Ученые биологи 19 века. Известные отечественные ученые-биологи и их открытия. Вклад российских учёных в развитии биологических наук
Первая половина XIX в. характеризовалась быстрым развитием естественных наук в условиях прогресса в промышленном производстве и в сельском хозяйстве. На идейное и социальное развитие существенное влияние оказала Великая французская революция 1789 г. и ее последствия, которые стали толчком для развития философского и естественнонаучного мышления XIX в.
В биологии этого периода пробивает себе путь идея историзма и развития, которая нередко обосновывалась с позиций идеализма. Это был период перехода от описания предметов и явлений природы к их систематизации и установлению причинности развития.
Характеризуя науку первой половины XIX в., Ф. Энгельс отмечал: "если до конца прошлого столетия естествознание было преимущественно собирающей наукой, наукой о законченных предметах, то в нашем веке оно стало в сущности упорядочивающей наукой, наукой о процессах, о происхождении и развитии этих предметов и о связи, соединяющей эти процессы природы в одно великое целое".
Наряду с развитием существовавших отраслей биологии в первой половине XIX в. как самостоятельные выделились и новые отрасли, которые также дали большой фактический материал для широких обобщений, в том числе и эволюционных.
Систематика растений и животных
Систематика растений и животных в XIX в. продолжает интенсивно развиваться, расширяются сведения о видовом разнообразии растений и животных отдаленных стран, предпринимаются попытки приближения к естественной классификации. Крупным зоологом первой трети XIX в. был Ж. Кювье [показать] .
Кювье Жорж (1769-1832) французский естествоиспытатель, известный исследованиями в области зоологии, систематики животных, сравнительной анатомии, палеонтологии. Установил (совместно с К.М. Бэром) понятие типа в зоологии, разработал учение о корреляции органов, реконструировал около 150 форм вымерших животных. Смену животных в геологических напластованиях объяснял катастрофами, изменявшими лик Земли и уничтожавшими все живое, а новые формы возникали якобы в результате нового творческого акта.
Кювье располагал богатым фактическим материалом, объективно подтверждавшим идею эволюции, однако он отрицал возможность изменения видов и исторического развития живой природы.
На основании комплекса скоррелированных взаимозависимых признаков и особенностей строения тела Кювье выделил четыре основных "плана композиции", естественные группы высшего порядка или типы животных (позвоночные, мягкотелые, членистые, лучистые или зоофиты), которые объединяют классы сходного строения. Кювье и его сторонники рассматривали типы как генетически не связанные, oбособленные системы, которые являются выражением творческого плана. Как сторонник метафизического естествознания Кювье был антиэволюционистом, однако его зоологические, сравнительно-анатомические, палеонтологические работы имели значение для эволюционных построений.
Для целей систематики в этот период все чаще и чаще используются данные сравнительной анатомии, сравнительной эмбриологии, а также физиологии, гистологии, что имело большое значение для понимания функций органов и их развития, для выработки естественной системы.
Швейцарский ботаник О.П. Декандоль (1778-1841) сравнительно-анатомический метод и принцип корреляции применил в систематике растений, что имело значение для установления общности строения и выделения основных естественных групп растений.
В начале XIX в. (П. Латрейль, 1804) были определены основные систематические единицы (таксоны) и их соподчиненность: тип, класс, отряд, семейство, род, вид, вариация.
Идея однорядной восходящей "лестницы существ" в XIX в. все больше и больше подвергалась критике, так как она не согласовывалась с накопившимся значительным фактическим материалом. Естествоиспытатели усиленно обосновывали представление о восходящем филогенетическом (родословном) древе, идея о котором высказывалась еще в ХVIII в. петербургским академиком П.С. Палласом. Эта идея нашла воплощение в филогенетическом древе животных, разработанном Ламарком. Немецкий естествоиспытатель Г.Р. Тревиранус (1776-1837) в 1831 г. отмечал, что живые существа ведут свое происхождение от общего корня и их дальнейшее развитие шло в виде разветвляющегося дерева.
Таким образом, систематика давала достаточный материал для обоснования мысли об общности происхождения живых существ на основании сходства их строения, а разнообразие видов в пределах более крупных таксонов все чаще и чаще пытались толковать как результат их изменчивости.
По мере накопления зоологического и ботанического материала в первой половине XIX в. усиливается изучение закономерностей географического распространения, зависимости растений и животных определенных регионов от условий существования, закладываются элементы исторического понимания этих закономерностей, создаются предпосылки для формирования биогеографии и экологии (А. Гумбольдт, А. Уоллес, К.Ф. Рулье, Н.А.Северцов и др.), которые также давали материал для подготовки эволюционной концепции.
Единство плана строения
Широкие сравнительно-анатомические исследования первой половины XIX в. также давали большой материал для эволюционных построений.
Ж. Кювье - один из основателей сравнительной анатомии - учением о корреляциях показал, что части тела животных взаимосвязаны, а сам организм представлят целостную систему со взаимной "монофункциональной приспособленностью частей. Но трактовал он эту скоррелированность с позиций креационизма. Сравнительно анатомические и другие данные Кювье использовал для обоснования четырех независимых планов творения животных. В то же время этот фактический материал имел важное значение и для утверждения идеи о единстве плана строения и многообразия в пределах этого единства.
В. Гете (1749-1832) - известный немецкий поэт и натуралист - развил представление о метаморфозе растений, согласно которому, все их разнообразие - вариация одного первичного растения, а все органы растения возникли как видоизменения листа. Он также считал, что череп позвоночных построен из шести видоизмененных позвонков. Таким образом, положение Гете о единстве "плана строения" связывается с идеей изменяемости, превращения форм, чем объясняется многообразие растений и животных.
Наиболее активным защитником этих положений был французский ученый, один из основателей сравнительной анатомии Э. Жоффруа Сент-Илер [показать] , который пытался создать "синтетическую морфологию" и обосновать единство плана строения всех животных.
Жоффруа Сент-Илер Этьен (1772-1844) - французский зоолог, сравнительный анатом, один из предшественников Ч. Дарвина. Разделял взгляды Бюффона и Ламарка.
На основании сравнительно-анатомических и сравнительно-эмбриологических данных разработал положение о "едином плане строения" всех животных и их разнообразии в результате изменяющего влияния условий среды. При обосновании морфологического единства допускал произвольные толкования фактов.
Выступал против учения Ж. Кювье о четырех независимых и не связанных типах животных, его представлений о постоянстве и неизменности видов.
Показав общность плана строения сходных органов (например, конечностей позвоночных), Жоффруа Сент-Илер подчеркнул, что органы, выполняющие разные функции, часто имеют сходное строение. Такие органы он считал аналогами (позже их назвали гомологами). Следовательно, в пределах выделенного Кювье типа позвоночных Жоффруа Сент-Илер подтвердил морфологическую общность, показал, что функция может варьировать, но основные черты строения сохраняются.
Эту мысль он распространил и на беспозвоночных, обосновывая единство плана строения животных всех типов. Он считал, что беспозвоночные - те же позвоночные, только у них, например, наружный скелет и они перевернуты спиной вниз и поэтому нервная цепочка насекомых расположена на брюшной стороне. В обосновании анатомической общности позвоночных и беспозвоночных Жоффруа Сент-Илеру пришлось прибегнуть к схематизации, абстрагированию, произвольному для гого времени толкованию единого плана.
Между Жоффруа Сент-Илером и стоявшим на противоположных позициях Кювье в 1830 г. произошла известная в истории науки дискуссия о том, сколько существует планов строения (типов животных) - один или четыре. По существу же дискуссировался вопрос об общности происхождения и развитии животных или об их сотворении и постоянстве. В этой дискуссии победила точка зрения Кювье, однако дальнейшие исследования показали ошибочность его принципиальных установок и подчеркнули смелость и прозорливость положений Жоффруа Сент-Илера.
Исходя из представления о единстве плана строения, Жоффруа Сент-Илер объяснил разнообразие форм животных изменчивостью органов и видов под влиянием условий внешней среды и в результате отклонений в зародышевом развитии, а прочность изменений - зависимостью от времени воздействия среды. Уродства он рассматривал тоже как видоизменения единого плана и считал, например, что птицы возникли в результате тератологических изменений пресмыкающихся. Жоффруа Сент-Илер поддерживал положения Ламарка о том, что ныне существующие животные возникли постепенно, они развивались исторически от ранее существовавших форм.
Р. Оуэн (1804-1892) - английский сравнительный анатом - выдвинул близкую к взглядам Жоффруа Сент-Илера идею неизменного архетипа - первоначального типа, от которого произошли все другие формы животных. Он разработал учение o гомологичных и аналогичных органах, которое впоследствии сыграло важную роль в обосновании эволюционных представлений, хотя сам был далек от них.
Разработке положений о единстве плана строения растений посвящены исследования А. Декандоля (1806-1893) - "план симметрии" цветка, В. Гофмейстера (1824-1877), показавшего общность полового процесса у споровых и цветковых растений.
Таким образом, возросшие знания по морфологии и анатомии давали убедительный материал для доказательства целостности организма как системы, коррелятивной связи между органами, для обоснования единства форм одного типа и развития, что имело значение для эволюционных построений.
Теория клеточного строения
Теория клеточного строения - одно из крупнейших обобщений естествознания XIX в. Истоки ее просматриваются в прошлом в мыслях Р. Гука о "клетках", М. Мальпиги и Н.Грю о "мешочках", К.Ф. Вольфа о "зернышках" и т. д. Более совершенная методика приготовления препаратов и новая микроскопическая техника дали возможность в XIX в. изучать изолированные клетки (Мольденгауэр, 1812) и внутриклеточные образования (Я. Пуркинье, 1825, Р. Броун, 1831).
Оформление теории клеточного строения связано с именами немецких ученых М. Шлейдена и Т. Швана. Матиас Шлейден (1804-1881) в работе "Данные о фитогенезисе" (1838) показал, что клетки являются основной структурой растительных организмов, Из них образованы все части растений. Он считал, что клетки могут возникать путем "осаждения" вещества вокруг ядра. Зоолог Теодор Шванн (1810-1882) в работе "Микроскопические исследования о соответствии в структуре и росте животных и растений" (1839) пришел к заключению, что клетка является элементарной структурной единицей всех живых существ, показал общность строения растительных и животных клеток и отметил, что путем образования клеток осуществляется рост, развитие и дифференцировка растительных и животных тканей. Эти положения он назвал клеточной теорией. Таким образом, есть основания считать Т.Шванна создателем клеточой теории.
Клеточная теория, которую Ф. Энгельс рассматривал как одно из трех крупнейших научных обобщений XIX в., имеет важное значение для обоснования единства органического мира, она связывает воедино растительный и животный мир на основе общности элементарных структур. Положения клеточной теории вскоре были распространены на одноклеточные организмы, на анатомию, физиологию, патологию, эмбриологию, оплодотворение. Теория клеточного строения имела важное значение для обоснования основных закономерностей живой природы с позиций материалистической диалектики.
Изучение индивидуального развития
Исследования в области эмбриологии начатые еще К.Ф. Вольфом, также давали богатый материал для формирования эволюционных представлений.
Немецкий сравнительный анатом И.Ф. Меккель (1781-1833) сформулировал закон "параллелизма", он считал, что взрослые формы низших животных подобны зародышам высших животных. Его соотечественник М. Ратке (1793-1860) обнаружил на ранних зародышевых стадиях млекопитающих и птиц жаберные щели и идущие к ним кровеносные сосуды, т. е. образования, характерные для более низкоорганизованных форм. Идею параллелизма высказывали и другие исследователи, однако новым содержанием она позже была наполнена К. М. Бэром.
Академик Петербургской АН X.И. Пандер (1794-1865), детально изучив ранние стадии зародышевого развития цыпленка, показал, что в формировании органов сажное значение имеют два зародышевых слоя - наружный и внутренний. Эти положения получили дальнейшее развитие в сравнительно-эмбриологических исследованиях К. М. Бэра [показать] .
Бэр Карл Максимович (1792-1876) - русский биолог, основатель современной эмбриологии. Изучал медицину в Дерпте (ныне Тарту), совершенствовал знания в Вене, Берлине, Вюрцбурге, преподавал в Кенигсберге. С 1819 г. акад. Петербургской АН, в 1841-1852 - профессор физиологии Петербургской медико-хирургической академии, учредитель и первый вице-президент Русского географического общества, организатор и президент Русского энтомологического общества, создатель краниологического музея, вел исследования также в области зоологии, ихтиологии, антропологии, этнографии и др.
В начале научной деятельности примыкал к трансформизму, в конце жизни был аитидарвинистом.
В основном труде "История развития животных" (1828-1837) дал сравнительную характеристику зародышевого развития позвоночных животных и установил общие закономерности эмбриогенеза. Открыл яйцеклетку млекопитающих (1827), обнаружил хорду у зародышей позвоночных, обосновал учение о трех зародышевых листках, описал образование мозга, развитие глаза, сердца и других органов.
Сопоставляя зародышевое развитие представителей разных классов позвоночных, К.М. Бэр сформулировал фундаментальные положения, известные под названием эмбриологического закона:
- На ранних стадиях наблюдается сходство зародышей разных классов в пределах типа животных.
- У зародышей каждой большой группы животных общие признаки образуются раньше, чем специальные.
- В процессе эмбрионального развития происходит расхождение признаков от более общих к специальным.
- Эмбрион высшей формы никогда не похож на другую взрослую животную форму, а только на ее эмбрион.
Особенности эмбрионального и личиночного развития использовались зоологами для выяснения признаков "сродства" между отдельными группами животных при построении естественной системы.
На указанные положения Бэра, установленные наблюдениями над развитием млекопитающих, птиц, рептилий, амфибий и рыб, имеющие важное значение для обоснования общности происхождения животных, ссылался Ч. Дарвин, который назвал их "законом зародышевого сходства" и использовал для доказательства эволюции.
Открытие Бэром яйцеклетки млекопитающих усилило интерес к изучению процессов гаметообразования и оплодотворения. В этом плане важны работы Р. Вагнера (1838), Ф. Дюжардена (1838) и особенно К. Лаллемана (1841), А. Келликера (1841, 1847), Ф. Пуше (1842, 1847), раскрывших общую картину образования и развития сперматозоидов различных видов животных и процесса оплодотворения яйца.
Следует отметить, что сравнительно-эмбриологические исследования, вскрывшие основные закономерности зародышевого развития, имели значение для установления связей эмбриологии с систематикой, ранним эволюционным учением и цитологией.
Быстрое развитие сравнительной морфологии и эмбриологии в первой половиве XIX в. стимулировало исследования в области физиологии, также пытавшейся установить естественные законы, лежащие в основе процессов жизнедеятельности организмов. При решении этих вопросов с применением физико-химических подходов был получен материал, свидетельствующий в пользу элементарной общности неорганической и органической природы и принципиальном сходстве физиологических процессов живых систем. Этим был нанесен тяжелый удар витализму.
Палеонтологические исследования
Изучение ископаемых остатков также приводило к мысли о развитии растений и животных на Земле. Основатель палеонтологии Ж. Кювье, проводивший систематическое изучение остатков вымерших животных из разных геологических пластов, показал:
- смену животных форм во времени;
- нарастание сходства строения вымерших животных с современными по мере приближения к более поздним геологическим напластованиям;
- повышение организации животных во времени - от рыб к амфибиям и рептилиям, птицам и млекопитающим.
Катастрофизм Ж. Кювье . Казалось бы, эти наблюдения должны были бы легко привести к мысли о развитии во времени, но Кювье был далек от нее и стоял на позициях антиэволюционизма. Смену животных форм в земных напластованиях он объяснял катастрофами, в результате чего истреблялись все животные данной территории, которая затем в следующий геологический период заменялась другими формами, не имеющими никакой генетической связи с предыдущими. Эту идею поддерживали сторонники Кювье, а его ученик А. д"Орбиньи (1802-1857) в истории Земли насчитал 27 всеуничтожающих катастроф, после каждой из них требовался новый творческий акт.
Актуализм Ч. Лайелла . В геологии первой трети XIX в. сформировались и противоположные представления о геологическом прошлом Земли. Английский геолог Ч. Лайелл (1797-1875) нанес серьезный удар учению о катастрофах. В "Основах геологии" (1831, 1832, 1833) он обосновывает теорию униформизма: земная кора изменялась во времени не в результате "непостижимых" катастроф, а под действием тех же естественных причин, которые действуют и в настоящее время (принцип актуализма): климат, осадки, ветры, землетрясения и вулканическая деятельность, органические факторы. Поэтому геологические эпохи связаны переходными состояниями. В связи с преобразованиями земной поверхности постепенно изменялась и живая природа. Таким образом, принцип актуализма (лат. actualis - важный в настоящее время) был важным шагом к пониманию исторического развития организмов.
Книгу "Основы геологии" Ч. Дарвин взял в кругосветное путешествие и считал Ч. Лайелла своим учителем.
Образование В начале XIX в. в России сложилась система высшего, среднего и начального образования реформа в области образования (при Александре I).
При Николае I сохранились все типы школ, но каждый из них стал сословно обособленным. Закон Божий, грамота и арифметика. Учились представители «низов». Приходские одноклассные училища Русский язык, арифметика, геометрия, история и география. Дети купцов, ремесленников, мещан. Уездные трехклассные училища Все науки. Дети дворян, чиновников, купцов первой гильдии. Семиклассные гимназии
Работа с документом. Прочитайте документ и ответьте на вопрос. В рескрипте Николая I от 19 августа 1827 г. Сказано, что «предметы учения и самые способы преподавания»должны быть «соображаемы с будущим предназначе- нием обучающихся». Необходимо, чтобы в будущем учащийся «не стремился через меру возвыситься на тем состоянием, в коем суждено ему оставаться». – Как вы понимаете слова документа?
Биология. В 1806 г. утверждал, что земная поверхность и населяющее ее существа со временем претерпевают коренные изменения. Иван Алексеевич Двигубский В 1816 г. выдвинул и доказал идею о том, что все явления в природе обусловлены естественными причинами и подчинены общим законам развития. Иустин Евдокимович Дядьковский Его работа «Всеобщий закон развития природы» (1834) обосновала представления о развитии живых рганизмов.(предшественник Ч.Дарвина и его учения. Карл Максимович Бэр
В XIX в. русские ученые начали изучение растительного мира других стран - Китая, Монголии, Малой Азии и др. М.А.Максимовичем в Систематике растений (1831 г.) сделана первая попытка рассмотреть эволюцию как процесс видообразования. Ко второй половиной XIX в. - началом XX в. относительная деятельность таких видных русских ученых, как ботаники Л.С.Ценковский, А.Н.Бекетов, Д.И.Ивановский; физиологи растений А.С.Фаминиин, К.А.Тимирязев; морфолог растений И.И.Горожанкин; цитологи растений И.И.Герасимов и С.Г.Навашин и др. Г.В.Морозов изучал динамику лесных сообществ. Максимович, Михаил Александрович
Работы русских ученых широко использовались учеными всего мира. Изучение флоры России способствовало углублению и уточнению классификаций растений, давало материал для выводов, относящихся к географическому распределению растений и экологии, сделало возможным выделить центры происхождения культурных растений и установить географические закономерностей в распределении их наследственных признаков, достичь позволило значительных успехов в селекции растений.
Вольф, Каспар Фридрих Академик Российской Академии Наук К. Ф. Вольф (гг.) известен в мировой науке как один из основателей эмбриологии и защитник развитого им учения об эпигенезе, т. е. постепенном развитии организмов путем новообразований. Его работы разбили господствовавшие в то время реформистские, метафизические представления, подкреплявшие догмат о неизменяемости видов, утверждали идею развития от простого к сложному и тем самым готовили почву для утверждения эволюционной идеи.
К началу 60-х годов XIX в. эмбриология позвоночных была разработана достаточно детально, а беспозвоночных - представлена в виде разрозненных фактов, не связанных общей руководящей идеей. К этому времени были подробно описаны процесс дробления яиц некоторых кишечно-полостных, червей, моллюсков и иглокожих, строение и превращение личинок многих беспозвоночных, однако о внутренних процессах их развития, о способах закладки и дифференцировки органов у них почти ничего не было известно, а главное, не удавалось с достоверностью найти общие черты в эмбриональных процессах у животных, относящихся к разным типам. Эволюционная эмбриология как наука, основывающаяся на историческом принципе, еще не возникла. Датой ее возникновения принято считать середину 60-х годов - начало исследований основоположников эволюционной сравнительной эмбриологии А.О. Ковалевского и И.И. Мечникова. Утверждение дарвиновской теории происхождения всего животного мира на основании эмбриологического материала, проверенное в многочисленных экспериментальных исследованиях, явилось основой для создания Ковалевским сравнительной эмбриологии.
Карл Эрнст фон Бэр, или, как его называли в России, Карл Макси́мович Бэр Одним из выдающихся зоологов первой половины XIX в. является академик Карл Максимович Бэр. Наиболее ценные исследования Бэра связаны с эмбриологией. Однако он известен не только как эмбриолог, но и как выдающийся ихтиолог, географ-путешественник, антрополог и этнограф, вдумчивый и энергичный исследователь природных богатств России. Дарвин высоко ценил Бэра как ученого и в труде "Происхождение видов" называет его имя в числе своих предшественников. Этот выдающийся биолог получил известность как создатель современной сравнительной эмбриологии.
Ковалевский, Владимир Онуфриевич Владимир Онуфриевич Ковалевский (гг.) - выдающийся ученый- палеонтолог, основоположник эволюционной палеонтологии. Он был продолжателем лучших материалистических традиций русской биологической науки, развившихся под влиянием великих русских философов- материалистов. Исследования В. О. Ковалевского, его идеи и выводы, касающиеся общих закономерностей эволюции, явились исходными данными для успешной разработки проблем эволюционной палеонтологии и, в частности, вопросов, имеющих прямое отношение к филогении животного мира.
В XIX вв. в России наука сделала большие успехи и в медицине. Значительных успехов достигла и физиология. С XVIII в. (при Петре I) в России началась систематическая подготовка медицинских работников. В XIX в. в области анатомии и физиологии работало много русских ученых.
Пирогов Большое влияние на развитие отечественной анатомии оказали труды П. А. Загорского, И. В. Буильского, Н. И. Пирогова. Гениальный русский ученый Н. И. Пирогов (гг.) работал в области хирургии, анатомии и других разделов медицины. Он разработал основы топографической (взаиморасположение) анатомии, является основателем военно - полевой хирургии, разработал чёткую систему организации хирургической помощи раненым на войне, предложил ряд новых методов эфирного наркоза.
Особую роль в развитии физиологии сыграли И.М. Сеченов и И. П. Павлов. Исключительное значение имела книга И. М. Сеченова «Рефлексы головного мозга» (1863 г.), в которой впервые высказано положение, что вся деятельность головного мозга носит рефлекторный характер. Павлов, Иван Петрович Сеченов, Иван Михайлович
И. П. Павлов (гг.) за более чем 60-летнюю научную деятельность разработал ряд различных проблем физиологии, оказавших большое влияние на развитие не только медицины, но и биологии в целом. Он сделал величайшие открытия в различных разделах физиологии - кровообращении, пищеварении и изучении работы больших полушарий головного мозга. В трудах И. П. Павлова нашла блестящее подтверждение высказанная И. М. Сеченовым мысль о рефлекторном характере деятельности органов. Особое значение имеют исследования И. П. Павлова, посвященные изучению коры головного мозга. Он установил, что в основе деятельности коры головного мозга лежит процесс образования условных рефлексов (1895г.).
Большой вклад в развитие внесли П. Ф. Лесгафт (гг.), В. П. Воробьев (гг.), В. Н. Тонков (гг.) и многие другие, а в развитие физиологии - В. А. Басов, Н. А. Миславский, В. Ф. Овсянников, А. Я. Кулябко, С. П. Боткин и др.
Таким образом, выдающиеся российские учёные внесли большой вклад в становление и развитие системы биологических наук. В целом, в XIX в. начался период расцвета систематики животного и растительного царств. Систематика перестала носить описательный характер науки, занимающейся простым перечислением форм на основе искусственной классификации, стала точной частью исследований, в которой поиски причин и естественных связей выдвинулись на первый план.
По мере развёртывания научных исследований в XIX — начале XX века создавалась система спе-циальных институтов, учреждений и обществ, в том числе международных. Например, в 1875 г. было основано международное Бюро мер и весов, в 1912 г. — Бюро времени. Обычной практикой стало проведение общена-циональных и международных научных конференций, съездов, симпозиу-мов; учёные разных стран постоянно обменивались опытом. На протяжении XIX в. сложилась система учебных заведений по подготовке разного рода специалистов, появились профессии техника, инженера и многие другие.
 |
| Л. Пастер демонстрирует научный эксперимент. Фото конца XIX в. |
География
На протяжении всего XIX в. производились обширные географи-ческие открытия . В начале века был открыт последний материк — Антарктида, в последующие десятилетия исследовались просторы Тихого океана, внутренние районы Африки, Австралии, Южной Америки, Центральной Азии. К концу столетия на планете не оста-лось неизвестных стран и народов. Геологические исследования ве-ли к открытию новых месторождений полезных ископаемых и спо-собствовали развитию горной промышленности. В качестве само-стоятельных областей научного поиска появились океанография , метеорология и многие другие научные дисциплины.
На этой странице материал по темам:
Развития науки в 19-начале 20 века
-
Наиболее значимыми событиями первой половины XIX века стали становление палеонтологии и биологических основ стратиграфии, возникновение клеточной теории, формирование сравнительной анатомии и сравнительной эмбриологии. Центральными событиями второй половины XIX века стали публикация «Происхождения видов» Чарлза Дарвина и распространение эволюционного подхода во многих биологических дисциплинах.
Клеточная теория
Клеточная теория была сформулирована в 1839 г. немецким зоологом и физиологом Т. Шванном. Согласно этой теории, всем организмам присуще клеточное строение. Клеточная теория утверждала единство животного и растительного мира, наличие единого элемента тела живого организма - клетки. Как и всякое крупное научное обобщение, клеточная теория не возникла внезапно: ей предшествовали отдельные открытия различных исследователей.
В начале XIX в. предпринимались попытки изучения внутреннего содержимого клетки. В 1825 г. чешский ученый Я. Пуркине открыл ядро в яйцеклетке птиц. В 1831 г. английский ботаник Р. Броун впервые описал ядро в клетках растений, а в 1833 г. он пришел к выводу, что ядро является обязательной частью растительной клетки. Таким образом, в это время меняется представление о строении клетки: главным в ее организации стали считать не клеточную стенку, а содержимое.
Наиболее близко к формулировке клеточной теории подошел немецкий ботаник М. Шлейден, который установил, что тело растений состоит из клеток.
Многочисленные наблюдения относительно строения клетки, обобщение накопленных данных позволили Т. Шванну в 1839 г. сделать ряд выводов, которые впоследствии назвали клеточной теорией. Ученый показал, что все живые организмы состоят из клеток, что клетки растений и животных принципиально схожи между собой.
Клеточная теория включает следующие основные положения:
1) Клетка - элементарная единица живого, способная к самообновлению, саморегуляции и самовоспроизведению и являющаяся единицей строения, функционирования и развития всех живых организмов.
2) Клетки всех живых организмов сходны по строению, химическому составу и основным проявлениям жизнедеятельности.
3) Размножение клеток происходит путем деления исходной материнской клетки.
4) В многоклеточном организме клетки специализируются по функциям и образуют ткани, из которых построены органы и их системы, связанные между собой межклеточными, гуморальными и нервными формами регуляции.
Создание клеточной теории стало важнейшим событием в биологии, одним из решающих доказательств единства живой природы. Клеточная теория оказала значительное влияние на развитие биологии как науки, послужила фундаментом для развития таких дисциплин, как эмбриология, гистология и физиология. Она позволила создать основы для понимания жизни, индивидуального развития организмов, для объяснения эволюционной связи между ними. Основные положения клеточной теории сохранили свое значение и сегодня, хотя более чем за сто пятьдесят лет были получены новые сведения о структуре, жизнедеятельности и развитии клетки.
Эволюционная теория Ч. Дарвина
Переворот в науке произвела книга великого английского ученого-натуралиста Чарльза Дарвина «Происхождения видов», написанная в 1859 году. Обобщив эмпирический материал современной ему биологии и селекционной практики, использовав результаты собственных наблюдений во время путешествий, он раскрыл основные факторы эволюции органического мира. В книге «Изменение домашних животных и культурных растений» (1868) он изложил дополнительный фактический материал к основному труду. В книге «Происхождение человека и половой отбор» (1871) выдвинул гипотезу происхождения человека от обезьяноподобного предка.
Сущность дарвиновской концепции эволюции сводится к ряду логичных, проверяемых в эксперименте и подтвержденных огромным количеством фактических данных положений:
1) В пределах каждого вида живых организмов существует огромный размах индивидуальной наследственной изменчивости по морфологическим, физиологическим, поведенческим и любым другим признакам. Эта изменчивость может иметь непрерывный, количественный, или прерывистый качественный характер, но она существует всегда.
2) Все живые организмы размножаются в геометрической прогрессии.
3) Жизненные ресурсы для любого вида живых организмов ограничены, и поэтому должна возникать борьба за существование либо между особями одного вида, либо между особями разных видов, либо с природными условиями. В понятие «борьба за существование» Дарвин включил не только собственно борьбу особи за жизнь, но и борьбу за успех в размножении.
4) В условиях борьбы за существование выживают и дают потомство наиболее приспособленные особи, имеющие те отклонения, которые случайно оказались адаптивными к данным условиям среды. Это принципиально важный момент в аргументации Дарвина. Отклонения возникают не направленно - в ответ на действие среды, а случайно. Немногие из них оказываются полезными в конкретных условиях. Потомки выжившей особи, которые наследуют полезное отклонение, позволившее выжить их предку, оказываются более приспособленными к данной среде, чем другие представители популяции.
5) Выживание и преимущественное размножение приспособленных особей Дарвин назвал естественным отбором.
6) Естественный отбор отдельных изолированных разновидностей в разных условиях существования постепенно ведет к дивергенции (расхождению) признаков этих разновидностей и, в конечном счете, к видообразованию.
В основе теории Дарвина - свойство организмов повторять в ряду поколений сходные типы обмена веществ и индивидуального развития в целом - свойство наследственности. Наследственность вместе с изменчивостью обеспечивает постоянство и многообразие форм жизни и лежит в основе эволюции живой природы. Одно из основных понятий своей теории эволюции - понятие "борьба за существование" - Дарвин употреблял для обозначения отношений между организмами, а также отношений между организмами и абиотическими условиями, приводящих к гибели менее приспособленных и выживанию более приспособленных особей.
Дарвин выделил две основные формы изменчивости:
Определенную изменчивость - способность всех особей одного и того же вида в определенных условиях внешней среды одинаковым образом реагировать на эти условия (климат, почву);
Неопределенную изменчивость, характер которой не соответствует изменениям внешних условий.
В современной терминологии неопределенная изменчивость называется мутацией. Мутация - неопределенная изменчивость в отличие от определенной носит наследственный характер. По Дарвину, незначительные изменения в первом поколении усиливаются в последующих. Дарвин подчеркивал, что решающую роль в эволюции играет именно неопределенная изменчивость. Она связана обычно с вредными и нейтральными мутациями, но возможны и такие мутации, которые оказываются перспективными. Неизбежным результатом борьбы за существование и наследственной изменчивости организмов, по Дарвину, является процесс выживания и воспроизведения организмов, наиболее приспособленных к условиям среды, и гибели в ходе эволюции неприспособленных - естественный отбор.
Механизм естественного отбора в природе действует аналогично селекционерам, т.е. складывает незначительные и неопределенные индивидуальные различия и формирует из них у организмов необходимые приспособления, а также межвидовые различия. Этот механизм выбраковывает ненужные формы и образовывает новые виды.
Тезис о естественном отборе наряду с принципами борьбы за существование, наследственности и изменчивости - основа дарвиновской теории эволюции.
Клеточная теория и учение Дарвина об эволюции – это самые значительные достижения биологии XIX века. Но я думаю, что следует упомянуть и о других достаточно важных открытиях.
С развитием физики и химии происходят и изменения в медицине. С течением времени областей применения электричества становится все больше. Его использование в медицине положило начало электро- и ионофорезу. Открытие Х-лучей Рентгеном вызвало особый интерес у врачей. Физические лаборатории, где создавалась аппаратура, используемая Рентгеном для получения Х-лучей, атаковались врачами и их пациентами, подозревавшими, что в них находятся когда-то проглоченные иголки, пуговицы и т.д. История медицины до этого не знала столь быстрой реализации открытий в области электричества, как это случилось с новым диагностическим средством – рентгеновскими лучами.
С конца XIX века начинаются опыты на животных для определения пороговых – опасных – значений тока и напряжения. Определение этих значений вызвалось необходимостью создания защитных мероприятий.
Немало важным открытием в области медицины и биологии стало открытие витаминов. Еще в 1820 году наш соотечественник П. Вишневский впервые высказал предположение о существовании в противоцинготных продуктах некоего вещества, которое способствует правильной жизнедеятельности организма. Собственно открытие витаминов принадлежит Н. Лунину, доказавшему в 1880 году, что в состав пищи входят некие жизненно важные элементы. Термин "витамины" образован от латинских корней: "вита" - жизнь и "амин" – соединение азота.
В XIX веке начинается борьба с инфекционными заболеваниями. Английский врач Дженнер изобрел вакцину, Роберт Кох открыл возбудитель туберкулеза – палочку Коха, а также разработал профилактические меры против эпидемий и создал лекарства.
Развитие микробиологии в 19 веке
Луи Пастер подарил миру новую науку – микробиологию.
Этот человек, сделавший ряд ярчайших открытий, должен был всю жизнь отстаивать свои истины в бесполезных спорах. Естествоиспытатели всего мира вели споры о том, существует или нет «самозарождение» живых организмов. Пастер не спорил, Пастер работал. Почему бродит вино? Почему скисает молоко? Пастер установил, что процесс брожения - процесс биологический, вызываемый микробами.
В лаборатории Пастера до сих пор стоит колба удивительной формы – хрупкое сооружение с причудливо выгнутым носиком. Более 100 лет назад в неё влили молодое вино. Оно не скисло и по сей день - секрет формы бережет его от микробов брожения.
Опыты Пастера имели большое значение для создания методов стерилизации и пастеризации (нагревание жидкости до 80оС, чтобы убить микроорганизмы, и последующее быстрое ее охлаждение) различных продуктов. Он разработал методы предохранительных прививок против заразных болезней. Его исследования послужили основой для учений об иммунитете.
Генетика
В 1865 году были опубликованы результаты работ по гибридизации сортов гороха, где были открыты важнейшие законы наследственности. Автор этих работ - чешский исследователь Грегор Мендель показал, что признаки организмов определяются дискретными наследственными факторами. Однако эти работы оставались практически неизвестными почти 35 лет - с 1865 по 1900.
Слайд 2
Образование
В начале XIX в. в России сложилась система высшего, среднего и начального образования. 1803- реформа в области образования (при Александре I).
Слайд 3
При Николае I сохранились все типы школ, но каждый из них стал сословно обособленным.
Слайд 4
1811 г.- открытие Царскосельского лицея.
В лицее учился великий русский поэт А.С.Пушкин.
Слайд 5
Помимо Московского университета в первые два десятилетия века были открыты пять новых. Какие?
Слайд 6
Работа с документом. Прочитайте документ и ответьте на вопрос.
В рескрипте Николая I от 19 августа 1827 г. Сказано, что «предметы учения и самые способы преподавания»должны быть «соображаемы с будущим предназначе-нием обучающихся». Необходимо, чтобы в будущем учащийся «не стремился через меру возвыситься на тем состоянием, в коем суждено ему оставаться». – Как вы понимаете слова документа?
Слайд 7
Биология.
-
Слайд 8
Наиболее известные русские биологи начала XIX века.
Иван Алексеевич Двигубский ИустинЕвдокимовичДядькоский Карл Максимович Бед
Слайд 9
В XIX в. русские ученые начали изучение растительного мира других стран - Китая, Монголии, Малой Азии и др. М.А.Максимовичем в “Систематике растений” (1831 г.) сделана первая попытка рассмотреть эволюцию как процесс видообразования. Ко второй половиной XIX в. - началом XX в. относительная деятельность таких видных русских ученых, как ботаники Л.С.Ценковский, А.Н.Бекетов, Д.И.Ивановский; физиологи растений А.С.Фаминиин, К.А.Тимирязев; морфолог растений И.И.Горожанкин; цитологи растений И.И.Герасимов и С.Г.Навашин и др. Г.В.Морозов изучал динамику лесных сообществ. Максимович, Михаил Александрович
Слайд 10
Работы русских ученых широко использовались учеными всего мира. Изучение флоры России способствовало углублению и уточнению классификаций растений, давало материал для выводов, относящихся к географическому распределению растений и экологии, сделало возможным выделить центры происхождения культурных растений и установить географические закономерностей в распределении их наследственных признаков, достичь позволило значительных успехов в селекции растений.
Слайд 11
Вольф, Каспар Фридрих
Академик Российской Академии Наук К. Ф. Вольф (1734-1794 гг.) известен в мировой науке как один из основателей эмбриологии и защитник развитого им учения об эпигенезе, т. е. постепенном развитии организмов путем новообразований. Его работы разбили господствовавшие в то время реформистские, метафизические представления, подкреплявшие догмат о неизменяемости видов, утверждали идею развития от простого к сложному и тем самым готовили почву для утверждения эволюционной идеи.
Слайд 12
К началу 60-х годов XIX в. эмбриология позвоночных была разработана достаточно детально, а беспозвоночных - представлена в виде разрозненных фактов, не связанных общей руководящей идеей. К этому времени были подробно описаны процесс дробления яиц некоторых кишечно-полостных, червей, моллюсков и иглокожих, строение и превращение личинок многих беспозвоночных, однако о внутренних процессах их развития, о способах закладки и дифференцировки органов у них почти ничего не было известно, а главное, не удавалось с достоверностью найти общие черты в эмбриональных процессах у животных, относящихся к разным типам. Эволюционная эмбриология как наука, основывающаяся на историческом принципе, еще не возникла. Датой ее возникновения принято считать середину 60-х годов - начало исследований основоположников эволюционной сравнительной эмбриологии А.О. Ковалевского и И.И. Мечникова. Утверждение дарвиновской теории происхождения всего животного мира на основании эмбриологического материала, проверенное в многочисленных экспериментальных исследованиях, явилось основой для создания Ковалевским сравнительной эмбриологии.
Слайд 13
Карл Эрнст фон Бэр, или, как его называли в России, Карл Макси́мович Бэр
Одним из выдающихся зоологов первой половины XIX в. является академик Карл Максимович Бэр. Наиболее ценные исследования Бэра связаны с эмбриологией. Однако он известен не только как эмбриолог, но и как выдающийся ихтиолог, географ-путешественник, антрополог и этнограф, вдумчивый и энергичный исследователь природных богатств России. Дарвин высоко ценил Бэра как ученого и в труде "Происхождение видов" называет его имя в числе своих предшественников. Этот выдающийся биолог получил известность как создатель современной сравнительной эмбриологии.
Слайд 14
Ковалевский, Владимир Онуфриевич
Владимир Онуфриевич Ковалевский (1842-1883 гг.) - выдающийся ученый-палеонтолог, основоположник эволюционной палеонтологии. Он был продолжателем лучших материалистических традиций русской биологической науки, развившихся под влиянием великих русских философов-материалистов. Исследования В. О. Ковалевского, его идеи и выводы, касающиеся общих закономерностей эволюции, явились исходными данными для успешной разработки проблем эволюционной палеонтологии и, в частности, вопросов, имеющих прямое отношение к филогении животного мира.
Слайд 15
В XIX вв. в России наука сделала большие успехи и в медицине. Значительных успехов достигла и физиология. С XVIII в. (при Петре I) в России началась систематическая подготовка медицинских работников. В XIX в. в области анатомии и физиологии работало много русских ученых.
Слайд 16
Пирогов
Большое влияние на развитие отечественной анатомии оказали труды П. А. Загорского, И. В. Буильского, Н. И. Пирогова. Гениальный русский ученый Н. И. Пирогов (1810-1881 гг.) работал в области хирургии, анатомии и других разделов медицины. Он разработал основы топографической (взаиморасположение) анатомии, является основателем военно - полевой хирургии, разработал чёткую систему организации хирургической помощи раненым на войне, предложил ряд новых методов эфирного наркоза.
Слайд 17
Особую роль в развитии физиологии сыграли И.М. Сеченов и И. П. Павлов. Исключительное значение имела книга И. М. Сеченова «Рефлексы головного мозга» (1863 г.), в которой впервые высказано положение, что вся деятельность головного мозга носит рефлекторный характер. Павлов, Иван Петрович Сеченов, Иван Михайлович
Слайд 18
И. П. Павлов (1849-1936 гг.) за более чем 60-летнюю научную деятельность разработал ряд различных проблем физиологии, оказавших большое влияние на развитие не только медицины, но и биологии в целом. Он сделал величайшие открытия в различных разделах физиологии - кровообращении, пищеварении и изучении работы больших полушарий головного мозга. В трудах И. П. Павлова нашла блестящее подтверждение высказанная И. М. Сеченовым мысль о рефлекторном характере деятельности органов. Особое значение имеют исследования И. П. Павлова, посвященные изучению коры головного мозга. Он установил, что в основе деятельности коры головного мозга лежит процесс образования условных рефлексов (1895г.).
Слайд 19
Большой вклад в развитие внесли П. Ф. Лесгафт (1837-1909 гг.), В. П. Воробьев (1876-1937 гг.), В. Н. Тонков (1872-1954 гг.) и многие другие, а в развитие физиологии - В. А. Басов, Н. А. Миславский, В. Ф. Овсянников, А. Я. Кулябко, С. П. Боткин и др.
Слайд 20
Таким образом, выдающиеся российские учёные внесли большой вклад в становление и развитие системы биологических наук. В целом, в XIX в. начался период расцвета систематики животного и растительного царств. Систематика перестала носить описательный характер науки, занимающейся простым перечислением форм на основе искусственной классификации, стала точной частью исследований, в которой поиски причин и естественных связей выдвинулись на первый план.
Посмотреть все слайды
Загрузка...
