Предсказание будущего объекта или процесса метод биологии

Код ОГЭ: 1.1. … Методы изучения живых объектов. Биологический эксперимент. Наблюдение, описание, измерение биологических объектов.

Живая природа является системой, компоненты которой можно расположить в строгом порядке: от низших к высшим. Данный принцип организации позволяет выделить в живой природе отдельные уровни и дает комплексное представление о жизни как о природном явлении. Живая природа является сложной, многокомпонентной и строго упорядоченной системой.

В настоящее время выделяют 5 основных уровней организации живой материи:

клеточный;
организменный;
популяционно-видовой;
биогеоценотический;
биосферный.

Методы изучения живых объектов: описательный, сравнительный, исторический и экспериментальный.

Описательный метод широко применялся ещё учёными древности, которые занимались сбором фактического материала и его описанием. В основе этого метода лежит наблюдение. Практически до XVIII в. биологи в основном занимались изучением и описанием животных и растений, делали попытки первичной систематизации накопленного материала.

Сравнительный метод стал применяться в XVII в. и позволил выявлять сходства и различия между организмами и их частями. Использование сравнительного метода позволило получить данные, необходимые для систематизации растений и животных. В XIX в. метод был использован при разработке клеточной теории и обосновании теории эволюции.

Исторический метод помогает осмыслить полученные факты, сопоставить их с ранее известными результатами. Этот метод стал широко применяться во второй половине XIX в. благодаря работам Ч. Дарвина, который с его помощью научно обосновал закономерности появления и развития организмов, становления их структур и функций во времени и пространстве.

Благодаря появлению в XX в. новых приборов для проведения биологических исследований ведущим в биологии стал экспериментальный метод. Широко применять в биологии этот метод стали лишь с начала XIX в., прежде всего при изучении физиологических процессов. Экспериментальный метод позволяет изучать то или иное явление жизни с помощью опыта. Большой вклад в утверждение экспериментального метода в биологии внёс Г. Мендель. Он, изучая наследственность и изменчивость организмов, впервые использовал биологический эксперимент не только для получения данных об изучаемых явлениях, но и для проверки гипотезы, формулируемой на основании получаемых результатов.

Наблюдение — целенаправленное выявление объектов и закономерностей в естественных условиях;

Описание — фиксация сведений об объекте средствами естественного или искусственного языка (в биологии сформированы научные понятия, обозначаемые специальными терминами);

Измерение — сравнение объекта по каким-либо свойствам с эталоном (с граммом, с метром и др.);

Биологический эксперимент — выявление свойств живых объектов в искусственно созданных условиях.

Современное научное исследование

Сначала на основании собранных фактов учёным формулируется проблема исследования. Для её решения выдвигаются гипотезы, каждая из которых проверяется экспериментально, путём применения соответствующих методов исследования, в процессе чего могут быть получены новые научные факты. Если эти факты противоречат выдвинутой гипотезе, то она отвергается. Если же гипотеза согласуется с полученными фактами и позволяет делать верные прогнозы, то она может стать теорией. Некоторые теории устанавливают связи между различными явлениями. Это правила и законы. Из правил возможны исключения, а законы действуют всегда.

В биологических исследованиях всё шире применяют моделирование, которое считают высшей формой эксперимента. Так, ведутся активные работы по компьютерному моделированию важнейших биологических процессов, основных направлений эволюции, развития экосистем или даже всей биосферы (например, в случае глобальных климатических или техногенных изменений).

В настоящее время в биологии широко применяют различные виды микроскопии (в том числе электронную), биохимические методы, разнообразные методы культивирования и прижизненного наблюдения культур клеток, тканей и органов, метод меченых атомов, рентгеноструктурный анализ, ультрацентрифугирование, хроматографию и т. д.

Это конспект по биологии «Методы изучения живых объектов». Выберите дальнейшие действия:

Источник

Методы прогнозирования в биологии

Прогнозирование (от греческого prognosis – предвидение, предсказание) — это совокупность действий, позволяющих вынести суждения о поведении природных систем в будущем, об их коренных свойствах и разнообразных переменных состояниях, обусловленных преднамеренными или непреднамеренными результатами деятельности человека.

На фоне естественного развития биологических систем происходит их изменения под воздействием антропогенного фактора. Поэтому при биологическом прогнозировании осуществляется одновременно изучение как природных, так и антропогенных причинно-следственных связей развития природных процессов и биологических систем. В последние десятилетия антропогенные изменения природной среды по своей скорости и масштабам сравнялись, а в ряде случаев и превзошли естественные. Вследствие этого важнейшее место в составе биологического прогнозирования занимают прогнозы следствий хозяйственной деятельности и человека.

Особое место в биологии занимает экологическое прогнозирование – предвидение вероятного состояния экосистем или биомов, а также окружающей среды, определяемого естественными процессами и воздействием на них человека. Важным моментом экологического прогнозирования должно быть составление кадастров земель, вод, лесов, животного мира. Экологическое прогнозирование ведется по отраслевому принципу и в региональном разрезе. Этот вид прогноза, как правило, содержит цепочки последовательных событий, вытекающих одно из другого; их получают применяя экспертные оценки, используя метод аналогии, а также проводя расчеты по специально созданным математическим моделям экологических процессов. Прогнозы в экологии позволяют своевременно принимать комплекс мер по охране природы, наметить основные направления по организации рационального природопользования.

Различают следующие виды прогнозов:

1) по их содержанию:

2) по методу прогнозирования:

— сравнительно-биологические или историко-биологические;

3) по отношению ко времени:

— сверхкраткосрочные (до 1 года);

— краткосрочные (до 5 лет);

— среднесрочные (до 15 лет);

— долгосрочные (на несколько десятилетий вперед);

— сверхдолгосрочные (на тысячелетия и более);

4) по отношению к пространству:

5) по отношению к охвату условий:

— комплексные или интегральные.

В биологии часто используется ретроспективный (экстраполяционный) прогноз будущих состояний системы на основе анализа тенденций ее прошлого развития. Недостаток такого способа заключается в том, что биологические системы могут развиваться неравномерно, а это предопределяет возможную ошибку в прогнозе. На достоверность экстраполяции могут оказать влияние случайные факторы, которые необходимо учитывать. На основе изучения тенденций конкретного процесса за 5 – 10 лет нельзя давать прогноз на 20 – 30 лет вперед. Для того чтобы прогноз оправдался на 20 лет вперед, нужно базироваться на данных за 50 – 60 лет. Однако, для прогнозирования многих природных процессов этого срока обычно мало, т.к. смена тенденций в развитии природных систем происходит за время от 200 до 3 000 лет.

Поисковый прогноз – предсказание возможного состояния объекта прогнозирования в будущем на основе изучения тенденций развития в прошлом и в настоящем.

Нормативный прогноз – определение путей и сроков достижения заранее намеченных состояний объекта прогнозирования в будущем, принимаемых в качестве цели. Нормативный прогноз, в сущности представляет собой программу действий, которая строится не от достигнутого, а от желаемого.

Метод экспертных оценок – составление прогноза на основе мнения экспертов-специалистов. При составлении экспертного прогноза выявляют:

— современное состояние прогнозируемого процесса (явления);

— динамику и направление развития процесса (явления) в прошлом и настоящем;

— тенденции развития на будущее;

Метод биологических аналогий основывается на возможном сходстве одного объекта (процесса) с другим. Так, если мы прогнозируем влияние будущего водохранилища на окружающую среду, то можно использовать данные по другому водохранилищу, который располагается в сходных условиях. По аналогии можно прогнозировать состояние мелиоративных земель после осушения, использование минеральных ресурсов и т.д.

Частным называется прогноз для какого-либо отдельного процесса или компонента системы.

Интегральный прогноз строится на основе частных прогнозов с суммирующей оценкой изменения.

Каждый прогноз должен сопровождаться оценкой точности и надежности данного прогноза, т.е. его верификацией. Верификация осуществляется путем сопоставления прогнозных оценок с их реализацией.

В связи с низкой достоверностью прогнозов или получением новой информации, изменившимися условиями – проводится корректировка прогнозов.

Источник

Биология как наука. Изучение природы. Организация живой природы

Предмет, задачи и методы биологии

Многообразие живой природы настолько велико, что современная биология представляет собой комплекс биологических наук, значительно отличающихся одна от другой. При этом каждая имеет собственный предмет изучения, методы, цели и задачи.

Система биологических наук

Биологические науки можно разделить по направлениям исследований.

НАУКА	ПРЕДМЕТ ИЗУЧЕНИЯ
Науки, изучающие систематические группы живых организмов
Вирусология	Наука о вирусах
Микробиология	Наука о микроорганизмах
Микология	Наука о грибах
Ботаника (фитология)	Наука о растениях
Зоология	Наука о животных
Антропология	Наука о человеке
Науки, изучающие структуру, свойства и проявления жизни
Анатомия	Наука о внутреннем строении
Морфология	Наука о внешнем строении
Физиология	Наука о жизнедеятельности целостного организма и его частей
Генетика	Наука о наследственности и изменчивости организмов отдельных организмов
Науки, изучающие разные уровни организации всего живого
Молекулярная биология	Наука о свойствах и проявлении жизни на молекулярном уровне
Цитология	Наука о клетках
Гистология	Наука о тканях
Науки, изучающие структуру, свойства и проявления коллективной жизни и сообществ живых организмов
Экология	Наука об отношениях живых организмов между собой и с окружающей их средой
Биогеография	Наука о закономерностях географического распространения живых организмов
Науки о развитии живой материи
Биология индивидуального развития	Наука о развитии живого организма от момента его зарождения до смерти
Эволюционное учение	Наука об историческом развитии живой природы
Палеонтология	Наука о развитии жизни в прошлые геологические времена
Науки, использующие различные методы исследований
Биохимия (на стыке биологии и химии)	Наука о химических веществах и процессах в живых организмах
Биофизика (на стыке биологии и физики)	Наука о физических и физико-химических явлениях в живых организмах
Прикладные науки
Биотехнология	Совокупность методов получения полезных для человека продуктов и явлений с помощью живых организмов
Бионика	Разработка технических устройств по подобию живых систем
Растениеводство	Разработка технологий выращивания сельскохозяйственных растений
Животноводство	Разработка технологий выращивания сельскохозяйственных животных
Ветеринария	Разработка технологий лечения сельскохозяйственных животных

изучение закономерностей проявления жизни (строения и функций живых организмов и их сообществ, распространение, происхождение и развитие, связи друг с другом и неживой природой);
раскрытие сущности жизни;
систематизация многообразия живых организмов.

Методы биологии

Современная биология располагает широким набором методов исследования. Основными являются следующие методы.

Название метода	Характеристика
Метод наблюдения и описания	Сбор и описание фактов
Метод измерений	Измерение характеристик объектов
Сравнительный метод	Анализ сходства и различий изучаемых объектов
Исторический метод	Изучение хода развития исследуемого объекта
Метод эксперимента	Изучение явления природы в заданных условиях
Метод моделирования	Описание сложных природных явлений относительно простыми моделями
Метод прогнозирования	Предсказание будущего объекта или процесса

Связь биологии с другими науками. Биология принадлежит к комплексу естественных наук, то есть наук о природе, и тесно связана с другими науками:

фундаментальными (математикой, физикой, химией);
естественными (геологией, географией, почвоведением);
общественными (психологией, социологией);
прикладными (биотехнологией, бионикой, растениеводством, охраной природы).

Биология является теоретической основой таких наук, как медицина, психология, социология.
Биологические знания используются в пищевой промышленности, фармакологии, сельском, лесном и промысловом хозяйствах.
Достижения биологии используются при решении глобальных проблем современности: взаимоотношения общества с окружающей средой, рационального природопользования и охраны природы, продовольственного обеспечения.

Уровни организации живой природы

Иерархичность организации живой материи позволяет условно подразделить её на ряд уровней. Уровень организации живой материи — это функциональное место биологической структуры определённой степени сложности в общей иерархии живого.
Выделяют следующие уровни организации живой материи.

Уровни организации живой материи

Уровень	Характеристика
Молекулярный (молекулярно-генетический)	На этом уровне живая материя организуется в сложные высокомолекулярные органические соединения, такие как белки, нуклеиновые кислоты и др.
Субклеточный (надмолекулярный)	На этом уровне живая материя организуется в органоиды: хромосомы, клеточную мембрану, эндоплазматическую сеть, митохондрии, комплекс Гольджи, лизосомы, рибосомы и другие субклеточные структуры.
Клеточный	На этом уровне живая материя представлена клетками. Клетка является элементарной структурной и функциональной единицей живого.
Органно-тканевой	На этом уровне живая материя организуется в ткани и органы. Ткань — совокупность клеток, сходных по строению и функциям, а также связанных с ними межклеточных веществ. Орган — часть многоклеточного организма, выполняющая определённую функцию или функции.
Организменный (онтогенетический)	На этом уровне живая материя представлена организмами. Организм (особь, индивид) — неделимая единица жизни, её реальный носитель, характеризующийся всеми её признаками.
Популяционно-видовой	На этом уровне живая материя организуется в популяции. Популяция — совокупность особей одного вида, образующих обособленную генетическую систему, которая длительно существует в определённой части ареала относительно обособленно от других совокупностей того же вида. Вид — совокупность особей (популяций особей), способных к скрещиванию с образованием плодовитого потомства и занимающих в природе определённую область (ареал).
Биоценотический	На этом уровне живая материя образует биоценозы. Биоценоз — совокупность популяций разных видов, обитающих на определённой территории.
Биогеоценотический	На этом уровне живая материя формирует биогеоценозы. Биогеоценоз — совокупность биоценоза и абиотических факторов среды обитания (климат, почва).
Биосферный	На этом уровне живая материя формирует биосферу. Биосфера — оболочка Земли, преобразованная деятельностью живых организмов.

Необходимо отметить, что биогеоценотический и биосферный уровни организации живой материи выделяют не всегда, поскольку они представлены биокосными системами, включающими не только живое вещество, но и неживое. Также часто не выделяют субклеточный и органно-тканевой уровни, включая их в клеточный и организменный соответственно.

Источник