації людина змогла дозволити собі таку розкіш, як заняття наукою в пізнавальних цілях.
Дослідженнякультури древніх народів показали, що вони мали великі знання рослин, тварин і широко їх застосовували у повсякденному житті.
Сучасна біологія – комплексна наука, для якої характерне взаємопроникнення ідей та методів різних біологічних дисциплін, а також інших наук - насамперед фізики, хімії та математики.
Основні напрями розвитку сучасної біології. Нині умовно можна назвати три напрями у біології.
По-перше, це класична біологія. Її представляють вчені-натуралісти, які вивчають різноманітність живої природи. Вони об'єктивно спостерігають та аналізують усе, що відбувається у живій природі, вивчають живі організми та класифікують їх. Неправильно думати, що у класичній біології всі відкриття вже зроблено.
У другій половині XX ст. як описано багато нових видів, а й відкриті великі таксони, до царств (Погонофоры) і навіть надцарств (Архебактерії, чи Археї). Ці відкриття змусили вчених по-новому подивитись на всю історію розвиткуживої природи, Для справжніх учених-натуралістів природа - це самоцінність. Кожен куточок нашої планети для них є унікальним. Саме тому вони завжди серед тих, хто гостро відчуває небезпеку для навколишньої природи і активно виступає на її захист.
Другий напрямок – це еволюційна біологія.
У ХІХ ст. автор теорії природного відбору Чарлз Дарвін починав як звичайний натураліст: він колекціонував, спостерігав, описував, подорожував, розкриваючи таємниці живої природи. Проте основним результатом його роботи, Який зробив його відомим вченим, стала теорія, що пояснює органічну різноманітність.
Нині вивчення еволюції живих організмів активно продовжується. Синтез генетики та еволюційної теорії призвів до створення так званої синтетичної теорії еволюції. Але й зараз ще багато невирішених питань, відповіді на які шукають вчені-еволюціоністи.
Створена на початку XX ст. нашим видатним біологом Олександром Івановичем Опаріним перша наукова теорія походження життя була суто теоретичною. В даний час активно ведуться експериментальні дослідження даної проблеми і завдяки застосуванню передових фізико-хімічних методів вже зроблено важливі відкриття і очікується нових цікавих результатів.
Нові відкриття дозволили доповнити теорію антропогенезу. Але перехід від тваринного світу до людини і зараз залишається однією з найбільших загадок біології.
Третій напрямок – фізико-хімічна біологія, що досліджує будову живих об'єктів за допомогою сучасних фізичних та хімічних методів. Це напрямок біології, що швидко розвивається, важливий як у теоретичному, так і в практичному відношенні. Можна з упевненістю говорити, що у фізико-хімічній біології на нас чекають нові відкриття, які дозволять вирішити багато проблем, що стоять перед людством.
Розвиток біології як науки. Сучасна біологія сягає давниною і пов'язана з розвитком цивілізації в країнах Середземномор'я. Нам відомі імена багатьох видатних учених, які зробили внесок у розвиток біології. Назвемо лише деяких із них.
Гіппократ (460 - бл. 370 до н. е.) дав перший відносно докладний опис будови людини і тварин, вказав на роль середовища та спадковості у виникненні хвороб. Його вважають основоположником медицини.
Аристотель (384-322 до н. е.) ділив навколишній світ на чотири царства: неживий світ землі, води та повітря; світ рослин; світ тварин та світ людини. Він описав багатьох тварин, започаткував систематику. У написаних ним чотирьох біологічних трактатах містилися майже всі відомі на той час відомості про тварин. Заслуги Аристотеля настільки великі, що його вважають основоположником зоології.
Теофраст (372-287 е.) вивчав рослини. Ним описано понад 500 видів рослин, дано відомості про будову та розмноження багатьох з них, введено у вжиток багато ботанічних термінів. Його вважають основоположником ботаніки.
Гай Пліній Старший (23-79) зібрав відомі на той час відомості про живі організми та написав 37 томів енциклопедії «Природна історія». Майже до середньовіччя ця енциклопедія була основним джерелом знань про природу.
Клавдій Гален у своїх наукових дослідженнях широко використав розтин ссавців. Він першим зробив порівняльно-анатомічний опис людини та мавпи. Вивчав центральну та периферичну нервову систему. Історики науки вважають його останнім великим біологом давнини.
У середні віки панівною ідеологією була релігія. Подібно до інших наук, біологія в цей період ще не виділилася в самостійну область і існувала в загальному руслі релігійно-філософських поглядів. І хоча накопичення знань про живі організми тривало, про біологію як науку в той період можна говорити лише умовно.
Епоха Відродження є перехідною від культури середньовіччя до культури нового часу. Корінні соціально-економічні перетворення на той час супроводжувалися новими відкриттями у науці.
Найвідоміший учений цієї епохи Леонардо да Вінчі (1452 - 1519) зробив певний внесок і в розвиток біології.
Він вивчав політ птахів, описав багато рослин, способи з'єднання кісток у суглобах, діяльність серця та зорову функцію ока, подібність кісток людини та тварин.
У другій половині XV ст. природничі знання починають швидко розвиватися. Цьому сприяли географічні відкриття, що дозволили суттєво розширити відомості про тварин та рослини. Швидке накопичення наукових знань живих організмах вело до поділу біології деякі науки.
У XVI-XVII ст. стали стрімко розвиватися ботаніка та зоологія.
Винахід мікроскопа (початок XVII ст.) дозволило вивчати мікроскопічну будову рослин та тварин. Були відкриті невидимі для неозброєного ока мікроскопічно малі живі організми – бактерії та найпростіші.
Великий внесок у розвиток біології зробив Карл Лінней, який запропонував систему класифікації тварин і рослин,
Карл Максимович Бер (1792-1876) у своїх роботах сформулював основні положення теорії гомологічних органів та закону зародкової подібності, що заклали наукові засади ембріології.
У 1808 р. у роботі «Філософія зоології» Жан Батист Ламарк поставив питання про причини та механізми еволюційних перетворень та виклав першу за часом теорію еволюції.
Велику роль розвитку біології зіграла клітинна теорія, яка науково підтвердила єдність живого світу і послужила однією з передумов виникнення теорії еволюції Чарлза Дарвіна. Авторами клітинної теорії вважають зоолога Теодора Іванна (1818-1882) та ботаніка Маттіаса Якоба Шлейдена (1804-1881).
На основі численних спостережень Ч. Дарвін опублікував в 1859 свою основну працю «Про походження видів шляхом природного відбору або Збереження сприятливих порід у боротьбі за життя», в якому сформулював основні положення теорії еволюції, запропонував механізми еволюції та шляхи еволюційних перетворень організмів.
У ХІХ ст. завдяки роботам Луї Пастера (1822-1895), Роберта Коха (1843-1910), Іллі Ілліча Мечникова як самостійна наука оформилася мікробіологія.
XX століття почалося з перевідкриття законів Грегора Менделя, що ознаменувало початок розвитку генетики як науки.
У 40-50-ті роки XX ст. в біології стали широко використовуватися ідеї та методи фізики, хімії, математики, кібернетики та інших наук, а як об'єкти дослідження - мікроорганізми. В результаті виникли і стали бурхливо розвиватися як самостійні науки біофізика, біохімія, молекулярна біологія, радіаційна біологія, біоніка та ін. Дослідження у космосі сприяли зародженню та розвитку космічної біології.
У XX ст. з'явився напрямок прикладних досліджень – біотехнологія. Цей напрямок, безсумнівно, стрімко розвиватиметься й у ХХІ ст. Докладніше про цей напрямок розвитку біології ви дізнаєтеся щодо глави «Основи селекції та біотехнології».
В даний час біологічні знання використовуються у всіх сферах людської діяльності: у промисловості та сільському господарстві, медицині та енергетиці.
Надзвичайно важливе значення мають екологічні дослідження. Ми, нарешті, стали усвідомлювати, що тендітна рівновага, яка існує на нашій маленькій планеті, легко зруйнувати. Перед людством постало грандіозне завдання - збереження біосфери з метою підтримки умов існування та розвитку цивілізації. Без біологічних знань та спеціальних досліджень вирішити її неможливо. Таким чином, в даний час біологія стала реальною продуктивною силою та раціональною науковою основою відносин між людиною та природою.
Класична біологія. Еволюційна біологія. Фізико-хімічна біологія
1. Які напрями у розвитку біології ви можете виділити?
2. Які великі вчені давнини зробили помітний внесок у розвиток-біологічних знань?
3. Чому в середні віки про біологію як науку можна було говорити лише умовно?
4. Чому сучасну біологію вважають за комплексну науку?
5. Яка роль біології у суспільстві?
6. Підготуйте повідомлення на одну з наступних тем:
7. Роль біології у суспільстві.
8. Роль біології у космічних дослідженнях.
9. Роль біологічних досліджень у сучасній медицині.
10. Роль видатних біологів – наших співвітчизників у розвитку світової біології.
Наскільки змінилися погляди вчених на різноманітність живого, можна продемонструвати з прикладу поділу живих організмів на царства. Ще в 40-ті роки XX століття всі живі організми поділялися на два царства: Рослини та Тварини. У царство рослин включалися також бактерії та гриби. Пізніше детальніше вивчення організмів призвело до виділення чотирьох царств: Прокаріоти (Бактерії), Гриби, Рослини та Тварини. Ця система наводиться у шкільній біології.
В1959 було запропоновано ділити світ живих організмів на п'ять царств: Прокаріоти, Протисти (Прості), Гриби, Рослини і Тварини.
Ця система часто наводиться у біологічній (особливо перекладній) літературі.
Розроблені та продовжують розроблятися та інші системи, що включають 20 і більше царств. Наприклад, запропоновано виділити три надцарства: Прокаріоти, Археї (Архебактерії) та Еукаріоти, Кожне надцарство включає кілька царств.
Каменський А. А. Біологія 10-11 клас
Надіслано читачами з інтернет-сайту
Онлайн бібліотека з учнями та книгами, плани-конспекти уроків з Біології 10 класу, книги та підручники згідно з календарним планом планування Біології 10 класу
Зміст уроку конспект уроку та опорний каркас презентація уроку інтерактивні технології акселеративні методи навчання Практика тести, тестування онлайн завдання та вправи домашні завдання практикуми та тренінги питання для дискусій у класі Ілюстрації відео- та аудіоматеріали фотографії, картинки графіки, таблиці, схеми комікси, притчі, приказки, кросворди, анекдоти, приколи, цитати Доповнення
