BIOLOGIA – zespół nauk przyrodniczych zajmujący się wyjaśnianiem zjawisk, procesów i form życia. Termin biologia wprowadzili do nauki niemal jednocześnie J.B. Lamarck i G.R. Treviranus na początku XIX w. Badania nad zwierzętami są domeną zoologii, nad roślinami botaniki, nad budową ciała zwierząt i człowieka anatomii, nad uporządkowaniem różnorodności żywych istot w systemy systematyki organizmów. Biologia jako odrębna gałąź nauk przyrodniczych wykształciła się w XIX w. na fundamentach dorobku przyrodoznawstwa poprzednich stuleci, korzystając przy tym z postępów w fizyce, chemii i stałego rozwoju w konstruowaniu i ulepszaniu aparatury pomiarowej i badawczej.
Dzięki wykorzystaniu zdobyczy fizyki i chemii oraz szybkiemu doskonaleniu wyposażenia laboratoriów badania biologiczne stopniowo objęły coraz głębsze poziomy życia. W XVIII i XIX w. wnikały już w poziom mikroskopowy procesów zachodzących w tkankach i komórkach, obecnie zajmują się strukturami submikroskopowymi i molekularnymi oraz procesami przebiegającymi między cząsteczkami. Z poziomu badań czynności całych organizmów ewentualnie ich narządów, biologia zeszła obecnie na poziom śledzenia reakcji chemicznych i chemicznego przebiegu procesów życiowych. Miejsce badań zasad przekazywania cech dziedzicznych potomstwu oraz zmienności organizmów zajmują teraz w biologii opisy i kontrola przemian cząsteczek nukleinowych i białkowych oraz kontrola współreagowania między nimi jako podstawy zjawisk dziedziczenia i zmienności. Po drugie – coraz większemu rozczłonkowaniu biologii na różne dyscypliny towarzyszy coraz silniejsza tendencja rozwoju badań uwidaczniających jedność życia; jedność olbrzymią na poziomie molekularnym (na poziomie molekularnym człowiek i wielkie małpy człekokształtne prawie się nie różnią, a duże podobieństwa znajduje się nawet między ssakami i bakteriami), mniejszą na poziomie komórkowym, jeszcze mniejszą na poziomie tkankowym. Ta jedność życia jest obecnie rozpatrywana na tle przeogromnej różnorodności żywych form na poziomie anatomicznym i strukturalnym. Po trzecie – bardzo liczne dyscypliny biologii coraz powszechniej są bezpośrednio wykorzystywane przez różne technologie – medyczne, rolnicze i przemysłowe. Ostatnie zdobycze biologii molekularnej znacznie zwiększyły znaczenie biologii dla innych dziedzin, np. korzyści jakie czerpią z zastosowania tzw. inżynierii genetycznej.
Biologia jest uprawiana w bardzo licznych i odrębnych dyscyplinach; dziedziny zajmujące się określonymi typami żywych organizmów mają przede wszystkim charakter opisowy i porządkujący (klasyfikujący); są to: zoologia i botanika oraz dyscypliny powstałe później, jak np. mikologia, alologia, mikrobiologia, antropologia itd. Prawie każda odrębna grupa zwierząt lub roślin jest przedmiotem badań odrębnej specjalistycznej dyscypliny. Ponadto w biologii wyróżnia się dyscypliny eksperymentalne, których zadaniem jest badanie różnych struktur, zjawisk, funkcji i procesów życiowych, niezależnie od tego w jakich organizmach istnieją lub przebiegają; są to: anatomia, a nadto cytologia (zajm. się budową komórki), histologia (bad. tkanki organizmów), fizjologia, genetyka, biochemia itd. W XX w. pojawiły się nowe dyscypliny biologii, np. ekologia, biologia molekularna. Dyscypliną w pewien sposób scalającą całą biologię jest ewolucjonizm.
DZIAŁY BIOLOGII
1. BOTANIKA
Botanika jest jedną z dyscyplin nauk biologicznych zajmującą się roślinami; jej główne działy to:
. morfologia roślin – nauka zajmująca się badaniem pokroju, ukształtowania i zewnętrznej budowy organów roślinnych, stosunków jakie zachodzą pomiędzy poszczególnymi narządami roślinnymi oraz przemian jakim one ulegają. W skład nauk morfologicznych wchodzą:
¨ cytologia – nauka o budowie i czynnościach komórki,
¨ histologia – nauka o tkankach,
¨ organologia – nauka zajmująca się zewnętrzną i wewnętrzną budową ciała roślinnego, bada rozwój, znaczenie i przemiany podstawowych organów roślinnych, jak również zależności między ich budową, a funkcją.
. systematyka – klasyfikacja organizmów na podstawie ich cech anatomicznych, biochemicznych, embrionalnych i in.
W tym miejscu nie sposób pominąć nazwiska Karola Linneusza – wielkiego szwedzkiego botanika – systematyka XVIII w. , który wprowadził dwuwyrazowy system oznaczania roślin. Wyrazy te określają rodzaj i gatunek rośliny, a zarazem wskazują miejsce danego gatunku w hierarchicznej strukturze systemu klasyfikacji.
. fizjologia roślin (fitofizjologia) – nauka o procesach życiowych przebiegających w całym organizmie roślinnym. Do głównych działów fizjologii roślin należą:
¨ fotosynteza,
¨ oddychanie,
¨ gospodarka wodna i mineralna,
¨ wzrost i rozwój.
. geobotanika – dział botaniki obejmujący:
¨ fitosocjologia – nauka o zbiorowiskach roślinnych i prawidłowościach grupowania się roślin,
¨ fitogeografia – nauka o rozmieszczeniu roślin na kuli ziemskiej i jego przyczynach
¨ ekologia roślin.
. fitopatologia – nauka o chorobach roślin, czynnikach je wywołujących oraz metodach i sposobach zapobiegania im i ich zwalczania.
. florystyka – dział botaniki zajmujący się opisywaniem flory.
. mikologia – nauka o grzybach obejmująca wszystkie zagadnienia związane z tymi organizmami (rozmnażanie, rozwój itd.).
. briologia – dział botaniki zajmujący się mszakami.
. lichenologia – dział botaniki zajmujący się badaniem porostów
Pozostałe działy botaniki dotyczą tzw. botaniki stosowanej, są to, np. botanika leśna, botanika farmaceutyczna itp.
2. ZOOLOGIA
Zoologia to zespół nauk, których przedmiotem badań są organizmy zwierzęce. Dzieli się na następujące dyscypliny:
. morfologia zwierząt – nauka dotycząca zagadnień budowy zwierząt, jej zależności od pełnionych przez zwierzę czynności oraz jego warunków życiowych. W zakresie morfologii wyróżnić można:
¨ cytologię – naukę o budowie i czynnościach komórki oraz jej elementów,
¨ histologię – naukę o budowie i rozmieszczeniu tkanek w organizmie,
¨ anatomię – naukę o organach (narządach),
¨ embriologię – naukę o rozwoju zarodkowym organizmów,
¨ promorfologię – naukę o budowie ciała i stosunkach symetrii.
. fizjologia zwierząt – nauka o funkcjonowaniu żywych organizmów, jedno- i wielokomórkowych, oraz ich narządów, zespołów narządów, tkanek i komórek. Fizjologia jest niezmiernie szeroką dziedziną, toteż wyróżnia się jej węższe kierunki, np. : fizjologię komórki, narządów rozrodu, rozwoju, psychologię zwierząt itp.
. ekologia zwierząt – nauka o stosunkach między zwierzętami, a ich środowiskiem.
. zoogeografia – nauka o geograficznym rozmieszczeniu zwierząt oraz o czynnikach, które kształtowały i kształtują to rozmieszczenie.
. genetyka – nauka o dziedziczności i zmienności organizmów. Wyróżnia się w niej szereg szczegółowych dyscyplin takich jak genetyka molekularna, cytogenetyka, etnogenetyka i genetyka populacyjna. Najnowszą dziedziną genetyki jest stwarzająca duże możliwości praktyczne inżynieria genetyczna.
. systematyka zwierząt – jej naczelnym zadaniem jest stworzenie uporządkowanego systemu klasyfikacji zwierząt obecnie żyjących, odtwarzającego ich wzajemne pokrewieństwa i filogenetyczne powiązania, a więc stworzenie systemu naturalnego, przedstawiającego ciągły rozwój zwierząt poczynając od najprostszych organizmów jednokomórkowych do najbardziej skomplikowanych (wyżej uorganizowanych), czyli historyczny rozwój świata zwierzęcego. Podstawową jednostką tak dla zwierząt jak i roślin jest gatunek.
. ewolucjonizm – nauka o historycznym rozwoju zwierząt na Ziemi. Zmieniające się warunki życia i konieczność przystosowania się do tych zmian powodowały rozwój różnych gatunków zwierząt. Rozwój ten nie był następstwem zmian jednokierunkowych – liniowych, lecz zachodził w różnych kierunkach, od wspólnego punktu wyjściowego. Nauką pomocniczą ewolucjonizmu jest paleontologia zajmująca się zwierzętami wymarłymi w minionych okresach geologicznych, których szczątki znajdowane są obecnie w wykopaliskach. Pisząc o ewolucjonizmie trudno nie wspomnieć nazwiska Charlesa Roberta Darwina, wielkiego angielskiego przyrodnika, który wsławił się swoją teorią ewolucji biologii zwaną od jego nazwiska darwinizmem. Teoria ta udokumentowana w dziele Darwina pt. ,,O powstawaniu gatunków drogą doboru naturalnego’ głosiła, że gatunki powstają z innych gatunków wskutek ewolucji, której podstawowym mechanizmem jest dobór naturalny, czyli mechanizm wywołany konkurencją wewnątrzgatunkową i preferujący osobniki obdarzone przystosowaniami dziedzicznymi, a stopniowo eliminujący osobniki gorzej przystosowane. Darwinizm utorował w nauce przekonanie, że ewolucja jest mechanizmem powstawania gatunków, ale jako teoria ewolucji uległ obecnie dość zasadniczym modyfikacjom.
DZIAŁY ZOOLOGII
Wielka liczebność i różnorodność świata zwierzęcego przyczyniły się do stworzenia specjalnych dyscyplin zoologicznych, których przedmiotem badań są poszczególne grupy zwierząt. Najważniejsze z nich to:
. protozoologia – nauka o pierwotniakach,
. helmintologia – nauka o robakach pasożytniczych,
. malakologia – nauka o mięczakach,
. entomologia – nauka o owadach,
. ichtiologia – nauka o rybach,
. herpetologia – nauka o płazach,
. ornitologia – nauka o ptakach,
. mammologia – nauka o ssakach,
. hydrobiologia – nauka o organizmach wodnych,
. parazytologia – nauka o pasożytach,
. arachnologia – nauka o pajęczakach.
3. BIOCHEMIA
Biochemia (chemia fizjologiczna), to nauka o budowie chemicznej organizmów żywych i przebiegających w nich procesach chemicznych i energetycznych. Rozróżnia się:
. biochemię statyczną – badającą skład ilościowy i jakościowy żywej materii,
. biochemię dynamiczną – badającą przemiany materii,
. biochemię porównawczą – badającą odrębności biochemiczne różnych grup organizmów i ustalającą genetyczne powiązania i biochemiczne drogi ewolucji.
4. ANTROPOLOGIA
Antropologia jest to nauka o rozwoju rodowym człowieka, o zmienności jego cech fizycznych w czasie i przestrzeni (w tym także o zróżnicowaniu rasowym). Obejmuje trzy duże grupy problemów:
. filogeneza człowieka (antropogeneza) – nauka badająca historię rodową człowieka i człowiekowatych,
. zróżnicowanie rasowe człowieka – badanie cech zmienności człowieka (np. grup krwi, budowy twarzy) w przestrzeni geograficznej oraz przyczyn tej zmienności,
. zmienność indywidualna i osobniczy rozwój człowieka – badanie wpływu warunków środowiskowych i czynników genetycznych na przebieg wzrastania i dojrzewania; badania nad typami budowy ciała i ich wytwarzaniem się w toku rozwoju; badanie sposobu dziedziczenia różnych cech fizycznych na podstawie materiałów rodzinnych.
5. MIKROBIOLOGIA
Mikrobiologia w szerszym znaczeniu zajmuje się badaniem wszystkich drobnoustrojów (w tym znaczeniu obejmuje bakteriologię, wirusologię, protozoologię i częściowo alergologię, mikologię i immunologię), w ściślejszym znaczeniu – tylko badaniem bakterii i wirusów.
. mikrobiologia ogólna – zajmuje się morfologią, cytologią i cytochemią drobnoustrojów, ich biochemią i fizjologią, genetyką i ekologią,
. mikrobiologia stosowana – zajmuje się drobnoustrojami szkodliwymi lub pożytecznymi dla ustroju, wywołującymi korzystne zmiany w środowisku oraz wyzyskiwanymi przez człowieka do jego celów. Do mikrobiologii stosowanej należy:
¨ mikrobiologia lekarska – badania drobnoustrojów chorobotwórczych dla człowieka, ich toksyczności, wrażliwości na leki, reakcji zakażonego ustroju,
¨ mikrobiologia weterynaryjna – analogiczne zadania w odniesieniu do zwierząt,
¨ mikrobiologia sanitarna – zajmuje się występowaniem drobnoustrojów chorobotwórczych w wodzie, powietrzu, glebie, żywności i niszczeniem ich, a także ochroną przed nimi,
¨ fitopatologia – bada drobnoustroje chorobotwórcze dla roślin i sposoby ich zwalczania,
¨ mikrobiologia gleby, mikrobiologia rolna – bada drobnoustroje glebowe i procesy przez nie powodowane,
¨ mikrobiologia wody i ścieków – obejmuje zagadnienia procesów samooczyszczania ścieków i ochrony przed zanieczyszczeniem,
¨ mikrobiologia żywności – bada szkodliwe i pożyteczne drobnoustroje rozwijające się w środkach spożywczych,
¨ mikrobiologia techniczna – zajmuje się badaniem użyteczności drobnoustrojów w przemyśle fermentacyjnym, drożdżowym i in.
6. BIOLOGIA MOLEKULARNA
Dziedzina badań z pogranicza kilku nauk biologicznych (m.in. biochemii, biofizyki, genetyki) zajmująca się głównie ustalaniem związków między budową substancji wielkocząsteczkowych a ich funkcjami w żywej komórce; np. badania kwasów nukleinowych doprowadziły do ustalenia kodu genetycznego i sposobu przekazywania informacji genetycznej komórkom potomnym; w ramach biologii molekularnej rozwija się też tak zwana inżynieria genetyczna.
7. BIOFIZYKA
Dziedzina nauk biologicznych z pogranicza wielu dyscyplin naukowych, zajmująca się podstawami fizycznymi i fizykochemicznymi procesów życiowych oraz wpływem zewnętrznych czynników fizycznych na te procesy; do jej zadań należy m.in. badanie procesów życiowych na poziomie molekularnym (np. wyjaśnianie podkomórkowej struktury biopolimerów oraz mechanizmów zjawisk fizykochemicznych i energetycznych zachodzących w tych strukturach), badanie wpływu promieniowania (np. jonizującego, nadfioletowego) oraz pola magnetycznego i grawitacyjnego na organizmy lub ich poszczególne tkanki.
8. BIONIKA
Dziedzina wiedzy z pogranicza biologii i techniki, zajmująca się badaniem budowy i zasad działania organizmów żywych w celu wykorzystania uzyskanych wyników do budowy urządzeń technicznych.
9. BIOCYBERNETYKA
Nauka zajmująca się badaniem swoistych dla żywych organizmów zasad i mechanizmów celowej samoregulacji oraz wzajemnego oddziaływania organizmów i otaczającego środowiska. Biocybernetyka bada te właściwości organizmów żywych, które dotyczą procesów regulacji, ich stabilności i sterowalności, właściwości adaptacyjnych, zdolności uczenia się itd.
10. BIOENERGETYKA
Nauka biologiczna zajmująca się przemianami energetycznymi w żywych organizmach i ekosystemach.
11. EKOLOGIA
Nauka biologiczna zajmująca się relacjami między żywymi organizmami a ich środowiskiem życia z uwzględnieniem wzajemnych stosunków między tymi organizmami.. W ostatnich latach nastąpiła ściślejsza integracja ekologii z genetyką i teorią ewolucji, powstał dział zwany ekologią ewolucyjną. Wzrost zainteresowania behawioralnymi aspektami ekologii zaowocował powstaniem socjobiologii zajmującej się ewolucją życia społecznego zwierząt i człowieka. Rozwój techniki obliczeniowej i zastosowanie w ekologii koncepcji wywodzących się z teorii systemów spowodował wyodrębnienie osobnego działu – ekologii systemowej. W końcu lat 60 ekologia stała się też naukową podstawą ochrony środowiska. Obecnie termin ekologia i przymiotnik ekologiczny są również stosowane w odniesieniu do ruchów społecznych i politycznych stawiających sobie za cel ochronę środowiska.
Nauki biologiczne, których zakres czasowy sięga od czasów najdawniejszych do współczesności zaskakują ciągle nowymi odkryciami sięgającymi daleko w przeszłość jak i w przyszłość. Pozwalają lepiej poznać powstanie i rozwój życia na Ziemi i przyczyniają się do możliwości sterowania nim dzisiaj. Z podziwem, nadzieją, ale i z rosnącym niepokojem obserwuje się kolejne osiągnięcia nauk biologicznych, ponieważ sposób ich wykorzystania może przynieść ludziom zarówno ogromne korzyści i przyczynić się do poprawy jakości życia na Ziemi np. poprzez tworzenie nowych odmian roślin i zwierząt, odkrywania przyczyn nieuleczalnych dotąd chorób jak i przyczynić się do ich krzywdy i zguby jak np. opracowywanie okrutnej broni biologicznej, klonowanie ludzi itd.
