Додарвиновский период развития биологии. Ранние эволюционные представления

Планирование темы.

1. Описательный период в развитии биологии. Логические истоки понятия о виде.
2. Становление биологического содержания идеи о виде и науки систематики (работы К.Линнея).
3. Эволюционные гипотезы додарвиновского периода (Ж.Б.Ламарк)
4. Обобщение материала.

Образовательная: обогатить знания учащихся об историческом прошлом биологической науки, познакомить школьников с сущностью эволюционных представлений Ж.Б.Ламарка и других ученых.

Развивающая: на примере материала о ранних эволюционных представлениях продолжить развитие у школьников умения анализировать взгляды и утверждения ученых прошлого.

Воспитательная: сформировать у школьников интерес и позитивное отношение к изучению истории развития биологии.

• Прием “зигзаг – 1” (4 группы). Учащиеся разделены на 4 группы (в каждой группе не менее 4 человек), внутри группы рассчитываются на “1, 2, 3, 4”).

Вызов: “Во все времена развития цивилизации естествоиспытателей и философов волновали различные вопросы: Как возник органический мир? Всегда ли он был таким, как сейчас? Как объяснить приспособленность организмов к среде обитания, взаимосвязи органов?”

Задание: “Прочитайте текст, разделите его на смысловые части. Какие основные идеи или достижения могли способствовать развитию эволюционных взглядов. Предположите, как можно назвать данный период развития эволюционных представлений в биологии”

***

“Наука в современном понимании этого слова сформировалась в XVII веке, когда в нее повсеместно был введен научный метод. Однако некоторые фундаментальные представления о живой природе родились гораздо раньше.

№1. Аристотель (384 гг. до н.э.) по праву считается “отцом зоологии”. Он изучал не только видовое разнообразие животных, их внешний облик, повадки, но и достаточно детально исследовал внутреннее строение животного организма. При этом он анатомировал животных. Итогом многоаспектных исследований явилось открытие третьего века у птиц, рудиментарных глаз у крота, звуковых органов у сверчка. Тщательно изучал Аристотель развитие зародышей. Им лично описано более 500 видов животных, создана первая в мире классификация животных.

Аристотель дал первое определение жизни, понимая под ней “всякое питание, рост и упадок тела, имеющие основания в нем самом”. Ученый впервые выдвинул принцип “лестницы существ”, в соответствии, с которым представители различных систематических групп животных выстроены в порядке возрастания сложности. На самой верхней ступени этой лестницы находится человек, несколько ниже – “живородящие” (т.е. млекопитающие), а на самой нижней ступени находятся “черепокожие” (т.е. брюхоногие и двустворчатые моллюски).

Прогрессивные взгляды Аристотеля намного опередили свое время, однако и он не смог избежать некоторых наивных представлений о живой природе. В этом проявилось влияние на личность той эпохи, в которой она существует.

Аристотель считал, что рыбы и моллюски могут самозарождаться из морского ила, а черви – из гниющего вещества. Он также был сторонником идеи “изначальной целесообразности”, якобы присущей всем живым существам. Наблюдая природу в разных ее проявлениях, Аристотель, однако, не имел представления о целенаправленном научном эксперименте. В своих научных трудах он практически не применял математики, без которой исследования последних столетий просто не мыслимы. Однако несомненно, что вклад Аристотеля в развитие представлений о живой природе был огромен и создал прочный фундамент для успешного и последовательного формирования впоследствии биологической картины мира.

№2. Физиологический эксперимент на живых подопытных животных ввел в практику биологического познания Гален (130 – 200 гг.). Именно он впервые и достаточно убедительно для того времени доказал роль нервов как проводников неких сигналов, идущих к рабочим органам. В его исследованиях были установлены функции спинного и головного мозга.

Галену удалось доказать ошибочность некоторых существовавших в то время представлений о жизнедеятельности живых организмов. Именно он развеял миф о том, что артерии якобы служат для проведения воздуха внутри организма. В то же время Гален ошибочно полагал, что вены и артерии – это две независимые системы, а сердце человека – это смеситель артериальной и венозной крови.

Исследования Аристотеля, Галена и многих других ученых античного этапа развития биологии легли в основу натурфилософских представлений, сущность которых можно изложить следующим образом:

1. Все живые и неживые тела построены, в общем, из одних и тех же элементов.
2. Живое отличается от неживого целесообразностью своего устройства, гармонией работы всех органов.
3. Любой природный объект в большей или меньшей степени обладает душой.
4. Вселение души непрерывно порождает организмы из гниющего или, тины, грязи …

Уже в последний период античности, т.е. в эпоху упадка Римской империи, естественнонаучные исследования практически прекратились. На протяжении всего средневековья в Европе естественные науки не развивались, т.к. любые формы изучения живой природы преследовались и могли стоить непокорному жизни.

№3. Расцвет науки и искусства наступил в эпоху Возрождения. Интересно, что эти две сферы человеческого самовыражения тесно переплетаются друг с другом. История знает немало примеров, когда талантливая или гениальная личности удивительно продуктивно творит и в области науки, и в области искусства. Ярким примером такой личности является Леонардо да Винчи (1452–1519). Мы знаем его как гениального художника, его вклад в развитие естественных наук известен большинству людей в гораздо меньшей степени. Леонардо да Винчи впервые и с присущей ему гениальностью сделал точные изображения мускулов, костей, кровеносных сосудов человеческого тела. По существу, это был первый профессионально выполненный атлас анатомии человека. Продолжительное время после смерти Леонардо, выполненные им иллюстрации частей человеческого тела, с успехом использовались, для обучения врачей и будущих ученых, и даже в наше время они имеют не только чисто исторический интерес. Удивительные многообразие и глубина интересов и склонностей Леонардо да Винчи позволили ему открыть явление гомологии у животных (гомологичны, например, крыло птицы и плавник кита), перистальтику кишечника, достаточно глубоко для того времени исследовать функции отдельных частей нервной системы, правильно понять сущность обмена веществ у организма. Он был одним из первых палеонтологов и считал, что Земля изменяется под действием геологических процессов. Дальнейшее развитие естественнонаучных представлений связано с именем Андреаса Везалия (1514–1567) в Брюсселе. Итогом его научного труда явился выход в 1543 г. семи книг под общим названием “О строении человеческого тела”. Андреас Везалий получил фундаментальное медицинское образование в Париже. Он длительное время вскрывал и тщательно изучал человеческие трупы, принесенные с кладбищ. Именно он впервые обнаружил клапаны на стенках вен человека, а также исправил около 200 ошибок, в свое время допущенные Галеном. Признание заслуг Везалия коллегами пришло быстро: уже в возрасте 23 лет он был удостоен докторской степени и кафедры, читал лекции в качестве профессора хирургии. Свои лекции он сопровождал вскрытиями, гармонично сочетая при этом теоретические и практические аспекты медицины. Андреас Везалий создал таблицы по анатомии человека, а также впервые изготовил полный его скелет, скрепив кости проволокой.

№4. Выдающиеся заслуги Везалия позволяют признать его основоположником современной анатомии. Английский врач Уильям Гарвей (1578–1657) выпустил книгу “Исследование о движении сердца и крови у животных” (1628). Заслугой Гарвея, в частности, является то, что именно он экспериментально доказал наличие замкнутого круга кровообращения у человека, частями которого являются артерии и вены, а сердце – насосом.

Уильям Гарвей впервые серьезно применил математику в биологии. Он вычислил количество крови, проходящее через сердце за один час. Получилась величина, сравнимая с весом человека.

В конце жизни Гарвей был признан всеми врачами, в том числе даже своими первоначальными критиками и врагами. Развитие методов биологического исследования тесно связано с историей изучения клеточного строения организмов и в первую очередь – с развитием микроскопической техники. Первый, кто понял и оценил огромное значение микроскопа, был английский физик и ботаник Роберт Гук (1635–1703). Именно он впервые применил микроскоп для исследования растительных и животных тканей. Изучая срез, приготовленный из пробки и сердцевины бузины, Роберт Гук заметил, что в их состав входит множество мелких образований, похожих по форме на ячейки пчелиных сот. Это были клетки растительного организма (точнее – оболочки растительных клеток). Микроскоп, усовершенствованный знаменитым голландским исследователем Антони ван Левенгуком (1632–1723), позволил увидеть живые клетки при увеличении в 270 раз. Левенгук впервые рассмотрел эритроциты и сперматозоиды, обнаружил в капле воды разнообразных простейших животных, многих из них он зарисовал с натуры”.

а) Карл Линней

• Прием “Fish”

Задание: “На ваш взгляд, что положительного, а что отрицательного можно выделить в работах Карла Линнея. Объясните свою точку зрения”. Заполните схему:

***

“Важным этапом развития биологической науки стал период поиска системы в мире живого. В конце XVIII века возникла необходимость систематизировать накопленный фактический материал о живых организмах, появилась потребность в классификации живых существ. Становление систематики связано с именем шведского ученого Карла Линнея (1707 – 1778). Основные итоги его деятельности изложены в работах “Система живой природы” и “Философия ботаники”. Он осуществил деление животных и растений на соподчиненные группы, ввел бинарную (двойную) систему названий биологических видов.

В основе деления растений на систематические группы лежало их различие в генеративных органах (т.е. органах, отвечающих за половое размножение). Линней выделил 24 класса растений, причем первые 13 классов отличались друг от друга только по количеству тычинок. Ему удалось также выделить 67 порядков у растений, но интересно, что он при этом нередко ссылался на интуицию и “инстинкт натуралиста”.

Линней искал только сходство, но не родство между видами, так как не верил в возможность эволюции.

В основу классификации животных Линней положил строение кровеносной и дыхательной систем. Он выделил 6 классов животных: млекопитающие, птицы, гады (в современной трактовке – земноводные и пресмыкающиеся), рыбы, насекомые, черви. К классу червей Линней ошибочно отнес одноклеточных, губок, кишечнополостных, моллюсков, иглокожих.

Несмотря на ошибки, допущенные Карлом Линнеем, очевиден его гигантский вклад в развитие биологической науки. Он упорядочил представления о многообразии животного и растительного мира, вызвал своими работами интерес к систематике в научном мире, лично впервые описал около 10000 видов растений и 4200 видов животных, внес много нового в концепцию биологического вида.

Жизненный путь карла Линнея был необычен. Его отец был бедным сельским пастором. Возможно, под влиянием отца у Линнея началось формирование философских взглядов, соответствующих господствовавшим в то время метафизическим представлениям. Их суть сводилась к тому, что живая природа возникла в результате творческого акта, биологические виды неизменны, для всех живых существ характерна изначальная целесообразность.

В школе Карл Линней считался одним из самых неспособных учеников, потому что его мысли были далеки от душного класса. С раннего детства мальчика околдовал загадочный мир цветов, которым он посвящал очень много времени. По физике и математике оценки у Карла были хорошие, но знание латыни, греческого и древнегреческого языков исключительно плохим. Многие учителя и одноклассники относились к Карлу с иронией из-за его нелепого увлечения.

Карл Линней окончил гимназию с любопытной характеристикой, написанной в совершенно непривычном для нас стиле. Вот один из ее фрагментов.

“Гимназист подобен дереву. Случается иногда, хотя редко, что дикая природа дерева, несмотря ни на какие заботы, не поддается культуре. Но, пересаженное в другую почву, дерево облагораживается и приносит хорошие плоды. Только в этой надежде юноша отпускается в университет, где, может быть. Он попадет в климат благоприятный его развитию”.

Карл поступает в университет, но катастрофически не хватает денег. Вскоре умирает мать, тяжело болеет отец. Карл собирается бросать обучение, но помогла женитьба. Карл просит у будущего тестя денег взаймы и едет в Голландию, чтобы получить степень доктора наук. По возвращении на родину Линней опять испытывает безденежье. Он издает книгу “Система природы” на деньги друзей. В дальнейшем Линней был избран президентом Шведской академии, стал главой кафедры в родном университете, а впоследствии – ректором, получил орден Полярной Звезды и дворянство.

До конца своей жизни Карл Линней работал с полной самоотдачей. В его завещании было несколько пунктов. Не выполнен был только один из них – не присылать соболезнований …”

б) Жан Батист Ламарк

Задание: прочитать текст о Ж.Б.Ламарке, используя прием “чтение с пометками на полях”, отметьте, с какими эволюционными взглядами вы согласны, а с какими нет. Обоснуйте свою точку зрения”

***

“Важнейшим итогом развития биологической науки явилось осознание исследователями идеи исторического развития органического мира. Уже в конце XVIII века наблюдается ломка метафизических представлений, высказываются идеи о происхождении современных организмов от далеких предков.

Неоценимый вклад в развитие эволюционного учения внес Жан Батист Ламарк (1744 – 1829). К 50 годам Ламарк приобрел заслуженную славу одного из крупнейших ботаников Франции. В 1809 году он выпустил в свет трактат “Философия зоологии”, в котором изложил основные принципы эволюционной теории. За десять лет до смерти ученый совсем ослеп. Последние свои годы он провел в страшной бедности, а новые идеи диктовал своей дочери. К сожалению, гениальная идея о развитии организмов не нашла признания у современников. Истинные заслуги Ламарка перед наукой были оценены с большим опозданием. Только через 80 лет после смерти Жана Батиста Ламарка, в 1909 году, в Париже. Ему был воздвигнут памятник. На нем – барельеф с изображением слепого Ламарка с дочерью Корненилией. Под барельефом слова Корнели: “Потомство будет восхищаться вами, оно отомстит за вас, отец!” так необычно и трагически сложилась судьба ученого-эволюциониста Жана Батиста Ламарка.

К основным заслугам Ламарка перед биологической наукой относятся следующие.

1. Он впервые вел термин “биология”, который впоследствии использовался повсеместно.
2. Развил идею эволюции органического мира и пытался ее доказать.
3. Совершенствовал уже существовавшую в то время классификацию животных.
4. Пытался определить основные причины эволюционного процесса.
5. Высказывал идею о развитии и происхождении человека от обезьяноподобных предков.

Многие идеи Ламарка носили ярко выраженный эволюционный характер. При этом он допускал, что природа создана творцом, однако все ее дальнейшее развитие, по мнению

Ламарка, осуществляется под действием естественных закономерностей.

Основные эволюционные взгляды Ламарка можно выразить следующим образом.

1. Понятие “биологический вид” – это чистая условность. Видов не существует – есть только непрерывный процесс исторического развития.
2. Процесс исторических изменений осуществляется последовательно от простого к сложному в соответствии с “принципом градации”. В этой связи Ламарк выделяет 6 ступеней градации, соответствующих разным уровням организации живых существ. На нижней ступени находятся инфузории, на верхней – млекопитающие и птицы.
3. Основная причина градации – внутреннее стремление к самосовершенствованию, присущее всем живым организмам.
4. Виды изменяются под прямым влиянием условий внешней среды, приспосабливаясь к этим условиям.
5. Необходимость приспособиться к условиям среды требует от живых существ “упражнять” свои органы, в результате чего органы и части организма становятся более развитыми, мощными, увеличиваются в размерах. Не работающие органы, лишенные постоянной нагрузки, уменьшаются в размерах и впоследствии могут совсем исчезнуть. Именно в результате “упражнения”, по мнению Ламарка, сформировались рога у оленя, длинная шея у жирафа, плавательная перепонка между пальцами у уток.
6. Поскольку новые признаки возникают под влиянием внешней среды, они всегда приспособительны и полезны для особи.
7. Изменения могут возникнуть в течение жизни одного поколения и передаваться по наследству.
8. Весьма вероятно происхождение человека от обезьяноподобных предков”.

• Ответить на вопрос: какие идеи Ж.Б.Ламарка могут быть приняты современной наукой. Почему?