Людина як складова частина природи ще з давніх-давен прагнула вивчати тих тварин і рослини, які її оточували, адже від цього залежало її виживання. Перші спроби впорядкувати накопичені дані про будову тварин і рослин, процеси їхньої життєдіяльності й різноманітність належать ученим Давньої Греції - Арістотелю (мал. 1.2) та Тео-фрасту. Арістотель створив першу наукову систему для близько 500 видів відомих на той час тварин та заклав підвалини порівняльної анатомії (спробуйте визначити завдання цієї науки). Вважав, що жива матерія виникла з неживої. Теофраст (372-287 рр. до н. е.) описав різні органи рослин та заклав основи ботанічної класифікації. Системи живої природи цих двох вчених стали підґрунтям для розвитку європейської біологічної науки та істотно не змінювались аж до VIII ст. н. е.
У період середньовіччя (V-XV ст. н. е.) біологія розвивалася здебільшого як описова наука. Накопичені факти в ті часи часто були спотвореними. Приміром, трапляються описи різних міфічних істот, як-от «морського монаха», що ніби з'являвся морякам перед штормом, або морських зірок з обличчям людини тощо.
В епоху Відродження швидкий розвиток промисловості, сільського господарства, видатні географічні відкриття поставили перед наукою нові завдання, чим стимулювали її розвиток. Так, з винайденням світлового мікроскопа пов'язане становлення цитології. Світловий мікроскоп з окуляром та об'єктивом з'явився на початку XVII ст., однак його винахідник достеменно невідомий; зокрема, великий італійський вчений Г. Галілей демонстрував винайдений ним дволінзовий збільшувальний прилад ще в 1609 р. А 1665 року, вивчаючи за допомогою вдосконаленого власноруч мікроскопа тоненькі зрізи корка бузини, моркви та ін., Роберт Гук (мал. ) відкрив клітинну будову рослинних тканин і запропонував сам термін клітина. Приблизно в цей самий час голландський натураліст Антоні ванЛевенгук(мал. ) виготовив унікальні лінзи з 150-300-кратним збільшенням, через які вперше спостерігав одноклітинні організми (одноклітинні тварини й бактерії), сперматозоїди, еритроцити та їхній рух у капілярах.
Усі накопичені наукові факти про різноманіття живого узагальнив видатний шведський учений XVIII ст.Карл Лінней(мал. ). Він наголошував на тому, що в природі існують групи особин, які нагадують одна одну за особливостями будови, потребами до довкілля, заселяють певну частину поверхні Землі, здатні схрещуватися між собою та давати плідних нащадків. Такі групи, кожна з яких має певні відмінності від інших, він вважав видами. Лінней започаткував сучасну систематику, а також створив власну класифікацію рослин і тварин. Він ввів латинські наукові назви видів, родів та інших систематичних категорій, описав понад 7500 видів рослин і близько 4000 видів тварин.
Важливий етап у розвитку біології пов'язаний зі створенням клітинної теорії та розвитком еволюційних ідей. Зокрема, було виявлено ядро в клітині: уперше його 1828 року спостерігав у рослинній клітині англійський ботанік Роберт Броун (1773-1858), який згодом (1833) запропонував термін «ядро». 1830 року ядро яйцеклітини курки описав чеський дослідник Ян Пуркіне (1787-1869). Спираючись на праці цих учених та німецького ботаніка Маттіаса Шлейдена (1804-1881), німецький зоолог Теодор Шванн (мал. ) 1838 року сформулював основні положення клітинної теорії, згодом доповнені німецьким цитологом Рудольфом Вірховим (1821-1902).Основні методи біологічних досліджень
Кожна наука має власні методи досліджень.
Які ж основні методи біологічних досліджень? Живу матерію на різних рівнях її організації вивчають за допомогою різних методів, основні з яких — порівняльно-описовий, експериментальний, моніторинг та моделювання.
Одержані результати обробляють за допомогою математично-статистичного аналізу.
Порівняльно-описовий метод — один з найдавніших у біології. Його застосовував ще видатний давньогрецький вчений Арістотель, який описав приблизно 500 відомих йому видів тварин. Суть цього методу полягає в тому, що певні форми організмів чи явищ не лише описують, а й порівнюють з подібними організмами або явищами. Це дає змогу встановити своєрідність об'єкта досліджень. Наприклад, для того щоб описати новий вид організмів, учені-систематики повинні порівняти його з близькими відомими видами і вказати на їхні відмінності. Те саме стосується й органічних сполук, біохімічних процесів,будови клітин тощо.
Отже, для проведення наукових досліджень будь-який об'єкт необхідно класифікувати, тобто визначити ступінь його подібності та відмінності від інших. При цьому порівнюють лише в межах певного рівня організації живої матерії, тобто молекули порівнюють тільки з молекулами, клітини — з клітинами, популяції - з популяціями, види - з видами тощо.
Експериментальний метод ґрунтується на тому, що дослідники змінюють будову об'єкта дослідження, умови його існування, впливають на нього за допомогою різних факторів і спостерігають за наслідками цих змін. Такі експерименти можна проводити як у природі (польові експерименти), так і в науководослідних закладах (лабораторні експерименти). У лабораторних експериментах часто використовують піддослідні організми, яких розводять і утримують у спеціальних приміщеннях.
Моніторинг (від лат. монітор - той, хто нагадує, попереджає) — це постійне спостереження за станом окремих біологічних об'єктів, перебігом певних процесів у конкретних біогеоценозах чи біосфері. Моніторинг здійснюють переважно на популяційно-видовому, біогеоценотичному та біосферному рівнях. Він дає змогу не лише визначати стан об'єктів дослідження, а й прогнозувати можливі зміни, а також аналізувати їхні наслідки (наприклад, можливі зміни клімату нашої планети у зв'язку з накопиченням в атмосфері двооксиду карбону). Моніторинг дає змогу своєчасно виявляти негативні зміни у структурі та функціонуванні окремих популяцій, біогеоценозів чи біосфері в цілому і своєчасно розробляти заходи щодо їхньої охорони.
Моделювання (від лат. модулюс — устрій, зразок) — метод дослідження і демонстрування структур, функцій, процесів за допомогою їхнього спрощеного відтворення. Цей метод — обов'язковий етап різноманітних наукових досліджень, особливо тих, у яких об'єкти або процеси неможливо безпосередньо спостерігати або відтворювати експериментально.
Будь-яка модель неминуче спрощена і не відбиває всю складність об'єктів, процесів або явищ, які спостерігають у природі, а відображає лише загальні їхні риси чи можливий перебіг. Проте моделювання має виняткове значення, оскільки дає змогу прогнозувати можливі наслідки різноманітних процесів або явищ.
Особливе місце належить математичному моделюванню, завдяки якому можна проаналізувати складні кількісні взаємозв'язки та закономірності. Математична модель — це чисельне (у вигляді системи рівнянь) вираження парних взаємозв'язків (наприклад, залежність чисельності популяції рослиноїдної тварини від чисельності популяції хижака). Змінюючи чисельне значення одного з показників, введених до моделі, можна визначити, як змінюватимуться інші. Математичне моделювання, як і інші наукові дослідження, неможливе без застосування сучасної електронно-обчислювальної техніки.
Статистичний метод. Будь-які результати спостережень, експериментів або моделювання, потребують статистичної (математичної) обробки. Математична обробка потрібна для перевірки ступеня вірогідності отриманих результатів та правильного їхнього узагальнення. Застосування методів математичної статистики в біології сприяло її перетворенню з науки описової на точну науку, яка ґрунтується на математичному аналізі одержаних даних.
