Биологията е наука за живота в различните му проявления. Функционирането на едноклетъчните организми, поведението на мъжките и женските през сезона на чифтосване, моделите на унаследяване на черти - това и много повече е в рамките на науката. Предмет на биологията е изучаването на всички тези прояви на живота. Методите му са насочени към търсене на закономерности в устройството, функционирането на организмите, тяхното взаимодействие с околната среда. Всъщност те изучават онези свойства, които отличават живата материя от неживата.
Подразделения
Биологията е колекция от няколко науки, които се фокусират върху различни обекти:
- зоология;
- ботаника;
- микробиология;
- вирология.
Всеки от тях от своя страна може да бъде разделен на няколко по-малки. Например, ихтиология (изучаване на рибите), орнитология (изучаване на птици), алгология (изучаване на водорасли) и т.н. съжителстват в зоологията.
Опция за класификация
Друг принцип за разделяне на биологията на компоненти е свойствата инива на организация на живата материя. Според него те различават:
- молекулярна биология;
- биохимия;
- цитология;
- генетика;
- биология на развитието;
- анатомия и физиология на различни организми;
- екология (често смятана днес за отделна наука);
- ембриология;
- теория на еволюцията.
Така предметът на биологията остава непроменен – това е самият живот. Различните му проявления се изучават от отделни дисциплини. Има и обща биология. Фокусът му е върху свойствата на живата материя, които я отличават от неживата материя, както и нейната подредена йерархична структура и взаимовръзката на отделните системи между тях и околната среда.
Опит и теория
Методите за изучаване на биология като цяло са подобни на начините за учене в други научни дисциплини. Те се делят на емпирични (практически, експериментални) и теоретични. Практическите методи за изучаване на биологията разкриват различни параметри, свойства и характеристики на живите системи. След това на тяхна основа се развиват теории. Този процес е цикличен, тъй като емпиричните методи за изучаване на биологията най-често се използват въз основа на вече съществуващи заключения. Теориите от своя страна винаги изискват допълнително емпирично тестване.
Основно събиране на информация
Един от основните емпирични методи е наблюдението. Това е изследване на външните характеристики на даден обект и промените му в естественото му местообитание с течение на времето.
Всяко изследване на жива система започва с наблюдението й. Историята на изучаването на биологията отлично илюстрира това твърдение. На първите етапи от развитието на науката изследователите можеха да използват само този емпиричен метод. Днес наблюдението не е загубило своята актуалност. Той, подобно на други методи за изучаване на биология, използва множество технологии. За наблюдение се използват бинокли, различни камери (нощно виждане, дълбоководни и др.), разнообразно лабораторно оборудване, като микроскоп, биохимичен анализатор и други.
В зависимост от това дали процесът използва оборудване, наблюдението може да бъде разделено на два вида:
- Незабавно. Той има за цел да изучава поведението и характеристиките на различни организми.
- Инструментален. Използва се различно оборудване за изследване на характеристиките на тъкани, органи, клетки, анализ на химичния състав и метаболизъм.
Експеримент
Както знаете, не всички явления и процеси, свързани с живите системи, могат да се наблюдават директно в тяхната естествена среда. Освен това разбирането на определени закономерности изисква определени условия, които е по-удобно да се създават изкуствено, отколкото да се чака появата им в природата. Този подход в биологията се нарича експериментален метод. Тя включва изследване на обекта в екстремни условия. Преглед на тялото при излагане на високи или ниски температури, високо налягане или прекомерно натоварване, на закритотой в необичайна среда помага да се разкрият границите на неговата издръжливост, да се открият скрити свойства и възможности. С усъвършенстването на технологиите се увеличава потенциалът на експерименталните методи. Получените по този начин данни стават все по-точни. Създадените по време на експеримента условия могат да варират почти неограничено.
Едно от основните приложения на експеримента е да се тестват по-рано изтъкнати хипотези. Данните, получени въз основа на опит, позволяват да се коригира разглежданата теория, да се потвърди или да се постави основата на нова. Експерименталните методи за изучаване на биологията, примери за които могат да бъдат намерени в голям брой на страниците на учебниците, допринасят за по-дълбоко проникване на учените в тайните на живата материя. Благодарение на тях съвременната наука постигна такъв напредък.
Сравнение
Историческият метод разкрива еволюционните трансформации на общности и видове. Нарича се още сравнителен. Анализирани са химичната и анатомичната структура, особеностите на функциониране, наследствен материал на организми от различни нива. Като обекти на сравнителния метод се използват не само живи организми, но и изчезнали.
Тази техника стана основният източник на данни за Чарлз Дарвин по време на формулирането му на теорията на еволюцията.
Това, което виждам, го записвам
Описателният метод е тясно свързан с наблюдението. Състои се във фиксиране на забелязаните свойства, знаци ихарактеристики на обектите с последващия им анализ. Методът на описанието се счита за най-древния в биологията: първоначално, в зората на формирането на науката, именно с негова помощ бяха открити различни модели в природата. Записаните данни се анализират внимателно, разделени на важни и несъществени в рамките на определена теория. Описаните характеристики могат да се сравняват, комбинират, класифицират. Само въз основа на този метод бяха открити нови класове и видове в биологията.
Без математика, никъде
Всичката информация, събрана въз основа на описаните методи, изисква допълнителна трансформация. Биологията активно използва математическия апарат за това. Получените данни се превеждат в числа, на базата на които се изграждат определени статистики. В биологията е невъзможно еднозначно да се предвиди едно или друго явление. Ето защо след анализ на данните се разкрива статистическа закономерност. Въз основа на тези данни се изгражда математически модел, който позволява да се предскажат някои промени в изследваната жива система.
Такава обработка ви позволява да структурирате получената информация. Въз основа на създадените модели е възможно да се прогнозира състоянието на системата за почти всеки период от време. Благодарение на използването на доста впечатляващ математически апарат, биологията все повече се превръща в точна наука.
Синтез
Заедно с навлизането в биологията на идеите на кибернетиката (те са в основата на моделирането) тя активно започваизползвайте систематичен подход. И двете тенденции оказват влияние върху методите на изучаване на биологията. Схемата на структурата на живите структури е представена като йерархия от системи от различни нива. Всяка по-висока стъпка е елементи, свързани помежду си въз основа на определени модели, които също са системи, но ниво по-ниско.
Този подход е типичен за голям брой дисциплини. Проникването му в биологията свидетелства за прехода в науката като цяло от анализ към синтез. Период на задълбочено изследване на вътрешните структури на отделните елементи отстъпва място на време на интеграция. Синтезът на всички данни, получени в биологията, а често и в сродните науки, ще доведе до ново разбиране за взаимовръзките на природните системи. Пример за концепции, изградени на базата на интеграция, могат да бъдат теорията за неврохуморалната регулация, синтетичната теория на еволюцията, съвременната имунология и систематика. Появата на всеки от тях беше предшествана от натрупване на голямо количество информация за отделни структурни единици, признаци и характеристики. На следващия етап събраните данни позволиха да се идентифицират модели и да се създадат обобщаващи концепции.
Тренд
Синтетичните методи за изучаване на биологията свидетелстват за прехода от емпирично към теоретично познание. Първоначалното натрупване на факти и данни ни позволява да изложим някои хипотези. След това в повечето случаи те се тестват с помощта на експериментални методи. Потвърдените хипотези се прехвърлят в ранга на моделите и формират основата на теориите. Така формулираните понятия не саабсолютен. Винаги има вероятност новата информация да изисква преразглеждане на установените възгледи.
Всички видове изучаване на биология са насочени към разбиране на свойствата и характеристиките на живота. В този случай е невъзможно да се отдели нито един метод като основен. Съвременното ниво на познание се постига само чрез едновременното използване на всички тези методи за познание на околния свят. Освен това методите за изучаване на човешката биология не се различават от методите за събиране и анализиране на данни за всеки друг организъм. Това показва тяхната гъвкавост. За всяко ниво на йерархичната организация на живите системи се използват едни и същи методи на изследване, но в различни комбинации. Преходът към използването на кибернетични и системни методи показва интеграция не само в рамките на биологията, но и в цялата наука като цяло. Синтезът на знания от различни дисциплини допринася за по-задълбочено разбиране на основните модели на света, в който живеем.
