Βιολογία είναι η επιστήμη της ζωής στις διάφορες εκδηλώσεις της. Η λειτουργία των μονοκύτταρων οργανισμών, η συμπεριφορά των αρσενικών και των θηλυκών κατά την περίοδο ζευγαρώματος, τα πρότυπα κληρονομικότητας των χαρακτηριστικών - αυτό και πολλά άλλα εμπίπτουν στο πεδίο της επιστήμης. Το αντικείμενο της βιολογίας είναι η μελέτη όλων αυτών των εκδηλώσεων της ζωής. Οι μέθοδοι του στοχεύουν στην αναζήτηση κανονικοτήτων στη δομή, τη λειτουργία των οργανισμών, την αλληλεπίδρασή τους με το περιβάλλον. Στην πραγματικότητα, μελετούν εκείνες τις ιδιότητες που διακρίνουν τη ζωντανή ύλη από τη μη ζωντανή ύλη.
Υποδιαιρέσεις
Η βιολογία είναι μια συλλογή από πολλές επιστήμες που επικεντρώνονται σε διαφορετικά αντικείμενα:
- ζωολογία;
- βοτανική;
- μικροβιολογία;
- ιολογία.
Καθένα από αυτά, με τη σειρά του, μπορεί να χωριστεί σε πολλά μικρότερα. Για παράδειγμα, η ιχθυολογία (η μελέτη των ψαριών), η ορνιθολογία (η μελέτη των πτηνών), η αλγολογία (η μελέτη των φυκών) και ούτω καθεξής συνυπάρχουν στη ζωολογία.
Επιλογή ταξινόμησης
Μια άλλη αρχή της διαίρεσης της βιολογίας σε συστατικά είναι οι ιδιότητες καιεπίπεδα οργάνωσης της ζωντανής ύλης. Σύμφωνα με τον ίδιο, διακρίνουν:
- μοριακή βιολογία;
- βιοχημεία;
- κυτταρολογία;
- γενετική;
- αναπτυξιακή βιολογία;
- ανατομία και φυσιολογία διαφόρων οργανισμών;
- οικολογία (συχνά θεωρείται σήμερα ως ξεχωριστή επιστήμη);
- εμβρυολογία;
- θεωρία της εξέλιξης.
Έτσι, το θέμα της βιολογίας παραμένει αμετάβλητο - είναι η ίδια η ζωή. Οι διάφορες εκδηλώσεις του μελετώνται από ξεχωριστούς κλάδους. Υπάρχει και γενική βιολογία. Η εστίασή του είναι στις ιδιότητες της ζωντανής ύλης που τη διακρίνουν από τη μη ζωντανή ύλη, καθώς και στην τακτοποιημένη ιεραρχική δομή της και στη διασύνδεση μεμονωμένων συστημάτων μεταξύ τους και του περιβάλλοντος.
Εμπειρία και θεωρία
Οι μέθοδοι μελέτης της βιολογίας είναι γενικά παρόμοιες με τους τρόπους μάθησης σε άλλους επιστημονικούς κλάδους. Διακρίνονται σε εμπειρικές (πρακτικές, πειραματικές) και θεωρητικές. Οι πρακτικές μέθοδοι για τη μελέτη της βιολογίας αποκαλύπτουν διάφορες παραμέτρους, ιδιότητες και χαρακτηριστικά των ζωντανών συστημάτων. Στη συνέχεια αναπτύσσονται θεωρίες στη βάση τους. Αυτή η διαδικασία είναι κυκλική, καθώς οι εμπειρικές μέθοδοι μελέτης της βιολογίας χρησιμοποιούνται συχνότερα με βάση ήδη υπάρχοντα συμπεράσματα. Οι θεωρίες, με τη σειρά τους, απαιτούν πάντα πρόσθετο εμπειρικό έλεγχο.
Κύρια συλλογή πληροφοριών
Μία από τις κύριες εμπειρικές μεθόδους είναι η παρατήρηση. Είναι η μελέτη των εξωτερικών χαρακτηριστικών ενός αντικειμένου και των αλλαγών του στο φυσικό του περιβάλλον με την πάροδο του χρόνου.
Οποιαδήποτε μελέτη ενός ζωντανού συστήματος ξεκινά με την παρατήρησή του. Η ιστορία της μελέτης της βιολογίας απεικονίζει τέλεια αυτή τη δήλωση. Στα πρώτα στάδια της ανάπτυξης της επιστήμης, οι ερευνητές μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν μόνο αυτήν την εμπειρική μέθοδο. Σήμερα, η παρατήρηση δεν έχει χάσει τη σημασία της. Όπως και άλλες μέθοδοι μελέτης της βιολογίας, χρησιμοποιεί πολλές τεχνολογίες. Για την παρατήρηση, χρησιμοποιούνται κιάλια, διάφορες κάμερες (νυχτερινή όραση, βαθιά θάλασσα κ.λπ.), ποικίλος εργαστηριακός εξοπλισμός, όπως μικροσκόπιο, βιοχημικός αναλυτής και άλλα.
Ανάλογα με το αν η διαδικασία χρησιμοποιεί εξοπλισμό, η παρατήρηση μπορεί να χωριστεί σε δύο τύπους:
- Άμεσα. Αποσκοπεί στη μελέτη της συμπεριφοράς και των χαρακτηριστικών διαφόρων οργανισμών.
- Ενόργανο. Διάφορος εξοπλισμός χρησιμοποιείται για τη μελέτη των χαρακτηριστικών ιστών, οργάνων, κυττάρων, την ανάλυση της χημικής σύνθεσης και του μεταβολισμού.
Πείραμα
Όπως γνωρίζετε, δεν μπορούν όλα τα φαινόμενα και οι διαδικασίες που σχετίζονται με τα ζωντανά συστήματα να παρατηρηθούν απευθείας στο φυσικό τους περιβάλλον. Επιπλέον, η κατανόηση ορισμένων κανονικοτήτων απαιτεί ορισμένες συνθήκες, που είναι πιο βολικό να δημιουργηθούν τεχνητά παρά να περιμένουμε την εμφάνισή τους στη φύση. Αυτή η προσέγγιση στη βιολογία ονομάζεται πειραματική μέθοδος. Περιλαμβάνει τη μελέτη του αντικειμένου σε ακραίες συνθήκες. Εξέταση του σώματος κατά την έκθεση σε υψηλές ή χαμηλές θερμοκρασίες, υψηλή πίεση ή υπερβολικό φορτίο, σε εσωτερικούς χώρουςσε ένα ασυνήθιστο περιβάλλον τον βοηθά να αποκαλύψει τα όρια της αντοχής του, να ανακαλύψει κρυφές ιδιότητες και ευκαιρίες. Με τη βελτίωση της τεχνολογίας, οι δυνατότητες των πειραματικών μεθόδων αυξάνονται. Τα δεδομένα που λαμβάνονται με αυτόν τον τρόπο γίνονται όλο και πιο ακριβή. Οι συνθήκες που δημιουργήθηκαν κατά τη διάρκεια του πειράματος μπορούν να ποικίλλουν σχεδόν επ' αόριστον.
Μία από τις κύριες εφαρμογές του πειράματος είναι ο έλεγχος υποθέσεων που είχαν διατυπωθεί στο παρελθόν. Τα δεδομένα που λαμβάνονται με βάση την εμπειρία καθιστούν δυνατή τη διόρθωση της θεωρίας που εξετάζεται, την επιβεβαίωσή της ή τη δημιουργία θεμελίων για μια νέα. Οι πειραματικές μέθοδοι μελέτης της βιολογίας, παραδείγματα των οποίων βρίσκονται σε μεγάλους αριθμούς στις σελίδες των σχολικών βιβλίων, συμβάλλουν σε μια βαθύτερη διείσδυση των επιστημόνων στα μυστικά της ζωντανής ύλης. Είναι χάρη σε αυτούς που η σύγχρονη επιστήμη έχει σημειώσει τέτοια πρόοδο.
Σύγκριση
Η ιστορική μέθοδος αποκαλύπτει τους εξελικτικούς μετασχηματισμούς των κοινοτήτων και των ειδών. Λέγεται και συγκριτικός. Αναλύεται η χημική και ανατομική δομή, χαρακτηριστικά λειτουργίας, κληρονομικό υλικό οργανισμών διαφορετικών επιπέδων. Ως αντικείμενα της συγκριτικής μεθόδου χρησιμοποιούνται όχι μόνο ζωντανοί οργανισμοί, αλλά και εξαφανισμένοι.
Αυτή η τεχνική έγινε η κύρια πηγή δεδομένων για τον Κάρολο Δαρβίνο κατά τη διατύπωση της θεωρίας της εξέλιξης.
Ό,τι βλέπω, το γράφω
Η περιγραφική μέθοδος σχετίζεται στενά με την παρατήρηση. Συνίσταται στη στερέωση των παρατηρούμενων ιδιοτήτων, πινακίδων καιχαρακτηριστικά των αντικειμένων με την επακόλουθη ανάλυσή τους. Η μέθοδος περιγραφής θεωρείται η πιο αρχαία στη βιολογία: αρχικά, στην αυγή του σχηματισμού της επιστήμης, με τη βοήθειά της ανακαλύφθηκαν διάφορα μοτίβα στη φύση. Τα καταγεγραμμένα δεδομένα αναλύονται προσεκτικά, χωρίζονται σε σημαντικά και μη ουσιώδη στο πλαίσιο μιας συγκεκριμένης θεωρίας. Τα χαρακτηριστικά που περιγράφονται μπορούν να συγκριθούν, να συνδυαστούν, να ταξινομηθούν. Μόνο με βάση αυτή τη μέθοδο, ανακαλύφθηκαν νέες τάξεις και είδη στη βιολογία.
Χωρίς μαθηματικά, πουθενά
Όλες οι πληροφορίες που συλλέγονται με βάση τις περιγραφόμενες μεθόδους απαιτούν περαιτέρω μετασχηματισμό. Η βιολογία χρησιμοποιεί ενεργά τη μαθηματική συσκευή για αυτό. Τα δεδομένα που λαμβάνονται μεταφράζονται σε αριθμούς, βάσει των οποίων δημιουργούνται ορισμένα στατιστικά στοιχεία. Στη βιολογία, είναι αδύνατο να προβλεφθεί κατηγορηματικά ένα ή άλλο φαινόμενο. Γι' αυτό, μετά την ανάλυση των δεδομένων, αποκαλύπτεται ένα στατιστικό πρότυπο. Με βάση αυτά τα δεδομένα, δημιουργείται ένα μαθηματικό μοντέλο που επιτρέπει την πρόβλεψη ορισμένων αλλαγών στο υπό μελέτη ζωντανό σύστημα.
Τέτοια επεξεργασία σάς επιτρέπει να δομήσετε τις λαμβανόμενες πληροφορίες. Με βάση τα μοντέλα που δημιουργήθηκαν, είναι δυνατή η πρόβλεψη της κατάστασης του συστήματος σχεδόν σε οποιαδήποτε χρονική περίοδο. Χάρη στη χρήση μιας αρκετά εντυπωσιακής μαθηματικής συσκευής, η βιολογία γίνεται όλο και περισσότερο μια ακριβής επιστήμη.
Σύνθεση
Μαζί με τη διείσδυση στη βιολογία των ιδεών της κυβερνητικής (αυτές αποτελούν τη βάση της μοντελοποίησης), ξεκινά ενεργάχρησιμοποιήστε μια συστηματική προσέγγιση. Και οι δύο αυτές τάσεις έχουν αντίκτυπο στις μεθόδους μελέτης της βιολογίας. Το σχήμα της δομής των ζωντανών δομών αντιπροσωπεύεται ως μια ιεραρχία συστημάτων διαφορετικών επιπέδων. Κάθε υψηλότερο βήμα είναι στοιχεία διασυνδεδεμένα με βάση ορισμένα πρότυπα, τα οποία είναι επίσης συστήματα, αλλά ένα επίπεδο χαμηλότερο.
Αυτή η προσέγγιση είναι χαρακτηριστική για μεγάλο αριθμό επιστημονικών κλάδων. Η διείσδυσή του στη βιολογία μαρτυρεί τη μετάβαση στο σύνολο της επιστήμης από την ανάλυση στη σύνθεση. Μια περίοδος εις βάθος μελέτης των εσωτερικών δομών μεμονωμένων στοιχείων δίνει τη θέση της σε μια εποχή ολοκλήρωσης. Η σύνθεση όλων των δεδομένων που λαμβάνονται στη βιολογία, και συχνά σε συναφείς επιστήμες, θα οδηγήσει σε μια νέα κατανόηση των διασυνδέσεων των φυσικών συστημάτων. Ένα παράδειγμα εννοιών που βασίζονται στην ολοκλήρωση μπορεί να είναι η θεωρία της νευροχυμικής ρύθμισης, η συνθετική θεωρία της εξέλιξης, η σύγχρονη ανοσολογία και η συστηματική. Η εμφάνιση καθενός από αυτά είχε προηγηθεί από τη συσσώρευση μεγάλου όγκου πληροφοριών σχετικά με μεμονωμένες δομικές μονάδες, σημεία και χαρακτηριστικά. Στο επόμενο στάδιο, τα δεδομένα που συλλέχθηκαν επέτρεψαν τον εντοπισμό προτύπων και τη δημιουργία γενικευτικών εννοιών.
Τάση
Οι συνθετικές μέθοδοι μελέτης της βιολογίας μαρτυρούν τη μετάβαση από την εμπειρική στη θεωρητική γνώση. Η αρχική συσσώρευση γεγονότων και δεδομένων μας επιτρέπει να υποβάλουμε κάποιες υποθέσεις. Στη συνέχεια, στις περισσότερες περιπτώσεις, ελέγχονται χρησιμοποιώντας πειραματικές μεθόδους. Οι επιβεβαιωμένες υποθέσεις μεταφέρονται στην τάξη των προτύπων και αποτελούν τη βάση των θεωριών. Οι έννοιες που διατυπώνονται με αυτόν τον τρόπο δεν είναιαπόλυτος. Υπάρχει πάντα μια πιθανότητα οι νέες πληροφορίες να απαιτούν επανεξέταση των καθιερωμένων απόψεων.
Όλα τα είδη της μελέτης βιολογίας στοχεύουν στην κατανόηση των ιδιοτήτων και των χαρακτηριστικών της ζωής. Σε αυτή την περίπτωση, είναι αδύνατο να ξεχωρίσουμε κάποια μέθοδο ως κύρια. Το σύγχρονο επίπεδο γνώσης επιτεύχθηκε μόνο με την ταυτόχρονη χρήση όλων αυτών των μεθόδων γνώσης του περιβάλλοντος κόσμου. Επιπλέον, οι μέθοδοι μελέτης της ανθρώπινης βιολογίας δεν διαφέρουν από τις μεθόδους συλλογής και ανάλυσης δεδομένων για οποιονδήποτε άλλο οργανισμό. Αυτό δείχνει την πολυχρηστικότητά τους. Για κάθε επίπεδο της ιεραρχικής οργάνωσης των ζωντανών συστημάτων χρησιμοποιούνται οι ίδιες μέθοδοι μελέτης, αλλά σε διαφορετικούς συνδυασμούς. Η μετάβαση στη χρήση κυβερνητικών και συστημικών μεθόδων υποδηλώνει ενσωμάτωση όχι μόνο στη βιολογία, αλλά σε ολόκληρη την επιστήμη στο σύνολό της. Η σύνθεση γνώσης από διαφορετικούς κλάδους συμβάλλει στη βαθύτερη κατανόηση των βασικών προτύπων του κόσμου στον οποίο ζούμε.
