- •История и методология биологии
- •Содержание
- •Введение
- •Лекция № 1
- •1. Представления о природе в древности
- •2. Уровень познания живой природы в Древней Греции
- •2.1. Философы - материалисты
- •2.2. Ионийская школа
- •2.3. Афинская школа
- •2.4. Александрийская школа
- •3. Представления о живой природе на заре новой эры в Древнем Риме
- •4. Уровень изучения живой природы в Средневековье
- •4.1. Господство схоластики при объяснении явлений природы
- •4.2. Возрождение интереса к наблюдениям при изучении явлений природы
- •Лекция № 2
- •1. Создание экспериментального естествознания в эпоху Возрождения
- •2. Успехи в области ботаники, систематики и физиологии растений
- •3. Зоологические исследования
- •4. Методологические итоги изучения живой природы
- •Лекция № 3
- •1. Развитие систематики и попытка построения естественных систем
- •2. Достижения в области физиологии растений
- •3. Исследования в области зоологии
- •4. Исследования в области эмбриологии
- •5. Характеристика основных догм о живой природе в XVIII в. И их критика
- •Лекция № 4
- •1. Достижения в сравнительной морфологии и анатомии животных и растений
- •2. Успехи в систематике, экологии и палеонтологии животных и растений
- •3. Исследование онтогенеза и эмбрионального развития животных и растений
- •4. Успехи в области физиологии животных и растений
- •5. Клеточная теория
- •6. Учение ж.Б. Ламарка
- •Лекция № 5
- •1. Ч.Дарвин и теория естественного отбора
- •2. Эволюционное направление в палеонтологии и систематике
- •3. Развитие эмбриологии животных и растений
- •4. Исследования структурно-функциональной организации живых существ
- •5. Развитие представлений о целостности живой природы
- •6. Дискуссии об эволюции и их влияние на развитие биологии в XX в.
- •Лекция № 6
- •1. Открытие гормонов
- •2. Достижения в исследовании иммунитета
- •3. Открытие групп крови
- •4. Создание химиопрепаратов
- •5. Создание первых антибиотиков и пестицидов
- •6. Исследование продуктов промежуточного обмена
- •7. Использование в биохимии радиоактивных изотопов
- •8. Открытие витаминов
- •9. Исследования нервной деятельности и поведения
- •Лекция № 7
- •1. Открытие ферментов и коферментов
- •2. Изучение тонкой структуры белков с помощью физико-химических методов
- •3. Изучение строения биомолекул методом хроматографии
- •4. Установление первичной структуры белка
- •5. Краткая история генетики
- •Роль отечественных ученых в развитии генетики
- •Лысенковщина
- •Причины лысенковщины:
- •6. Установление роли днк
- •7. Открытие двойной спирали днк
- •8.Расшифровка генетического кода
- •Лекция № 8
- •1. Зарождение протистологии
- •2. Зарождение бактериологии
- •3. Проблема самозарождения микроорганизмов
- •4.Морфология и систематика микроорганизмов
- •5. Формирование микробиологии как самостоятельной науки
- •6. Вклад р.Коха в бактериологию
- •7. Начало научной деятельности л. Пастера
- •8. Опровержение теории самопроизвольного зарождения микроорганизмов
- •9. Подтверждение л. Пастером микробной теории инфекционных заболеваний
- •10. Создание л. Пастером учения об иммунитете
- •11. Фагоцитарная и гуморальная теории иммунитета
- •12. Изучение участия микробов в природных процессах
- •13. Создание с. Н. Виноградским почвенной микробиологии
- •14. Разработка методов микробиологических исследований
- •15. Особенности микробиологии в XX веке
- •Лекция № 9
- •1. Зарождение вирусологии
- •2. Возникновение и развитие учения о вирусах бактерий
- •3. Развитие представлений о лизогении
- •4. Расшифровка природы лизогении
- •5. Изучение вирусов животных и человека
- •6. Развитие фитовирусологии
- •7. Заключение
- •Список источников литературы:
- •610000, Г. Киров, ул. Московская, 36, тел.: (8332) 64-23-56, http://vyatsu.Ru
2. Успехи в области ботаники, систематики и физиологии растений
Период XV—XVII вв. в развитии биологии рассматривается как метафизический, идёт накопление большого объема материала, но рассматривается он с теологических и телеологических позиций.
Именно с XV в. начинается описание флоры в разных странах Европы.
Германский флорист Иероним Бок (1498—1554) в своих травниках дал подробное описание 567 растений и их рисунки, сведения о времени цветения растений, их распространении и характере местообитания. И.Бок разделил растения на дикорастущие с душистыми цветами, клевер, злаки, кормовые, деревья и кустарники. Леонард Фукс (1501—1566) в книге «История растений» дал описание более 400 видов.
Голландский учёный Карл Клюзиус (1525—1609) распространил картофель в Европе и описал его как ботаник. В его трудах выражен вид как группа близкородственных форм.
«Отцы ботаники» (Брунфелс, Бок, Фукс) составили многотомные травники с описаниями и зарисовками растений, они играли роль лечебных каталогов. В этом отношении наибольший интерес представляет книга Отто Брунфелса (1488 - 1534) «Живые изображения растений». Он также впервые составил «Флору Германии».
Велики заслуги шведских ботаников, братьев Баугинов. Иоганн Баугин (1541—1613) в книге «Естественная история растений» описал 4000 видов. Его брат Каспар Баугин (1560—1624) по результатам путешествия по Центральной Европе дает описание около 6000 видов растений, В своих описаниях он положил конец неразберихе в названиях растений, имевшихся у разных авторов. Он строго разграничивал понятия «рода и вида», предложив четырехчленные названия растений вплоть до разновидностей. В этом смысле его работы содержат зачатки бинарной номенклатуры. Его стремление оценивать степень сходства видов по комплексу признаков можно рассматривать как попытку построить естественную систему растений. Виды растений К.Баугин располагал по признакам сходства в 12 групп или классов.
Андреа Чезальпино (1512—1605) известен как морфолог и систематик, предложивший объективные диагностические признаки для определения растений, опираясь на особенности строения плодов, цветков и семян. В этом он опередил К.Линнея. Вслед за Аристотелем А. Чезальпино рассматривал растения как несовершенных животных. Питание и размножение он относил к основным функциям растений, которые соответственно связывал с деятельностью корней и семян. Семена же рассматривал как вместилище души растений.
По диагностическим признакам А. Чезальпино выявил степень родства в пределах деревьев, кустарников и трав (семенные), водорослей, мхов и папоротников (бессемянные). Среди указанных групп растений далее им выделяются одно- и двусеменные виды с голыми и покрытыми семенами. Он различал отделы, роды и виды растений. Хотя его система во многом оставалась искусственной, он первым навел порядок в ботаническом материале, уже тогда ставшем плохо обозримым. Каждый орган он рассматривал с учетом числа, положения и формы. Он пытался понять питание растений, но не дошел до понимания роли листьев в этом процессе.
Иоахим Юнг (1587—1657) в начале XVII в. закладывает основы морфологии и органографии растений, что имело значение для последующей систематизации видов, он предложил комплекс диагностических признаков, внешних и внутренних, с учётом гомологии органов. И.Юнг подробно описал различные формы стебля, расположения ветвей и листьев, многообразие форм листьев, соцветий (колос, кисть, зонтик и т.д.).
Джон Рей (1627—1705) отличался разносторонностью интересов, описал множество растений, опираясь на идеи И. Юнга. Он делил растения на 31 группу, давая видам четырехчленную классификацию, четко выделяя понятия «род», «вид» и классы. Классы располагал в порядке усложнения. В работе «История растений» Дж. Рей в качестве диагностических признаков на первый план ставил плоды, цветы и их расположение, особенности венчика и чашечки, форму и строение листьев, особенности корневой системы.
Растения делил на две группы; совершенные (одно- и двудольные) и несовершенные (водоросли, грибы, печеночные, мхи, лишайники, хвощи, папоротники). Задачей ботаники Дж. Рей считал построение филогенетической системы. Виды определял как «формы,.., сохраняющие свою специфическую природу, и ни одна из них не возникает из семени другой формы»; т.е., по сути, он ввёл 2 критерия вида: морфологический и репродуктивный. Заслугой Дж. Рея является введение понятия «вид» в биологию. Считал, что виды постоянны, хотя иногда допускал и превращение видов. Он сделал попытку классифицировать и животных.
Исследования Жозефа Турнефора (1656—1708) содержали описание 500 видов растений, выделенных по строению цветка (безлепестковые и лепестковые). Лепестковые он делил на одно- и многолепестковые. Он подчеркивал, что изучение каждого растения следует начинать с цветка и венчика, затем перейти к плоду. Другие признаки растений не могут сравниться с ними по значимости для классификации.
Он различал такие категории систематики как класс, секция, род и вид. Особенно его классификация отличалась детальным описанием родов. Все растения он делил на 18 классов: розоцветные, губоцветные, крестоцветные, мотыльковые, злаковые и др.
В этот же период возникают новые направления в экспериментальной ботанике, закладываются основы изучения пола и тонкого строения растений. Так, Рудольф-Яков Камерариус (1665—1721) в работе «О поле у растений» (1694) обращает внимание на существование одно- и двуполых цветков, одно- и двудомных растений, различную судьбу опыленных и неопыленных цветков, прослеживает развитие пыльников, участие пыльцы в опылении и оплодотворении. При этом проследил развитие семени у шелковицы, клещевины, конопли и других растений, конкретизировал женский и мужской органы размножения в опытах с удалением тычинок и пестика. На примере хвощей и плаунов подобные попытки завершились неудачами, причины их он не смог объяснить. Не смог понять и явление оплодотворения без микроскопического контроля, необходимость которого он ясно понимал.
Принципиальное значение для развития ботаники имели исследования по изучению анатомической структуры растений. Это стало возможным лишь после конструирования Галилео Галилеем в 1624 г. микроскопа, с усовершенствованием которого отмечен переворот во многих областях биологии. Первоначально Галилей назвал свой прибор «оккиолино» - глазок. В 1625 г. друг Г.Галилея по Академии Джованни Фабер по аналогии с термином «телескоп» предлагает увеличительный прибор Г. Галилея назвать «микроскопом».
Первые анатомические исследования появились в XVII в. (Р. Гук, М. Мальпиги, Н. Грю), в которых содержалось сравнение клеточного («пузырьки») и тканевого строения листьев, стеблей и корней разных видов растений. Уже тогда были описаны разные существа, сосудисто-волокнистые пучки. Британский ботаник Неэмия Грю в трактате «Анатомия растений» (1682), ввел понятие «ткань растения» и дал описание разных их типов.
С внедрением микроскопической техники в биологию и развитием анатомии растений наблюдается прогресс в изучении жизнедеятельности растений, зарождается физиология растений как теоретическая основа растениеводства. Так, в 1563 г. французский ремесленник Бернар Палисси в книге «Истинный рецепт, посредством которого все французы могут научиться увеличивать свои богатства» показал возможность повышения урожая путем подкормки растений некоторыми неорганическими солями. Подобные опыты в дальнейшем сыграли решающую роль в обосновании теории плодородия почв.
Несколько позже Ян Баптист ван Гельмонт (1686) в опытах с взвешиванием почвы в сосудах до и после культивирования укорененных ветвей ивы не обнаружил изменения в ее весе, что привело его к отрицанию роли почвы в питании растений, основой питания объявлялась вода. Важным итогом этого опыта все же следует признать саму постановку вопроса о возможности экспериментального изучения факторов питания растений.
В этих целях проводятся и другие опыты. Так, Марчелло Мальпиги (1675—1679) по результатам наблюдений за развитием тыквы высказал предположение об участии семядолей и листьев, солнечного света в питании растений. Методом кольцевания стебля он установил, что вода движется по сосудам в листья, из них она в виде переработанного сока возвращается вниз по коре. В работе «Анатомия растений» описал наличие восходящего и нисходящего тока у растений.
Несколько позже англичанин Джеймс Вудворд (1699), выращивая растения в воде из различных мест, показал, что без минеральных веществ они оказываются угнетёнными. Другой британец Стивен Гейлс ( последователь Ньютона) в работе «Статика растений» (1727) показал, что всасывание воды через корень и передвижение её по растению происходит в результате действия капиллярных сил. Он обнаружил корневое давление, а в наблюдениях над испарением растений – засасывающее действие листьев в этом процессе. Таким образом, Гейлс установил нижний и верхний концевые двигатели, которые обеспечивают передвижение воды в растениях снизу вверх. Он же определил интенсивность транспирации и объём испаряемой воды в разные периоды у растений с листьями и без них.
Все эти результаты повлияли на дальнейшее развитие ботаники и физиологии растений в ХVIII в.