- •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 систематике, экологии и палеонтологии животных и растений
Трудами зоологов (Ж.Б. Ламарк, Э.Ж. Сент-Илер, Ж. Кювье, Карл Бэр) была углублена классификация животных путём выделения новых классов и уточнением положения отдельных их групп (оболочников, кистеперых рыб, сумчатых, плацентарных, приматов), ступеней последовательного генеалогического усложнения. Наиболее значительным следует признать попытки установления филогенетических связей между животными как результат их постепенной эволюции.
Именно в указанный период закладываются основы учения о типах трудами Ж. Кювье и К. Бэра, независимо друг от друга и разными подходами (хотя название «тип» было введено позже). Ж. Кювье при делении животных опирался на сравнительно-анатомический подход, тогда как академик Петербургской Академии наук Карл Максимович Бэр (1792 - 1876 ) исходил из комплекса признаков (среди них предпочтение все же отдавал строению нервной системы). И такое деление животных на группы не всегда было представлено по восходящей линии. Например, разные семейства в пределах типа в системе К. Бэра отличались по степени приближения к типичной форме. В последующем на основе изучения эмбрионального развития он выделяет четыре типа животных: периферический, удлиненный (членистый), массивный (или моллюски) и позвоночный. При этом учитывался особый тип развития и допускались возможности перехода между ними (в отличие от Ж. Кювье).
Отмечены и серьезные достижения в развитии систематики животных. Так, немецкий гистолог и эмбриолог Рудольф Келликер всех животных делит на две группы по темпам формирования тела (линейное и поперечное, симметричное и несимметричное развитие тела). В самостоятельные виды были выделены простейшие, а раки, пауки и насекомые объединены в тип «членистоногие» (К.Зибольд), губки объединены с кишечнополостными (Р. Лейкорт), позвоночные разделены на низшие и высшие группы (А. Мильн-Эдвардс). Общим итогом развития систематики животных в указанный период следует признать четкое деление животных на типы, особенно позвоночных, червей и членистых, простейших и иглокожих. Все это имело значение для последующей конкретизации филогенетических связей в животном мире.
В области систематики растений наибольшее внимание в первой половине XIX в. заслуживают исследования швейцарского ботаника Огюста Пирама Декандоля (1778 – 1841). Его система была основана на учете анатомо-морфологических показателей, классификация покрытосеменных начиналась с двудольных, а многолепестные были положены в основание системы двудольных. Взгляды Декандоля предвосхитили важнейшие положения филогенетических систем растений ХХ в. – монофилетизм покрытосеменных, их происхождение от многоплодниковых, вторичность «простоты» однопокровных.
В последующем русский ботаник Павел Федорович Горянинов (1796 - 1865), опираясь на систему А. Жюсье, разделил растения на споровые, ложносеменные (голосеменные), однодольные и двудольные. Впервые голосеменные он выделил из покрытосеменных, уточнил родственные связи между отдельными классами растений, высказал гипотезы о происхождении цикадей от папоротников, хвойных от плаунов. В связи с этим П.Ф. Горянинова считают основоположником филогении растений.
В первой половине XIX в. наблюдается переход от наблюдений к экологическому мышлению, чему способствовали исследования немецкого географа и путешественника Александра Гумбольдта (1769—1859) по ботанической географии. Выделив более 17 типов растительных формаций, он продемонстрировал роль климата в жизни растений, установил связь географического распространения растений с изотермами, которые он же ввёл в климатологию. Гумбольдт обосновал идею горизонтальной зональности и вертикальной поясности растительности; ввёл понятие физиономический тип растений (аналог жизненных форм).
Экологическое направление в ботанике получило дальнейшее развитие в трудах русских ботаников Франца Ивановича Рупрехта (1814—1870) — при изучении тундры, Ильи Григорьевича Борщова (1833—1878) — флоры Арало-Каспийского края.
На развитие экологии животных заметное влияние оказали исследования Петра Симона Палласа. Хотя экология как самостоятельная наука еще не выделилась, и сам термин был введен позже Эрнстом Геккелем, в первой половине XIX в. появляются публикации, посвященные изучению популяций животных (А. Кетлэ, П. Верхолст), их плодовитости и распределении особей.
Велика роль в развитии экологического направления основоположника отечественной школы экологов профессора Московского университета Карла Францовича Рулье (1814—1858), который за свою короткую жизнь успел сделать очень много. В развитие своих представлений об эволюции органического мира он уделил внимание изучению связи животных с окружающей средой, т.е. «общению животных с внешним для них миром». Это положение он возвел в ранг «принципа (закона) общения животного с окружающей природой», как имеющее «общее мировое значение». При этом учитывалась роль не только климатических факторов, но и взаимодействие организмов между собой. Такое общение ведет к возникновению изменений у животных, т.е. к приспособлению — «закон подвижности жизненных элементов». К.Ф. Рулье предвосхитил понятие «популяция». При изучении животных он предлагал наблюдения в природе дополнить экспериментами.
В додарвиновской биологии К.Ф. Рулье, пожалуй, наиболее близко подошел к пониманию эволюционного процесса, тесно увязывая его с геологическими событиями на поверхности Земли. При этом считал, что эволюция идет не только по пути повышения организации, но в большей мере - формирования многообразия. Источник эволюции видел в изменениях внешних условий. Для развития животных считал необходимым участие двоякого рода элементов: как принадлежащих животному, так и для него внешних («закон двойственных жизненных элементов»).
Для доказательства факта эволюции приводил примеры изменчивости животных в природе, разнообразия пород как результат деятельности человека, перестройки органов под влиянием функции, миграции и сезонных явлений и т.д. Во всех случаях эволюцию представлял как процесс «прибавления нового», исторический и поступательный, изображал в виде «древа» с боковыми и прогрессирующими ветвями, где сходство между ветвями считал результатом общего происхождения животных. В общем плане интересны его публичные выступления против принципа «конечных причин» и «изначальной целесообразности» в живой природе: эти принципы «лишены прочного основания» и не подтверждаются фактами.
Исследования К.Ф. Рулье касались не только зоологии, палеонтологии и геологии, но широкого круга вопросов биологии. А.И. Герцен высоко оценил значение «публичных чтений проф. К.Ф. Рулье» для просвещения широких масс. К сожалению, он не подошел к пониманию механизма эволюции, хотя был ее ярым пропагандистом.
Идеи К.Ф. Рулье в последующем получили развитие в трудах его ученика Николая Алексеевича Северцова (1827—1885), зоогеографа и путешественника. Его труд «Периодические явления в жизни зверей, птиц и гад Воронежской губернии» (1855) содержит экологический анализ богатого животного мира русской лесостепи по комплексу признаков. Особенности животных в ней рассматриваются во взаимодействии с разнообразными физическими факторами среды, растениями и условиями жизни предшествующих поколений, так как «каждое явление зависит от предыдущих и обусловливает последующие». Заслуга Н.А. Северцова состоит и в обосновании принципа (или метода) необходимости длительного стационарного изучения животных в сообществах во взаимодействии с комплексом биотических и абиотических условий их обитания.
На рубеже XVIII—XIX вв. благодаря трудам Ж. Кювье выделяется палеонтология как самостоятельная наука о вымерших животных. Как раз с его сообщения (1796) по описанию черепа, зубов и других костей мамонта начинается история палеонтологии. В последующем им было описано 90 видов и 60 родов ископаемых животных. Специальные исследования посвящаются ископаемым рыбам (Л. Агассис), беспозвоночным (Ж.Б. Ламарк, А. д'Орбиньи), моллюскам (Дж. Брокки, Г. Гольфус), а также растениям (А. Броньяр, К. Штермбёрг). О размахе палеонтологических исследований свидетельствует тот факт, что только из числа беспозвоночных к середине XIX в. было описано более 18 000 видов.
Особенно широкое развитие палеонтология получила после выработки подхода к оценке стратиграфической летописи, что привело к классификации хронологии слоев по остаткам окаменелостей беспозвоночных. После этого упорядочилась и оценка хронологической последовательности ископаемых растений и позвоночных.
Несмотря на бесспорные факты о постепенной смене форм жизни в истории Земли, вывод об их эволюции еще не получил распространение в биологии. Господствующей оставалась идея изменения жизни катастрофами и последующего ее сотворения. Так, французский палеонтолог и основатель стратиграфии Альсид д'Орбиньи (1802 – 1857) при описании 27 геологических ярусов Земли допускал 27 самостоятельных творческих актов.
Геологию от теории катастроф удалось освободить английскому геологу Чарльзу Лайелю (1797—1875), который в книге «Основы геологии» обосновал принцип актуализма: геологическое прошлое Земли можно объяснить, опираясь на ныне действующие на ее поверхности факторы, не прибегая к теории катастроф. Освободив геологию от теории катастроф, Лайель доказал, что исчезновение видов происходило постепенно и что оно было следствием естественного вымирания под влиянием изменения условий. Но объяснить, как возникают новые виды, он отказался. По его словам, «это тайна из тайн».