Методы изучения живых объектов

ОГЭ 1.3. Научные методы изучения живой природы. Метод описания в биологии (наглядный, словесный, схематический). Метод измерения (инструменты измерения). Метод классификации организмов. Наблюдение и эксперимент как ведущие методы биологии. Методы изучения организма человека. Устройство увеличительных приборов: лупы и микроскопа.

Кодификатор ОГЭ биология   Все конспекты по биологии

Основные понятия

Живая природа является системой, компоненты которой можно расположить в строгом порядке: от низших к высшим. Данный принцип организации позволяет выделить в живой природе отдельные уровни и дает комплексное представление о жизни как о природном явлении. Живая природа является сложной, многокомпонентной и строго упорядоченной системой.

5 основных уровней организации живой материи: клеточный; организменный; популяционно-видовой; биогеоценотический; биосферный.

Система – это совокупность компонентов, находящихся во взаимосвязи и образующих единое целое. Биологическая система является открытой системой (обмен веществом и энергией с окружающим миром) и существует в разных формах: клетка, ткань, орган, организм, популяция, вид, биоценоз, биосфера.

Метод – путь исследования, который проходит учёный, решая конкретную научную проблему. Метод исследования — это способ достижения цели. В биологии, как и в других науках, применяют общие и частные методы исследования.

Общие методы изучения живых объектов

Общие методы, широко используемые в биологии: 1) наблюдение, 2) описание, 3) измерение, 4) сравнение, 5) эксперимент, 6) моделирование. Ранее других в биологических исследованиях стали применять наблюдение и описание. В настоящее время ведущими методами биологии являются наблюдение и эксперимент. Исследование может проводиться непосредственно в природе — «в поле» или в специально оборудованном помещении — лаборатории. В соответствии с местом и условиями проведения исследований их называют полевыми или лабораторными.

✅ 1) Наблюдение — целенаправленное выявление объектов и закономерностей в естественных условиях (восприятие наблюдателем природных объектов с помощью органов чувств). В полевых условиях, например, орнитологи часами наблюдают за гнездом, в котором птицы выкармливают птенцов. Ботаники регулярно отмечают сроки появления листьев весной и их опадания осенью, состояние почек возобновления на побегах. В лабораториях учёные также могут проводить разнообразные наблюдения, например следить за тем, как растут и развиваются живые организмы в условиях искусственного содержания.

✅ 2) Описание — фиксация сведений об объекте средствами естественного или искусственного языка (в биологии сформированы научные понятия, обозначаемые специальными терминами). Описание часто сопровождается применением метода измерения. Описательный метод широко применялся ещё учёными древности, которые занимались сбором фактического материала и его описанием. Описание может быть:

• Словесным (устным и письменным).
• Наглядным (с использованием рисунков, фотографий, видеозаписи).
• Схематическим (с использованием схем, графиков, знаков).

✅ 3) Измерение — сравнение объекта по каким-либо свойствам с эталоном (с граммом, с метром и др.) Во время наблюдений или проведения эксперимента, очень часто используют измерение, применяя специальные приборы (инструменты измерения), например, узнать температуру можно с помощью термометра, а давление – используя тонометр или барометр. Если необходимо измерять расстояние, применяют линейку или рулетку. Иногда необходимо увеличить изображение или предмет, тогда используют увеличительное стекло, а если объект слишком маленький – пользуются микроскопом.

✅ 4) Сравнительный метод стал применяться в XVII в. и позволил выявлять сходства и различия между организмами и их частями. Использование сравнительного метода позволило получить данные, необходимые для систематизации растений и животных. В XIX в. метод был использован при разработке клеточной теории и обосновании теории эволюции.

✅ 5) Эксперимент, или опыт, — выявление свойств живых объектов в искусственно созданных условиях. При этом важно, чтобы в опыте одновременно участвовали экспериментальные и контрольные организмы одного вида, иначе очень сложно оценить результаты проведённых исследований. Например, перед посадкой картофеля часть клубней (экспериментальная) обрабатывают слабым раствором стимулятора роста (например, янтарной кислотой), а другую часть (контрольная) оставляют необработанной. После сбора урожая все клубни взвешивают и сравнивают их массу.

Большой вклад в утверждение экспериментального метода в биологии внёс Г. Мендель. Он, изучая наследственность и изменчивость организмов, впервые использовал биологический эксперимент не только для получения данных об изучаемых явлениях, но и для проверки гипотезы, формулируемой на основании получаемых результатов.

✅ 6) Моделирование — наиболее современный метод, получивший широкое распространение с появлением компьютерных программ. В то же время этот метод является лишь теоретическим. Результаты, полученные методами моделирования, обязательно должны быть проверены методами эксперимента, чтобы доказать их достоверность.

Частные (специфические) методы исследований

К специфическим методам исследования относят,в частности: исторический (изучение процессов развития ), анализ (разделение целостного на части), синтез (объединение частей в единое целое), обобщение (ранжирование фактов), классификацию (ранжирование таксонов), систематизацию (упорядочение полученных результатов), статистику (анализ массовых явлений и фактов, основанный на теории вероятностей), различные виды микроскопии (в том числе электронную), мечения, фотографирования и видеосъёмки, биохимические методы, разнообразные методы культивирования и прижизненного наблюдения культур клеток, тканей и органов, рентгеноструктурный анализ, ультрацентрифугирование, хроматографию и т. д. Рассмотрим подробнее некоторые из них:

• Метод классификации организмов (применение двойных названий организмов). Система двойных названий введена в науку шведским учёным Карлом Линнеем. Она устранила путаницу в названиях видов и упростила их разработку, а благодаря использованию единого универсального языка — латыни — учёные из разных стран смогли легко понимать друг друга. Бинарная номенклатура состоит из двух слов — родового (существительного) и видового (обычно прилагательного).
• Исторический метод помогает осмыслить полученные факты, сопоставить их с ранее известными результатами. Этот метод стал широко применяться во второй половине XIX в. благодаря работам Ч. Дарвина, который с его помощью научно обосновал закономерности появления и развития организмов, становления их структур и функций во времени и пространстве.
• Для изучения клетки существуют специально разработанные приёмы проведения наблюдений, измерений, выполнения экспериментов и др. Этот метод называют микроскопией. Он предусматривает не только применение световых и электронных микроскопов, но и подготовку материала для исследований — изготовление тонких срезов тканей и клеток, специальное окрашивание препаратов.
• Широко используется мечение животных специальными метками: кольцевание птиц, мечение рыб, морских черепах, китов и др. Оно помогает учёным узнать о миграциях (перемещениях) этих животных, о продолжительности их жизни.

Современное научное исследование

Сначала на основании собранных фактов учёным формулируется проблема исследования. Для её решения выдвигаются гипотезы, каждая из которых проверяется экспериментально, путём применения соответствующих методов исследования, в процессе чего могут быть получены новые научные факты. Если эти факты противоречат выдвинутой гипотезе, то она отвергается. Если же гипотеза согласуется с полученными фактами и позволяет делать верные прогнозы, то она может стать теорией. Некоторые теории устанавливают связи между различными явлениями. Это правила и законы. Из правил возможны исключения, а законы действуют всегда.

В биологических исследованиях всё шире применяют моделирование, которое считают высшей формой эксперимента. Так, ведутся активные работы по компьютерному моделированию важнейших биологических процессов, основных направлений эволюции, развития экосистем или даже всей биосферы (например, в случае глобальных климатических или техногенных изменений).

Методы изучения организма человека

К методам изучения организма человека относятся ведущие практические методы:

• Наблюдение — метод, основанный на преднамеренном восприятии объектов и их свойств без активного вмешательства.
• Измерение — определение количественных характеристик изучаемых признаков с помощью измерительных приборов.
• Эксперимент — изучение свойств живых объектов в контролируемых условиях, которое подразумевает активное воздействие исследователя на объект.

Для проведения наблюдений и измерений используются современные приборы и методики, которые позволяют безопасно для человека изучить работу и состояние его внутренних органов. Примеры таких методик: эндоскопия, электроэнцефалография, рентгенография, компьютерная томография (КТ), ультра-звуковое исследование (УЗИ), электрокардиография (ЭКГ), анализы кала, мочи, крови, сбор антропометрических данных.

Устройство увеличительных приборов

Живые организмы состоят из клеток. Размеры клеток настолько малы, что их практически не возможно рассмотреть без использования увеличительных приборов. Метод наблюдения требует усилить возможности человеческого глаза для того, чтобы детально рассмотреть внутреннее и внешнее строение живых организмов. Для этого используют увеличительные приборы: лупы, световые и электронные микроскопы.

Лупа – простейший увеличительный прибор, который состоит из увеличительного стекла, которое для удобства работы вставлено в оправу с ручкой. Лупы бывают ручные и штативные. Ручная лупа может увеличивать рассматриваемый объект от 2 до 20 раз. Штативная лупа увеличивает объект в 10–20 раз. С помощью лупы можно рассмотреть форму достаточно крупных клеток, но изучить их строение невозможно.

Первые простейшие микроскопы состояли всего из двух линз, а сложные современные модели — из нескольких линз, расположенных одна над другой. Микроскопы бывают световыми и электронными.

Световой микроскоп – оптический прибор, позволяющий увеличивать изображение до 3600 раз. Микроскоп состоит из трубки, или тубуса. В верхней части тубуса находится окуляр. Он состоит из оправы и двух увеличительных стёкол. На нижнем конце тубуса находится объектив, состоящий из оправы и нескольких увеличительных стёкол. Тубус прикреплён к штативу и поднимается и опускается с помощью винтов. На штативе находится также предметный столик, в центре которого имеется отверстие и под ним зеркало. Рассматриваемый на предметном стекле объект помещается на предметный столик и закрепляется на нём с помощью зажимов. С его помощью можно рассмотреть отдельные клетки многоклеточных организмов, например клетки крови; одноклеточные организмы — водоросли, простейших, бактерии; пыльцу и споры растений и др.

В электронном микроскопе вместо светового потока используется поток мельчайших элементарных частиц — электронов, благодаря чему можно получать изображение, увеличенное в миллион раз. С помощью этого прибора можно рассматривать не только клетки, но и их части и даже вирусы и крупные биомолекулы. Внешне электронный микроскоп очень отличается от светового. Это крупный прибор, связанный с компьютером, при его работе изображение передаётся на монитор.

Это конспект по биологии для 5-9 классов «Методы изучения живых объектов» (обновлено 29.05.2024).
Выберите дальнейшие действия:

• Найти конспект по Кодификатору ОГЭ.
• Вернуться к списку конспектов по Биологии.
• Проверить знания по Биологии.