История становления и развития биологии
Интерес к познанию мира живой природы сопровождает человечество на протяжении всей его истории. Уже в первобытном обществе, в эпоху верхнего палеолита (неоген) и неолита (антропоген), интерес к живому окружению отражал практические нужды людей. Желание узнать, следует ли избегать встреч с теми или иными животными и растениями или, наоборот, использовать их в своих целях, объясняет, почему первоначально внимание к живым организмам выливалось в попытки их подразделения на полезные и опасные, болезнетворные, представляющие пищевую ценность, пригодные для изготовления одежды, орудий труда, жилищ, предметов обихода, удовлетворения эстетических запросов.
Первобытный человек был пытлив и наблюдателен. После себя он оставил наскальные рисунки, прежде всего, животных, которые отличаются точностью изображения, динамизмом. В это время формируется первобытный антропоморфизм(человек не противопоставляет себя остальной природе), на его основе возникают различные религиозные верования в форме «анемизма» - «учение о душе». Возникает представление о «живом» и «мертвом»: все становится мертвым (человек, животные, растения, вода, камень) после того как «душа выходит из тела». Впоследствии анемизм приобретает различные формы. Например, по одной из версий, душа – самостоятельная сущность, их может быть множество и каждая находится в том или ином органе, управляет им.
Однако уже в эпоху неолита, бронзы и железа возникает рациональное, материалистическое понимание природы, что в первую очередь, связано с практикой. Происходит одомашнивание собаки, что подсказывает идею приручения, что в свою очередь, дает начало скотоводству. Рядом с человеком уже жили овцы, лошади, коровы, верблюды, свиньи и др. животные. Их содержание приводит к тому, что параллельно развивается земледелие. Так, в VI – V т до н.э. были культивированы пшеница, ячмень, рожь, кукуруза, огородные, плодовые и технические культуры. Центры их происхождения были открыты и описаны нашим великим соотечественником Н.И.Вавиловым(1921). Ч.Дарвин пишет: «Все культурные растения и домашние животные произошли от диких форм в результате бессознательного искусственного отбора в эпоху ранних рабовладельческих цивилизаций» (1839). В связи с этим принципиально важный факт констатирует Ф.Энгельс «В рабовладельческом обществе происходит переход от использования готовых продуктов к их производству».
Биология как наука формировалась длительное время. В ее развитии были различные периоды и события. Изучение истории биологии показывает, что длительность периодов плавного развития до очередного скачка, сокращается, чем ближе мы приближаемся к нашему времени. Т.Кун (американский историк науки) в своей работе «Структура научной революции»(1960) предложил выделять:
· периоды плавного развития науки
· революционные преобразования, завершающиеся формированием новой парадигмы (узловые моменты).
Именно узловые моменты (ароморфозы) определяют ПЕРИОДЫ (ЭТАПЫ) развития той или иной науки. Так, в естественной истории, впоследствии – естествознании и БИОЛОГИИ выделяют следующие ПЕРИОДЫ (ЭТАПЫ) РАЗВИТИЯ:
· Первоначальные представления о живой природе и первые попытки научных обобщений (с начала становления человека как социального существа – около 15 т. лет т.н.)
· Античный период (ок. VI в. до н.э. – III в.н.э.)
· Средние века (III – XIV)
· Эпоха Возрождения, развитие принципов естественнонаучного познания природы (XIV – XVII)
· Метафизический период (XVII – XVIII). Возникновение и развитие представлений об изменяемости живой природы
· Формирование эволюционных идей и теорий (эволюционный период) – первая половина XIX в. (1809, 1859)
· Период дифференциации биологических наук на основе эволюционного подхода (вторая половина XIX века)
· Период интеграции биологии с другими науками естественнонаучного цикла (XX века)
· Новейшие направления биологических исследований – XXI век.
На определенной стадии знакомства с живой природой в умах людей, наряду с представлениями о разнообразии организмов, возникает идея единствавсего живого, включая людей. Одновременно проясняются роль и истоки разнообразия в живой природе. Возникает понимание непротиворечивости биологического единообразия и многообразия.
Решающим научным доказательством единства всего живого стала КЛЕТОЧНАЯ ТЕОРИЯТ.Шванна и М.Шлейдена (1838-39). Открытие клеточного принципа строения растительных и животных организмов положило начало плодотворному изучению ОБЩИХ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ, составляющих основу морфологии, физиологии, репродукции и индивидуального развития живых организмов.
Открытием фундаментальных ЗАКОНОВ НАСЛЕДСТВЕННОСТИбиология обязана:
ü Г.Менделю, который описал правила наследования признаков на основе передачи в поколениях дискретных наследственных задатков (1865);
ü Г.де Фризу, К.Корренсу и К.Чермаку, переоткрывшим независимо друг от друга правила наследования Г.Менделя (1900);
ü Г.де Фризу, открывшему мутационную изменчивость (1901);
ü основателям популяционной генетики Г.Харди и В.Вайнбергу, сформулировавшим закон генетического равновесия в популяциях организмов (1908);
ü Т.Моргану и его ученикам, создавшим хромосомную теорию наследственности (1910-1916);
ü Д.Уотсону, Ф.Крику, М.Уилкинсу и Р.Франклин, открывшим двойную спираль ДНК (1953).
Названные законы раскрывают механизм передачи наследственной информации от клетки к клетке, а через клетки – от особи к особи и перераспределения ее в пределах вида в череде поколений, принципы структурно-функциональной организации генетического аппарата. Благодаря этим открытиям становится понятной роль таких биологических явлений, как половое размножение, смена поколений, онтогенез и филогенез.
Единство всего живого также подтверждают исследования биохимических (обменных, метаболических) и биофизических механизмов жизнедеятельности клеток. Начало этих исследований датируется второй половиной XIX в., однако наиболее весомы достижения молекулярной биологии(вторая половина XX века).
В контексте идеи единства живой природы важно то, что живые формы принципиально одинаковым образом хранят наследственную информацию, передают ее в ряду поколений или используют в своей жизнедеятельности, обеспечивают жизненные процессы энергией и переводят энергию в работу.
Клеточная теория, достижения генетики, биохимии, биофизики и молекулярной биологии обосновывают тезис о единстве органического мира в его современном состоянии. То, что живое на планете едино в историческом плане, обосновывается теорией эволюции (эволюционное учение).Естественнонаучные основы теории заложены Ч.Дарвином (1859). Дальнейшее развитие, связанное с достижениями генетики и популяционной биологии, сравнительной эмбриологии и морфологии, палеонтологии, она получила в трудах А.Н.Северцова, Н.И.Вавилова, С.С.Четверикова, Ф.Р.Добжанского, Н.В.Тимофеева-Ресовского, И.И.Шмальгаузена, чья научная деятельность относится к первой половине – середине ХХ века.
Эволюционисты рубежа ХХ – ХХI вв. развивают идеи о новых, в том числе «недарвиновских» факторах, механизмах и формах эволюционного процесса.
Эволюционная идея раскрывает НАПРАВЛЕНИЯ, ПУТИ, СПОСОБЫ и МЕХАНИЗМЫ, которые за несколько миллиардов лет привели к наблюдаемому ныне разнообразию живых форм, в одинаковой мере приспособленных к среде обитания и различающихся по уровню структурно-функциональной организации. Другой важный итог эволюционной парадигмы состоит в признании, что живые формы связаны друг с другом общностью происхождения (генетическое родство).
Эволюционные идеи необходимо дополнить с учетом специфической функции живых форм в «экономике» природы как фактора интенсификации и стабилизации, земных вещественно-энергетических круговоротов и потоков –планетарная геохимическая роль живого вещества (В.И.Вернадский). В связи с этим эволюцию живого (или жизни) следует представлять не только как видообразование, но так же как преобразование биосферы, в ходе которого эволюционируют сообщества (экосистемы, биоценозы), историческая динамика которых обусловлена ЭВОЛЮЦИЕЙ ВИДОВ.
Сближение двух эволюционных парадигм – эволюции видов (таксонов) и эволюции экосистем и биосферы делает вклад эволюционной идеи в обоснование тезиса о единстве мира живого особенно весомым.
Теория эволюции обращает внимание на условность граней между неживой и живой природой планеты, между живой природой и человеком. В соответствии с геохимической гипотезой происхождения жизни обосновано допущение, чтоважнейшие атрибуты жизни:
· Самовоспроизведение на базе аутокатализа (матричный синтез)
· Использование высокомолекулярных соединений углерода (нуклеиновые кислоты, белки)
· Сохранение во времени существующей и создание новой биологической информации
· Прогрессивное усложнение структур на основе случайной изменчивости и отбора
могли возникнуть на «добиологическом» этапе истории планеты.
Закономерностям эволюции биологических форм не противоречит ПОЯВЛЕНИЕ ЧЕЛОВЕКА – социального существа, жизнь которого неотделима от принципа клеточной организации структур и функций, молекулярно-БИОЛОГИЧЕСКИХ, ГЕНЕТИЧЕСКИХ И ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ЗАКОНОВ БЫТИЯ. ЭВОЛЮЦИОННАЯ ТЕОРИЯ ПОКАЗЫВАЕТ ИСТОКИ БИОЛОГИЧЕСКИХ МЕХАНИЗМОВ РАЗВИТИЯ И ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ, ПРЕДПОСЫЛКИ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ И ТРУДОВОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЛЮДЕЙ, ТО ЕСТЬ ТОГО, ЧТО ОТНОСИТСЯ К ИХ БИОЛОГИЧЕСКОМУ «НАСЛЕДСТВУ».
ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ АСПЕКТ.
ХОТЯ ТЕРМИН «ЭКОЛОГИЯ» ВВЕДЕН В БИОЛОГИЧЕСКИЙ СЛОВАРЬ Э.ГЕККЕЛЕМ В 1866 г.,ПО ВРЕМЕНИ РЕАЛЬНОГО РОЖДЕНИЯ ЭКОЛОГИЮ СЛЕДУЕТ НАЗЫВАТЬ НАУКОЙ ХХ в. ПО ПЕРСПЕКТИВАМ И СИЛЕ ВЛИЯНИЯ НА УМЫ И ДЕЙСТВИЯ ЛЮДЕЙ В НЕЙ ТАКЖЕ СЛЕДУЕТ ВИДЕТЬ ОДНУ ИЗ ЛИДИРУЮЩИХ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИХ ПАРАДИГМ ХХI века, ПРИЧЕМ НАСТОЛЬКО, ЧТО ДОПУСТИМО ГОВОРИТЬ О ФОРМИРОВАНИИ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СТИЛЯ МЫШЛЕНИЯ. ЦЕНТРАЛЬНОЕ ПОЛОЖЕНИЕ В ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ НАУКЕ ЗАНИМАЮТ БЛИЗКИЕ ПО СУТИ КОНЦЕПЦИИ БИОГЕОЦЕНОЗА (В.Н.СУКАЧЕВ) И ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ (А.ТЕНСЛИ),ДАТИРУЕМЫЕ ПЕРВОЙ ПОЛОВИНОЙ ХХ века.
Обе концепции характеризуют глобальный принцип существования живых форм – только в составе сообществ в закономерном взаимодействии друг с другом. Сосуществование в таких сообществах представляет собой способ включения организмов в естественные вещественно-энергетические (биогеохимические) круговороты, результатом чего становится интенсификация и стабилизация последних. Для достижения этого результата, однако, необходимо, чтобы сообщество включало ПРОДУЦЕНТОВ, возможно,КОНСУМЕНТОВ и РЕДУЦЕНТОВ (биоценоз)и находилось во взаимосвязи с элементами атмосферы, гидросферы и литосферы (биогеоценоз).
Крупнейшим обобщением, обозначающим главные тенденции развития биологической науки является УЧЕНИЕ О БИОСФЕРЕ (термин введен Э.Зюссом в 1875г. для обозначения живой оболочки Земли). Биосфера закономерно эволюционирует в НООСФЕРУ (термин введен Э.Леруа в 1927 г. для обозначения оболочки Земли, отмеченной присутствием человеческого общества со всеми атрибутами разумной деятельности). Свой вклад в разработку концепции биосферы внес В.И.Вернадский, который обосновал планетарную роль живого вещества (биосферы) через его участие в вещественно-энергетических круговоротах. Охарактеризовав человечество как самостоятельную геологическую силу, он назвал направления и возможные последствия преобразующей деятельности людей.