1. Моя освіта – реферати, конспекти, доповіді
  2. Біологія
  3. Методи біологічних досліджень — визначення, завдання, приклади

Методи біологічних досліджень — визначення, завдання, приклади

Біологія – це наука, що вивчає живі форми і їх взаємодію один з одним і навколишнім середовищем, закономірності розвитку, модифікації та можливі варіанти життєвих форм.

Існуючі методи біологічних досліджень в повному обсязі використовуються сучасними вченими. Це сукупність величезної кількості прийомів, досліджень в суміжних областях знань, операцій і дослідів, які допомагають синтезувати і об’єднати всі отримані результати в одну загальну систему.

Базові методи дослідження

На сьогоднішній день Біологія являє собою окрему досліджувану науку, але до ХХ століття вона підходила під поняття «пакет наук». Її тісно пов’язують з біохімією, біофізикою, космічною і молекулярною біологією, екологією (в даний момент вона представляє окрему науку).

Існує теоретичний поділ біології на наступні області:

  • загальна – молекулярна, клітинна, тканинна, розділ органів і систем, розділ популяція і природні спільноти;
  • наука організмів – ботаніка, зоологія, мікологія, мікробіологія.

Відповідно всі дослідницькі методи поділяються в залежності від області вивчення.

Суть будь — якого наукового дослідження – це використання методів пізнавального характеру, методології та експериментів у загальній сукупності. Такі шляхи вивчення предмета дозволяють описати, класифікувати, пояснити і частково припустити подальший шлях розвитку будь-якого мікроорганізму. Класифікація методів біологічних досліджень в таблиці:

МетодСуть метода
ОписовийЗастосовувався вченими в глибоку давнину. Складається в зборі фактичного матеріалу, спостереженні, описі різних об’єктів, явищ і їх властивостей в певному середовищі.
ПорівняльнийПорівняння і систематизація отриманих при використанні інших методів даних. Основне застосування-анатомія, ембріологія, клітинна теорія, палеонтологія та ін. У сучасних дослідженнях порівняльний метод часто замінюють на моніторинг, як більш ефективний шлях вивчення предмета. Моніторинг дозволяє проводити постійне спостереження, створюючи окрему біосферу або екосистему для конкретного об’єкта. Ретельне моніторингове дослідження включає в себе аналітику і подальший прогноз щодо досліджуваного предмета або явища.
ІсторичнийЗ’ясування закономірностей у виникненні живих організмів і їх розвитку, в становленні як структури, у функціональності на тлі геологічної історії Земної кулі. Метод дозволив створити вчення про еволюційний розвиток органічного світу.
ЕкспериментальнийДослідження засноване на практичному досвіді зміни базових (природних) даних і на результатах спостережень. Експеримент може бути польовим або лабораторним. Саме він показує найповнішу і достовірну картину.

Етапи емпіричної стадії

Описувані в таблиці основні методи вивчення біології складають емпіричну стадію пізнання цієї природної науки. Дана стадія складається з декількох обов’язкових кроків. Їх дотримуються в певній послідовності, але перед цим необхідно поставити мету, сформулювати завдання, висунути гіпотезу. А далі вчений приступає до збору доказів:

  • Спостереження явища, процесу, об’єкта або змодельованого експерименту.
  • Фіксація отриманих даних, їх максимально сувора оцінка.
  • Первинна обробка даних на предмет виявлення закономірностей і зв’язків. Класифікація інформації, опис за допомогою спеціалізованої наукової термінології.
  • Порівняльний аналіз з раніше отриманими даними.
  • Емпіричне дослідження використовує всі доступні сучасній науці методи, саме це робить його максимально інформативним.

Теоретична стадія

У порівнянні з основними (універсальними) шляхами проведення дослідження, теоретичний підхід, так само як і кібернетичний, є більш сучасним. Всі біологічні об’єкти стають частиною системи зі своєю ієрархією. З урахуванням того, що всі конструкції багатоступінчасті, кожна її частина може розглядатися і як система, і як елемент більш високого порядку. Такий принцип справедливий для всіх рівнів – від макромолекул до земної біосфери.

На противагу емпіричній стадії теоретичний рівень передбачає використання вторгнення в природу об’єкта, розкриття його внутрішньої текстури, пристрою становлення, джерел виникнення, опис функціонування.

Статистичний шлях дослідження біології

Метод заснований на використанні отриманого матеріалу (моделювання, різних експериментів, спостережень), його обробці, всебічному аналізі, виявленні закономірності і остаточному викладі у вигляді статистичного висновку. Це загальне визначення статистичного шляху дослідження.

Необхідність в даному дослідженні виникла як природний перехід від описового методу, що надає початкові дані спостережень, до його остаточного аналізу і висновків. Саме математична статистика дозволяє систематизувати дані і витягти максимально можливу корисну інформацію з усіх інших базових методів. Дослідження проходить в 3 етапи:

  • Спостереження і збір первинних даних для складання статистики.
  • Обробка та аналіз результатів, групування отриманих результатів. Зведення даних в статистичні таблиці. На даному етапі відбувається перехід від характеристики одиничного об’єкта до зведених характеристик сукупності в цілому або її групи.
  • Аналізуюча статистика. Заключний етап, на якому методом узагальнення всіх показників проводять аналіз і здійснюють оціночний прогноз.

Статистичний аналіз-це заключний, найбільш важливий етап дослідження. Він виявляє особливості і причини даного явища, порівнює його з іншими, прийнятими за основу (в результаті історичного методу), формулює висновки, припущення, гіпотези і прогнози, проводить статистичну перевірку за всіма зазначеними даними. Аналіз є завершальною стадією статистичного (математичного) методу.

Метод моделювання

Створення моделей дає технічну можливість для вивчення і вимірювання процесів, явищ і об’єктів, які неможливо пізнати в природних умовах. Моделювання частково замінює експеримент. Але у нього є і кілька додаткових позитивних переваг:

  • Маючи одиничний комплекс даних, можлива розробка деякого числа моделей, для яких буде застосована різна інтерпретація досліджуваного процесу. У підсумку вибирається найбільш перспективна і плідна версія для теоретичних тлумачень.
  • При моделюванні можна робити різні зміни, вводити Доповнення, використовувати спрощення.
  • Можливе поєднання експериментального методу і теоретичного (модельні експерименти). Приклад: синтез амінокислот по Міллеру.
  • У складних багатоструктурних моделях більшість завдань виконують за допомогою комп’ютерних технологій, що істотно спрощує процес дослідження.

В даний час моделювання як метод, застосовуваний в біології, виконує самостійні завдання і відноситься до відокремленої ступені в ході створення теорії або вчення.

Крім незаперечних переваг, у теоретичних методів дослідження присутній один, але незаперечний недолік: вони не можуть впливати на спостережувані процеси, об’єкти або явища. Вони тільки допомагають їх виявленню і виявленню прихованих закономірностей.

Приватні дослідницькі методи

Як наука, біологія формувалася в результаті досліджень і експериментів в інших областях: фізиці, математиці, хімії, тобто природничих наук. Тому деякі методи застосовні для досліджень в біології прийшли з суміжних, прикордонних галузей: біофізика, біохімія, вірусологія, екологія.

Будь-який метод-це, перш за все, шлях для досягнення мети, встановлення істини. І емпіричні, і теоретичні способи повною мірою відповідають цим вимогам. Але в деяких випадках виникає потреба в отримання додаткових, сучасних, більш достовірних даних. В такому випадку засобом для досягнення цілей служить застосування спеціальних конкретних досліджень. До приватних методів дослідження в біології відносяться:

Генеалогічний метод

  • Генеалогічний. В суті дослідження-вивчення і систематичний аналіз родоводу, і виявлення спадкової природи деяких явищ і можливості розвитку патологій.
  • Палеонтологічний. З’ясовує спорідненість між об’єктами, організмами і явищами за допомогою досліджень земної кори в різних геологічних шарах. Даний метод буває філогенетичний і біогенетичний (порівняно-ембріологічний або порівняно-анатомічний). Перший досліджує історичний розвиток цілої форми, другий-окремого організму.
    Центрифугування. Технічний спосіб виявити окремі елементи в загальній суміші під вплив швидкісної відцентрової сили. Об’єктовою формою виступає центрифуга, в ній за допомогою сепарації матеріал розділяється на окремі фракції згідно з коефіцієнтом щільності.
  • Цитологічний (мікроскопування або цитогенетичний метод). Мікробіологічне дослідження клітини за допомогою мікроскопа. Призначення-виявлення хромосомних, генних, мітохондріальних мутацій, онкопатологій і т. д. клітина з аномалією стає попередницею розвитку цілої колонії клітин, які з часом сформуються в пухлину або стигму дисембріогенезу. Своєчасне дослідження сприяє встановленню діагнозу на ранньому терміні і прийняття тактичного рішення про схему лікування.
  • Біохімічний. Завдання-вивчення хіміко-біологічних процесів в організмі, за допомогою дослідження різних рідин, виявлення порушень обміну речовин, що відбуваються в результаті спадкових причин. Це найбільш точний метод діагностики, на кінцеву картину якого не може вплинути навіть прийом різних препаратів або наявне захворювання. При цьому не потрібно забору великої кількості матеріалу, метод застосуємо багаторазово, всі аналізи проводяться в найкоротші терміни. Найпростішим прикладом біохімічного дослідження є відомий всім загальний аналіз крові.

Всі перераховані біологічні методи мають тісний зв’язок один з одним, між ними неможливо провести чітку межу. Вони застосовуються або послідовно один за одним, або одночасно в поєднанні. Тільки так можна отримати чітку картину досліджуваного явища або процесу.

Біологічні методи

Багаторічна історія розвитку науки дозволила накопичити неймовірно великий практичний, емпіричний і теоретичний досвід, розроблено безліч методик, наприклад, підготовки препаратів (фіксація об’єктів хімікатами — спирт, формалін, хлороформ та ін.), фарбування еозином, йодом, гематоксиліном та ін.

Створені для досліджень прилади вже самі по собі є результатом наукового прогресу. Вони дозволяють проводити вивчення біохімічних, молекулярних, електромагнітних та інших процесів в живих клітинах, тканинах, органах і т. д.

Перед вченими всіх часів регулярно ставляться все нові і нові завдання, які вимагають вирішення. Для цього їм доводиться вивчати отримані дані, збирати матеріали, висувати гіпотези, проводити аналізи. Все це в сукупності і носить назву «наукове дослідження». І саме такі дослідження дозволяють в підсумку створювати цілісну біологічну картину світу.

ПОДІЛИТИСЯ: