1) Уровень биосферы. Этот уровень содержит все живые организмы, живущие на Земле (вирусы, бактерии, растения, животные, люди) и окружающую их естественную среду. Биология изучает проблему изменения концентрации газа углерода в атмосфере на уровне биосферы. Учёны, используя способ системного анализа, определили, что увеличение концентрации газа карбона в атмосфере Земли на 4% каждый год создает опасность глобального повышения температуры на планете.
2) Уровень биоценоза. Биоценоз является следующей ступенью биологического формирования живого, единым природным комплексом, формирует экосистему и расположен в одной конкретной части планеты, окружая все живые существа. Не зная направления структуры и деятельности биоценозов, невозможно рационально использовать природу.
3) Уровень живого: популяция – вид. Этот уровень создается путем скрещивания членов одного и того же вида. Изучение популяций приобретает важное значение для выяснения факторов, оказывающих влияние на их численность.
4) Уровень органов организма и семени. Этот уровень отражает показатели различных органов живых существ, их строение, физиологию, поведение а также строение функции органов живых существ и семян.
5) Субклеточный и клеточный уровень. Этот уровень охватывает процессы специализации клетки и внутриклеточные процессы.
6) Молекулярный уровень. Одна из важных проблем, выдвигаемых этим уровнем, который формирует предмет молекулярной биологии, связана с механизмом передачи генной информации и изучением ленной инженерии.
Идея эволюции в биологии и философские аспекты её основных принципов
Уже давно люди пытаются объяснить пестроту и странности органического мира. В течение тысячи лет в теоретическом познании господствовало такое элементарное объяснение о том, что все виды организмов были созданы раз и навсегда в той форме, в которой они существуют в настоящее время, и никогда больше не изменятся. Так было написано в Священном Евангелие и таковой была мысль о живом великого Аристотеля, которая звучала как обязательная истина на протяжении тысячи лет в качестве научных рассуждений. Служащие христианской церкви по сей день твердо уверенны, что разнообразие всех существующих на Земле живых организмов является результатом творческого акта господних сил, зародившимся в течении шести дней и оставшимся с тех пор неизменным. Все другие объяснения они считают оскорблением по отношению как религиозной вере.
Биологическая парадигма, сформированная под влиянием религиозных идей о неизменности всего живого мира, в течении XVIII века долгое время относилась к описанию только видов животных и растений. Также это описание ограничивалось только внешними характеристиками растений и животных, бросающимися в глаза сторонами. Классификация, предложенная шведским естествознателем Карлом Линейном, состояла из таких представлений. Эта классификация, считавшаяся для своего времени прогрессивной и по сравнению с существующими классификациями совершенной, для того чтобы выйти за рамки старой парадигмы во многом носила искусственный характер. Однако человек по своему природе устроен так, что он пытается объяснить мир не только на основе религии, но и прежде всего на основе знаний, приобретенных путём интеллекта, ума и мышления, здоровых мыслей и логических доказательств.
Множество учёных, основывающихся на рациональном методе, в том числе Ж.Л.Буффон во Франции, Е.Дарвин (дед Ч.Дарвина) в Англии, И.В.Гётте в Германии, М.В. Ломоносов в России и другие пришли к выводу о том, что все организмы, населяющие Землю, не остаются неизменными, всё время подвергаются эволюции. Причиной, которая привела их к этому результату, явились останки странных растений и животных, которые были найдены во время археологических раскопок и вовсе не были похожи на современные виды. Для объяснения этих останков, удививших человека, были выдвинуты различные соображения и предположения. Эти открытия создали почву для создания эволюционной концепции живого на Земле у некоторых учёных и тем самым К.Линейн, критически подходя своей концепции, доказал достоверность мысли о том, что «искусственная система может использоваться только до тех пор, пока не будет создана более современная природная система.»1 Вскоре наступил такой удобный момент: парадигма искусственной систематизации была заменена принципами природной классификации, основанной на теории эволюции а также основанном не только на внешнем сходстве форм, но и на общности происхождения, родства. Интенсивное проникновение эволюционной парадигмы в биологию стало возможным за счёт работ воздающегося французского биолога конца XVIII века Ж.В.Ламарка. Ж.В.Ламарк не только выдвинул термин «биология», но и объяснения изменчивость видов двумя факторами – влиянием внешней среды (питание, климат, деятельность органов) и наследственностью. Проблемы, поднятые Ламарком, были успешно решены Ч.Дарвином. На основе обобщения разных эволюционных идей, он в своем знаменитом труде «Происхождение видов путем естественного отбора» (1859) создал эволюционную теорию. С того времени эволюционная теория остается на протяжении всего её существования. Однако с течением времени нашлись ученые, которые считали, что Дарвин был не прав. Хотя до настоящего времени ещё не было создано такой теории, которая последовательно бы объяснила факты, существование до эволюционной теории Дарвина. Кроме этого, эволюционная теория Дарвина находит на сегодняшний день все новые и новые области применения. Например, в современной физике была создана универсальная эволюционная теория. Согласно этой концепции развития Вселенной прошло целый ряд последовательных эволюционных периодов, происходивших от эволюции неживой материи, затем в направлении к исторической эволюции человека и общества.
Учение о биологической эволюции – наука о причинах изменения и развития живых организмов, а также о движущих силах. Эволюционная теория, формирующая теоретические основы современной биологии, объясняет все разнообразие живой природы как результат взаимного влияния трёх взаимосвязанных факторов: наследственность, изменчивость и естественный отбор. Эти принципы эволюционной теории были выдвинуты на основе следующих наблюдений:
1) Полномочия животных в популяции наблюдаются все время меняющимися. Для того, чтобы поверить в это, достаточно просто сравнить какого-нибудь человека с другим.
2) Часть этих изменений, получаемых от родителей, носит генетический характер, другая же часть является результатом соответствия организма среде, они приобретаются в течении всей жизни.
3) Как правило, численность рождающихся организмов намного превосходит численность организмов, достигших уровня размножения. Большинство этих организмов ещё до достижения периода зрелости погибают на этапе семени, зародыша, птенца, личинки. Выживают только те организмы, которые обладают генами, повышающими вероятность выживания и размножения, а также те которые порождают могучие показатели выживания в течении всей жизни.
Главный вывод, сделанный из этих наблюдений, состоит в том, что ход эволюции приводит к тому, что обеспечивающие жизнь генетические и другие показатели, определяя основное направление её развития, передаются непрерывно от одного поколения к другому.
Механизм влияния факторов эволюции можно чётко наблюдать на примере развития уровня популяции живых организмов. Долгое время предполагалось, что самым хорошим показателем эволюционных изменений может быть развитие отдельного вида растений или животных. Однако в последствии в связи со сложностью структуры вида и географической областью распространения, принимая во внимание неравномерность распределения, пришли к тому выводу, что уровень популяции живых организмов может быть самым хорошим показателем эволюционных процессов. Фактором, подписывающим этот вывод явилось то, что популяции – индивидуальные группы многих поколений, которые в течении всей жизни остаются неизменными и существуют долгое время. Обмен генетическими материалами, процессы естественного отбора и изменения другого рода более активно реализуются в популяциях. В зависимости от размеров и количества организмов популяции распространяются на территории различных размеров и размеры этих территорий могут изменятся от метров до ста километров.
Как правило, вид формируется из нескольких популяций. Здесь также могут быть определенные исключения (например, белый медведь в Арктике).
Возникновение элементарных эволюционных изменений в популяциях зависит от целого ряда эволюционных факторов, в том числе от строения новых генов, являющихся носителями наследственности, от волн популяции, от случаев изолирования и от естественного отбора. Создание новых генов или происходящие процессы мутации формируют основу для индивидуального разнообразия в популяциях. Не смотря на это, этот процесс нельзя считать решающим фактором эволюции. Этот процесс, опирающийся на случай, также не определяет направления эволюции. Те же слова можно сказать о резких изменениях, происходящих за счёт индивидуумов по различным природным факторам (сбор урожая, засухи, морозы и т.д.), другими словами это можно сказать о популяционных волнах. Этот фактор также не обуславливает направление эволюции. Дарвин показал, что основными факторами как естественного, так и искусственного отбора являются два основных господствующих в природе явления – наследственность и изменчивость. По мнению Дарвина причиной изменчивости являются пища, свет, температура, влага, являющиеся факторами внешней среды. Однако изменчивость ещё более зависит от самой природы организма. Изменчивость – это свойство организма реагировать на влияние факторов внешней среды. Факторы, являющиеся причиной изменчивости, оказывают влияние на различных этапах индивидуального развития организма. Дарвин доказал, что в живом мире невозможно найти два совершенно одинаковых индивидуума. Даже дети одних и тех же родителей, индивидуумы одного и того же вида, один и те же семена в коробочке мака отличаются друг от друга по морфологическим, физиологическим, биохимическим и другим особенностям. Соприкасаясь с показателями и свойствами организмов, изменчивость порождает разнообразие.