Биология 10 класс Межжерин профиль (стр. 7 из 9)

(Пригадайте, що послугувало поштовхом до того, щоб біологія стала самостійною наукою.)

Експериментальний метод — це метод, при якому дослідник вивчає певний ізольований об’єкт або процес і намагається досягнути повторюваності результатів у подібних умовах.

І. П. Павлов (1849–1936) (мал. 51) стверджував, що спостереження збирає те, що пропонує природа, дослід бере від природи те, що він хоче. (Наведіть приклади експери; ментів, які увійшли в історію біологічної науки. Які прилади при цьому використовували науковці?)

Особливе місце в біології займають методи дослідження в часі. Історичний метод широко використовується в систе+ матиці та еволюційній теорії, коли за викопними рештка+

ми вимерлих тварин і рослин (мал. 52а і 52б) визначають спорідненість та походження нині існуючих видів.

Ще один метод, який оперує більш короткими часо+ вими відрізками, — моніторинг (від лат. монітор — той, що нагадує) — постійне спостереження за станом певного біологічного об’єкта, найчастіше за угрупован+ нями організмів. Так, моніторинг видового складу рос+ лин у біосферному заповіднику Асканія+Нова (мал. 54) показав, що за останні 75 років тут з’явилося понад сто нових видів, які витісняють види, властиві європейській степовій зоні, що неминуче приведе до зміни екосистем і в цілому змінить природу заповідника.

Ще один тип моніторингу — генетичний — являє собою реєстрацію кількості спадкових порушень і зіставлення темпу їх нарощування в наступних поколіннях порівняно з попередніми. Наприклад, спеціальні дослідження в поло+ гових будинках Києва, проведені після аварії на Чорно+

бильській АЕС (мал. 53), не довели на той час вірогідного збільшення генетичних вад та спадкових захворювань у новонароджених малюків. (Прокоментуйте цей факт.) Залежно від накопичення фактів виникає необ+

Черепашки викопних найпростіших — фораменіферів

хідність їх систематизації та класифікації, виявлення певних закономірностей, що проводять за допомогою статистичних методів, які дозволяють розробити правила збору інформації і допомагають аналізувати величезні масиви даних. Особливого значення статистичні методи набули в сучасній науці з розвитком комп’ютерної техніки і створенням нових інформаційних систем. За їх допомогою можна з точністю визначити надійність результатів і висновків дослідження, вірогідність і силу зв’язку між біологічними явищами, а також вплив одиничних або численних факторів на біологічні про+

цеси. (Пригадайте, яка біологічна наука виникла завдяки застосуванню статистичного методу дослідження.) Розвиток будь+якого наукового пошуку завжди по+

Відбитки стародавніх ракоподібних — трилобітів

в’язаний з виникненням гіпотези (від грец. гіпотезіс — припущення), яка обов’язково потребує перевірки. Одним з найпростіших способів є створення копії (моделі) біоло+ гічного явища з подальшим зіставленням процесів, що відбуваються у моделі (від лат. модулюс — міра, зразок), і тими подіями, які за схожістю виникають у природі. За допомогою таких порівнянь можна одержати науково важливі факти, які неможливо дослідити іншим шляхом. Наочним прикладом такої біологічної моделі слід вважати акваріум (мал. 55), існування риб у якому багато в чому схоже на їхнє життя у природній водоймі.

У сучасній біології для створення моделі природного явища все частіше замість фізичних об’єктів викорис+ товується математична мова (формули або рівняння) і за допомогою комп’ютерних технологій проводиться

У заповіднику Асканія+Нова

клітині, організмі або біоценозі. Такий підхід отримав назву математичне моделювання, коли гіпотеза подаєть+ ся у вигляді математичної формули, за якою вибудо+ вується гіпотетичний процес, що в подальшому зістав+ ляється з реальними подіями. Якщо реальний процес відповідає гіпотетичному, то це означає: гіпотеза, покла+

Мал. 54. імітування біологічних процесів, що відбуваються в

дена в основу моделі, адекватна і сформульоване вченим припущення правильне. Якщо такої відповідності не спостерігається, то за характером відхилень між реаль+ ним і гіпотетичним процесами можна виявити додаткові чинники, які не були враховані в первинній гіпотезі.

Однією з перших математичних моделей у біології вважається модель Мальтуса, створена у XVIII ст. Вона описує розмноження особин популяції у вигляді геомет+ ричної прогресії. Проте в природі чисельність не зростає з такою швидкістю, оскільки до статевозрілого стану дожи+ ває дуже незначна частина потомства.

Серед сучасних досліджень заслуговує на увагу спро+

Акваріум дає певне уявлення про життя риб

ба моделювання біосферних процесів, здійснена амери+ канськими вченими на початку 90+х років минулого століття. В Аризоні було побудовано споруду площею

1,5 га із скляним дахом (мал. 56), що пропускав 50 % сонячного світла. Всередині 7 блоків: тропічний ліс, океан, пустеля (мал. 57), савана, мангровий естуарій (мал. 58), пасовища, житлові приміщення. 8 осіб (4 чо+ ловіки і 4 жінки) та 3000 видів рослин і тварин перебува+ ли у герметичній споруді протягом двох років. Однак рівновага швидко була порушена: мікроорганізми і комахи почали розмножуватись, знищувати сільсько+ господарські культури, кисень знизився до 15 %, під склом щоранку утворювався конденсат, який випадав рясним дощем, без вітру (регулярного коливання) дерева ставали крихкими та ламалися. (Як ви вважаєте, про що свідчать результати цього експерименту?)

Розвиток наукових знань. Результатами спостережень чи експериментів є отримання нових фактів (від лат. фак; тум — зроблене) та їх накопичення. Новий фактичний матеріал дає змогу шляхом умовиводів дійти гіпотези, яку необхідно перевірити експериментально. Якщо резуль+ тати підтверджують наукове припущення, подальше на+ копичення фактичного матеріалу дозволяє сформулювати наукові узагальнення, якими можуть бути теорія (від грец. теоріа — дослідження), принцип (від лат. прінці; піум — початок, основа), закон або вчення.

Отже, розвиток наукових знань відбувається таким шляхом: факт — умовивід — гіпотеза — експеримент — теорія (закон).

Цей шлях, властивий природничим наукам, зокрема біології, називається індукцією (від лат. індукціо — наведення) і полягає в накопиченні окремих фактів та їх узагальненні подібно до того, як з окремих ланок утво+ рюється ланцюг. Існує інший шлях пізнання — дедукція (від лат. дедукціо — відведення).

На певному етапі розвитку науки і накопичення фактів формується загальна теорія кожної науки. Так сталося в механіці й фізиці, де виникли теоретична фізика та теоре+ тична механіка. У біології через значну складність вивчен+ ня живих об’єктів, відсутність універсальної теорії життя й унеможливлення цілковитої математизації, теоретична біологія вже понад 40 років перебуває на стадії становлен+ ня. Саме тому дедукція — метод здобуття нових знань, основою якого є логічно пов’язана ланка умовиводів, у біологічній науці ще не посіла належного місця. (Пригадай; те, хто з літературних героїв досконало володів методом дедук; тивного мислення.) Одним з дедуктивних методів є метод математичного моделювання.

Біологія — це наука, яка має свої ідеї (принци пи), а також методи одержання нових знань. У її розвитку провідну роль відіграють спостереження та експерименти, що базуються на використанні досягнень точних наук (фізики, хімії, математики).

Сучасна біологія ґрунтується на інформаційних технологіях, статистичному аналізі величезних масивів даних і математичному моделюванні. Мал. 58.

Розвиток наукових знань у біології відбувається

Біосфера+2.

таким шляхом: факт — умовивід — гіпотеза — Мангровий експеримент — теорія (закон). естуарій

1. Що таке методологія?

2. Яким біологічним наукам властиве спостереження, а яким — експеримент? Наведіть приклади.

3. Що є джерелом одержання знань у біології?

4. Які наукові методи в біології є основними?

5. Що таке моделювання?

6. Яка гіпотеза називається адекватною?

7. Назвіть складові індуктивного способу пізнання дійсності.

1. Чому біологія — це наука, що базується на фактах, отрима$ них дослідним шляхом?