Глеб Швецов - Биология. Введение в общую биологию. 9 класс

Жизнь удивительно многообразна. Чтобы разобраться в этом многообразии, необходимо выявить и упорядочить сходство и различия у живых организмов. Для решения этих задач применяется сравнительный метод . Он позволяет сопоставить результаты наблюдений для выявления общих закономерностей.

Биологи используют и другие методы исследования. Например, описательный метод широко применялся ещё учёными древности, но не потерял своего значения и сегодня.

Исторический метод помогает осмыслить полученные факты, сопоставив их с ранее известными результатами.

В науке любые новые открытия способствуют устранению прежних неправильных представлений и указывают на новые взаимосвязи между явлениями. В биологии новые открытия создают базу для множества практических достижений в медицине, сельском хозяйстве, промышленности и других областях человеческой деятельности.

Многие считают, что следует заниматься только теми биологическими исследованиями, которые помогут решить конкретные практические проблемы сегодняшнего дня. Безусловно, развитие прикладных наук имеет очень важное значение, но нельзя забывать о важности исследований в «чистой» науке. Знания, полученные в фундаментальных исследованиях, могут показаться бесполезными для повседневной жизни человека, но они помогают понять законы, по которым развивается окружающий нас мир, и почти наверняка рано или поздно найдут практическое применение.

Этапы научного исследования.Обычно научное исследование начинается с наблюдения над объектом или явлением. После обобщения полученных в результате данных выдвигаются гипотезы (предположения), которые могут объяснить наблюдения (рис. 2).

Рис. 2. Этапы научного исследования

На следующем этапе исследования разрабатываются и проводятся эксперименты для проверки выдвинутых гипотез. Научный эксперимент должен непременно сопровождаться контрольным опытом , условия которого отличаются от условий эксперимента одним (и только одним) фактором. Анализ результатов эксперимента позволит решить, какая из гипотез верна.

Гипотеза, которая была проверена и оказалась соответствующей фактам и способной служить основой для верных предсказаний, может быть названа теорией или законом . Называя какое-либо положение законом, учёные как бы подчёркивают его универсальность, неоспоримость, большую достоверность. Однако часто термины «закон» и «теория» употребляются как равнозначные.

Рассмотрим этапы научного исследования на примере изучения условий, необходимых для прорастания семян.

Наблюдения за семенами показали, что они далеко не всегда прорастают. Очевидно, для их прорастания необходимы определённые условия.

Итак, мы можем сформулировать проблему исследования: какие условия необходимы для прорастания семян?

Следующий этап – выдвижение гипотез. Мы можем предположить, что для прорастания семян необходимы свет, темнота, вода, определённая температура, воздух, почва.

Теперь, для того чтобы проверить, какие условия действительно необходимы для прорастания семян, разработаем и проведём эксперимент.

Возьмём шесть проб по 100 семян одного вида, например кукурузы, и поместим в условия, различающиеся только по одному признаку.

Сосуд с первой пробой поместим в светлое тёплое место. В сосуд нальём воды так, чтобы она до половины покрывала семена. В этом случае воздух будет свободно проникать к семенам.

Вторую пробу семян поместим в такие же условия, что и первую, но сосуд заполним кипячёной водой доверху, лишив таким образом семена воздуха.

Сосуд с третьей пробой поместим в такие же условия, что и первый, но в тёмном месте.

В четвёртом сосуде оставим семена сухими.

Пятую пробу будем держать при температуре 1 °С.

Шестой сосуд заполним влажной почвой и поставим в тёплое место.

Проанализировав результаты эксперимента, мы придём к выводу, что свет и почва не являются обязательными условиями для прорастания семян. Семена кукурузы прорастают при наличии воды, воздуха и определённой температуры. Однако если мы внимательно рассмотрим наши пробы, то увидим, что и при благоприятных условиях не все семена проросли. Изучив эти семена, мы выясним, что их зародыш мёртв. Следовательно, прорасти могут только семена с живым зародышем.

Если вы будете сравнивать условия, необходимые для прорастания семян растений разных видов, то убедитесь, что они сильно различаются. Например, для прорастания зерновок кукурузы воды потребуется в два раза меньше их собственной массы, а для прорастания клевера воды должно быть в полтора раза больше массы семян. В то же время семена клевера прорастают уже при температуре 1 °С, кукурузы – при температуре выше 8 °С, а для семян дыни температура прорастания будет составлять 15 °С. Вы установите, кроме того, что большинство семян прорастает как на свету, так и в темноте, но есть растения (например, табак, череда), для прорастания семян которых свет необходим. Напротив, семена рыжика мелкоплодного прорастают только в темноте.

Итак, даже самое простое научное исследование требует чётко продуманного и тщательно проведённого эксперимента, на основании которого можно сделать научно достоверные выводы. При проведении наблюдений и экспериментов применяют самые современные приборы, аппаратуру, инструменты – электронные микроскопы, радиолокаторы, хроматографы и др.

Научное исследование. Научный метод. Научный факт. Наблюдение. Эксперимент. Гипотеза. Закон. Теория

Вопросы

1. Какова основная цель науки?

2. Что такое научный метод? В чём его основной принцип?

3. Что такое научный эксперимент?

4. Какой факт может считаться научным?

5. Чем гипотеза отличается от закона или теории?

6. Какова роль прикладных и фундаментальных исследований в науке?

Задания

Сформулируйте проблему исследования, интересную для вас. Предложите этапы этого исследования.

1. Какие живые организмы вы знаете?

2. Чем живые организмы отличаются от неживых?

3. Какие свойства живого вам известны?

Сущность понятия «жизнь».Обычное определение биологии как «науки о жизни» имеет смысл лишь в том случае, если мы представляем себе, что такое жизнь . На первый взгляд всё кажется просто. Даже маленький ребёнок скажет, что камень неживой, а кошка живая. На самом деле дать определение жизни очень сложно.

Во второй половине XIX в. немецкий философ Ф. Энгельс , обобщив естественно-научные знания своего времени, дал самое известное определение жизни: это способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их природой, причём с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к разложению белков.