2.经典生物学时期
从17世纪到19世纪中期，随着欧洲工业革命的蓬勃发展，开始是对古典文献和古典思想的再发现，继而冲破宗教与神学的思想束缚，使许多学者抛弃了对权威的盲从，树立起独立思考和批判的精神。生物学逐渐从博物学中独立出来，以分类和观察描述方法为主要特点，人们从多样性的生物世界寻找统一性的理论概括，这是生物学发展过程中第一次从分析到综合的阶段。这一时期提出一些重要的理论和学说，是生物学研究从感性认识到理性认识的变革。
英国医生、生理学家哈维（William Harvey，1578-1657年）建立了血液循环学说。哈维早年致力于古典医学着作的研究，发现先辈的着作对于心脏及血液运动没有一个明晰的概念。1616年在哈维的演讲手稿内，已形成了血液循环的概念。为了使自己的观点建立在事实的基础上，他经过12年的努力，采用80余种动物进行实验研究，最后将多年的研究成果写成了《论动物心脏和血液运动的解剖学》专题论文，并于1628年发表。他在书中阐明血液在体内不断循环的新概念，指出心脏是主动收缩、被动舒张的；血液从心脏经动脉流向全身，是由于心脏收缩的机械力而不是缓慢的渗透过程。他首先把物理学的概念和数学方法引入生物学中，并坚持用观察和实验代替主观的推测，被公认为近代实验生物学的创始人。他的唯一不足是没有观察到毛细血管，这使他没有认识到动脉和静脉之间是怎样沟通的。恩格斯对哈维的发现给予高度的评价：“哈维由于发现了血液循环，而把生理学（人体生理学和动物生理学）确定为科学。”
16世纪末，荷兰的眼镜制造商詹森（Zacharias Janssen，1580-1638年）制造了第一台原始的复式显微镜，这个显微镜是用一个凹镜和一个凸镜做成的，放大倍数约为20倍，制作水平还很低。这项发明也许完全出于好奇，因为没有找到他当时把显微镜当作重要的观察工具的证据，但是显微镜的发明为细胞学说的建立创造了条件。1610年左右，意大利科学家伽利略（Galileo Galilei，1564-1642年）知道了詹森的设备后，自己装备了显微镜，并观察了昆虫的复眼，这是显微镜首次用于科学研究的记载。当英国人虎克（Robert Hooke，1635-1702年）意外地在显微镜下看到木栓中的“小室”时，独特而灵敏的直觉使他觉得此物一定有什么特殊的意义。1665年，他在《显微图像》这一着作中刊登了绘制的大量动植物显微观察图谱，并第一次用“细胞”（cell）一词对木栓的显微结构进行描述，这是人类对生物细胞的首次发现和观察记录。有意思的是，在相互未通信的情况下，荷兰布商、自学成才的科学家列文虎克（Antony Van Leeuwenhoek，1632-1723年）不仅制出了能把物体放大300倍的显微镜，还利用显微镜观察了一些微小的结构，发现了红血球、比原生生物更小的细菌等，成为世界上第一个微生物世界的发现者，不仅被吸收为英国皇家学会的会员，还被评为法国科学院学位院士。他在《大自然的奥秘》中记录了他一生的诸多发现。1660年，意大利组织学家马尔比基（M.Malpighi，1628-1694年）应用显微镜发现毛细血管结构后，人们才弄清血液循环的线路。
至此，随着显微镜下对动植物组织的观察，人们对生物体结构统一性不断进行推测和验证，有机体是由细胞组成的概念已为人们普遍接受，但对于细胞的定义、细胞内容物和细胞壁的意义、细胞来源的模式及其在组织中的作用等的认识还十分模糊。1838年德国植物学家施莱登（Matthias Jacob Schleiden，1804-1881年）和动物学家施旺（Theodor Schwann，1810-1882年）归纳了有关细胞的各种观察和见解，提出了细胞学说，指出细胞及其核是一切生物结构和功能的基础，标志着生命科学的核心学科——细胞生物学正式诞生了。虽然这两位德国科学家关于细胞结构、功能及来源的一些见解后来被证明是错误的，但是，通过强调细胞的重要性，他们综合了当时的生物学思想，集中注意了细胞的结构，对于生物学发展超越单纯描述阶段来说，是非常必要的。我们现在认识到，研究如此千差万别的生物诸如细菌、兰花和人类的细胞，有助于理解一切生物的结构和功能，而这在细胞学说的普遍性被人们接受之前是不可能65做到的。在这之前，谁能想到人类和兰花会有什么共同之处呢？现在看来，细胞学说虽然在开始时不甚明确，并且经过长期的发展才逐渐形成，但细胞学说的重要性的确可以与达尔文（Charles Robert Darwin，1809-1882年）的进化论和基因学说相并列，成为现代生物学的基石之一。它不仅为从细胞水平研究生物奠定了基础，为进化论的创立奠定了唯物主义基础，更是促进了组织学、微生物学的发展。
在生物学的宏观研究方面，这一时期的主要成就是林奈（Karlvon Linnaeus，1707-1778年）的“生物分类与物种命名法”和达尔文的《进化论》。五彩缤纷的生物界自古以来就是与人类关系最密切的大自然的组成部分，认识生物、栽培植物、驯养动物逐渐成了人类祖先生存的需要。18世纪，博物学家所积累的物种数目大大增加。1600年人们知道约6000种植物，仅仅过了100年，植物学家又发现了12000个新种。生物学客观上面临着由积累材料向整理、由经验向理论概括的过渡。加之欧洲革命后，商贸及人员交往频繁，迫切需要对动植物有个统一的命名法。这时候，生物分类学出现了。1735年，瑞典植物学家林奈整理出版了名着《自然系统》，把相似的种归为同一属，把相似的属归为同一目，再把相似的目归为同一纲，建立了以纲、目、属、种为框架的生物分类系统，提出了生物命名的双命名法。后人把生物分类系统扩展为界、门、纲、目、科、属、种7级，成为当今世界通用的生物分类系统。同时，他的双命名法一直被科学界沿用至今。生物命名法规定：每种生物的学名由两个拉丁字或拉丁化的字组成，第一个字是该种所在属的属名，其第一个字母要大写，第二个字表示该种的主要特征或产地；在学名之后应写上命名人的姓氏或缩写；学名都应以斜体字打印出，手写时应在学名之下划横线表示。如人的学名Homosapiens.L，即智人。事实上，林奈的分类系统是对直线性的事物大链条的否定，是分支式的结构。这种结构犹如一株分类树，由树根长出，不断生长，分枝越来越多。《自然系统》不仅反映了各物种的亲缘关系，而且暗示生物都是从同一祖先而来的，为达尔文《进化论》的共同起源学说奠定了基础。
物种是怎样形成的？物种为什么如此多种多样？不同的物种之间为什么又存在高度的相似性？在对这些问题的解释中，形成了多种观点。进化思想虽然一直可以追溯到古希腊时代，不过那仅仅是思维大河中的细流。到中世纪，这细流更是缩成一条线，尽管没有完全断绝，但有时几乎看不到了。到了18世纪，随着生物分类学的出现，进化思想突然发展起来，对19世纪及以后的人类思想产生巨大的影响。文艺复兴时期，仍然是物种不变论占据统治地位，其代表人物就是现代生物分类学的创始人——林奈。他认为物种的数目同最初所创造出来的各种不同类型的数目是相同的，这些类型按照繁殖规律又产生其他的，但永远是同自己相似的类型。他这种观点在很长的一段时间里影响着一些学者，严重阻碍了科学的发展。法国的博物学家布丰（G.L.Buffon，1707-1788年）则强烈反对林奈的分类体系，并认为生物物种是可变的。为了反击林奈等生物分类学家，他甚至提出了所有动物都来自同一种祖先这一推测，虽然他本人实际上并不相信这种观点。布丰还认为地球的年龄比《圣经》所记载的几千年要古老得多，并把生物物种的变化和地球环境的变化联系起来。但是限于当时宗教的统治地位及关于物种起源认识的局限性，布丰放弃了他的许多观点，因此他还不是一名真正的进化论者。第一个系统研究生物进化的人是法国学者拉马克（Jean Baptiste Lamarck，1744-1829年），他在1809年出版的《动物的哲学》中系统阐明了拉马克主义进化理论。但他对生物进化的理解是简单和片面的，与现在的认识并不相同。他认为生物体具有越变越复杂、向更高级形态进化的内在动力，从生物体诞生开始，循着时间的一维方向，以线性模式逐渐发生进化；生物体能够适应环境的变化，后天获得的性状可以遗传给子代，也就是“用进废退”。而且，拉马克也未能回答物种是如何起源的或物种的多样性是如何产生的这一进化论的核心问题。对他来说，物种的多样性只是因为物种适应程度的差异；新的物种都是源于自发产生的。当时拉马克的进化学说并没有被各方所采纳，原因很多，主要是受到以比较解剖学权威居维叶（Georges Cuvier，1769-1832年）为代表的博物学家的抨击。居维叶基于解剖学研究，坚信物种不变，并提出“灾变说”。他认为在漫长的地质年代，由于自然事件的影响，发生生物突然灭绝事件，并使动物发生剧烈的形态变化。作为古生物学的奠基人，他也不认为从简单到复杂的化石顺序表明了生物的进化。相反地，他认为这种化石顺序不过表明每一次灾变都是在为幸存的更高级的生物创造繁衍的机会而已。1830年，英国人赖尔（C.Lyell，1797-1875年）出版的名着《地质学原理》推翻了居维叶的学说，把物种变化的理论重新建立在牢固的基础上。他的“渐变说”认为地球由于各种因素的作用，在缓慢地、逐渐地变化，过去如此，现在也如此；含有生物化石的岩石的形成，需要较长的时间；某种动物类型的消失，不是由于突然的灭亡，而是由于逐渐的变化。
随着生产的发展、自然科学的进步，生物学各分支学科也得到发展，为达尔文进化论的创立提供了成熟的条件。17世纪虎克用显微镜观察到细胞；18世纪居维叶提出器官相关论，同源器官和同功器官概念在比较解剖学上取得了进展；胚胎学方面，沃尔弗（Caspar Friedrich Wolff，1734-1794年）提出各器官在胚胎发育中的渐成说，发现脊椎动物胚胎发育出奇相似，说明他们有共同的祖先；古生物方面，不少学者发现不同地层有不同的化石，地层越古老，化石结构越简单。总之，各个学科的发展都有力地冲击了物种不变论，为生物进化提供了丰富的证据，促成了进化论的形成。