Методы биологических исследований

Вспомните

•  кто ввёл в науку термин «биология»;

•  почему биологию считают системой биологических наук.

 

Понятие о методе исследования. Исследование в биологии представляет собой научное изучение того или иного объекта живой природы. На основании исследований открываются интересные факты о свойствах живых объектов природы, определяются границы их распространения, прослеживаются особенности природных процессов и явлений и состояние условий существования организмов в среде обитания. С опорой на обобщение фактов вскрываются закономерности, выстраиваются гипотезы и теории. При выполнении всех этих действий люди используют методы биологических исследований.

 

Метод исследования — это способ достижения цели.

 

Любой метод исследования представляет собой совокупность действий, помогающих достижению искомых результатов. В биологии, как и в других науках, применяют общие и частные методы исследования. К общим методам, широко используемым в биологии, относят: наблюдение, описание, измерение, сравнение, эксперимент, моделирование.

    Ранее других в биологических исследованиях стали применять наблюдение и описание. В настоящее время изучение любого живого объекта включает, как правило, все вышеназванные методы.

    Исследование может проводиться непосредственно в природе — «в поле» или в специально оборудованном помещении — лаборатории. В соответствии с местом и условиями проведения исследований их называют полевыми или лабораторными.

   

Многообразие методов биологических исследований.

 

Наблюдение — активное, целенаправленное слежение за объектом исследования, при котором наблюдатель отмечает внешний вид, различные свойства изучаемого объекта, его поведение и т. д. В полевых условиях, например, орнитологи часами и сутками сидят в укрытии и наблюдают за гнездом, в котором птицы выкармливают птенцов. Ботаники регулярно отмечают сроки появления листьев весной и их опадания осенью, состояние почек возобновления на побегах. В лабораториях учёные также могут проводить разнообразные наблюдения, например следить за тем, как растут и развиваются живые организмы в условиях искусственного содержания.

 

Описание — это фиксация результатов наблюдения. Описание часто сопровождается применением метода измерения.

 

Измерение – это установление размеров объекта – его длины ширины, например площади территории, занимаемой биологическим видом. Сюда относится также определение количества параметров, характеризующих изучаемый объект, например листьев на побеге, яиц и птенцов в гнезде, особей в популяции. Описание и измерение требуются для того, чтобы в доступной форме отразить результаты собственных наблюдений. Эти методы особенно важны при открытии нового вида животных, растений или других организмов, когда необходимо опубликовать статью в научном журнале, чтобы присвоить название новому виду, привести подробное описание внешнего или внутреннего строения его особей, дать характеристику их численности и других параметров.

 

 

   Сравнение позволяет проанализировать степень сходства и различия изучаемых объектов, а также всевозможные изменения их состояния.

   Эксперимент, или опыт, — создание искусственной ситуации для изучаемого объекта. При этом важно, чтобы в опыте одновременно участвовали экспериментальные и контрольные организмы одного вида, иначе очень сложно оценить результаты проведённых исследований. Например, перед посадкой картофеля часть клубней (экспериментальные) обрабатывают слабым раствором стимулятора роста (например, янтарной кислотой), а другую часть (контрольные) оставляют необработанной. После сбора урожая все клубни взвешивают и сравнивают их массу. Результат проведённого опыта легко оценить, сравнив массу экспериментальных и контрольных клубней.

   При постановке эксперимента необходимо продумать все его детали, чтобы исключить побочное воздействие различных факторов. Например, в первых опытах по изучению поведения Муравьёв учёные пытались выявить, насколько хорошо они помнят пройденный путь. Однако исследователи не учли, что муравьи оставляют на пройденных тропинках запаховые метки и по ним легко находят обратную дорогу. Позже эта ошибка в эксперименте была исправлена.

 

   Моделирование — процесс исследования объектов на их моделях. Этот метод стал особенно востребованным с появлением современных компьютеров, так как появилась возможность создавать компьютерные модели труднодоступных биологических объектов и проводить на них виртуальные эксперименты. Результаты, полученные методами моделирования, обязательно должны быть проверены методами эксперимента, чтобы доказать их достоверность.

 

   В биологии нередко используется исторический метод — изучение процессов развития живой природы, изменения общих биологических явлений во времени, в том числе исследование процесса эволюции на Земле.

   К общенаучным методам исследования относят анализ (расчленение целостного на части), синтез (объединение частей в единое целое), обобщение, классификацию (ранжирование фактов, таксонов), систематизацию (упорядочение полученных результатов) и статистику (анализ массовых явлений и фактов, основанный па теории вероятностей).

 

    Современная биология широко использует методы исследования, применяемые в области физики, химии, геологии и других наук, в том числе специальную технику.

 

    Так, для изучения клетки существуют специально разработанные приёмы проведения наблюдений, измерений, выполнения экспериментов и др. Этот метод называют микроскопией. Он предусматривает не только применение световых и электронных микроскопов, но и подготовку материала для исследований — изготовление тонких срезов тканей и клеток, специальное окрашивание препаратов.

Использование серийной съемки при наблюдении за прорастанием семян

Микроскопы оптический и электронный

    Много ценной информации биологам и экологам дают методы фотографирования и видеосъёмки. Широко используется меченые животных специальными метками: кольцевание птиц, мечение рыб, морских черепах, китов и др. Оно помогает учёным узнать о миграциях (перемещениях) этих животных, о продолжительности их жизни. Человек, повстречавший окольцованную дикую птицу или другое помеченное животное, должен сообщить об этом зоологам.

    Многообразие биологических методов обусловлено развитием биологии. В то же время они также обогащают науку, раздвигают рамки возможного познания свойств живой природы.

 

 

    Биология входит в число фундаментальных наук, её выводы имеют большое теоретическое и практическое значение- Поэтому биологические знания необходимы не только отдельному человеку, они важны для обеспечения устойчивого развития природы и всего человечества.

Вопросы для самоконтроля

1. В чём состоит ценность метода сравнения для научных исследований?

2. Укажите различие между наблюдением и экспериментом.

3. С какими методами биологических исследований вы уже встречались в своей жизни?

 

4. Какого исследователя-биолога называют «полевиком»?

Выполни задания