Bioloģija ir zinātne par dzīvību tās dažādajās izpausmēs. Vienšūnu organismu darbība, tēviņu un mātīšu uzvedība pārošanās sezonā, īpašību pārmantošanas modeļi - tas un daudz kas cits ir zinātnes sfērā. Bioloģijas priekšmets ir visu šo dzīvības izpausmju izpēte. Tās metodes ir vērstas uz likumsakarību meklēšanu organismu struktūrā, funkcionēšanā, to mijiedarbībā ar vidi. Patiesībā viņi pēta tās īpašības, kas atšķir dzīvo vielu no nedzīvas.
Apakšnodaļas
Bioloģija ir vairāku zinātņu krājums, kas koncentrējas uz dažādiem objektiem:
- zooloģija;
- botānika;
- mikrobioloģija;
- viroloģija.
Katru no tiem savukārt var sadalīt vairākos mazākos. Piemēram, zooloģijā līdzās pastāv ihtioloģija (zivju izpēte), ornitoloģija (putnu izpēte), algoloģija (aļģu izpēte) un tā tālāk.
Klasifikācijas opcija
Cits princips bioloģijas sadalīšanai komponentos ir īpašības undzīvās vielas organizācijas līmeņi. Pēc viņa teiktā, tie atšķir:
- molekulārā bioloģija;
- bioķīmija;
- citoloģija;
- ģenētika;
- attīstības bioloģija;
- dažādu organismu anatomija un fizioloģija;
- ekoloģija (šodien bieži tiek uzskatīta par atsevišķu zinātni);
- embrioloģija;
- evolūcijas teorija.
Tādējādi bioloģijas priekšmets paliek nemainīgs – tā ir pati dzīve. Tās dažādās izpausmes pēta atsevišķas disciplīnas. Ir arī vispārējā bioloģija. Tās uzmanības centrā ir dzīvās matērijas īpašības, kas to atšķir no nedzīvās, kā arī sakārtotā hierarhiskā struktūra un atsevišķu sistēmu savstarpējā saikne starp sevi un vidi.
Pieredze un teorija
Bioloģijas studiju metodes kopumā ir līdzīgas citu zinātnes disciplīnu mācīšanās metodēm. Tos iedala empīriskajos (praktiskajos, eksperimentālajos) un teorētiskajos. Praktiskās metodes bioloģijas pētīšanai atklāj dažādus dzīvo sistēmu parametrus, īpašības un īpašības. Tad uz to pamata tiek izstrādātas teorijas. Šis process ir ciklisks, jo empīriskās bioloģijas pētīšanas metodes visbiežāk tiek izmantotas, pamatojoties uz jau esošiem secinājumiem. Savukārt teorijām vienmēr ir nepieciešama papildu empīriska pārbaude.
Primārā informācijas apkopošana
Viena no galvenajām empīriskajām metodēm ir novērošana. Tā ir objekta ārējo īpašību un tā dabisko dzīvotņu izmaiņu izpēte laika gaitā.
Jebkurš dzīvas sistēmas pētījums sākas ar tās novērošanu. Bioloģijas studiju vēsture lieliski ilustrē šo apgalvojumu. Zinātnes attīstības pirmajos posmos pētnieki varēja izmantot tikai šo empīrisko metodi. Mūsdienās novērošana nav zaudējusi savu aktualitāti. Tā, tāpat kā citas bioloģijas studiju metodes, izmanto daudzas tehnoloģijas. Novērošanai tiek izmantoti binokļi, dažādas kameras (nakts redzamības, dziļjūras u.c.), dažādas laboratorijas iekārtas, piemēram, mikroskops, bioķīmiskais analizators un citas.
Atbilstoši tam, vai procesā tiek izmantots aprīkojums, novērojumus var iedalīt divos veidos:
- Tūlītēji. Tās mērķis ir izpētīt dažādu organismu uzvedību un īpašības.
- Instrumentālā. Tiek izmantotas dažādas iekārtas, lai pētītu audu, orgānu, šūnu īpašības, analizētu ķīmisko sastāvu un vielmaiņu.
Eksperiments
Kā zināms, ne visas parādības un procesus, kas saistīti ar dzīvajām sistēmām, var novērot tieši to dabiskajā vidē. Turklāt noteiktu likumsakarību izpratnei nepieciešami noteikti apstākļi, kurus ērtāk ir radīt mākslīgi, nekā gaidīt to parādīšanos dabā. Šo pieeju bioloģijā sauc par eksperimentālo metodi. Tas ietver objekta izpēti ekstremālos apstākļos. Ķermeņa pārbaude augstas vai zemas temperatūras, augsta spiediena vai pārmērīgas slodzes iedarbības laikā, telpāsviņš neierastā vidē palīdz atklāt savas izturības robežas, atklāt apslēptās īpašības un iespējas. Uzlabojoties tehnoloģijām, palielinās eksperimentālo metožu potenciāls. Šādi iegūtie dati kļūst arvien precīzāki. Eksperimenta laikā radītos apstākļus var mainīt gandrīz bezgalīgi.
Viens no galvenajiem eksperimenta pielietojumiem ir iepriekš izvirzīto hipotēžu pārbaude. Uz pieredzes pamata iegūtie dati ļauj labot aplūkoto teoriju, to apstiprināt vai likt pamatus jaunai. Eksperimentālās bioloģijas izpētes metodes, kuru piemērus var atrast ļoti daudz mācību grāmatu lappusēs, veicina zinātnieku dziļāku iekļūšanu dzīvās matērijas noslēpumos. Pateicoties viņiem, mūsdienu zinātne ir panākusi šādu progresu.
Salīdzinājums
Vēsturiskā metode atklāj kopienu un sugu evolucionārās pārvērtības. To sauc arī par salīdzinošo. Tiek analizēta dažāda līmeņa organismu ķīmiskā un anatomiskā uzbūve, funkcionēšanas īpatnības, iedzimtais materiāls. Kā salīdzinošās metodes objekti tiek izmantoti ne tikai dzīvie organismi, bet arī izmirušie.
Šis paņēmiens kļuva par galveno datu avotu Čārlzam Darvinam, kad viņš formulēja evolūcijas teoriju.
Ko redzu, to pierakstu
Aprakstošā metode ir cieši saistīta ar novērošanu. Tas sastāv no pamanīto īpašību, zīmju un zīmju nostiprināšanasobjektu iezīmes ar to turpmāko analīzi. Apraksta metode tiek uzskatīta par senāko bioloģijā: sākotnēji, zinātnes veidošanās rītausmā, ar tās palīdzību tika atklāti dažādi dabas modeļi. Ierakstītie dati tiek rūpīgi analizēti, sadalīti svarīgajos un nebūtiskajos konkrētas teorijas ietvaros. Aprakstītās pazīmes var salīdzināt, kombinēt, klasificēt. Tikai uz šīs metodes pamata bioloģijā tika atklātas jaunas klases un sugas.
Bez matemātikas nekur
Visai informācijai, kas savākta, pamatojoties uz aprakstītajām metodēm, nepieciešama turpmāka transformācija. Bioloģija šim nolūkam aktīvi izmanto matemātisko aparātu. Iegūtie dati tiek pārvērsti skaitļos, uz kuru pamata tiek veidota noteikta statistika. Bioloģijā nav iespējams viennozīmīgi paredzēt vienu vai otru parādību. Tāpēc pēc datu analīzes atklājas statistiskais modelis. Pamatojoties uz šiem datiem, tiek izveidots matemātiskais modelis, kas ļauj prognozēt dažas izmaiņas pētāmajā dzīvajā sistēmā.
Šāda apstrāde ļauj strukturēt saņemto informāciju. Pamatojoties uz izveidotajiem modeļiem, ir iespējams paredzēt sistēmas stāvokli gandrīz jebkurā laika periodā. Pateicoties diezgan iespaidīga matemātiskā aparāta izmantošanai, bioloģija arvien vairāk kļūst par eksakto zinātni.
Sintēze
Līdz ar kibernētikas ideju iespiešanos bioloģijā (tās ir modelēšanas pamatā), tā aktīvi sākasizmantot sistemātisku pieeju. Abas šīs tendences ietekmē bioloģijas studiju metodes. Dzīvo struktūru struktūras shēma tiek attēlota kā dažādu līmeņu sistēmu hierarhija. Katrs augstākais pakāpiens ir elementi, kas ir savstarpēji saistīti, pamatojoties uz noteiktiem modeļiem, kas arī ir sistēmas, bet par līmeni zemāks.
Šī pieeja ir raksturīga daudzām disciplīnām. Viņa iekļūšana bioloģijā liecina par pāreju zinātnē kopumā no analīzes uz sintēzi. Atsevišķu elementu iekšējo struktūru padziļinātas izpētes periods dod vietu integrācijas laikam. Visu bioloģijā un bieži vien ar to saistītajās zinātnēs iegūto datu sintēze radīs jaunu izpratni par dabas sistēmu savstarpējām sakarībām. Uz integrācijas pamata veidotu jēdzienu piemērs var būt neirohumorālās regulēšanas teorija, sintētiskā evolūcijas teorija, mūsdienu imunoloģija un sistemātika. Pirms katra no tām parādīšanās tika uzkrāts liels informācijas apjoms par atsevišķām struktūrvienībām, pazīmēm un īpašībām. Nākamajā posmā apkopotie dati ļāva identificēt modeļus un izveidot vispārinošus jēdzienus.
Tendence
Sintētiskās bioloģijas studiju metodes liecina par pāreju no empīriskām uz teorētiskām zināšanām. Sākotnējā faktu un datu uzkrāšana ļauj izvirzīt dažas hipotēzes. Pēc tam vairumā gadījumu tie tiek pārbaudīti, izmantojot eksperimentālās metodes. Apstiprinātās hipotēzes tiek pārnestas uz modeļu pakāpi un veido teoriju pamatu. Šādi formulēti jēdzieni navabsolūts. Vienmēr pastāv iespēja, ka jaunai informācijai būs jāpārskata izveidotie viedokļi.
Visa veida bioloģijas studijas ir vērstas uz dzīves īpašību un īpašību izpratni. Šajā gadījumā nav iespējams izcelt kādu vienu metodi kā galveno. Mūsdienu zināšanu līmenis tika sasniegts, tikai vienlaikus izmantojot visas šīs apkārtējās pasaules izziņas metodes. Turklāt cilvēka bioloģijas izpētes metodes neatšķiras no datu vākšanas un analīzes metodēm par jebkuru citu organismu. Tas parāda to daudzpusību. Katram dzīvo sistēmu hierarhiskās organizācijas līmenim tiek izmantotas vienas un tās pašas izpētes metodes, bet dažādās kombinācijās. Pāreja uz kibernētisko un sistēmisko metožu izmantošanu liecina par integrāciju ne tikai bioloģijā, bet visā zinātnē kopumā. Zināšanu sintēze no dažādām disciplīnām veicina dziļāku izpratni par pasaules, kurā mēs dzīvojam, pamata modeļiem.
