علم الأحياء هو علم الحياة بمختلف مظاهرها. عمل الكائنات وحيدة الخلية ، وسلوك الذكور والإناث خلال موسم التزاوج ، وأنماط وراثة السمات - وهذا وأكثر من ذلك بكثير يدخل في نطاق العلم. موضوع علم الأحياء هو دراسة كل هذه المظاهر للحياة. تهدف أساليبها إلى البحث عن الانتظام في بنية الكائنات الحية وعملها وتفاعلها مع البيئة. في الواقع ، هم يدرسون تلك الخصائص التي تميز المادة الحية عن المواد غير الحية.
التقسيمات الفرعية
علم الأحياء عبارة عن مجموعة من العديد من العلوم التي تركز على كائنات مختلفة:
- علم الحيوان ؛
- علم النبات
- علم الأحياء الدقيقة ؛
- علم الفيروسات.
يمكن تقسيم كل منهم بدوره إلى عدة أصغر. على سبيل المثال ، تتعايش علم الأسماك (دراسة الأسماك) ، وعلم الطيور (دراسة الطيور) ، وعلم الطحالب (دراسة الطحالب) ، وما إلى ذلك في علم الحيوان.
خيار التصنيف
مبدأ آخر لتقسيم علم الأحياء إلى مكونات هو الخصائص ومستويات تنظيم المادة الحية. حسب قوله يميزون:
- علم الأحياء الجزيئي ؛
- الكيمياء الحيوية ؛
- علم الخلايا ؛
- علم الوراثة ؛
- علم الأحياء التطوري ؛
- تشريح ووظائف الكائنات الحية المختلفة ؛
- علم البيئة (غالبًا ما يُعتبر اليوم علمًا منفصلاً) ؛
- علم الأجنة ؛
- نظرية التطور
وهكذا ، فإن موضوع علم الأحياء لم يتغير - إنها الحياة نفسها. تتم دراسة مظاهره المختلفة من خلال تخصصات منفصلة. هناك أيضًا علم أحياء عام. ينصب تركيزها على خصائص المادة الحية التي تميزها عن المادة غير الحية ، فضلاً عن هيكلها الهرمي المنظم وترابط الأنظمة الفردية بينها وبين البيئة.
التجربة والنظرية
تتشابه طرق دراسة علم الأحياء بشكل عام مع طرق التعلم في التخصصات العلمية الأخرى. وهي مقسمة إلى تجريبي (عملي ، تجريبي) ونظري. تكشف الطرق العملية لدراسة علم الأحياء عن معايير وخصائص وخصائص النظم الحية. ثم يتم تطوير النظريات على أساسها. هذه العملية دورية ، حيث يتم استخدام الأساليب التجريبية لدراسة علم الأحياء في أغلب الأحيان على أساس الاستنتاجات الموجودة بالفعل. تتطلب النظريات بدورها دائمًا اختبارًا تجريبيًا إضافيًا.
الجمع الأساسي للمعلومات
إحدى الطرق التجريبية الرئيسية هي الملاحظة. إنها دراسة السمات الخارجية لجسم ما وتغيراته في بيئته الطبيعية بمرور الوقت.
تبدأ أي دراسة لنظام حي بمراقبته. يوضح تاريخ دراسة علم الأحياء هذا البيان تمامًا. في المراحل الأولى من تطور العلم ، يمكن للباحثين فقط استخدام هذه الطريقة التجريبية. اليوم ، لم تفقد الملاحظة أهميتها. يستخدم ، مثل الأساليب الأخرى في دراسة علم الأحياء ، العديد من التقنيات. للمراقبة ، يتم استخدام مناظير وكاميرات مختلفة (رؤية ليلية ، أعماق البحار ، وما إلى ذلك) ، مجموعة متنوعة من معدات المختبرات ، مثل المجهر ، ومحلل الكيمياء الحيوية ، وغيرها.
وفقًا لما إذا كانت العملية تستخدم معدات ، يمكن تقسيم الملاحظة إلى نوعين:
- فوري. يهدف إلى دراسة سلوك وخصائص الكائنات الحية المختلفة.
- مفيدة. تستخدم معدات متنوعة لدراسة خصائص الأنسجة والأعضاء والخلايا وتحليل التركيب الكيميائي والتمثيل الغذائي.
تجربة
كما تعلم ، لا يمكن ملاحظة جميع الظواهر والعمليات المرتبطة بالأنظمة الحية مباشرة في بيئتها الطبيعية. بالإضافة إلى ذلك ، يتطلب فهم بعض الانتظامات شروطًا معينة ، تكون أكثر ملاءمة للخلق بشكل مصطنع من انتظار ظهورها في الطبيعة. هذا النهج في علم الأحياء يسمى الطريقة التجريبية. يتضمن دراسة الكائن في ظروف قاسية. فحص الجسم أثناء التعرض لدرجات حرارة مرتفعة أو منخفضة أو ضغط مرتفع أو حمل زائد داخل المنزلله في بيئة غير عادية يساعد على الكشف عن حدود قدرته على التحمل ، لاكتشاف الخصائص والفرص المخفية. مع تحسين التكنولوجيا ، تزداد إمكانات الأساليب التجريبية. أصبحت البيانات التي تم الحصول عليها بهذه الطريقة أكثر دقة. يمكن أن تتنوع الظروف التي تم إنشاؤها أثناء التجربة تقريبًا إلى أجل غير مسمى.
أحد التطبيقات الرئيسية للتجربة هو اختبار الفرضيات المطروحة مسبقًا. البيانات التي تم الحصول عليها على أساس الخبرة تجعل من الممكن تصحيح النظرية قيد الدراسة ، لتأكيدها ، أو لوضع الأساس لنظرية جديدة. تساهم الأساليب التجريبية لدراسة علم الأحياء ، والتي يمكن العثور على أمثلة لها بأعداد كبيرة على صفحات الكتب المدرسية ، في تغلغل أعمق للعلماء في أسرار المادة الحية. وبفضلهم حقق العلم الحديث مثل هذا التقدم
مقارنة
الطريقة التاريخية تكشف عن التحولات التطورية للمجتمعات والأنواع. ويسمى أيضا المقارن. يتم تحليل التركيب الكيميائي والتشريحي ، وخصائص الأداء ، والمواد الوراثية للكائنات الحية ذات المستويات المختلفة. ككائنات في طريقة المقارنة ، لا يتم استخدام الكائنات الحية فقط ، ولكن أيضًا الكائنات المنقرضة.
أصبحت هذه التقنية المصدر الرئيسي للبيانات لتشارلز داروين أثناء صياغته لنظرية التطور.
ما أراه أكتب
ترتبط الطريقة الوصفية ارتباطًا وثيقًا بالملاحظة. وهو يتألف من تحديد الخصائص والعلامات وميزات الكائنات مع تحليلها اللاحق. تعتبر طريقة الوصف هي الأقدم في علم الأحياء: في البداية ، في فجر تكوين العلم ، تم اكتشاف أنماط مختلفة في الطبيعة بمساعدتها. يتم تحليل البيانات المسجلة بعناية ، وتنقسم إلى مهمة وغير أساسية في إطار نظرية معينة. يمكن مقارنة الميزات الموصوفة ودمجها وتصنيفها. فقط على أساس هذه الطريقة ، تم اكتشاف فئات وأنواع جديدة في علم الأحياء.
بدون رياضيات ، لا مكان
تتطلب جميع المعلومات التي تم جمعها على أساس الأساليب الموصوفة مزيدًا من التحول. يستخدم علم الأحياء بنشاط الجهاز الرياضي لهذا الغرض. يتم ترجمة البيانات التي تم الحصول عليها إلى أرقام ، على أساسها يتم بناء إحصاءات معينة. في علم الأحياء ، من المستحيل التنبؤ بشكل لا لبس فيه بهذه الظاهرة أو تلك الظاهرة. لهذا السبب ، بعد تحليل البيانات ، يتم الكشف عن نمط إحصائي. بناءً على هذه البيانات ، تم بناء نموذج رياضي يسمح بالتنبؤ ببعض التغييرات داخل النظام الحي قيد الدراسة.
تسمح لك هذه المعالجة بهيكلة المعلومات الواردة. بناءً على النماذج التي تم إنشاؤها ، من الممكن التنبؤ بحالة النظام في أي فترة زمنية تقريبًا. بفضل استخدام جهاز رياضي مثير للإعجاب إلى حد ما ، أصبح علم الأحياء على نحو متزايد علمًا دقيقًا.
توليف
جنبًا إلى جنب مع تغلغل أفكار علم التحكم الآلي في علم الأحياء (وهي تكمن وراء النمذجة) ، فإنها تبدأ بنشاطاستخدام نهج منهجي. كلا الاتجاهين لهما تأثير على طرق دراسة علم الأحياء. يتم تمثيل مخطط هيكل الهياكل الحية كتسلسل هرمي للأنظمة ذات المستويات المختلفة. كل خطوة أعلى هي عناصر مترابطة على أساس أنماط معينة ، والتي هي أيضًا أنظمة ، ولكن مستوى أقل.
هذا النهج نموذجي لعدد كبير من التخصصات. يشهد تغلغله في علم الأحياء على الانتقال في العلم ككل من التحليل إلى التوليف. فترة من الدراسة المتعمقة للهياكل الداخلية للعناصر الفردية تفسح المجال لوقت التكامل. سيؤدي تجميع جميع البيانات التي تم الحصول عليها في علم الأحياء ، وغالبًا في العلوم ذات الصلة ، إلى فهم جديد للترابط بين الأنظمة الطبيعية. مثال على المفاهيم المبنية على أساس التكامل يمكن أن يكون نظرية التنظيم العصبي ، والنظرية التركيبية للتطور ، وعلم المناعة الحديث والنظاميات. كان ظهور كل منها مسبوقًا بتراكم كمية كبيرة من المعلومات حول الوحدات الهيكلية الفردية والعلامات والخصائص. في المرحلة التالية ، سمحت البيانات التي تم جمعها بتحديد الأنماط وإنشاء مفاهيم معممة.
الاتجاه
تشهد الأساليب التركيبية لدراسة علم الأحياء على الانتقال من المعرفة التجريبية إلى المعرفة النظرية. يتيح لنا التراكم الأولي للحقائق والبيانات طرح بعض الفرضيات. وبعد ذلك ، في معظم الحالات ، يتم اختبارهم باستخدام الأساليب التجريبية. يتم نقل الفرضيات المؤكدة إلى رتبة الأنماط وتشكل أساس النظريات. المفاهيم المصاغة بهذه الطريقة ليست كذلكمطلق. هناك دائمًا احتمال أن تتطلب المعلومات الجديدة إعادة النظر في وجهات النظر القائمة.
جميع أنواع دراسة علم الأحياء تهدف إلى فهم خصائص وخصائص الحياة. في هذه الحالة ، من المستحيل تحديد أي طريقة على أنها الطريقة الرئيسية. تم تحقيق المستوى الحديث للمعرفة فقط من خلال الاستخدام المتزامن لجميع طرق الإدراك هذه للعالم المحيط. بالإضافة إلى ذلك ، لا تختلف طرق دراسة علم الأحياء البشري عن طرق جمع البيانات وتحليلها عن أي كائن حي آخر. هذا يدل على تعدد استخداماتهم. لكل مستوى من مستويات التنظيم الهرمي للأنظمة الحية ، يتم استخدام نفس طرق الدراسة ، ولكن في مجموعات مختلفة. يشير الانتقال إلى استخدام الأساليب الإلكترونية والنظامية إلى التكامل ليس فقط في علم الأحياء ، ولكن في جميع أنحاء العلم ككل. يساهم توليف المعرفة من مختلف التخصصات في فهم أعمق للأنماط الأساسية للعالم الذي نعيش فيه.
