Энциклопедия «Биология» (с иллюстрациями) - Горкин Александр Павлович

Первичными знаниями о живой природе человек обладал уже в глубокой древности. Их расширение и специализация связаны с различными формами практической деятельности – охотой, скотоводством, земледелием, а также с врачеванием. Начиная с 6 в. до н.э. античными философами и врачами делаются первые попытки систематического познания органического мира. Так, Аристотель (384—322 до н.э.) считается основоположником зоологии, Теофраст (372—287 до н.э.) – «отцом» ботаники, Гиппократ (ок. 460 – ок. 370 до н.э.) – родоначальником ряда направлений в медицине. В Средние века и в эпоху Возрождения значительных работ в биологии сделано не было. Исключение составляет лишь изданная в 1543 г. книга знаменитого анатома А. Везалия «О строении человеческого тела», которая дала толчок быстрому развитию анатомии в 16—17 вв. В 1628 г. У.Гарвей открыл кровообращение, совершив тем самым настоящий переворот в истории биологии. Постепенно в биологию проникают экспериментальные методы и количественные измерения. Изобретение и усовершенствование микроскопа позволили в кон. 17 в. первым микроскопистам (Р. Гук, А. Левенгук, М. Мальпиги) открыть мир неведомых ранее мельчайших существ, положив начало микробиологии, создать первые представления о тонком строении организмов, заложить основы эмбриологии.

На рубеже 17 и 18 вв. были сделаны первые значительные работы по систематике растений и животных. А в 1735 г. К. Линней опубликовал книгу «Система природы», составившую эпоху в классификации растительного и животного мира и оказавшую влияние на всю биологию. Линней ввёл в науку двойные латинские названия для всех организмов и тем самым дал биологам международный язык, исключавший путаницу и недоразумения. Все биологические виды Линней считал неизменными с момента их сотворения. Его современник, французский естествоиспытатель Ж. Бюффон высказывал противоположную точку зрения – виды могут изменяться под влиянием окружающей среды. Первую законченную теорию эволюции создал Ж.Б. Ламарк (1809).

Для биологии, как и для других наук, 19 в. был временем бурного развития. Благодаря новым методам, экспедициям в ранее недоступные районы Земли, более тесному взаимодействию с другими науками существенно расширился круг изучаемых биологических объектов и явлений. С другой стороны, в результате активного накопления знаний происходит дробление крупных биологических наук (ботаники, зоологии) на более специальные, посвящённые отдельным группам организмов. В 19 в. возникают или складываются почти все основные биологические науки – систематика, сравнительная анатомия, цитология, морфология, эмбриология, физиология растений и животных, палеонтология, эволюционное учение, биохимия, экология и др. Наиболее важными теоретическими обобщениями были клеточная теория и теория эволюции Ч. Дарвина (1859). Однако крупнейшее открытие 19 в. – законы наследственности Г. Менделя (1865) оставалось практически неизвестным до нач. 20 в. В 19 в. были окончательно отвергнуты представления, не нашедшие экспериментального подтверждения, напр. теория самозарождения организмов.

В 20 в. интенсивно развивались различные разделы биологии, но наибольшее внимание уделялось двум основным направлениям – молекулярно-генетическому и биосферно-экологическому. Каждое из этих направлений имеет практические приложения, способные оказать огромное влияние на дальнейшую историю человечества. Открытия строения ДНК (Д. Уотсон, Ф. Крик, 1953) и способов хранения и реализации генетической информации привели к развитию молекулярной биологии. Достижения в генной инженерии, в медицинской генетике, в расшифровке генома человека и других биологических видов, в клонировании клеток и целых организмов, в биотехнологии могут в перспективе во многом изменить производственную деятельность и жизнь человека.

Столь же важное значение в научном и практическом отношении имеет биосферно-экологическое направление, в значительной степени обязанное своим развитием трудам В.И. Вернадского. С успехами в этом направлении связывают научную разработку условий для сохранения биологического разнообразия и поддержания биосферы в регулируемом состоянии, пригодном для жизни человека и других населяющих Землю существ.

Оба эти направления имеют морально-этические аспекты, вызвавшие к жизни новый пограничный раздел биологии – биоэтику.

БИОЛЮМИНЕСЦЕ́НЦИЯ, свечение некоторых живых организмов. Это явление широко распространено в природе и наблюдается у бактерий, грибов, некоторых животных (жгутиконосцев, кишечнополостных, головоногих моллюсков, ракообразных, оболочников, насекомых, рыб). У многих видов биолюминесценция обусловлена ферментативным окислением особого вещества – люциферина. В процессе обмена веществ освобождённая энергия АТФ в присутствии кислорода при наличии Мg2+ и фермента люциферазы активизирует люциферин, в котором возникает электронное возбуждение с излучением энергии в виде света. Свечение возможно и без участия кислорода, напр. у медузы эквории оно происходит при взаимодействии специфического белка с Са2+. Иногда свечение вызывается симбиотическими бактериями, поселившимися в органах свечения – фотофорах, имеющихся у некоторых животных. Эти органы снабжены особым отражающим эпителием и светопреломляющими линзами. Диапазон света, излучаемого фотофорами или всем телом животного, – от голубого до красного. Свечение может быть прерывистым (мерцание) или постоянным, длиться от доли секунд до нескольких лет.

Животные используют биолюминесценцию для освещения и приманивания добычи, отпугивания врагов, опознания особей своего вида. Явление биолюминесценции было открыто в 19 в., но описание свечения у моллюсков было дано ещё Аристотелем.

БИО́М, обособленное от других сообщество живых организмов (растительных и животных), образующееся в определённой ландшафтно-географической зоне в результате сложного взаимодействия физических (климатических и др.) и биотических факторов. Биомы разных континентов (напр., саванны, листопадные леса, тундры) сходны между собой.

БИОМА́ССА, общая масса особей одного вида, группы видов или сообществ организмов в расчёте на единицу площади или объёма (водная среда) местообитания. Определяется в единицах массы сухого или сырого вещества. Выражается в г/м², г/м3, кг/м3, т/км², кг/га и т.д. Биомасса растений называется фитомассой, животных – зоомассой. Ок. 90% биомассы биосферы приходится на долю наземных растений. Среди животных наибольшая биомасса у почвенных беспозвоночных, особенно у дождевых червей – от 200 до 1500 кг/га. При изучении биологической продуктивности природных сообществ определяют отдельно биомассу организмов, занимающих определённое место в пищевых цепях– продуцентов, консументов, редуцентов.

БИО́НИКА, направление биологии, изучающее особенности строения и жизнедеятельности организмов с целью применения полученных знаний для решения ряда инженерных и других задач. Как наука сформировалась в сер. 20 в. Исследует способы передачи, переработки и хранения информации в нервной системе, строение и функционирование органов чувств, систем ориентации, навигации и локации у животных и др. Результаты исследований находят применение в кибернетике, машино– и приборостроении, строительстве, архитектуре, медицине, сельском хозяйстве и др. Напр., использование принципов биомеханики помогло созданию роботов, способных выполнять различные работы; изучение механизмов прогнозирования некоторыми живыми организмами метеорологических явлений позволило создать автоматические устройства, способные прогнозировать ливни, грозы, ураганы и др.

БИОПОЛИМЕ́РЫ, высокомолекулярные природные соединения – белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды, а также их производные. Являются структурной основой живых организмов и играют ведущую роль в процессах жизнедеятельности.