§ 1 Основні галузі біології та її місце з-поміж інших наук. Рівні організації біологічних систем. Роль біології в житті людства

• До змісту відповідей

ПОМІРКУЙТЕ Й ОБГОВОРІТЬ СИТУАЦІЮ

Чи знаєте ви, завдяки яким біологічним наукам науковці й науковиці змогли дізнатися про це?

Науковці змогли дізнатися про таку кількість видів завдяки розвитку систематики (таксономії), екології, біогеографії, а також фундаментальним наукам — зоології та ботаніці.

Які фахівці / фахівчині можуть довести, що ця група організмів є видом?

Довести, що певна група організмів є окремим видом, можуть біологи-систематики, таксономи, генетики та фахівці з молекулярної біології.

ПОДІЛІТЬСЯ СВОЇМИ ДУМКАМИ

Як ви вважаєте, що вони вивчають і чому належать саме до природничих наук?

Природничі науки вивчають об’єкти та явища живої і неживої природи, а також закономірності їхнього існування та взаємодії. Вони належать до цієї категорії, оскільки предметом їхнього дослідження є матеріальний світ.

Чому до природничих наук не належать, наприклад, історія, література, археологія, культурологія, філософія, математика, інформатика?

Історія, література, археологія, культурологія та філософія належать до гуманітарних і суспільних наук, бо досліджують людину, суспільство, культуру та результати інтелектуальної діяльності, а не закони природи. Математика та інформатика є формальними науками, які вивчають абстрактні структури, алгоритми та методи опрацювання даних, що слугують інструментами для досліджень, але не є самою природою.

РОБОТА В ГРУПІ

Чому кількість ботанічних дисциплін із часом зростає?

Кількість ботанічних дисциплін зростає через постійне накопичення нових знань про рослинний світ, диференціацію наукових напрямів та появу нових методів дослідження на молекулярному, генетичному та екосистемному рівнях.

РОБОТА В ГРУПІ

Знайдіть інформацію, дайте визначення тим ботанічним наукам, назв яких ви до цього не знали, і створіть плакат / постер / презентацію на цю тему, описавши, що саме вивчають ці науки.

Структура плаката «Спеціалізовані галузі ботаніки»:

1. Альгологія — наука, що вивчає морфологію, анатомію, генетику та екологію водоростей.
2. Бріологія — розділ ботаніки, предметом дослідження якого є мохоподібні рослини.
3. Ліхенологія — наука про лишайники, їхню будову, життєдіяльність та поширення.
4. Дендрологія — галузь, що займається вивченням деревних і чагарникових рослин.
5. Фітопатологія — наука про хвороби рослин, причини їхнього виникнення та методи боротьби з ними.
6. Етноботаніка — досліджує взаємозв’язок між рослинами та людьми, зокрема традиційне використання рослин різними народами.

Поясніть, чому ботаніка стала такою диференційованою наукою.

Ботаніка стала диференційованою наукою через накопичення величезного обсягу знань про рослинний світ, що налічує сотні тисяч видів. Потреба у глибокому вивченні специфічних особливостей різних груп рослин, їхньої внутрішньої будови, хімічного складу та ролі в екосистемах зумовила поділ на окремі вузькоспеціалізовані дисципліни.

На вашу думку, це важливо? Чому? Обговоріть це в групі.

Диференціація ботанічних наук є важливою, оскільки вона дозволяє детально досліджувати окремі аспекти життя рослин для вирішення практичних завдань. Це необхідно для розвитку медицини (пошук лікувальних властивостей), сільського господарства (підвищення врожайності та захист від хвороб) та збереження біорізноманіття планети в умовах екологічних змін.

ІНДИВІДУАЛЬНА РОБОТА

Укладіть і презентуйте однокласникам та однокласницям перелік біологічних наук, що сформувалися в процесі вивчення: 1) живих об’єктів; 2) функцій живого; 3) структур живого; 4) властивостей живого; 5) рівнів організації живого.

Перелік біологічних наук за напрямами дослідження:

РОБОТА В ПАРІ

Чи є віруси, які вивчає наука біологія, живими організмами?

Віруси не вважаються повноцінними живими організмами, оскільки вони є неклітинними формами життя. Вони займають проміжне положення між живою та неживою природою: віруси не мають власного обміну речовин і не можуть розмножуватися поза клітиною господаря, проте володіють генетичним апаратом, здатні до самовідтворення всередині клітин та еволюційної мінливості. В сучасній біології їх визначають як облігатних внутрішньоклітинних паразитів.

До якого рівня організації живого вони належать?

Віруси належать до молекулярного рівня організації живої матерії.

Аргументуйте вашу відповідь.

Віруси не мають клітинної будови і складаються з молекул нуклеїнових кислот та білків. Вони виявляють ознаки життя лише всередині клітин-господарів, де використовують їхні структури для синтезу власних молекул.

ПОШУК, ОЦІНЮВАННЯ, СИСТЕМАТИЗАЦІЯ ТА ПРЕЗЕНТАЦІЯ ІНФОРМАЦІЇ

1. Біля Харківського національного університету імені В. Н. Каразіна встановлені бюсти вчених, лауреатів Нобелівської премії, які викладали або навчалися в Харківському університеті. Дізнайтеся, хто з них був біологом і за які відкриття він здобув Нобелівську премію. (Здійсніть пошукову роботу в інтернеті та знайдіть світлини цих бюстів.)

Серед лауреатів Нобелівської премії, чиї бюсти встановлені перед входом до університету, біологом був Ілля Мечников. Він здобув Нобелівську премію з фізіології або медицини у 1908 році за дослідження механізмів імунітету, зокрема за відкриття явища фагоцитозу.

2. 1000-гривневі банкноти містять на аверсі портрет видатного українського науковця, засновника біогеохімії та вчення про біосферу. На цій банкноті викарбувано його слова: «Я вірю у величне майбутнє України». Дізнайтеся, хто цей учений і який його внесок у розвиток української науки. Підготуйте про нього коротке інформаційне повідомлення.

На банкноті зображений Володимир Вернадський — видатний природодослідник і мислитель. Він є основоположником біогеохімії, автором вчення про біосферу та її еволюційний перехід у ноосферу (сферу розуму). У 1918 році Вернадський став першим президентом Української академії наук, організував численні наукові інститути та заснував Національну бібліотеку України, що нині носить його ім’я.

ЗАПИТАННЯ І ЗАВДАННЯ

1. Чим природничі науки відрізняються від гуманітарних?

Природничі науки вивчають об’єкти, явища та закони живої і неживої природи, спираючись на методи експерименту, спостереження та точні вимірювання. Гуманітарні науки досліджують людину, суспільство, культуру та результати духовної діяльності, де значну роль відіграє інтерпретація та суб’єктивне сприйняття.

2. Які особливості біологічних об’єктів сприяють об’єднанню біології з іншими природничими науками для проведення спільних наукових досліджень?

Складність структури та багаторівневість організації живих систем потребують комплексного підходу, що об’єднує методи різних наук. Оскільки біологічні об’єкти складаються з атомів і молекул, їх вивчення неможливе без хімії (біохімія), а підпорядкування живих систем законам термодинаміки та механіки зумовлює зв’язок із фізикою (біофізика). Математичне моделювання біологічних процесів та аналіз великих масивів даних (наприклад, розшифровка геному) потребують залучення математики та інформатики (біоінформатика).

3. Які галузі сучасної біології ви вважаєте перспективними і практично значущими на сьогодні? Обґрунтуйте свій вибір. Проведіть обговорення в класі на цю тему.

Найбільш перспективними галузями є молекулярна генетика, біотехнологія та біоінформатика. Молекулярна генетика і біотехнологія мають вирішальне значення для створення нових ліків, вакцин та генної терапії спадкових захворювань. Біоінформатика дозволяє опрацьовувати величезні обсяги біологічної інформації для прогнозування мутацій та моделювання нових білків. Також критично важливою є екологія, оскільки вона розробляє стратегії подолання екологічної кризи та збереження біорізноманіття планети.

4. Доведіть, що вивчення перетворення речовин і енергії та забезпечення гомеостазу в живих системах є важливим напрямом розвитку сучасної біології.

Вивчення перетворення речовин і енергії є основою для розуміння функціонування будь-якого живого організму, оскільки ці процеси забезпечують ріст, рух та розмноження. Дослідження механізмів гомеостазу дозволяє медицині знаходити способи підтримки стабільності внутрішнього середовища людини, що є ключовим у лікуванні порушень обміну речовин, таких як діабет. Знання цих процесів також необхідне для розробки раціональних методів сільського господарства та створення енергоефективних біотехнологій.

5. Створіть зміст і правила гри, у якій виграє та команда, яка знає якнайбільше галузей біології, водночас пояснює, що ці галузі вивчають та який практичний сенс цих знань. Підготуйте необхідні матеріали для гри й апробуйте її як автори / авторки та організатори / організаторки. Обговоріть результати цієї гри і визначте переможців / переможниць за завчасно розробленими критеріями.

Назва гри: «Біологічний квест: від теорії до практики».

Правила гри:

1. Клас ділиться на три команди.
2. Гра складається з трьох раундів. У першому раунді команда називає галузь, у другому — пояснює її предмет вивчення, у третьому — наводить приклад практичного застосування.
3. За кожну правильну відповідь команда отримує 1 бал. За доповнення відповіді суперників — 0,5 бала.
4. Перемагає команда з найбільшою кількістю балів.

Матеріали для гри (приклад змісту):

Критерії оцінювання:

• Точність визначення галузі.
• Глибина пояснення предмета вивчення.
• Обґрунтованість практичної значущості.
• Швидкість надання відповіді.