Prosessen med vitenskapelig kunnskap er vanligvis delt inn i to stadier: empirisk og teoretisk.

På det empiriske stadiet Følgende metoder brukes.

Beskrivende og komparative metoder , de er basert på observasjon. Observasjon - studie av levende naturobjekter under naturlige forhold. Dette er direkte observasjon (bokstavelig talt) av oppførsel, bosetting, reproduksjon av dyr og planter i naturen, visuell eller instrumentell bestemmelse av egenskapene til organismer, deres celler, organer og vev. For disse formålene bruker moderne biologi både tradisjonelle metoder for feltforskning - fra kikkerter til dypvannsfartøyer, og komplekst laboratorieutstyr - mikroskoper, spektrofotometre, ultrasentrifuger, etc.

Eksperimentell metode basert på studie av levende gjenstander under ekstrem påvirkning av miljøfaktorer- endret temperatur, lys eller fuktighet, økt belastning, toksisitet eller radioaktivitet, endring i utviklingssted (fjerning eller transplantasjon av gener, celler, organer, romflyvninger, etc.). Den eksperimentelle metoden lar oss identifisere skjulte egenskaper, grensene for adaptive evner til levende systemer, graden av deres fleksibilitet, pålitelighet og variasjon.

Historisk metode avslører historien om utviklingen av biologiske objekter, deres opprinnelse. Sammenlign den anatomiske strukturen, den kjemiske sammensetningen, genstrukturen og andre egenskaper til organismer med ulike nivåer av kompleksitet. I dette tilfellet studeres ikke bare levende organismer, men også lenge utdødde organismer bevart i form av fossiliserte rester.

En relativt ny metode - modellering biologiske prosesser , både på nivå med organismer, celler eller biomolekyler, og Og matematisk modellering. For eksempel kan du bygge en modell og forutsi livstilstanden i et reservoar etter en viss tid når en, to eller flere parametere endres (temperatur, saltkonsentrasjon, tilstedeværelse av rovdyr, etc.).

Systemmetode (tilnærming) er også ny . Levende gjenstander regnes som systemer , det vil si en samling av elementer med visse relasjoner. Hvert objekt betraktes samtidig både som et system og som et element i et høyere ordenssystem.

teoretisk stadium følgende metoder brukes for kognisjon: generalisering akkumulert fakta , forfremmelse nye hypoteser , deres empirisk re-test (nye observasjoner, eksperimenter, sammenligninger, modellering). Bekreftede hypoteser blir lover , de består av teorier . Det er klart at både lover og teorier er relative og kan før eller siden revideres.

3. Grunnleggende begreper i biologi

Konsept - dette er en sammenkoblet gruppe av konsepter, hypoteser, teorier som forklarer noen grunnleggende fenomener eller egenskaper ved naturen. Grunnleggendebiologiske konsepter forklare fenomenet og egenskapeneliv .

1. Konseptet med en systemisk flernivåorganisering av livet : alle levende gjenstander er systemer ulike nivåer av kompleksitet, danner de et kontinuerlig hierarki av nivåer av strukturell og funksjonell organisering.

2. Konseptet om livets materielle essens : livet er materiell, dets fysiske og kjemiske grunnlag er metabolismen og energien. I filosofisk forstand betyr dette materiens forrang og bevissthetens sekundære natur (materialisme).

Materie er en kombinasjon av materie og felt. Materie har hvilemasse, men ikke feltet. Levende materie representererspesielt sammensatt stoff og et komplekst multifaktorielt felt. Nøyaktigvanskelighetsgrad gjør materie levende, selv om enkle fysiske og kjemiske lover virker innenfor den.

3. Begrepet biologisk informasjon og selvreproduksjon av liv : Levende organismer formerer seg basert på egen (genetisk) informasjon i samspill med ekstern (epigenetisk) informasjon. Resultatet av denne interaksjonen er den individuelle utviklingen av organismer (ontogenese).

4. Konseptet med selvregulering av levende systemer : levende systemer opprettholder den relative konstantheten til deres interne forbindelser og driftsforhold (homeostase) basert på en kombinasjon av direkte positive og inverse negative forbindelser.

5. Konsept om selvorganisering og biologisk evolusjon : den levende verden oppsto som et resultat av selvorganisering fra ikke-levende kjemiske systemer og gjennomgår irreversibel historisk utvikling (fylogeni) basert på arvelig variabilitet og naturlig utvalg av organismer best tilpasset skiftende miljøforhold.

Praktisk leksjon nr. 1

Emne: "Forskningsmetoder i biologi"

Mål: å studere de grunnleggende forskningsmetodene som brukes i biologi; lære å bruke den ervervede kunnskapen til å løse spesifikke problemer

Teoretiske bestemmelser

Biologi studerer levende systemer ved hjelp av ulike metoder. De viktigste er observasjon og eksperimenter, viktige inkluderer beskrivende, komparative og historiske metoder; For tiden spiller statistiske metoder og modelleringsmetoder en stadig viktigere rolle i biologien.

Observasjon- utgangspunktet for enhver naturvitenskapelig forskning. I biologi er dette spesielt merkbart, siden objektet for studiet er mennesket og den levende naturen rundt ham. Observasjon som en metode for å samle informasjon er kronologisk den aller første forskningsteknikken som dukket opp i arsenalet av biologi, eller rettere sagt, dens forgjenger, naturhistorien. Og dette er ikke overraskende, siden observasjon er basert på menneskelige sanseevner (sensasjon, persepsjon, representasjon).

Observasjoner kan være direkte eller indirekte, de kan utføres med eller uten tekniske innretninger. Dermed ser en ornitolog en fugl gjennom en kikkert og kan høre den, eller kan ta opp lyder med enheten utenfor rekkevidden som er hørbar for det menneskelige øret; en histolog observerer en fast og farget seksjon av vev ved hjelp av et mikroskop, og for eksempel for en molekylærbiolog kan observasjonen registrere endringer i konsentrasjonen av et enzym i et reagensrør.

Ved observasjon er ikke bare nøyaktigheten, nøyaktigheten og aktiviteten til observatøren viktig, men også hans upartiskhet, hans kunnskap og erfaring, og riktig valg av tekniske midler. Formuleringen av problemstillingen forutsetter også at det finnes en observasjonsplan, d.v.s. planleggingen deres.

Eksperimentell metode Studiet av naturfenomener er assosiert med aktiv påvirkning på dem ved å utføre eksperimenter (eksperimenter) under kontrollerte forhold. Denne metoden lar deg studere fenomener isolert og oppnå repeterbarhet av resultater når du reproduserer de samme forholdene. Eksperimentet gir en dypere innsikt i essensen av biologiske fenomener enn andre forskningsmetoder. Det var takket være eksperimenter at naturvitenskapen generelt og biologien spesielt nådde oppdagelsen av de grunnleggende naturlovene. Eksperimentell metode tjener ikke bare til å utføre eksperimenter, få svar på spørsmål som stilles, men også for å bevise riktigheten av hypotesen akseptert i begynnelsen eller lar deg korrigere den.

Hele syklusen av eksperimentell forskning består av flere stadier. I likhet med observasjon forutsetter et eksperiment tilstedeværelsen av et klart formulert forskningsmål, en plan, og er basert på forhåndsinnstillinger, dvs. startposisjoner. Derfor, når du starter et eksperiment, må du bestemme målene og målene og tenke på de mulige resultatene. Et vitenskapelig eksperiment må være godt forberedt og nøye gjennomført. I tillegg krever eksperimentet visse kvalifikasjoner fra forskerne som utfører det.

På det andre trinnet velges spesifikke teknikker og midler for teknisk implementering og kontroll. I det siste halve århundre har metoder for matematisk planlegging og eksperimentering blitt mye brukt i biologien. Resultatene av eksperimentet blir deretter tolket, noe som gjør det mulig å tolke dem. Dermed avhenger design, design og tolkning av eksperimentelle resultater mye mer av teori enn søk etter og tolkning av observasjonsdata.

Etter å ha samlet faktamateriale, er det først og fremst nødvendig å beskrive det. Derfor er biologiske observasjoner alltid ledsaget av en beskrivelse av objektet som studeres. Under empirien beskrivelse forstås som "registrering ved hjelp av naturlig eller kunstig språk av informasjon om objekter gitt i observasjon." Dette betyr at resultatet av en observasjon kan beskrives i numeriske termer, med formler, så vel som visuelt - ved hjelp av tegninger, diagrammer, grafer. Et faktum oppnådd som et resultat av observasjon kan være tvetydig, siden det avhenger av mange omkringliggende omstendigheter og bærer preg av observatøren, stedet og tidspunktet for hendelsen. Derfor, strengt tatt, bare fra tilstedeværelsen av et faktum, følger ikke dets sannhet. Fakta trenger med andre ord tolkning.

Arbeid med beskrivelse av levende natur, utført på 1500-–1600-tallet. i biologi, var av stor betydning for utviklingen. Hun åpnet veien for systematisering av dyre- og planteorganismer, og viste alt deres mangfold. I tillegg utvidet denne aktiviteten betydelig informasjon om formene og indre strukturen til levende organismer.

Senere lå den beskrivende metoden til grunnkomparativ og historisk metoder for biologi. Riktig sammensatte beskrivelser produsert på forskjellige steder til forskjellige tider kan sammenlignes. Dette lar oss studere likheter og forskjeller mellom organismer og deres deler gjennom sammenligning. Ved å finne mønstre som er felles for forskjellige fenomener, med de tilsvarende beskrivelsene til rådighet, kan en biolog sammenligne størrelsene på bløtdyrskjell av samme biologiske art i dag og under Lamarck, oppførselen til elg i Sibir og Alaska, veksten av cellekulturer ved lav og høye temperaturer, og så videre. . Derfor ble den komparative metoden utbredt tilbake på 1700-tallet. Systematikk var basert på dens prinsipper og en av de største generaliseringene ble gjort – celleteorien ble skapt.

Historisk metoden for å studere naturfenomener tydeliggjør mønstrene for utseendet og utviklingen av biologiske systemer, dannelsen av deres struktur og funksjoner; er grunnlaget for opprettelsen av evolusjonsteorien. Med introduksjonen av denne metoden skjedde det kvalitative endringer i biologien: fra en rent beskrivende vitenskap begynte den å forvandle seg til en forklarende vitenskap.

StatistiskMetoden for å studere naturfenomener er basert på innsamling, måling og analyse av informasjon.

Metodemodellering er studiet av en bestemt prosess eller fenomen gjennom rekonstruksjon av den (eller dens egenskaper) i form av en modell.

Disse metodene uttømmer ikke hele arsenalet av metoder som brukes i biologi. Hver biologisk vitenskap har sine egne metoder for å studere faget sitt. For eksempel bruker mikrobiologi mikroskopiske metoder, dyrking av mikroorganismer og steriliseringsmetoder; i genetikk - tvilling, hybridologisk, fenogenetisk, populasjon og andre, som vil bli diskutert mer detaljert i de følgende leksjonene.

Hovedstadiene i vitenskapelig forskning inkluderer følgende:

    Formulering av problemet.

    Formulering av tema, mål og mål for studien.

    Foreslå hypoteser (vitenskapelige antakelser).

    Planlegge et eksperiment, velge forskningsmetoder.

    Gjennomføring av den praktiske delen av studien, registrering av kvalitative og kvantitative resultater.

    Gjenta eksperimentet mange ganger for pålitelighet.

    Behandling av oppnådde resultater.

    Analyse av oppnådde resultater.

    Formulering av konklusjoner, testing av hypoteser.

    Bestemmelse av rekke uløste problemer.

    Presentasjon av forskningsresultater.

Basert på analysen av eksperimentelle data eller vitenskapelige fakta (hendelser eller fenomener som er nøyaktig etablert og gjentatte ganger bekreftet av forskning fra mange forskere), en teori (et system med den mest generelle kunnskapen i et bestemt vitenskapsfelt) eller en lov kan formuleres - en verbal og/eller matematisk formulert utsagn som beskriver relasjonene, sammenhengene mellom ulike vitenskapelige konsepter, foreslått som en forklaring av fakta og akseptert på dette stadiet av det vitenskapelige samfunnet som samsvarende med eksperimentelle data.

Oppgaver

2. Bruk tabellen "De viktigste datoene i biologi" (vedlegg 1), fyll ut den fjerde kolonnen i tabellen, og gir 2-3 eksempler på bruken av hver metode.

3. Velg de tre viktigste (fra ditt ståsted) hendelsene under utvikling:

- mikrobiologi;

- cytologi;

- genetikk.

4. Laboratoriet studerte effekten av temperatur på veksten av bakterier. Etter eksperimentet ble følgende data oppnådd: ved en temperatur på 5ºC var antallet bakterier 30, ved 48ºC – 140, ved 70ºC – 280, ved 80ºC – 279, ved 100ºC – 65. Gjenspeil disse dataene i en tabell og graf. . Beskriv det resulterende mønsteret. Bestem den optimale utviklingstemperaturen for denne typen bakterier.

5. Lag en grov eksperimentell plan for å studere årsakene til ødeleggelse av et hvilket som helst matprodukt du velger, inkludert de nødvendige punktene:

- kort beskrivelse av objektet, problemformulering, formulering av hypotesen;

- formål og mål med arbeidet;

- faktorer du ønsker å studere;

- utdataparametere og kontrollmetoder som du ønsker å bruke;

- antall repetisjoner av hvert eksperiment;

- mulige alternativer for å presentere de innhentede dataene;

- den mulige vitenskapelige og praktiske verdien av resultatene dine.

Biologi: lærebok for studenter. honning. spesialist. universiteter: I 2 bøker. / [V.N. Yarygin, V.I. Vasilyeva, I.N. Volkov, V.V. Sinelshchikova] ; redigert av V.N. Yarygina, bok 1. - 6. utg., slettet. - M.: Videregående skole, 2004. - 429 s.

Biologi: lærebok for studenter. honning. spesialist. universiteter: I 2 bøker. / [V.N. Yarygin, V.I. Vasilyeva, I.N. Volkov, V.V. Sinelshchikova] ; redigert av V.N. Yarygina, bok 2. – 6. utg., slettet. – M.: Videregående skole, 2004. – 331 s. 27

Taylor, D. Biologi: i 3 bind / D. Taylor, N. Green, W. Stout; redigert av R. Soper; kjørefelt fra engelsk, T.1. – M.: Mir, 2001. – 454 s.

Taylor, D. Biologi: i 3 bind / D. Taylor, N. Green, W. Stout; redigert av R. Soper; kjørefelt fra engelsk, T.2. - M.: Mir, 2002. - 436 s.

Taylor, D. Biologi: i 3 bind / D. Taylor, N. Green, W. Stout; redigert av R. Soper; kjørefelt fra engelsk, T.3. – M.: Mir, 2002. – 451 s.

Levitina T.P. Generell biologi: Ordbok over begreper og termer. St. Petersburg: Paritet, 2002. – 538 s.

Biologi [Elektronisk ressurs]. - Tilgangsmodus: http://bse.sci-lib.com/article118100.html

Biologi [Elektronisk ressurs]. - Tilgangsmodus: http://ru.wikipedia.org/wiki/%C1%E8%EE%EB%EE%E3%E8%FF

Panteleev, M. Biologisk kompleksitet er hovedproblemet i moderne biologi [Elektronisk ressurs]. - Tilgangsmodus: http://www.gazeta.ru/science/2011/08/14_a_3733061.shtml

Prosjekt "All Biology" [Elektronisk ressurs]. - Tilgangsmodus: http://sbio.info/

Vedlegg 1

VIKTIGE DATOER I UTVIKLING AV BIOLOGI

1500

Det er fastslått at dyr ikke kan overleve i en atmosfære der forbrenning ikke forekommer (Leonardo da Vinci)

1600

Det første mikroskopet ble laget (G. Galileo)

1628

Blodsirkulasjonen er åpen (V. Harvey)

1651

Posisjonen «All levende ting kommer fra et egg» ble formulert (V. Harvey)

1661

Kapillærer er åpne (M. Malpighi)

1665

Den cellulære strukturen til kork ble oppdaget (R. Hooke)

1668

Utviklingen av fluelarver fra lagt egg er eksperimentelt bevist (F. Redi)

1674

Bakterier og protozoer ble oppdaget (A. Leeuwenhoek)

1677

Menneskelige sædceller sett for første gang (A. Leeuwenhoek)

1688

Konseptet med en art som en systematisk enhet ble introdusert (D. Ray)

1694

Tilstedeværelsen av sex i planter er eksperimentelt bevist (R. Camerarius)

1727

Luftfôring av planter er etablert (S. Gales)

1753

Prinsippene for taksonomi av organismer og binær nomenklatur ble utviklet (C. Linnaeus)

1754

Karbondioksid oppdaget (J. Black)

1766

Hydrogen oppdaget (G. Cavendish)

1772

Frigjøring av oksygen fra planter ble oppdaget (J. Priestley)

1779

Viser sammenhengen mellom lys og den grønne fargen på planter (Jan Ingenhaus)

1809

Oppmerksomheten ble rettet mot miljøets påvirkning på variasjonen til organismer (J.-B. Lamarck)

1814

Byggekstrakters evne til å omdanne stivelse til sukker er etablert (G. Kirchhoff)

1823

Dominerende og recessive trekk ved hageerter ble notert (T.E. Knight)

1831

Cellekjerne oppdaget (R. Brown)

1839

Celleteori ble formulert (T. Schwann, M. Schleiden)

1839

Posisjonen til enzymers "ikke-levende" natur ble formulert (Yu. Liebig)

For første gang ble en organisk forbindelse (eddiksyre) syntetisert fra uorganiske forløpere

Posisjonen "Hver celle er fra en celle" ble formulert (R. Virchow)

Teorien om spontan generering ble tilbakevist (L. Pasteur)

Den fotosyntetiske opprinnelsen til stivelse er vist (Y. Sachs)

Fenomenene hemming i sentralnervesystemet ble oppdaget (M. Sechenov)

1871

Det er bevist at evnen til å fermentere sukker (konvertere det til alkohol) ikke tilhører gjærceller, men til enzymene de inneholder (M.M. Manasseina)

1871

Nukleinsyrer oppdaget (F. Miescher)

1875

Det er bevist at oksidasjonsprosesser skjer i vev, og ikke i blodet (E. Pfluger)

1875

Den første beskrivelsen av kromosomer ble gitt (E. Strassburger)

1878

Begrepet "enzym" ble foreslått å referere til enzymer (F.V. Kuehne)

1883

Den biologiske (fagocytiske) teorien om immunitet ble formulert (I.I. Mechnikov)

1892

Virus oppdaget (D.I. Ivanovsky)

1893

Nitrifiserende bakterier ble oppdaget og deres rolle i nitrogensyklusen ble forklart (S.N. Vinogradsky)

1897

Det er vist at fermentering kan skje utenfor levende celler, d.v.s. forskning på glykolyse begynte (G. og E. Buhnsry)

1898

Dobbel befruktning i blomstrende planter ble oppdaget (O.G. Navashin)

1900

Sekundær oppdagelse av arveloven (K. Correns, K. Cermak og G. de Vries)

1900

Menneskelige blodgrupper oppdaget (K. Landsteiner)

1901

Ideen om betinget refleksaktivitet ble formulert (I.P. Pavlov)

1903

Oppmerksomheten trekkes til rollen til grønne planter i den kosmiske syklusen av energi og stoffer (K.A. Timiryazev)

1906

Bruken av Drosophila som en eksperimentell genetisk modell begynte (T. Morgan)

1910

Koblingen av gener i kromosomer er bevist (T. Morgan)

1910

Enheten mellom gjæring og respirasjon er bevist (SP. Kostychev)

1910

Teorien om fylembryogenese ble formulert (A.N. Severtsov)

1920

Nevrosekresjon oppdaget (O. Levi)

Loven om homologisk arvelighet ble formulert (N. I. Vavilov)

Påvirkningen av en del av embryoet på en annen ble oppdaget og rollen til dette fenomenet i bestemmelsen av delene av det utviklende embryoet ble avklart (G. Spemann)

Lysosine oppdaget (A. Fleming)

Karakterisert fotosyntese som en redoksreaksjon (T. Thunberg)

Rollen til mutasjoner i naturlig utvalg er forklart (S.S. Chetverikov)

Krystallinsk urease ble oppnådd (D. Samper)

Respiratorisk fosforylering på cellenivå ble oppdaget (V.A. Engelhardt)

Utseendet til det første transmisjonselektronmikroskopet (M. Knol, E. Ruska)

Planteauxiner ble isolert og karakterisert (F. Kegl)

Den sentrale teorien om genet ble underbygget (N.P. Dubinin, A.S. Srebrovsky, etc.)

Trikarboksylsyresyklusen ble oppdaget (G.A. Krebs)

Teorien om naturlig fokalitet av vektorbårne sykdommer ble formulert (E.N. Pavlovsky)

Penicillin ble oppnådd (G. Flory og E. Chain)

Teorien om biogeocenoser ble formulert (V.N. Sukachev)

Det er eksperimentelt bevist at syntesen av vekstfaktorer av bakterieceller er kontrollert av gener (D. Bild og E. Tatum)

Eksistensen av spontane mutasjoner er bevist (S. Luria og M. Delbrück)

Den genetiske rollen til DNA er bevist (O. Avery, S. McLeod og M. McCarthy)

Læren om ødeleggelse av helminths ble formulert (K.I. Scriabin)

Rekombinasjonssystemet i bakterier ble oppdaget (D. Ledsberg og E. Tatum)

Enheten av styringsprinsipper i tekniske systemer og levende organismer er begrunnet (N. Wiener)

Ideen om den sekundære strukturen til proteiner ble formulert og α-helixen ble oppdaget (L. Pauling)

Migrerende (transponerbare) genetiske elementer av planter ble oppdaget (W. McClintock)

Ideer om strukturen til DNA ble formulert (D. Watson og F. Crick)

Den andre kunstige jordsatellitten ble skutt opp med Laika om bord (USSR)

Klorofyll syntetisert (R. Woodward)

Hybridisering av dyrkede somatiske celler er etablert (G. Barsky)

Typen og den generelle karakteren til den genetiske koden ble bestemt (F. Crick, L. Barnett, S. Brenner, R. Watts-Tobin)

Kloning av dyr har begynt (J. Gurdon)

Ideer om regulering av genaktivitet ble formulert (F. Jacob og J. Monod)

Transponerbare (bevegelige) genetiske elementer av mikroorganismer ble oppdaget (E. Kondo og S. Mitouhashi)

Den genetiske koden har blitt dechiffrert (M. Nirenberg, M. Ochoa, X. Korana)

Kjemisk syntese av genet (X. Koran) ble utført

Restriksjonsendonukleaser ble oppdaget (M. Meselson, R. Yuan, S. Lann, V. Arber)

Omvendt transkripsjon oppdaget (X. Temin, D. Baltimore)

Hybridomer og en metode for å produsere monocellulære antistoffer ble oppdaget (Ts. Milshtein)

Muligheten for å endre fenotypen til pattedyr (produserer transgene mus) ved bruk av rekombinante DNA-molekyler er påvist (R. Polmiter og R. Brinster)

Den katalytiske aktiviteten til RNA ble oppdaget (T. Chek)

Det er etablert en faktor som "lisensierer" og tillater én runde med DNA-replikasjon per celle (D. Blau, R. Laun)

De første eksperimentene på induksjon av humane eneggede tvillinger ble utført (P. Stillman og D. Hall)

Identifikasjon av en familie av homeotiske (Hox) gener som er avgjørende for å bestemme kroppsplanen for chordates (K. Kenyon)

Muligheten for befruktning av kvinnelige kjønnsceller av mannlige spermatider er etablert (J. Testart, J. Tesarik og K. Mendoza)

Muligheten for å skaffe (klone) avkom fra pattedyr ved å befrukte egg uten kjerner med kjernene til somatiske celler er etablert (I. Wilmut, K. Campbell, etc.)

Det menneskelige genomet er sekvensert (Internasjonalt team av forskere)

Prosessen med vitenskapelig kunnskap er vanligvis delt inn i to etapper: empirisk og teoretisk.

På det empiriske stadiet Følgende metoder brukes: beskrivende, komparativ, historisk og eksperimentell.

Beskrivende metoden er den eldste og er basert på observasjon organismer under naturlige forhold. Dette er direkte observasjon (bokstavelig talt) av atferd, bosetting, reproduksjon av dyr og planter i naturen, visuell eller instrumentell bestemmelse av organismers egenskaper. Metoden består i å samle inn faktamateriale og beskrive det. Med hans hjelp ble grunnlaget for biologisk kunnskap lagt. Det er nok å minne om hvor vellykket denne metoden var i å skape vitenskapen om organismers taksonomi. Den beskrivende metoden er mye brukt i vår tid, spesielt innen zoologi, botanikk, cytologi, økologi og andre vitenskaper. Til disse formålene brukes både tradisjonelle feltforskningsverktøy - fra kikkerter til dypvannsfartøyer, samt sofistikert laboratorieutstyr - mikroskoper, spektrofotometre, ultrasentrifuger, etc.

Sammenlignende Metoden består i å sammenligne de studerte organismene, deres strukturer og funksjoner med hverandre for å identifisere likheter og forskjeller.

Ved å bruke denne metoden og i kombinasjon med den beskrivende metoden på 1700-tallet. det grunnleggende om plante- og dyretaksonomi ble utviklet ( K. Linné), ble celleteori formulert ( M. Schleiden Og T. Schwann). Bruken av denne metoden ble imidlertid ikke ledsaget av biologi som beveget seg utover grensene for beskrivende vitenskap.

Den komparative metoden er mye brukt i vår tid, spesielt når det er umulig å gi en klar definisjon av et begrep. For eksempel produserer elektronmikroskoper ofte bilder som er uklare. De sammenlignes med lysmikroskopi, og forståelsen kommer.

I andre halvdel av 1800-tallet. C. Darwin introdusert til biologi historisk en metode som studerer historien til levende organismers utseende: hvordan de dukket opp, hvordan de utviklet seg, hvordan deres strukturer og funksjoner endret seg over tid. Den historiske metoden transformerte biologi fra en rent beskrivende vitenskap til en vitenskap som forklarer hvordan mangfoldige levende systemer oppsto og hvordan de fungerer. Takket være denne metoden steg biologi som vitenskap flere nivåer høyere. For tiden har den historiske metoden blitt en universell tilnærming til studiet av livsfenomener i alle biologiske vitenskaper.

Eksperimentell metode basert på studiet av levende gjenstander med ekstrem innflytelse miljøfaktorer - endret temperatur, lys eller fuktighet, økt belastning, toksisitet eller radioaktivitet, endring i utviklingssted (fjerning eller transplantasjon av gener, celler, organer, romflyvninger, etc.). Den eksperimentelle metoden lar oss identifisere skjulte egenskaper, grensene for adaptive evner til levende systemer, graden av deres fleksibilitet, pålitelighet og variasjon.

For første gang, tilbake på 1600-tallet, foreslo den engelske filosofen å bruke eksperimenter for å forstå naturen. F. Bacon(1561-1626), og introduserte den for biologi i samme århundre W. Harvey i arbeider med studiet av blodsirkulasjonen. Imidlertid kom den eksperimentelle metoden bredt inn i biologien først på begynnelsen av 1800-tallet, og utover fysiologi, der de begynte å bruke et stort antall instrumentelle teknikker som gjorde det mulig å kvantitativt registrere ulike funksjoner. En annen retning som den eksperimentelle metoden gikk inn i biologien, var studien arvelighet Og variasjon organismer. Her går hovedæren til G.I.Mendel, som, i motsetning til sine forgjengere, brukte eksperimenter ikke bare for å skaffe primærdata, men også for å teste hypotesen han formulerte basert på dataene som ble oppnådd. Arbeidet til G. Mendel er et klassisk eksempel på eksperimentell vitenskaps metodikk.

For godkjenningen av den eksperimentelle metoden var arbeidet til mikrobiologiens grunnlegger viktig L. Pasteur(1822-1895), som var banebrytende i eksperimentet for å studere fermentering og motbevise teorien om spontan generering av mikroorganismer, og senere for å utvikle vaksinasjon mot infeksjonssykdommer. I andre halvdel av 1800-tallet. etter L. Pasteur ble et betydelig bidrag til utviklingen og begrunnelsen av den eksperimentelle metoden i mikrobiologi gitt av R. Koch (1843-1910), D. Lister (1827-1912), I. I. Mechnikov (1845-1916), D. I. Ivanovsky (1864-1920), S. N. Vinogradsky (1856-1953), M. Beijerinck(1851-1931) og andre.

På 1800-tallet en metode ble introdusert i biologien modellering , som regnes som den høyeste formen for eksperimentering. Metodene for å infisere laboratoriedyr med patogene mikroorganismer og studere patogenesen til infeksjonssykdommer ved å bruke dem, laget av L. Pasteur, R. Koch og andre mikrobiologer, er et klassisk eksempel på modellering som ble overført til det 20. århundre.

På dette tidspunktet begynte den eksperimentelle metoden å bli bredt beriket med metoder for fysikk og kjemi, som viste seg å være ekstremt verdifulle i kombinasjon med biologiske metoder (eksempel: etablering av strukturen til DNA).

Sammen med modellering på nivå med organismer For tiden utvikler modellering på molekylært og cellenivå med suksess, så vel som matematisk modellering ulike biologiske prosesser.

For eksempel kan du bygge en modell og forutsi livstilstanden i et reservoar etter en viss tid når en, to eller flere parametere endres (temperatur, saltkonsentrasjon, tilstedeværelse av rovdyr, etc.).

Systemmetode (tilnærming) er også relativt ny . Levende gjenstander regnes som systemer , det vil si en samling av elementer med visse relasjoner . Hvert objekt betraktes samtidig både som et system og som et element i et høyere ordenssystem. På begynnelsen av det tjuende århundre. Russisk filosof, sosialdemokrat, lege A.A. Bogdanov utviklet grunnlaget for systemteori, og ga den navnet generell organisasjonsvitenskap, eller tetologi .

Den eksperimentelle metoden i moderne utstyr og i kombinasjon med en systemtilnærming har radikalt transformert biologien, utdypet dens kognitive evner, utvidet forståelsen av det vitenskapelige bildet av verden og knyttet det ytterligere til produksjon og medisin.

teoretisk stadium følgende metoder brukes for kognisjon: generalisering akkumulert fakta , forfremmelse nye hypoteser , deres empirisk re-test (nye observasjoner, eksperimenter, sammenligninger, modellering). Bekreftede hypoteser blir lover , de består av teorier . Det er tydelig at både lover og teorier er det slektning karakter og før eller siden kan bli revidert.

Metodikk vitenskapelig kunnskap er doktrine om prinsippene for konstruksjon, former og metoder for vitenskapelig og pedagogisk aktivitet. Vitenskapens metodikk preger komponenter vitenskapelig forskning - hans objekt, gjenstand for analyse, forskningsoppgave ( eller problemer), et sett med forskning midler nødvendig for å løse et problem av denne typen, samt algoritme løse problemet. De viktigste anvendelsespunktene for metodikken er formulering av problemet(det er her metodiske feil oftest gjøres, som fører til presentasjon av pseudoproblemer eller vesentlig kompliserer innhenting av resultater), valg av forskningsemne og bygge en vitenskapelig teori, samt å sjekke resultatet oppnådd fra synspunktet til dens sannhet, dvs. korrespondanse til studieobjektet.

Metoder for biologi. Biologi bruker en rekke forskningsmetoder. Den beskrivende metoden er tradisjonell, men har beholdt sin betydning. Grunnleggende metoder for biologi:
· Observasjon Og beskrivelse fakta og fenomener (beskrivende metode). Observasjonsmetoden girevne til å analysere og beskrive biologiske fenomener. Den beskrivende metoden er basert på observasjonsmetoden. For å finne ut essensen av et fenomen, er det først og fremst nødvendig å samle inn og beskrive faktamateriale. Ved å bruke observasjonsmetoden kan du for eksempel studere sesongmessige endringer i dyrelivet. Observasjon er studiet av levende naturobjekter under naturlige eksistensforhold. Dette er direkte observasjon av atferd, bosetting og reproduksjon av planter og dyr i naturen. Til disse formålene brukes både tradisjonelle feltforskningsverktøy (kikkerter, videokameraer) og sofistikert laboratorieutstyr (mikroskop, biokjemiske analysatorer, diverse måleutstyr).
· Sammenligning, som gjør det mulig å etablere likheter og forskjeller mellom ulike biologiske strukturer og fenomener (komparativ metode). Sammenlign den anatomiske strukturen, den kjemiske sammensetningen, genstrukturen og andre egenskaper til organismer med ulike nivåer av kompleksitet. I dette tilfellet studeres ikke bare levende organismer, men også lenge utdødde organismer som er bevart som fossiliserte rester i fossilregisteret.
· Eksperiment (Latin experimentum - test), hvor biologiske objekter og prosesser studeres under kunstig skapte, nøyaktig kontrollerte forhold (eksperimentell metode). Den eksperimentelle metoden er assosiert med målrettet opprettelse av et system og bidrar til å studere egenskapene og fenomenene til levende natur. Eksperimentell metode (erfaring) - forskning på levende gjenstander under forhold med ekstreme miljøfaktorer - endret temperatur, lys eller fuktighet, økt belastning, toksisitet eller radioaktivitet, endret modus eller sted for utvikling (fjerning eller transplantasjon av gener, celler, organer, etc.). ) . P.). Den eksperimentelle metoden lar oss identifisere skjulte egenskaper, grensene for de adaptive (adaptive) evnene til levende systemer, graden av deres fleksibilitet, pålitelighet og variabilitet.
·Bredt brukt instrumentelle metoder : elektrografi, radar, etc.

· Modellering – konstruksjon og studie av modeller (diagrammer, grafer, beskrivelser) av prosesser og fenomener, som har blitt stadig mer brukt med utviklingen av datateknologi. Ved hjelp av modelleringsmetoden studeres et fenomen gjennom sin modell.
·Den historiske metoden er av universell betydning for alle grener av biologi - studiet av alle fenomener og prosesser som stadier av naturens evolusjonære utvikling. Den historiske metoden avslører evolusjonære transformasjoner av biologiske arter og deres samfunn. Dette er en av de viktigste metodene som tjener som grunnlag for å forstå de innhentede fakta. Den historiske metoden klargjør mønstrene for utseende og utvikling av organismer, dannelsen av deres struktur og funksjoner.
· Paleontologisk metode – studie av utdødde organismer.
· Systemmetode tilhører kategorien nye tverrfaglige forskningsmetoder. Levende gjenstander betraktes som systemer, det vil si samlinger av elementer med visse relasjoner.

· Biokjemisk metode lar deg isolere og studere stoffer som utgjør organismer, deres transformasjoner, og lar deg identifisere arvelige metabolske forstyrrelser.
Private (spesielle) cytologimetoder brukes til å studere strukturen og funksjonene til celler og vev:
· Lysmikroskopi - lar deg oppdage kjernen og noen celleorganeller - mitokondrier, kloroplaster, Golgi-apparater, flimmerhår og flageller.
· Elektronmikroskopi – lar deg studere den fine strukturen til organeller (f.eks.
kloroplaster), deres ultrastruktur,
· Sentrifugering - lar deg selektivt fremheve og studerecelleorganeller;
· Cellekulturmetode Og stoffer brukes til å studere strukturen og funksjonene til celler.