Sinh học là khoa học về sự sống trong các biểu hiện khác nhau của nó. Hoạt động của các sinh vật đơn bào, hành vi của con đực và con cái trong mùa giao phối, các kiểu di truyền các tính trạng - điều này và nhiều hơn nữa nằm trong phạm vi khoa học. Đối tượng của sinh học là nghiên cứu tất cả các biểu hiện của cuộc sống. Các phương pháp của nó nhằm mục đích tìm kiếm các quy luật trong cấu trúc, hoạt động của các sinh vật, sự tương tác của chúng với môi trường. Trên thực tế, họ nghiên cứu những đặc tính giúp phân biệt vật chất sống và vật chất không sống.
Phân khu
Sinh học là một tập hợp nhiều môn khoa học tập trung vào các đối tượng khác nhau:
- động vật học;
- thực vật học;
- vi sinh;
- virus học.
Mỗi người trong số họ, lần lượt, có thể được chia thành nhiều phần nhỏ hơn. Ví dụ: ngư học (nghiên cứu cá), điểu học (nghiên cứu các loài chim), algology (nghiên cứu tảo), v.v. cùng tồn tại trong động vật học.
Tùy chọn phân loại
Một nguyên tắc khác để phân chia sinh học thành các thành phần là các đặc tính vàcác cấp độ tổ chức của vật chất sống. Theo ông, họ phân biệt:
- sinh học phân tử;
- hóa sinh;
- tế bào học;
- di truyền;
- sinh học phát triển;
- giải phẫu và sinh lý của các sinh vật khác nhau;
- sinh thái học (ngày nay thường được coi là một ngành khoa học riêng biệt);
- phôi học;
- thuyết tiến hóa.
Vì vậy, chủ đề sinh học vẫn không thay đổi - chính là cuộc sống. Các biểu hiện khác nhau của nó được nghiên cứu bởi các bộ môn riêng biệt. Ngoài ra còn có sinh học đại cương. Trọng tâm của nó là vào các đặc tính của vật chất sống để phân biệt nó với vật chất không sống, cũng như cấu trúc thứ bậc có trật tự của nó và sự liên kết của các hệ thống riêng lẻ giữa chúng và môi trường.
Kinh nghiệm và lý thuyết
Phương pháp nghiên cứu sinh học nói chung tương tự như cách học của các ngành khoa học khác. Chúng được chia thành kinh nghiệm (thực tế, thực nghiệm) và lý thuyết. Các phương pháp thực tế để nghiên cứu sinh học cho thấy các thông số, tính chất và đặc điểm khác nhau của các hệ thống sống. Sau đó, các lý thuyết được phát triển trên cơ sở của chúng. Quá trình này diễn ra theo chu kỳ, vì các phương pháp nghiên cứu sinh học thực nghiệm thường được sử dụng trên cơ sở các kết luận đã có sẵn. Ngược lại, các lý thuyết luôn yêu cầu thử nghiệm thực nghiệm bổ sung.
Thu thập thông tin sơ cấp
Một trong những phương pháp thực nghiệm chính là quan sát. Nó là nghiên cứu về các đặc điểm bên ngoài của một vật thể và những thay đổi trong môi trường sống tự nhiên của nó theo thời gian.
Bất kỳ nghiên cứu nào về một hệ thống sống đều bắt đầu bằng việc quan sát nó. Lịch sử nghiên cứu sinh học minh họa hoàn hảo cho nhận định này. Ở những giai đoạn đầu tiên của sự phát triển của khoa học, các nhà nghiên cứu chỉ có thể sử dụng phương pháp thực nghiệm này. Ngày nay, sự quan sát đã không mất đi sự phù hợp của nó. Nó, giống như các phương pháp nghiên cứu sinh học khác, sử dụng nhiều công nghệ. Để quan sát, sử dụng ống nhòm, nhiều máy ảnh khác nhau (nhìn ban đêm, biển sâu, v.v.), nhiều loại thiết bị phòng thí nghiệm, chẳng hạn như kính hiển vi, máy phân tích sinh hóa và những thiết bị khác.
Theo quá trình sử dụng thiết bị, quan sát có thể được chia thành hai loại:
- Có ngay. Nó nhằm mục đích nghiên cứu hành vi và đặc điểm của các sinh vật khác nhau.
- Nhạc cụ. Nhiều thiết bị khác nhau được sử dụng để nghiên cứu các đặc điểm của mô, cơ quan, tế bào, phân tích thành phần hóa học và sự trao đổi chất.
Thử nghiệm
Như bạn đã biết, không phải tất cả các hiện tượng và quá trình liên quan đến hệ thống sống đều có thể được quan sát trực tiếp trong môi trường tự nhiên của chúng. Ngoài ra, sự hiểu biết về các quy luật nhất định đòi hỏi những điều kiện nhất định, điều này thuận tiện hơn để tạo ra một cách nhân tạo hơn là chờ đợi sự xuất hiện của chúng trong tự nhiên. Cách tiếp cận này trong sinh học được gọi là phương pháp thực nghiệm. Nó liên quan đến việc nghiên cứu đối tượng trong điều kiện khắc nghiệt. Kiểm tra cơ thể khi tiếp xúc với nhiệt độ cao hoặc thấp, áp suất cao hoặc quá tải, trong nhàanh ta trong một môi trường khác thường giúp bộc lộ những giới hạn của sức chịu đựng của anh ta, để khám phá những đặc tính và cơ hội tiềm ẩn. Với sự cải tiến của công nghệ, tiềm năng của các phương pháp thử nghiệm tăng lên. Dữ liệu thu được theo cách này ngày càng trở nên chính xác hơn. Các điều kiện được tạo ra trong quá trình thử nghiệm có thể thay đổi gần như vô thời hạn.
Một trong những ứng dụng chính của thí nghiệm là kiểm tra các giả thuyết đã đưa ra trước đó. Dữ liệu thu được trên cơ sở kinh nghiệm giúp bạn có thể sửa chữa lý thuyết đang được xem xét, xác nhận nó hoặc đặt nền tảng cho một lý thuyết mới. Phương pháp thực nghiệm nghiên cứu sinh học, những ví dụ có thể được tìm thấy với số lượng lớn trên các trang sách giáo khoa, góp phần giúp các nhà khoa học thâm nhập sâu hơn vào bí mật của vật chất sống. Chính nhờ chúng mà khoa học hiện đại đã đạt được những tiến bộ như vậy.
So sánh
Phương pháp lịch sử tiết lộ những biến đổi tiến hóa của các quần xã và các loài. Nó còn được gọi là so sánh. Cấu trúc hóa học và giải phẫu, các tính năng hoạt động, vật chất di truyền của các sinh vật ở các cấp độ khác nhau được phân tích. Là đối tượng của phương pháp so sánh, không chỉ các sinh vật sống được sử dụng mà còn cả những sinh vật đã tuyệt chủng.
Kỹ thuật này đã trở thành nguồn dữ liệu chính cho Charles Darwin trong quá trình xây dựng thuyết tiến hóa của ông.
Những gì tôi thấy, tôi viết ra
Phương pháp mô tả có liên quan mật thiết đến quan sát. Nó bao gồm việc sửa chữa các thuộc tính, dấu hiệu vàđặc điểm của các đối tượng với các phân tích tiếp theo của chúng. Phương pháp mô tả được coi là cổ xưa nhất trong sinh học: ban đầu, vào buổi bình minh của quá trình hình thành khoa học, người ta đã phát hiện ra nhiều mẫu khác nhau trong tự nhiên với sự trợ giúp của nó. Dữ liệu ghi lại được phân tích cẩn thận, chia thành quan trọng và không thiết yếu trong khuôn khổ của một lý thuyết cụ thể. Các tính năng được mô tả có thể được so sánh, kết hợp, phân loại. Chỉ trên cơ sở của phương pháp này, các lớp và loài mới đã được phát hiện trong sinh học.
Không có toán học, không có nơi nào
Tất cả thông tin được thu thập trên cơ sở các phương pháp đã mô tả cần phải chuyển đổi thêm. Sinh học tích cực sử dụng bộ máy toán học cho việc này. Dữ liệu thu được được chuyển thành số, trên cơ sở đó xây dựng một số thống kê nhất định. Trong sinh học, không thể dự đoán một cách rõ ràng hiện tượng này hay hiện tượng khác. Đó là lý do tại sao, sau khi phân tích dữ liệu, một mẫu thống kê được tiết lộ. Dựa trên những dữ liệu này, một mô hình toán học được xây dựng cho phép dự đoán một số thay đổi trong hệ thống sống đang được nghiên cứu.
Việc xử lý như vậy cho phép bạn cấu trúc thông tin nhận được. Dựa trên các mô hình đã tạo, có thể dự đoán trạng thái của hệ thống trong hầu hết mọi khoảng thời gian. Nhờ việc sử dụng một bộ máy toán học khá ấn tượng, sinh học ngày càng trở thành một ngành khoa học chính xác.
Tổng hợp
Cùng với sự thâm nhập vào sinh học của các ý tưởng về điều khiển học (chúng làm nền tảng cho mô hình hóa), nó tích cực bắt đầusử dụng một cách tiếp cận có hệ thống. Cả hai xu hướng này đều có tác động đến phương pháp nghiên cứu sinh học. Lược đồ cấu trúc của các cấu trúc sống được biểu diễn như một hệ thống phân cấp của các cấp độ khác nhau. Mỗi bước cao hơn là các phần tử được kết nối với nhau trên cơ sở các mẫu nhất định, cũng là hệ thống, nhưng ở mức thấp hơn.
Cách tiếp cận này là điển hình cho một số lượng lớn các lĩnh vực. Sự thâm nhập của ông vào sinh học là minh chứng cho sự chuyển đổi trong khoa học nói chung từ phân tích sang tổng hợp. Khoảng thời gian nghiên cứu sâu về cấu trúc bên trong của các yếu tố riêng lẻ nhường chỗ cho thời gian tích hợp. Việc tổng hợp tất cả các dữ liệu thu được trong sinh học, và thường là trong các ngành khoa học liên quan, sẽ dẫn đến sự hiểu biết mới về mối liên hệ giữa các hệ thống tự nhiên. Ví dụ về các khái niệm được xây dựng trên cơ sở tích hợp có thể là lý thuyết điều hòa thần kinh, lý thuyết tiến hóa tổng hợp, miễn dịch học hiện đại và hệ thống học. Sự xuất hiện của mỗi người trong số họ có trước sự tích lũy của một lượng lớn thông tin về các đơn vị cấu trúc riêng lẻ, các dấu hiệu và đặc điểm. Ở giai đoạn tiếp theo, dữ liệu thu thập được cho phép xác định các mẫu và tạo ra các khái niệm tổng quát.
Xu hướng
Phương pháp tổng hợp của nghiên cứu sinh học minh chứng cho sự chuyển đổi từ kiến thức thực nghiệm sang lý thuyết. Sự tích lũy ban đầu của các sự kiện và dữ liệu cho phép chúng tôi đưa ra một số giả thuyết. Sau đó, trong hầu hết các trường hợp, chúng được kiểm tra bằng các phương pháp thực nghiệm. Các giả thuyết đã được xác nhận được chuyển sang cấp bậc của các mẫu và tạo thành cơ sở của các lý thuyết. Các khái niệm được xây dựng theo cách này khôngtuyệt đối. Luôn có khả năng thông tin mới sẽ yêu cầu xem xét lại các quan điểm đã thiết lập.
Tất cả các loại nghiên cứu sinh học đều nhằm mục đích hiểu được các thuộc tính và đặc điểm của cuộc sống. Trong trường hợp này, không thể lấy bất kỳ một phương thức nào làm phương thức chính. Trình độ tri thức hiện đại chỉ đạt được thông qua việc sử dụng đồng thời tất cả các phương pháp nhận thức về thế giới xung quanh. Ngoài ra, các phương pháp nghiên cứu sinh học của con người không khác gì các phương pháp thu thập và phân tích dữ liệu về bất kỳ sinh vật nào khác. Điều này cho thấy tính linh hoạt của chúng. Đối với mỗi cấp độ của tổ chức thứ bậc của các hệ thống sống, các phương pháp nghiên cứu giống nhau được sử dụng, nhưng kết hợp khác nhau. Việc chuyển đổi sang sử dụng các phương pháp điều khiển học và hệ thống cho thấy sự tích hợp không chỉ trong sinh học, mà trong toàn bộ khoa học. Sự tổng hợp kiến thức từ các lĩnh vực khác nhau góp phần hiểu sâu hơn về các mô hình cơ bản của thế giới mà chúng ta đang sống.
