ביולוגיה היא מדע החיים על ביטוייו השונים. תפקודם של אורגניזמים חד-תאיים, התנהגות הזכרים והנקבות בעונת ההזדווגות, דפוסי ההורשה של תכונות - זה ועוד הרבה יותר בגדר המדע. נושא הביולוגיה הוא חקר כל גילויי החיים הללו. שיטותיו מכוונות לחיפוש אחר חוקיות במבנה, בתפקוד האורגניזמים, באינטראקציה שלהם עם הסביבה. למעשה, הם חוקרים את המאפיינים המבדילים בין חומר חי לחומר שאינו חי.
משנה
ביולוגיה הוא אוסף של כמה מדעים המתמקדים באובייקטים שונים:
- zoology;
- botany;
- microbiology;
- virology.
כל אחד מהם, בתורו, יכול להתחלק לכמה קטנים יותר. לדוגמה, איכתיאולוגיה (חקר הדגים), צפרות (חקר ציפורים), אלגולוגיה (חקר אצות) וכן הלאה מתקיימות במקביל בזואולוגיה.
אפשרות סיווג
עקרון נוסף של חלוקת ביולוגיה לרכיבים הוא מאפיינים ורמות הארגון של החומר החי. לדבריו, הם מבחינים:
- ביולוגיה מולקולרית;
- ביוכימיה;
- ציטולוגיה;
- genetics;
- ביולוגיה התפתחותית;
- אנטומיה ופיזיולוגיה של אורגניזמים שונים;
- אקולוגיה (הרבה פעמים נחשב היום כמדע נפרד);
- embryology;
- תיאוריית האבולוציה.
לכן, נושא הביולוגיה נותר ללא שינוי - זה החיים עצמם. הביטויים השונים שלו נלמדים על ידי דיסציפלינות נפרדות. יש גם ביולוגיה כללית. ההתמקדות שלו היא בתכונותיו של החומר החי המבדילות אותו מחומר שאינו חי, כמו גם במבנה ההיררכי המסודר שלו ובחיבור ההדדיות של מערכות אינדיבידואליות בינן לבין הסביבה.
ניסיון ותיאוריה
שיטות ללימוד ביולוגיה דומות בדרך כלל לדרכי הלמידה בדיסציפלינות מדעיות אחרות. הם מחולקים לאמפיריים (מעשיים, ניסיוניים) ותיאורטיים. שיטות מעשיות ללימוד ביולוגיה חושפות פרמטרים, תכונות ומאפיינים שונים של מערכות חיים. לאחר מכן מפתחים תיאוריות על בסיסן. תהליך זה הוא מחזורי, מכיוון ששיטות אמפיריות לחקר ביולוגיה משמשות לרוב על בסיס מסקנות קיימות. תיאוריות, בתורן, תמיד דורשות בדיקות אמפיריות נוספות.
איסוף ראשי של מידע
אחת השיטות האמפיריות העיקריות היא תצפית. זהו חקר התכונות החיצוניות של עצם ושינוייו בבית הגידול הטבעי שלו לאורך זמן.
כל מחקר של מערכת חיה מתחיל בהתבוננות בה. ההיסטוריה של חקר הביולוגיה ממחישה בצורה מושלמת אמירה זו. בשלבים הראשונים של התפתחות המדע, חוקרים יכלו להשתמש רק בשיטה אמפירית זו. כיום, התצפית לא איבדה את הרלוונטיות שלה. זה, כמו שיטות אחרות ללימוד ביולוגיה, משתמש בטכנולוגיות רבות. לצורך תצפית נעשה שימוש במשקפת, במצלמות שונות (ראיית לילה, ים עמוק וכן הלאה), מגוון ציוד מעבדה, כגון מיקרוסקופ, מנתח ביוכימי ועוד.
לפי אם התהליך משתמש בציוד, ניתן לחלק את התצפית לשני סוגים:
- מיידי. מטרתו לחקור את ההתנהגות והמאפיינים של אורגניזמים שונים.
- מכשירי. נעשה שימוש בציוד שונה ללימוד המאפיינים של רקמות, איברים, תאים, ניתוח ההרכב הכימי וחילוף החומרים.
ניסוי
כפי שאתה יודע, לא ניתן לצפות ישירות בכל התופעות והתהליכים הקשורים למערכות חיות בסביבתן הטבעית. בנוסף, ההבנה של קביעות מסוימות מחייבת תנאים מסוימים, שנוח יותר ליצור באופן מלאכותי מאשר להמתין להופעתם בטבע. גישה זו בביולוגיה נקראת השיטה הניסויית. זה כרוך בחקר האובייקט בתנאים קיצוניים. בדיקת הגוף בזמן חשיפה לטמפרטורות גבוהות או נמוכות, לחץ גבוה או עומס יתר, בתוך הביתאותו בסביבה יוצאת דופן עוזר לחשוף את גבולות הסיבולת שלו, לגלות תכונות והזדמנויות נסתרות. עם שיפור הטכנולוגיה, הפוטנציאל של שיטות ניסוי גדל. הנתונים המתקבלים בדרך זו הופכים מדויקים יותר ויותר. ניתן לשנות את התנאים שנוצרו במהלך הניסוי כמעט ללא הגבלה.
אחד היישומים העיקריים של הניסוי הוא לבדוק השערות שהועלו בעבר. הנתונים המתקבלים על סמך הניסיון מאפשרים לתקן את התיאוריה הנבחנת, לאשש אותה או להניח את הבסיס לתיאוריה חדשה. שיטות ניסוי של לימוד ביולוגיה, שניתן למצוא דוגמאות להן במספרים גדולים על דפי ספרי הלימוד, תורמות לחדירה עמוקה יותר של מדענים לסודות החומר החי. בזכותם המדע המודרני התקדם כל כך.
Comparison
השיטה ההיסטורית חושפת את התמורות האבולוציוניות של קהילות ומינים. זה נקרא גם השוואתי. המבנה הכימי והאנטומי, תכונות התפקוד, החומר התורשתי של אורגניזמים ברמות שונות מנותחים. כאובייקטים של השיטה ההשוואתית, משתמשים לא רק באורגניזמים חיים, אלא גם באלה שנכחדו.
טכניקה זו הפכה למקור הנתונים העיקרי עבור צ'ארלס דרווין במהלך ניסוח תורת האבולוציה.
מה שאני רואה, אני רושם
השיטה התיאורית קשורה קשר הדוק לתצפית. זה מורכב מתיקון המאפיינים, סימנים ותכונות של אובייקטים עם הניתוח שלאחר מכן. שיטת התיאור נחשבת לעתיקה ביותר בביולוגיה: בתחילה, עם שחר היווצרות המדע, התגלו בעזרתה דפוסים שונים בטבע. הנתונים המוקלטים מנותחים בקפידה, מחולקים לחשובים ולא חיוניים במסגרת תיאוריה מסוימת. ניתן להשוות, לשלב, לסווג את התכונות המתוארות. רק על בסיס שיטה זו התגלו מעמדות ומינים חדשים בביולוגיה.
ללא מתמטיקה, בשום מקום
כל המידע שנאסף על בסיס השיטות המתוארות דורש שינוי נוסף. הביולוגיה משתמשת באופן פעיל במנגנון המתמטי לשם כך. הנתונים המתקבלים מתורגמים למספרים, שעל בסיסם נבנית סטטיסטיקה מסוימת. בביולוגיה אי אפשר לחזות באופן חד משמעי תופעה כזו או אחרת. לכן לאחר ניתוח הנתונים מתגלה דפוס סטטיסטי. בהתבסס על נתונים אלה, נבנה מודל מתמטי המאפשר לחזות שינויים מסוימים במערכת החיה הנחקרת.
עיבוד כזה מאפשר לך לבנות את המידע שהתקבל. בהתבסס על המודלים שנוצרו, ניתן לחזות את מצב המערכת כמעט בכל פרק זמן. הודות לשימוש במנגנון מתמטי מרשים למדי, הביולוגיה הופכת יותר ויותר למדע מדויק.
Synthesis
יחד עם החדירה לביולוגיה של רעיונות הקיברנטיקה (הם עומדים בבסיס הדוגמנות), זה מתחיל באופן פעיללהשתמש בגישה שיטתית. לשתי המגמות הללו יש השפעה על שיטות לימוד הביולוגיה. ערכת המבנה של מבנים חיים מיוצגת כהיררכיה של מערכות ברמות שונות. כל שלב גבוה יותר הוא אלמנטים המחוברים ביניהם על בסיס דפוסים מסוימים, שהם גם מערכות, אבל ברמה נמוכה יותר.
גישה זו אופיינית למספר רב של דיסציפלינות. חדירתו לביולוגיה מעידה על המעבר במדע בכללותו מניתוח לסינתזה. תקופה של לימוד מעמיק של המבנים הפנימיים של אלמנטים בודדים מפנה את מקומה לזמן של אינטגרציה. הסינתזה של כל הנתונים המתקבלים בביולוגיה, ולעתים קרובות במדעים קשורים, תוביל להבנה חדשה של הקשרים ההדדיים של מערכות טבעיות. דוגמה למושגים הבנויים על בסיס אינטגרציה יכולה להיות התיאוריה של ויסות נוירו-הומורלי, התיאוריה הסינתטית של האבולוציה, אימונולוגיה מודרנית וסיסטמטיקה. להופעתם של כל אחד מהם קדמה הצטברות כמות גדולה של מידע על יחידות מבניות בודדות, סימנים ומאפיינים. בשלב הבא, הנתונים שנאספו אפשרו לזהות דפוסים וליצור מושגים מכלילים.
טרנד
שיטות סינתטיות ללימוד ביולוגיה מעידות על המעבר מידע אמפירי לתיאורטי. ההצטברות הראשונית של עובדות ונתונים מאפשרת לנו להעלות כמה השערות. לאחר מכן, ברוב המקרים, הם נבדקים בשיטות ניסיוניות. השערות מאושרות מועברות לדרגת דפוסים ומהוות בסיס לתיאוריות. מושגים שנוסחו בדרך זו אינםמוּחלָט. תמיד יש סיכוי שמידע חדש ידרוש בדיקה מחדש של השקפות מבוססות.
כל מיני לימוד ביולוגיה מכוונים להבין את התכונות והמאפיינים של החיים. במקרה זה, אי אפשר לייחד כל שיטה אחת בתור העיקרית. רמת הידע המודרנית הושגה רק באמצעות שימוש בו-זמני בכל שיטות ההכרה הללו של העולם הסובב. בנוסף, שיטות לימוד הביולוגיה האנושית אינן שונות משיטות איסוף וניתוח נתונים על כל אורגניזם אחר. זה מראה על הרבגוניות שלהם. עבור כל רמה של הארגון ההיררכי של מערכות חיים, נעשה שימוש באותן שיטות לימוד, אך בשילובים שונים. המעבר לשימוש בשיטות קיברנטיות ומערכתיות מעיד על אינטגרציה לא רק בתוך הביולוגיה, אלא בכל המדע בכללותו. הסינתזה של ידע מדיסציפלינות שונות תורמת להבנה מעמיקה יותר של הדפוסים הבסיסיים של העולם שבו אנו חיים.
