Методы исследования в биологии

На прошлом уроке вы познакомились с наукой биологией. И узнали, что, изучая её, можно ответить на многие вопросы. А сегодня вы узнаете, какими методами необходимо воспользоваться, чтобы на них ответить.

В переводе с греческого языка «методос» — означает «способ познания», «путь».

Основными методами исследования в биологии являются: наблюдение, эксперимент,

измерение.

А с другими методами биологических исследований вы познакомитесь в старших классах.

Первый метод, который мы с вами рассмотрим, ― наблюдение.

Наблюдение ― это восприятие природных объектов или явлений с помощью органов чувств. Оно является одним из самых доступных методов изучения природы, но для его проведения необходимо желание, терпение и умение.

Французский энтомолог Жан Анри Фабр пользовался этим методом при изучении окружающих организмов, в частности насекомых.

Фабра часто замечали на природе, когда он неподвижно сидел и что-то рассматривал.

Многим это занятие казалось странным. Проходящие мимо не могли, понять, чем на самом деле занимался этот человек.

Однако то, чем занимался Фабр, внесло большой вклад в науку. Его работы были не только оригинальны, но ещё и соответствовали высочайшим стандартам. Наблюдение за окружающими организмами, на первый взгляд, кажется простой работой. Но иногда для того, чтобы понять те или иные явления, необходимы годы.

Например, некоторые исследования Фабра длились десятилетиями. Он изучал поведение жуков скарабеев почти 40 лет.

Жан Фабр писал о жуках, о гусеницах бабочек, о кузнечиках, однако его наибольшие симпатии были на стороне ос. Разгадывание их нравов стало делом жизни Фабра. Благодаря своей наблюдательности он стал одним из лучших в мире знатоков насекомых.

Свои открытия Фабр описал в книгах, которыми и сегодня восхищаются учёные и любители природы разных стран.

С помощью наблюдения человек накапливает информацию об окружающем мире, приводит её в систему и ищет в этой информации какие-то закономерности. При этом учёный лишь фиксирует результаты, не вмешиваясь в сам процесс.

Следующий метод, который мы с вами рассмотрим, — это эксперимент.

Слово «эксперимент» имеет латинское происхождение и на русский язык переводится как «опыт», «проба».

Эксперимент ― это наблюдение в специально созданных и контролируемых условиях, которое позволяет установить, как те или иные условия влияют на объект или явление.

Немецкий биолог Густав Крамер экспериментально установил, что перелётные птицы во время своих путешествий ориентируются по солнцу и звёздам.

Отловленных перелётных птиц Крамер посадил в клетку, стоявшую под открытым небом, и с наступлением прохладных осенних дней установил за ними постоянное наблюдение. Как только наступила пора перелётов, птицы стали вести себя беспокойно. Они безостановочно перепархивали в клетке с места на место, но при этом сохраняли определённое направление. В ненастную погоду такого предпочтительного направления не было, но стоило показаться солнцу, как птицы (а это были дневные мигранты) возобновляли попытки лететь в направлении своих обычных миграций.

Крамеру удалось убедительно доказать роль солнца и биологических часов в ориентации птиц.

Если солнце закрыть от птиц непрозрачным экраном и с помощью зеркала направить на них солнечные лучи с другой стороны, то менялось и направление полёта.

С помощью опытов изучают поведение животных. Все вы видели, как маленькие утята следуют за мамой уткой, куда бы она ни шла.

Эта связь между мамой уткой и утёнком осуществляется в момент насиживания и вылупления птенца. Такая связь называется запечатлением. Самка во время насиживания яиц издаёт характерное кряканье, а утята, находящиеся в яйце, запечатляются на этот звук. Когда утята вылупятся, они бегут на голос, где бы ни находилась крякающая мать.

Утята запечатляются не только на голос, но и на образ (внешность) матери.

Однако, если в момент вылупления утки нет рядом, утята могут запечатлиться с любым движущимся предметом. Это было доказано экспериментально.

Выведенных из яиц утят помещали вблизи модели утки. Искусственную утку перемещали по кругу. Увидев её, утята начинали следовать за ней.

Запечатление может произойти и с человеком. Если утята первым увидят его, они будут реагировать на него, как на свою мать, и всюду за ним следовать.

Немецкий этолог Карл фон Фpиш изучал способность медоносных пчёл различать цвета.

Приманку (сладкий нектар) он помещал на квадрат определённого цвета, и вскоре насекомые садились на него и без приманки, безошибочно находя среди квадратов других цветов, даже если их меняли местами.

Проводя эти опыты учёный обнаружил, что достаточно одной пчелы «разведчицы», которая появится на цветном блюдечке с сиропом, выставленном на открытом воздухе, чтобы вскоре после её возвращения в улей к этому блюдечку прилетело множество пчёл.

Этот опыт привёл к открытию у пчёл своеобразного языка — «языка танцев», с помощью которого пчелы передают друг другу важную информацию.

Наблюдение и эксперимент часто переплетаются. Однако, для того что бы результаты, которые были получены в результате наблюдения и эксперимента, считались научными фактами, необходимо, чтобы они были проверены и подтверждены новыми наблюдениями и экспериментами.

При проведении наблюдений и экспериментов всегда проводятся измерения.

Именно анализ и сравнение измерений, полученных при проведении наблюдений и экспериментов, позволяют выявить закономерности.

При помощи весов, к примеру, можно определить массу тела.

Методом измерения было установлено, что лягушки впитывают воду через кожу. Древесную лягушку взвесили на весах и установили, что её вес равняется 95 граммам. После этого лягушку обернули мокрой тряпкой, и через час она весила уже 152 грамма.

Ни одна лягушка не пьёт воды обыкновенным способом, а всасывает её исключительно через кожу. Вот почему для них необходима близость воды или сырость.

Метод измерения также применяют для того, чтобы узнать, например, численность животных.

Учитывают общее количество и плотность зверей или птиц, рыб, обитающих на конкретной территории.

Объектом учёта могут быть сами животные (учёт по встречам), норы и хатки. А также следы животных, заметные на снегу, а в определённых условиях и следы, которые небыли отпечатаны на снегу (чернотроп).

Численность птиц определяют весной по их голосам и гнездовьям.

Для постановки эксперимента часто необходимо специальное оборудование. В биологии широко используются оптические приборы, которые позволяют во много раз увеличить изображение наблюдаемого объекта: увеличительное стекло, лупа.

Микроскопы, позволяющие увидеть объекты, размеры которых лежат за пределами разрешающей способности глаза.

С помощью светового микроскопа можно видеть детали, расстояние между которыми составляет до 0,2 мкм.

А вот ещё некоторые приборы и инструменты биологической лаборатории.

Спиртовка ― это горелка для жидкого топлива, которая используется в лабораториях для подогрева и плавления материалов, для нагрева небольших лабораторных сосудов (пробирок, колб для химических работ и пр.)

Также на уроках при проведении наблюдений и экспериментов вы будете использовать и другую лабораторную посуду: стаканы, мензурки, воронки и т.д.

Инструменты: пинцеты, препаровальные иглы, пипетки и скальпели. Однако помните, что при этом нужно соблюдать правила техники безопасности.

А вот Чашка Петри — прозрачный лабораторный сосуд. Чашка Петри широко используется для выращивания колоний микроорганизмов. А также для размножения растений в лабораторных условиях.