Методи дослідження в біології

Наука – один із способів вивчення і пізнання навколишнього світу. Біологія допомагає зрозуміти світ живої природи.
Ми вже знаємо, що люди з найдавніших часів вивчають живу природу. Спочатку вони вивчали окремі організми, збирали їх, складали списки рослин і тварин, що населяють різні місця. Зазвичай цей період вивчення живих організмів називають описовим, а саму дисципліну – природною історією. Природна історія є попередницею біології.
Кожна наука має свої методи дослідження. Однак незалежно від того, які методи використовуються, для кожного вченого найважливішим повинен залишатися принцип «Нічого не приймай на віру». Це принцип відмови від сліпої довіри до авторитету.
Науковий метод – це сукупність прийомів і операцій, використовуваних при побудові системи наукових знань.
У біології застосовуються різні методи, до найбільш важливих з них можна віднести спостереження, експеримент і порівняння.
Першоджерелами всіх наукових даних є точне, уважне, неупереджене спостереження і експеримент.
Результати, отримані в ході спостережень і експериментів, повинні бути перевірені новими спостереженнями і експериментами. Тільки після цього їх можна вважати науковими фактами.
Наприклад, в засобах масової інформації неодноразово повідомлялося про так званий «снігову людину», наводилися розповіді очевидців про зустрічі з ним, замальовки і фотографії нібито його слідів і навіть самого «снігової людини». Було організовано кілька експедицій для пошуку “снігової людини”. Але досі ніхто не зміг представити ні живого «снігової людини», ні його останків, ні якихось інших неспростовних доказів його існування. Тому, незважаючи на численні свідчення «очевидців», існування «сніжної людини» не може бути визнано науковим фактом.
Зазвичай наукове дослідження починається зі спостереження над об’єктом або явищем. Після узагальнення отриманих в результаті даних висуваються гіпотези (припущення), які можуть пояснити спостереження.
На наступному етапі дослідження розробляються і проводяться експерименти для перевірки висунутих гіпотез. Науковий експеримент повинен неодмінно супроводжуватися контрольним досвідом, умови якого відрізняються від умов експерименту одним (і тільки одним) фактором. Аналіз результатів експерименту дозволить вирішити, яка з гіпотез вірна.
Гіпотеза, яка була перевірена та виявилася відповідної фактам і здатною служити основою для вірних прогнозів, може бути названа теорією або законом. Називаючи будь-яке положення закону, вчені як би підкреслюють його універсальність, незаперечність, більшу достовірність. Однак часто терміни «закон» і «теорія» вживаються як рівнозначні.
Розглянемо етапи наукового дослідження на прикладі вивчення умов, необхідних для проростання насіння.
Спостереження за насінням показали, що вони далеко не завжди проростають. Очевидно, для їх проростання необхідні певні умови.
Отже, ми можемо сформулювати проблему дослідження: «Які умови необхідні для проростання насіння?»
Наступний етап – висування гіпотез. Ми можемо припустити, що для проростання насіння необхідні світло, темрява, вода, певна температура, повітря, грунт.
Тепер, для того щоб перевірити, які умови дійсно необхідні для проростання насіння, розробимо і проведемо експеримент.
Візьмемо шість проб по 100 насінин одного виду, наприклад кукурудзи, і помістимо в умови, що розрізняються лише за однією ознакою.
Посудина з першою пробою помістимо в світле, тепле місце. У посудину наллємо води так, щоб вона до половини покривала насіння. У цьому випадку повітря буде вільно проникати до насіння.
Другу пробу насіння помістимо в такі ж умови, що і першу, але посудину заповнимо кип’яченою водою доверху, позбавивши таким чином насіння повітря.
Посудина з третьої пробою помістимо в такі ж умови, що і перший, але в темному місці.
У четвертому посудині залишимо насіння сухими.
П’яту пробу будемо тримати при температурі 1 ° С.
Шостий посудину заповнимо вологим ґрунтом і поставимо в тепле місце.
Проаналізувавши результати експерименту, ми прийдемо до висновку, що світло і грунт не є обов’язковими умовами для проростання насіння. Насіння кукурудзи проростає при наявності води, повітря та певної температури. Однак якщо ми уважно розглянемо наші проби, то побачимо, що і при сприятливих умовах не всі насіння проросло. Вивчивши ці насіння, ми з’ясуємо, що їх зародок мертвий. Отже, прорости можуть тільки насіння з живим зародком.
Якщо ви будете порівнювати умови, необхідні для проростання насіння рослин різних видів, то переконаєтеся, що вони сильно розрізняються. Наприклад, для проростання зернівок кукурудзи води буде потрібно в два рази менше їх власної маси, а для проростання конюшини води повинно бути в півтора рази більше маси насіння. У той же час насіння конюшини проростають вже при температурі 1 ° С, кукурудзи – при температурі вище 8 ° С, а для насіння дині температура проростання становитиме 15 ° С. Ви встановите, крім того, що більшість насіння проростає як на світлі, так і в темряві, але є рослини (наприклад, тютюн, череда), для проростання насіння яких світло необхідне. Навпаки, насіння рижію дрібноплідного проростають тільки в темряві.
Отже, навіть найпростіше наукове дослідження вимагає чітко продуманого і ретельно проведеного експерименту, на підставі якого можна зробити науково достовірні висновки. При проведенні спостережень і експериментів застосовують найсучасніші прилади, апаратуру, інструменти – електронні мікроскопи, радіолокатори, хроматографи та ін.
Життя дивно різноманітна. Щоб розібратися в цьому різноманітті, необхідно виявити і впорядкувати схожість і відмінності у живих організмів. Для вирішення цих завдань застосовується порівняльний метод. Він дозволяє зіставити результати спостережень для виявлення загальних закономірностей.
Біологи використовують і інші методи дослідження. Наприклад, описовий метод широко застосовувався ще вченими давнину, але не втратив свого значення і сьогодні.
Історичний метод допомагає осмислити отримані факти, зіставивши їх з раніше відомими результатами.
У науці будь-які нові відкриття сприяють усуненню колишніх неправильних уявлень і вказують на нові взаємозв’язки між явищами. У біології нові відкриття створюють базу для безлічі практичних досягнень у медицині, сільському господарстві, промисловості та інших галузях людської діяльності.
Багато хто вважає, що слід займатися тільки тими біологічними дослідженнями, які допоможуть вирішити конкретні практичні проблеми сьогодення. Безумовно, розвиток прикладних наук має дуже важливе значення, але не можна забувати про важливість досліджень у «чистої» науці. Знання, отримані у фундаментальних дослідженнях, можуть здатися марними для повсякденного життя людини, але вони допомагають зрозуміти закони, за якими розвивається оточуючий нас світ, і майже напевно рано чи пізно знайдуть практичне застосування.

Посилання на основну публікацію