什么是生物學(xué)生物學(xué)的研究方法
生物學(xué)是自然科學(xué)六大基礎(chǔ)學(xué)科之一。研究生物的結(jié)構(gòu)、功能、發(fā)生和發(fā)展的規(guī)律。以及生物與周?chē)h(huán)境的關(guān)系等的科學(xué)。那么你對(duì)生物學(xué)了解多少呢?以下是由學(xué)習(xí)啦小編整理關(guān)于什么是生物學(xué)的內(nèi)容，希望大家喜歡!
生物學(xué)的介紹
生物分類(lèi)學(xué)是研究生物分類(lèi)的方法和原理的生物學(xué)
分支。分類(lèi)就是遵循分類(lèi)學(xué)原理和方法，對(duì)生物的各種類(lèi)群進(jìn)行命名和等級(jí)劃分。瑞典生物學(xué)家林奈將生物命名后，而后的生物學(xué)家才用域(Domain)、界(Kingdom)、門(mén)( Phylum)、綱(Class)、目(Order)、科(Family)、屬(Genus)、種(Species)加以分類(lèi)。最上層的界，由懷塔克所提出的五界，比較多人接受;分別為原核生物界、原生生物界、菌物界、植物界以及動(dòng)物界。 從最上層的“界”開(kāi)始到“種”，愈往下層則被歸屬的生物之間特征愈相近。共有七大類(lèi)，分別是：界門(mén)綱目科屬種。
生物學(xué)的研究方法
生物學(xué)的一些基本研究方法——觀(guān)察描述的方法、比較的方法和實(shí)驗(yàn)的方法等是在生物學(xué)發(fā)展進(jìn)程中逐步形成的。在生物學(xué)的發(fā)展史上，這些方法依次興起，成為一定時(shí)期的主要研究手段。這些方法綜合而成現(xiàn)代生物學(xué)研究方法體系和研究框架。
觀(guān)察描述法
在17世紀(jì)，近代自然科學(xué)發(fā)展的早期，生物學(xué)的研究方法同物理學(xué)研究方法大不相同。物理學(xué)研究的是物體可測(cè)量的性質(zhì)，即時(shí)間、運(yùn)動(dòng)和質(zhì)量。物理學(xué)把數(shù)學(xué)應(yīng)用于研究物理現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)這些量之間存在著相互關(guān)系，并用演繹法推算出這些關(guān)系的后果。生物學(xué)的研究則是考察那些將不同生物區(qū)別開(kāi)來(lái)的、往往是不可測(cè)量的性質(zhì)。生物學(xué)用描述的方法來(lái)記錄這些性質(zhì)，再用歸納法，將這些不同性質(zhì)的生物歸并成不同的類(lèi)群。18世紀(jì)，由于新大陸的開(kāi)拓和許多探險(xiǎn)家的活動(dòng)，生物學(xué)記錄的物種幾倍、幾十倍地增長(zhǎng)，于是生物分類(lèi)學(xué)首先發(fā)展起來(lái)。生物分類(lèi)學(xué)者搜集物種進(jìn)行鑒別、整理，描述的方法獲得巨大發(fā)展。要明確地鑒別不同物種就必須用統(tǒng)一的、規(guī)范的術(shù)語(yǔ)為物種命名，這又需要對(duì)各種各樣形態(tài)的器官作細(xì)致的分類(lèi)，并制定規(guī)范的術(shù)語(yǔ)為器官命名。這一繁重的術(shù)語(yǔ)制定工作，主要是C.von林奈完成的。人們使用這些比較精確的描述方法收集了大量動(dòng)、植物分類(lèi)學(xué)材料及形態(tài)學(xué)和解剖學(xué)的材料。
比較法
18世紀(jì)下半葉，生物學(xué)不僅積累了大量分類(lèi)學(xué)材料，而且積累了許多形態(tài)學(xué)、解剖學(xué)、生理學(xué)的材料。在這種情況下，僅僅作分類(lèi)研究已經(jīng)不夠了，需要全面地考察物種的各種性狀，分析不同物種之間的差異點(diǎn)和共同點(diǎn)，將它們歸并成自然的類(lèi)群。比較的方法便被應(yīng)用于生物學(xué)。
運(yùn)用比較的方法研究生物，是力求從物種之間的類(lèi)似性找到生物的結(jié)構(gòu)模式、原型甚至某種共同的結(jié)構(gòu)單元。G.居維葉在動(dòng)物學(xué)方面，J.W.von歌德在植物學(xué)方面，是用比較方法研究生物學(xué)問(wèn)題的著名學(xué)者。用比較的方法研究生物，愈來(lái)愈深刻地揭示動(dòng)物和植物結(jié)構(gòu)上的統(tǒng)一性，勢(shì)必觸及各個(gè)不同類(lèi)型生物的起源問(wèn)題。19世紀(jì)中葉，達(dá)爾文的進(jìn)化論戰(zhàn)勝了特創(chuàng)論和物種不變論。進(jìn)化論的勝利又給比較的方法以巨大的影響。早期的比較，還僅僅是靜態(tài)的共時(shí)的比較，在進(jìn)化論確立后，比較就成為動(dòng)態(tài)的歷史的比較了?，F(xiàn)存的任何一個(gè)物種以及生物的任何一種形態(tài)，都是長(zhǎng)期進(jìn)化的產(chǎn)物，因而用比較的方法，從歷史發(fā)展的角度去考察，是十分必要的。
早期的生物學(xué)僅僅是對(duì)生物的形態(tài)和結(jié)構(gòu)作宏觀(guān)的描述。1665年英國(guó)R.胡克用他自制的復(fù)式單孔反射顯微鏡，觀(guān)察軟木片，看到軟木是由他稱(chēng)為細(xì)胞的盒狀小室組成的。從此，生物學(xué)的觀(guān)察和描述進(jìn)入了顯微領(lǐng)域。但是在17世紀(jì)，人們還不能理解細(xì)胞這樣的顯微結(jié)構(gòu)有何等重要意義。那時(shí)的顯微鏡未能消除使影像失真的色環(huán)，因而還不能清楚地辨認(rèn)細(xì)胞結(jié)構(gòu)。19世紀(jì)30年代，消色差顯微鏡問(wèn)世，使人們得以觀(guān)察到細(xì)胞的內(nèi)部情況。1838～1839年施萊登和施萬(wàn)的細(xì)胞學(xué)說(shuō)提出：細(xì)胞是一切動(dòng)植物結(jié)構(gòu)的基本單位。比較形態(tài)學(xué)者和比較解剖學(xué)者多年來(lái)苦心探求生物的基本結(jié)構(gòu)單元，終于有了結(jié)果。細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)和細(xì)胞學(xué)說(shuō)的建立是觀(guān)察和描述深入到顯微領(lǐng)域所獲得的成果，也是比較方法研究的一個(gè)重要成果。
實(shí)驗(yàn)法
前面提到的觀(guān)察和描述的方法有時(shí)也要對(duì)研究對(duì)象作某些處理，但這只是為了更好地觀(guān)察自然發(fā)生的現(xiàn)象，而不是要考察這種處理所引起的效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)方法則是人為地干預(yù)、控制所研究的對(duì)象，并通過(guò)這種干預(yù)和控制所造成的效應(yīng)來(lái)研究對(duì)象的某種屬性。實(shí)驗(yàn)的方法是自然科學(xué)研究中最重要的方法之一。17世紀(jì)前后生物學(xué)中出現(xiàn)了最早的一批生物學(xué)實(shí)驗(yàn)，如英國(guó)生理學(xué)家W.哈維關(guān)于血液循環(huán)的實(shí)驗(yàn)，J.B.van黑爾蒙特關(guān)于柳樹(shù)生長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)等。然而在那時(shí)，生物學(xué)的實(shí)驗(yàn)并沒(méi)有發(fā)展起來(lái)，這是因?yàn)槲锢韺W(xué)、化學(xué)還沒(méi)有為生物學(xué)實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備好條件，活力論還占統(tǒng)治地位。很多人甚至認(rèn)為，用實(shí)驗(yàn)的方法研究生物學(xué)只能起很小的作用。
到了19世紀(jì)，物理學(xué)、化學(xué)比較成熟了，生物學(xué)實(shí)驗(yàn)就有了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，因而首先是生理學(xué)，然后是細(xì)菌學(xué)和生物化學(xué)相繼成為明確的實(shí)驗(yàn)性的學(xué)科。19世紀(jì)80年代，實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)一步被應(yīng)用到了胚胎學(xué)，細(xì)胞學(xué)和遺傳學(xué)等學(xué)科。到了20世紀(jì)30年代，除了古生物學(xué)等少數(shù)學(xué)科，大多數(shù)的生物學(xué)領(lǐng)域都因?yàn)閼?yīng)用了實(shí)驗(yàn)方法而取得新進(jìn)展。
系統(tǒng)法
系統(tǒng)科學(xué)源自對(duì)還原論、機(jī)械論反省提出的有機(jī)體、綜合哲學(xué)，從C.貝爾納與W.B.坎農(nóng)揭示生物的穩(wěn)態(tài)現(xiàn)象、維納與艾什比的控制論到貝塔郎菲的一般系統(tǒng)論，系統(tǒng)生態(tài)學(xué)、系統(tǒng)生理學(xué)等先后建立與發(fā)展，20世紀(jì)70-80年代系統(tǒng)論與生物學(xué)、系統(tǒng)生物學(xué)等概念發(fā)表。從香農(nóng)信息論到I.普里戈津的耗散結(jié)構(gòu)理論，將生命看作自組織化系統(tǒng)。細(xì)胞生物學(xué)、生化與分子生物學(xué)發(fā)展，艾根提出細(xì)胞、分子水平探討的超循環(huán)理論，20世紀(jì)90年代曾邦哲的系統(tǒng)遺傳學(xué)及系統(tǒng)醫(yī)藥學(xué)、系統(tǒng)生物工程概念發(fā)表。隨著基因組計(jì)劃、生物信息學(xué)發(fā)展，高通量生物技術(shù)、生物計(jì)算軟件設(shè)計(jì)的應(yīng)用，帶來(lái)系統(tǒng)生物學(xué)新的時(shí)期，形成系統(tǒng)生物學(xué)“omics”組學(xué)與計(jì)算系統(tǒng)生物學(xué) -系統(tǒng)生物技術(shù)的發(fā)展，國(guó)際國(guó)內(nèi)系統(tǒng)生物學(xué)研究機(jī)構(gòu)建立而進(jìn)入系統(tǒng)生物學(xué)時(shí)代。
生物學(xué)的研究意義
生物與人類(lèi)生活的許多方面都有著非常密切的關(guān)系。生物學(xué)作為一門(mén)基礎(chǔ)科學(xué)，傳統(tǒng)上一直是農(nóng)學(xué)和醫(yī)學(xué)的基礎(chǔ)，涉及種植業(yè)、畜牧業(yè)、漁業(yè)、醫(yī)療、制藥、衛(wèi)生等等方面。隨著生物學(xué)理論與方法的不斷發(fā)展，它的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。生物學(xué)的影響已突破上述傳統(tǒng)的領(lǐng)域，而擴(kuò)展到食品、化工、環(huán)境保護(hù)、能源和冶金工業(yè)等等方面。如果考慮到仿生學(xué)，它還影響到電子技術(shù)和信息技術(shù)。
人口、食物、環(huán)境、能源問(wèn)題是當(dāng)前舉世矚目的全球性問(wèn)題。世界人口每年的增長(zhǎng)率約20%，大約每過(guò)35年，人口就會(huì)增加一倍。地球上的人口正以前所未有的速度激增著。人口問(wèn)題是一個(gè)社會(huì)問(wèn)題，也是一個(gè)生態(tài)學(xué)問(wèn)題。人們必須對(duì)人類(lèi)及環(huán)境的錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系進(jìn)行周密的定量的研究，才能對(duì)地球、對(duì)人類(lèi)的命運(yùn)有一個(gè)清醒的認(rèn)識(shí)，從而學(xué)會(huì)自己控制自己，使人口數(shù)量維持在一個(gè)合理的數(shù)字上。在這方面生物學(xué)應(yīng)該而且可能做出自己的貢獻(xiàn)。內(nèi)分泌學(xué)和生殖生物學(xué)的成就導(dǎo)致口服避孕藥的發(fā)明，已促進(jìn)了計(jì)劃生育在世界范圍內(nèi)的推廣。在人口問(wèn)題中，除了數(shù)量激增以外，遺傳病也嚴(yán)重威脅人口質(zhì)量。一些資料表明，新生兒中各種遺傳病患者所占的比例在 3%～10.5%之間。在中國(guó)的部分山區(qū)，智力不全者占2%～3%，個(gè)別地區(qū)達(dá)10%以上。揭示產(chǎn)生遺傳病的原因，找到控制和征服遺傳病的途徑無(wú)疑是生物學(xué)又一重要任務(wù)。進(jìn)行家系分析以確定患者是否患有遺傳病，對(duì)患者提出有益的遺傳指導(dǎo)和勸告;通過(guò)對(duì)胎兒的脫屑細(xì)胞進(jìn)行染色體分析和各種酶的生化分析，以診斷未來(lái)的嬰兒是否有先天性遺傳性疾病。這些方法都能避免或減少患有遺傳病嬰兒的出生，以減輕家庭和社會(huì)的沉重負(fù)擔(dān)。將基因工程應(yīng)用于遺傳病的治療稱(chēng)為基因治療，在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物上對(duì)幾種遺傳病的基因治療已取得一些進(jìn)展。隨著基因工程技術(shù)的發(fā)展，基因治療將為控制和治療人類(lèi)遺傳病開(kāi)辟?gòu)V闊的前景。
和人口問(wèn)題密切相關(guān)的是食物問(wèn)題。食物匱乏是發(fā)展中國(guó)家長(zhǎng)期以來(lái)未能解決的嚴(yán)重問(wèn)題，當(dāng)前世界上有幾億人口處于營(yíng)養(yǎng)不良狀態(tài)。到21世紀(jì)初，糧食生產(chǎn)至少每年要增長(zhǎng)3%～8%才能使食物短缺狀況有所改善。人類(lèi)食物的最終來(lái)源是植物的光合作用，但在陸地上擴(kuò)大農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的土地面積是有限的，增加食物產(chǎn)量的主要道路是改進(jìn)植物本身。過(guò)去，在發(fā)展科學(xué)的農(nóng)業(yè)和“綠色革命”方面，生物學(xué)已做出巨大的貢獻(xiàn)。今天，人類(lèi)在一定限度內(nèi)定向改造植物，用基因工程、細(xì)胞工程培育優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗旱、抗寒、抗?jié)?、抗鹽堿、抗病蟲(chóng)害的優(yōu)良品種已經(jīng)不是不切實(shí)際的遐想。植物基因工程一些關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)有所突破，得到了一些轉(zhuǎn)基因植物。此外，利用富含蛋白質(zhì)的藻類(lèi)、細(xì)菌或真菌，進(jìn)行大規(guī)模培養(yǎng)，并從中獲得單細(xì)胞蛋白質(zhì)。由于成功地利用了基因工程并取得了大規(guī)模連續(xù)發(fā)酵工程的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，單細(xì)胞蛋白技術(shù)已經(jīng)取得了重大突破。氨基酸是蛋白質(zhì)的單體，植物蛋白往往缺少某幾種人體必需的氨基酸，如果在食品中添加某種氨基酸，將會(huì)大大提高植物蛋白的生物學(xué)價(jià)值。用微生物發(fā)酵、固定化細(xì)胞或固定化酶技產(chǎn)氨基酸，已經(jīng)逐步形成比較完整的體系，可以預(yù)料，氨基酸生產(chǎn)將在營(yíng)養(yǎng)不良問(wèn)題上發(fā)揮日益重要的作用?，F(xiàn)代生物學(xué)成就和食品工業(yè)相結(jié)合，已使食品工業(yè)成為新興的產(chǎn)業(yè)而蓬勃地發(fā)展起來(lái)。
20世紀(jì)生態(tài)學(xué)關(guān)于人與自然關(guān)系的研究，喚醒人類(lèi)重視賴(lài)以生存的生態(tài)環(huán)境。工業(yè)廢水、廢氣和固體廢物的大量排放，農(nóng)用殺蟲(chóng)劑、除莠劑的廣泛使用，使大面積的土地和水域受到污染，威脅著人類(lèi)生產(chǎn)和生活。這就要求人們更深入地研究生物圈中物質(zhì)和能的循環(huán)的生態(tài)學(xué)規(guī)律，并在人類(lèi)的經(jīng)濟(jì)生活以及其他社會(huì)生活中，正確的運(yùn)用這些規(guī)律，使生物能夠更好地為人類(lèi)服務(wù)?，F(xiàn)代生物學(xué)證明，微生物所具有的生物催化活性是極為廣泛的，利用富集培養(yǎng)法幾乎可以找到降解任何一種含毒有機(jī)化合物的微生物，利用基因工程等技術(shù)還可以不斷提高它們的降解作用。因此，有降解作用的微生物及其酶制劑就成為消除污染的有力手段。利用微生物防治害蟲(chóng)，以部分代替嚴(yán)重污染的有機(jī)殺蟲(chóng)劑也是大有前途的。在農(nóng)業(yè)中盡快使用生物防治、生物固氮等新技術(shù)，改變農(nóng)業(yè)過(guò)分依賴(lài)石油化工的局面，這是關(guān)系到恢復(fù)自然生態(tài)平衡的大事，也是農(nóng)業(yè)發(fā)展的大勢(shì)所趨。大量消耗資源的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)必將向以生物科學(xué)和技術(shù)為基礎(chǔ)的生態(tài)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變
全世界的化工能源(石油、煤等)貯備總是有限的，總有一天會(huì)枯竭。因此，自然界中可再生的生物資源(生物量) 又重新被人所重視。自然界中的生物量大多是纖維素、半纖維素、木質(zhì)素。將化學(xué)的、物理的和生物學(xué)的方法結(jié)合起來(lái)加工，就可以把纖維素轉(zhuǎn)化為酒精，用作能源。有人估計(jì)，到20世紀(jì)末全世界的汽車(chē)約有35%將使用生物量(酒精)。沼氣是利用生物量開(kāi)發(fā)能源的另一產(chǎn)品。中國(guó)和印度利用農(nóng)村廢料進(jìn)行厭氧發(fā)酵產(chǎn)生沼氣已作出顯著成績(jī)。世界上已經(jīng)出現(xiàn)了利用固相化細(xì)胞技術(shù)的工業(yè)化沼氣厭氧反應(yīng)器。一些單細(xì)胞藻類(lèi)中含有與原油結(jié)構(gòu)類(lèi)似的油類(lèi)，而且可高達(dá)總重的70%，這是另一個(gè)引人注目的可再生的生物能源。太陽(yáng)能是人類(lèi)可以利用的最強(qiáng)大的能源，而生物的光合作用則是將太陽(yáng)能固定下來(lái)的最主要的途徑，可以預(yù)測(cè)，利用生物學(xué)的理論和方法解決能源問(wèn)題是大有希望的。
此外，對(duì)人口、食物、環(huán)境、能源等問(wèn)題進(jìn)行綜合研究，開(kāi)創(chuàng)各種綜合解決這些問(wèn)題的方法的農(nóng)業(yè)生態(tài)工程的興起，最終將發(fā)展新的、大規(guī)模的近代化農(nóng)業(yè)。
上面的敘述，僅就人口、食物、環(huán)境、能源問(wèn)題和生物學(xué)的關(guān)系而言，也還是很不充分的。但由此可以看到，生物學(xué)的發(fā)展和人類(lèi)的未來(lái)息息相關(guān)。
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