Биологические исследования

Биологические исследования

Живую материю на всех уровнях организации исследуют различными методами, главными из которых являются сравнительно-описательный, экспериментальный, мониторинг и моделирование. Результаты опытов обрабатывают с помощью математико-статистического анализа.

Сравнительно-описательный метод является самым древним. С его помощью описывают определенные формы организмов или явления. При этом, чтобы установить своеобразие объекта исследований, его сравнивают с другими подобными объектами или процессами. Например, открытие новых для науки видов невозможно без анализа их отличий от близких форм. То же касается органических соединений, биохимических процессов, строения и функций клеток, тканей, организмов, экосистем и т.д.

Для научного исследования любой биологический объект нужно классифицировать, т.е. определить степень его сходства и отличия от других, сравнив с ними. При этом надо придерживаться следующих принципов:

- Сравнивать только в пределах определенного уровня организации живой материи (например, молекулы - с молекулами, клетки - с клетками, экосистемы - с экосистемами и т.п.);

- На каждом уровне определять принадлежность объекта исследований в той или иной группе (например, органических веществ - до белков, липидов, углеводов, нуклеиновых кислот и др.) и сравнивать с другими объектами в пределах данной группы.

Экспериментальный метод заключается в изменении исследователем строения объектов исследований или определенных условий их существования и наблюдения за последствиями этих изменений. Эксперименты бывают полевые и лабораторные.

Полевые эксперименты проводятся в естественных экосистемах или агроценозах. Например, на экспериментальных участках изучают действие определенных веществ на рост растений, испытывающих меры борьбы с вредителями, исследуют влияние хозяйственной деятельности человека на природные экосистемы и тому подобное. Лабораторные эксперименты проводятся в специально оборудованных помещениях-лабораториях. Зачастую там исследуют объекты на молекулярном, клеточно-тканевом или организменном уровнях. В таких исследованиях часто используют подопытные организмы, которых специально разводят и содержат в лабораторных условиях. Возникла даже целая биологическая отрасль - разведение лабораторных культур.

Лабораторные культуры - искусственные популяции организмов, отдельные живые клетки или клоны клеток (потомки одной клетки), которые человек создает для научных экспериментов.

Некоторые лабораторные культуры дали начало промышленным культурам, которые используют для получения нужных человеку продуктов. Это направление называют биотехнологией (например, применение дрожжей в хлебопекарной деле, виноделии; бактерий и грибов - для получения антибиотиков; разведения агентов биологического способа борьбы с вредными организмами; выращивание клонов растительных клеток для производства лекарственных веществ и др.).

Мониторинг (от лат. Монитор - тот, кто напоминает, предупреждает)-это постоянное наблюдение за ходом определенных процессов в отдельных экосистемах, биосфере в целом или по состоянию конкретных биологических объектов. Мониторинг осуществляют преимущественно на популяционно-видовом, био-геоценотичному и биосферном уровнях. Он позволяет не только определять состояние определенных объектов, но и прогнозировать возможные изменения и анализировать их возможные последствия (например, изменения климата планеты: накопление в атмосфере диоксида углерода и общее потепление). Благодаря мониторингу является возможность разрабатывать меры охраны отдельных популяций организмов, экосистем и биосферы в целом.

Мониторинг может проводиться не только в природе, но и по материалам, накопленным в научных учреждениях. Например, во многих естественных музеях хранятся коллекции видов различных групп организмов, собранные на протяжении столетий. Исследование таких коллекций позволяет выявить изменения ареалов или строения организмов за определенный промежуток времени, исследовать внутривидовую географическую или экологическую изменчивость подобное.

Моделирования (от лат. Модулюс - устройство, образец) - это метод исследования и демонстрации структур, функций, процессов посредством их упрощенной имитации. Моделирование является обязательным этапом многих научных исследований, поскольку позволяет изучать объекты и процессы, которые невозможно непосредственно наблюдать или воспроизводить экспериментально. Несмотря на то, что любая модель неизбежно упрощена и не может отражать всю сложность объектов, процессов или явлений, которые наблюдают в природе, и отражает лишь общие черты или их вероятный ход, моделирование имеет исключительное значение, ибо способствует прогнозированию возможных последствий различных процессов или явлений.

Особое место принадлежит математическому моделированию, благодаря которому можно проанализировать сложные количественные взаимосвязи и закономерности. Математическая модель - это численное (в виде системы уравнений) выражение парных связей (например, зависимости численности популяции растительноядных животных от численности популяции хищника). Изменяя числовое значение одного из показателей, введенных в модели, можно наблюдать, каким образом будут меняться другие, то есть, как вести себя смоделирована система при определенных условиях. Предпосылкой создания правильной математической модели служат накопленные данные и точная информация о явлениях или процессах, которые моделируют. Такие данные можно получить в наблюдениях или проведения экспериментов.

Математическое моделирование, как и любые другие современные научные исследования, невозможно без применения электронно-вычислительной техники.

Статистический метод. Любой накопленный количественный материал, полученный в результате наблюдений, экспериментов или моделирования, требует статистической (математической) обработки. Собранные факты, не обработанные статистически, не проанализированы всесторонне, не дают возможности выявить всю информацию, которая в них содержится, установить определенные закономерности. Математическая обработка необходима для проверки степени достоверности полученных результатов и правильного их обобщения.

Применение математико-статистических методов в биологии способствовало ее превращению из описательной области знаний в точную, основанный на точном математическом анализе полученных данных.

 


Загрузка...
Яндекс.Метрика Google+