Предмет і методи вивчення біології

Біологія - наука про життя в самих різних її проявах. Функціонування одноклітинних організмів, поведінка самців і самок у шлюбний період, закономірності успадкування ознак - це і багато іншого входить в сферу інтересів науки. Предмет вивчення біології і складають всі ці прояви життя. Методи її спрямовані на пошук закономірностей будови, функціонування організмів, їх взаємодії з навколишнім середовищем. По суті, вони вивчають ті властивості, які відрізняють живу матерію від неживої.

Підрозділи

Біологія являє собою сукупність декількох наук, в центрі уваги яких стоять різні об`єкти:

• зоологія;
• ботаніка;
• мікробіологія;
• вірусологія.

Кожна з них, у свою чергу, може бути розділена на кілька дрібніших. Наприклад, в зоології співіснують іхтіологія (вивчає риб), орнітологія (вивчає птахів), альгологія (вивчає водорості) і так далі.

Варіант класифікації

Інший принцип поділу біології на складові - це властивості і рівні організації живої матерії. Згідно з ним виділяють:

• молекулярну біологію;
• біохімію;
• цитологію;
• генетику;
• біологію розвитку;
• анатомію і фізіологію різних організмів;
• екологію (часто сьогодні розглядається як окрема наука);
• ембріологію;
• теорію еволюції.

Таким чином, предмет вивчення біології залишається незмінним - це саме життя. Різні її прояви вивчаються окремими дисциплінами. Існує також загальна біологія. У центрі її уваги - властивості живої матерії, що відрізняють її від неживої, а також впорядковане ієрархічне її будова і взаємозв`язок окремих систем між собою і навколишнім середовищем.

Досвід і теорія

Методи вивчення біології в цілому аналогічні способам пізнання в інших наукових дисциплінах. Вони поділяються на емпіричні (практичні, досвідчені) і теоретичні. Практичні методи вивчення біології виявляють різні параметри, властивості та особливості живих систем. Потім на їх основі розробляються теорії. Процес цей циклічний, оскільки емпіричні методи вивчення біології найчастіше використовуються на основі вже наявних умовиводів. Теорії, в свою чергу, завжди вимагають додаткових досвідчених перевірок.

Первинний збір інформації

Один з основних емпіричних методів - це спостереження. Воно являє собою вивчення зовнішніх ознак об`єкта і його змін в умовах природного середовища проживання протягом деякого часу.

Будь-яке дослідження живої системи починається зі спостереження за нею. Історія вивчення біології прекрасно ілюструє це твердження. На перших етапах розвитку науки дослідники могли користуватися тільки цим емпіричним методом. Сьогодні спостереження не втратило своєї актуальності. Воно, як і інші методи вивчення біології, користуються численними технологіями. Для спостереження застосовуються біноклі, різні камери (нічного бачення, глибоководні і так далі), різноманітне лабораторне обладнання, наприклад мікроскоп, біохімічний аналізатор та інші.

По тому, чи використовується в процесі обладнання, спостереження можна розділити на два типи:

• Безпосереднє. Воно спрямоване на вивчення поведінки і характеристик різних організмів.
• Інструментальне. За допомогою різного устаткування проводиться дослідження особливостей тканин, органів, клітин, аналіз хімічного складу та обміну речовин.

Експеримент

Як відомо, не всі явища і процеси, пов`язані з живими системами, можна спостерігати безпосередньо в їхньому природному середовищі. Крім того, розуміння деяких закономірностей вимагає певних умов, які зручніше створювати штучно, ніж чекати їх появи в природі. Подібний підхід в біології називається експериментальним методом. Він передбачає вивчення об`єкта в екстремальних умовах. Дослідження організму під час впливу на нього високих або низьких температур, великого тиску або надмірного навантаження, при приміщенні його в незвичну середу допомагає виявити межі його витривалості, виявити приховані властивості і можливості. З вдосконаленням технологій збільшується потенціал експериментальних методів. Дані, одержувані таким шляхом, стають все більш точними. Створювані в процесі досвіду умови можна практично до безкінечності варіювати.

Одне з основних застосувань експерименту - перевірка висунутих раніше гіпотез. Отримані на основі досвіду дані дозволяють скорегувати розглянуту теорію, підтвердити її або закласти базу для нової. Експериментальні методи вивчення біології, приклади яких можна у великій кількості зустріти на сторінках підручників, сприяють глибшому проникненню вчених в таємниці живої матерії. Саме завдяки їм сучасна наука досягла такого прогресу.

Порівняння

Історичний метод дозволяє виявити еволюційні перетворення спільнот і видів. Також його називають порівняльним. Аналізується хімічне і анатомічна будова, особливості функціонування, спадковий матеріал організмів різних рівнів. В якості об`єктів порівняльного методу використовуються не тільки живуть зараз організми, але і вже вимерлі.

Подібний прийом став основним джерелом даних для Чарльза Дарвіна в період формулювання ним теорії еволюції.

Що бачу, то записую

З спостереженням тісно пов`язаний описовий метод. Він полягає у фіксації помічених властивостей, ознак і особливостей об`єктів з наступним їх аналізом. Метод опису вважається найдавнішим в біології: спочатку, на зорі становлення науки, саме з його допомогою виявлялися різні закономірності в природі. Зафіксовані дані уважно аналізуються, поділяються на важливі і несуттєві в рамках конкретної теорії. Описані ознаки можна порівнювати, об`єднувати, класифікувати. Тільки на основі цього методу в біології були відкриті нові класи та види.

Без математики нікуди

Вся інформація, зібрана на основі описаних методик, вимагає подальшого перетворення. Біологія активно використовує для цього математичний апарат. Отримані дані переводяться в цифри, на основі яких будується певна статистика. У біології неможливо однозначно передбачити те чи інше явище. Саме тому після аналізу відомостей виявляється статистична закономірність. На основі цих даних будується математична модель, що дозволяє спрогнозувати деякі зміни всередині досліджуваної живої системи.

Подібна обробка дозволяє структурувати отриману інформацію. На основі створених моделей можливий прогноз стану системи практично через будь-який проміжок часу. Завдяки застосуванню досить значного математичного апарату біологія все більше перетворюється на точну науку.

Синтез

Поряд з проникненням у біологію ідей кібернетики (вони лежать в основі моделювання), в ній активно починає використовуватися системний підхід. Обидві ці тенденції впливають на методи вивчення біології. Схема будови живих структур представляється у вигляді ієрархії систем різного рівня. Кожна більш висока ступінь - це взаємопов`язані на основі певних закономірностей елементи, які також є системами, але рівнем нижче.

Такий підхід характерний для великого числа дисциплін. Його проникнення в біологію свідчить про перехід в науці в цілому від аналізу до синтезу. Період поглибленого вивчення внутрішніх структур окремих елементів поступається місцем часу інтеграції. Синтез всіх отриманих в біології, а часто і в суміжних науках, даних призведе до нового розуміння взаємозв`язків природних систем. Прикладом концепцій, побудованих на основі інтеграції, можуть бути теорія нейро-гуморальної регуляції, синтетична теорія еволюції, сучасна імунологія та систематика. Появі кожної з них передувало накопичення великої кількості інформації про окремі структурні одиницях, ознаках і характеристиках. На наступному етапі зібрані дані дозволяли виявити закономірності і створити узагальнюючі концепції.

Тенденція

Синтетичні методи вивчення біології свідчать про перехід від емпіричного пізнання до теоретичного. Первісне нагромадження фактів і даних дозволяє висунути якісь гіпотези. Потім в більшості випадків вони проходять перевірку за допомогою експериментальних методів. Підтверджені гіпотези переводяться в ранг закономірностей і лягають в основу теорій. Сформульовані таким чином концепції не є чимось абсолютним. Завжди залишається шанс, що нові відомості зажадають переглянути усталені погляди.

Всі види вивчення біології спрямовані на осягнення властивостей і особливостей життя. При цьому не можна виділити якийсь один метод в якості головного. Сучасний рівень знань був досягнутий тільки завдяки одночасному використанню всіх названих способів пізнання навколишнього світу. Крім того, методи вивчення людини біологія не відрізняється від прийомів збору та аналізу даних про будь-якому іншому організмі. У цьому виявляється їх універсальність. Для кожного рівня ієрархічної організації живих систем застосовуються одні й ті ж методи вивчення, але в різних комбінаціях. Перехід до використання кібернетичних і системних методик свідчить про інтеграцію не тільки всередині біології, але й у всій науці в цілому. Синтез знань різних дисциплін сприяє більш глибокому розумінню основних закономірностей світу, в якому ми живемо.