Biologia to nauka o życiu w różnych jego przejawach. Funkcjonowanie organizmów jednokomórkowych, zachowanie samców i samic w okresie godowym, wzorce dziedziczenia cech – to i wiele więcej mieści się w zakresie nauki. Przedmiotem biologii jest badanie wszystkich tych przejawów życia. Jej metody mają na celu poszukiwanie prawidłowości w budowie, funkcjonowaniu organizmów, ich interakcji ze środowiskiem. W rzeczywistości badają te właściwości, które odróżniają materię żywą od materii nieożywionej.
Podziały
Biologia to zbiór kilku nauk, które koncentrują się na różnych obiektach:
- zoologia;
- botanika;
- mikrobiologia;
- wirusologia.
Każdy z nich można z kolei podzielić na kilka mniejszych. Na przykład ichtiologia (badanie ryb), ornitologia (badanie ptaków), algologia (badanie glonów) itd. współistnieją w zoologii.
Opcja klasyfikacji
Kolejną zasadą podziału biologii na składniki są właściwości ipoziomy organizacji materii żywej. Według niego wyróżniają:
- biologia molekularna;
- biochemia;
- cytologia;
- genetyka;
- biologia rozwojowa;
- anatomia i fizjologia różnych organizmów;
- ekologia (często dziś uważana za odrębną naukę);
- embriologia;
- teoria ewolucji.
Tak więc przedmiot biologii pozostaje niezmienny - jest nim samo życie. Jej różne przejawy badane są przez odrębne dyscypliny. Istnieje również biologia ogólna. Koncentruje się na właściwościach materii żywej, które odróżniają ją od materii nieożywionej, a także na uporządkowanej strukturze hierarchicznej i wzajemnych połączeniach poszczególnych systemów między nimi a środowiskiem.
Doświadczenie i teoria
Metody studiowania biologii są generalnie podobne do sposobów uczenia się w innych dyscyplinach naukowych. Dzielą się na empiryczne (praktyczne, eksperymentalne) i teoretyczne. Praktyczne metody badania biologii ujawniają różne parametry, właściwości i cechy systemów żywych. Następnie na ich podstawie powstają teorie. Proces ten ma charakter cykliczny, gdyż empiryczne metody badania biologii stosuje się najczęściej na podstawie już istniejących wniosków. Teorie z kolei zawsze wymagają dodatkowych testów empirycznych.
Podstawowy zbiór informacji
Jedną z głównych metod empirycznych jest obserwacja. Jest to badanie zewnętrznych cech obiektu i jego zmian w jego naturalnym środowisku na przestrzeni czasu.
Każde badanie żywego systemu zaczyna się od jego obserwacji. Historia studiów nad biologią doskonale ilustruje to stwierdzenie. Na pierwszych etapach rozwoju nauki badacze mogli korzystać jedynie z tej metody empirycznej. Dziś obserwacja nie straciła na aktualności. Podobnie jak inne metody studiowania biologii, wykorzystuje wiele technologii. Do obserwacji używa się lornetek, różnych kamer (noktowizyjnych, głębinowych itp.), różnego sprzętu laboratoryjnego, takiego jak mikroskop, analizator biochemiczny i inne.
W zależności od tego, czy proces wykorzystuje sprzęt, obserwację można podzielić na dwa typy:
- Natychmiastowe. Ma na celu badanie zachowania i cech różnych organizmów.
- Instrumentalne. Do badania właściwości tkanek, narządów, komórek, analizy składu chemicznego i metabolizmu wykorzystywane są różne urządzenia.
Eksperyment
Jak wiesz, nie wszystkie zjawiska i procesy związane z żywymi systemami można zaobserwować bezpośrednio w ich naturalnym środowisku. Ponadto zrozumienie pewnych prawidłowości wymaga pewnych warunków, które wygodniej jest tworzyć sztucznie, niż czekać na ich pojawienie się w naturze. Takie podejście w biologii nazywa się metodą eksperymentalną. Polega na badaniu obiektu w ekstremalnych warunkach. Badanie ciała pod wpływem wysokich lub niskich temperatur, wysokiego ciśnienia lub nadmiernego obciążenia, w pomieszczeniachgo w niezwykłym otoczeniu pomaga odkryć granice swojej wytrzymałości, odkryć ukryte właściwości i możliwości. Wraz z doskonaleniem technologii wzrasta potencjał metod eksperymentalnych. Uzyskane w ten sposób dane stają się coraz dokładniejsze. Warunki stworzone podczas eksperymentu można zmieniać niemal w nieskończoność.
Jednym z głównych zastosowań eksperymentu jest testowanie wcześniej wysuniętych hipotez. Dane uzyskane na podstawie doświadczenia pozwalają skorygować rozważaną teorię, potwierdzić ją lub położyć podwaliny pod nową. Eksperymentalne metody studiowania biologii, których przykłady licznie można znaleźć na kartach podręczników, przyczyniają się do głębszego wnikania naukowców w tajniki materii ożywionej. To dzięki nim współczesna nauka dokonała takiego postępu.
Porównanie
Metoda historyczna ujawnia ewolucyjne przemiany społeczności i gatunków. Nazywa się to również porównawczym. Analizowana jest budowa chemiczna i anatomiczna, cechy funkcjonowania, materiał dziedziczny organizmów różnych poziomów. Jako obiekty metody porównawczej wykorzystywane są nie tylko organizmy żywe, ale także wymarłe.
Ta technika stała się głównym źródłem danych dla Karola Darwina podczas formułowania teorii ewolucji.
To, co widzę, zapisuję
Metoda opisowa jest ściśle związana z obserwacją. Polega na naprawieniu zauważonych właściwości, znaków icechy obiektów wraz z ich późniejszą analizą. Metoda opisu jest uważana za najstarszą w biologii: początkowo, u zarania powstania nauki, z jej pomocą odkryto różne wzorce w przyrodzie. Zarejestrowane dane są dokładnie analizowane, podzielone na ważne i nieistotne w ramach danej teorii. Opisane cechy można porównywać, łączyć, klasyfikować. Dopiero dzięki tej metodzie w biologii odkryto nowe klasy i gatunki.
Bez matematyki nigdzie
Wszystkie informacje zebrane na podstawie opisanych metod wymagają dalszej transformacji. Biologia aktywnie wykorzystuje do tego aparat matematyczny. Uzyskane dane przekładane są na liczby, na podstawie których budowane są pewne statystyki. W biologii nie da się jednoznacznie przewidzieć tego czy innego zjawiska. Dlatego po analizie danych ujawnia się wzorzec statystyczny. Na podstawie tych danych budowany jest model matematyczny, który pozwala przewidzieć pewne zmiany w badanym żywym systemie.
Takie przetwarzanie umożliwia uporządkowanie otrzymanych informacji. Na podstawie stworzonych modeli możliwe jest przewidywanie stanu systemu w niemal dowolnym okresie czasu. Dzięki zastosowaniu dość imponującego aparatu matematycznego biologia staje się coraz bardziej nauką ścisłą.
Synteza
Wraz z przenikaniem do biologii idei cybernetyki (leżą one u podstaw modelowania), aktywnie zaczyna sięstosuj systematyczne podejście. Oba te nurty mają wpływ na metody studiowania biologii. Schemat struktury żywych struktur jest reprezentowany jako hierarchia systemów na różnych poziomach. Każdy wyższy stopień to elementy połączone ze sobą na podstawie pewnych wzorców, które również są systemami, ale o poziom niższy.
To podejście jest typowe dla wielu dyscyplin. Jego penetracja biologii świadczy o przejściu całej nauki od analizy do syntezy. Okres dogłębnych badań wewnętrznych struktur poszczególnych elementów ustępuje miejsca integracji. Synteza wszystkich danych uzyskanych w biologii, a często w naukach pokrewnych, doprowadzi do nowego zrozumienia wzajemnych połączeń systemów naturalnych. Przykładem koncepcji zbudowanych na bazie integracji może być teoria regulacji neurohumoralnej, syntetyczna teoria ewolucji, współczesna immunologia i systematyka. Pojawienie się każdego z nich poprzedzone było nagromadzeniem dużej ilości informacji o poszczególnych jednostkach konstrukcyjnych, znakach i cechach. W kolejnym etapie zebrane dane pozwoliły zidentyfikować wzorce i stworzyć uogólniające koncepcje.
Trend
Syntetyczne metody studiowania biologii świadczą o przejściu od wiedzy empirycznej do teoretycznej. Wstępne nagromadzenie faktów i danych pozwala nam postawić pewne hipotezy. Następnie w większości przypadków są testowane metodami eksperymentalnymi. Potwierdzone hipotezy przenoszone są do rangi wzorców i stanowią podstawę teorii. Pojęcia sformułowane w ten sposób nie sąabsolutny. Zawsze istnieje szansa, że nowe informacje będą wymagały ponownego rozważenia ustalonych poglądów.
Wszystkie rodzaje studiowania biologii mają na celu zrozumienie właściwości i cech życia. W takim przypadku nie można wyróżnić żadnej metody jako głównej. Współczesny poziom wiedzy osiągnięto tylko poprzez jednoczesne stosowanie wszystkich tych metod poznania otaczającego świata. Ponadto metody badania biologii człowieka nie różnią się od metod zbierania i analizowania danych o jakimkolwiek innym organizmie. To pokazuje ich wszechstronność. Na każdym poziomie hierarchicznej organizacji systemów żywych stosowane są te same metody badań, ale w różnych kombinacjach. Przejście na stosowanie metod cybernetycznych i systemowych wskazuje na integrację nie tylko w ramach biologii, ale całej nauki. Synteza wiedzy z różnych dyscyplin przyczynia się do głębszego zrozumienia podstawowych wzorców świata, w którym żyjemy.
