Способы исследования природы описание

Биология в лицее

Сайт учителей биологии МБОУ Лицей № 2 г. Воронежа, РФ

Site biology teachers lyceum № 2 Voronezh city, Russian Federation

Наблюдение — это один из способов изучения природы.

Каждый из нас ежедневно использует метод наблюдения в повседневной жизни: мы наблюдаем за играющим щенком, рыбками в аквариуме, за другими людьми. Например, во время урока учитель в классе наблюдает за учениками, а ученики — за учителем.

Наблюдение за очень мелкими или удалёнными объектами проводят с помощью увеличительных приборов: лупы, микроскопа, бинокуляра, бинокля, телескопа.

Эксперимент, или опыт, — один из методов изучения природы.

Слово «эксперимент» в переводе с латинского языка как раз и означает «опыт», «проба».

При проведении опыта исследователь воспроизводит в лаборатории то или иное природное явление. При этом он внимательно следит за тем, как оно происходит. Если необходимо, исследователь повторяет один и тот же опыт много раз.

Эксперимент отличается от наблюдения активным взаимодействием с изучаемым объектом.

С помощью эксперимента было выяснено, что осьминоги могут использовать подручные предметы (камешки, палочки, обломки кораллов) для того, чтобы достать пищу из сосудов с узким горлышком.

Измерение — один из способов изучения природы.

Измерить можно, к примеру, размер и массу животного, его температуру и скорость передвижения, можно подсчитать количество семян у растения.

Для измерений часто используют измерительные приборы: линейку, весы, термометр, секундомер или часы и др.

Биологам нередко нужно знать численность животных того или иного вида на какой-нибудь территории. Чтобы это определить, подсчитывают, сколько раз встретились животные, их следы, норы или гнёзда на определённом участке. Численность птиц определяют весной по их голосам.

Проведите эксперимент

Источник

Основные методы познания и изучения живой природы

Все люди так или иначе познают живую природу, являясь при этом её неотъемлемой частью. Многолетние исследования учёных позволили раскрыть множество тайн и загадок о жизни на нашей планете, но и сейчас у природы остаются для нас сюрпризы. В данной статье мы расскажем об основных методах, применяемых при изучении живой природы, позволяющих ответить на вопросы о происхождении организмов, их строении, развитии, поведении, о явлениях живой природы и о многом другом.

Исторический

Суть данного метода заключается в анализе информации о современном органическом мире и данных о его прошлом. Сопоставляя факты разных временных периодов, учёные делают выводы о процессах развития живой природы. У современных исследователей появилась возможность подтвердить или опровергнуть некоторые теории и гипотезы своих коллег из прошлого, но, как правило, для этого приходится использовать не только исторический, но и другие методы.

Сравнительно-описательный

Предполагает проведение исследований, с помощью которых удаётся выявить сходства и различия организмов и их частей. Такой метод лежит в основе классификации организмов. Его применяют, к примеру, при изучении организмов одного вида, распространённых на разных территориях. Или в исследованиях растений или животных, принадлежащих к определённому роду и обитающих в одной и той же местности, с целью установления их индивидуальных диагностических признаков. Также анатомо-морфолическое исследование помогает выявить нарушения в работе органов конкретного организма, путем сравнительного анализа больного органа и одноимённого здорового.

Мониторинг

Это комплекс мероприятий, предполагающий наблюдение за объектом исследования, оценку полученных сведений и составление прогноза вероятных изменений состояния объекта в будущем. Данные мониторинга помимо прочего позволяют своевременно реагировать на возможность появления различных угроз и предпринимать действия для предотвращения негативных последствий. Самый глобальный мониторинг – биосферный, при котором ведётся регистрация, сбор, передача, накопление, хранение и анализ сведений о глобально-фоновых изменениях в природе, таких как: циркуляция тепла, газообмен между воздушной оболочкой земли и океаном, погодно-климатические изменения, мировая миграция животных и растений и т. д.

Научный

Одной из важнейших характеристик данного метода является его объективность, ни одно предположение не принимается на веру, даже если исходит от авторитетного учёного. Для исследования какого-либо объекта или явления живой природы учёные проводят наблюдения за ними, формулируют гипотезы, ставят эксперименты, анализируют результаты, создают модели и выводят общие закономерности.

Научное наблюдение всегда проводится с определённой целью. При использовании данного метода могут быть задействованы как органы чувств (органы слуха, зрения, обоняния и др.), так и специализированное оборудование. В процессе наблюдения выделяют общие и индивидуальные признаки исследуемого предмета или явления, устанавливают закономерности, и затем на основании полученных данных делают выводы и обобщения. При этом субъективные оценки не допускаются, все итоги исследований должны быть основаны исключительно на фактах. Поэтому всегда учитывается возможность проверки полученной информации с помощью повторных наблюдений и, при необходимости, с использованием других методов познания.

На основании полученных в ходе наблюдения данных учёные выдвигают гипотезы, пытаясь объяснить те или иные факты. Предположения могут быть истинными и ложными, но, чтобы понять это, исследователи обычно проводят серию экспериментов. Каждый научный опыт совмещает в себе естественное поведение природных объектов и их поведение с учётом целенаправленного воздействия извне. Такое внешнее воздействие организуют и контролируют субъекты познавательной деятельности. Высшей формой научного опыта считается моделирование. С его помощью воссоздаются различные процессы живой природы, которые недоступны для наблюдения в естественных условиях или их невозможно воспроизвести экспериментально.

Все полученные в ходе наблюдения, эксперимента и моделирования данные тщательно фиксируются и анализируются. На основании результатов из ранее высказанных предположений выбирается так называемая рабочая гипотеза, имеющая все шансы стать теорией, если в дальнейшем она не будет опровергнута.

Инструментальные методы

В процессе наблюдений и опытов с объектами живой природы часто задействуется специальное оборудование, в частности центрифуги, микроскопы, измерительные приборы и т. д. Исследования с помощью определённых инструментов позволяют более детально изучить предметы и их свойства.

1. Метод дифференциального центрифугирования позволяет извлечь отдельные клеточные компоненты, которые в дальнейшем подвергаются биохимическому и цитохимического анализу.
2. С помощью радиолокации учёные получают важные сведения о скоплениях насекомых и перемещениях больших стай птиц.
3. Электрографический метод основывается на регистрации и анализе биоэлектических процессов организмов (животных и людей). Он позволяет получить сведения о патологических изменениях в тканях, органах и системах.
4. Микроскопия – исследование объектов с помощью микроскопа. Данный метод широко применяется в медицине, поскольку позволяет исследовать организм человека или животного на клеточном уровне.

Источник

Методы экологических исследований

В экологии под словом «метод» понимают способ изучения явлений природы, определения принципов взаимодействия живых систем. Для этой науки характерно использование собственных способов познания, заимствование методов других наук.

Классификация методов

Экологические способы изучения делятся на:

1. Полевые.
2. Лабораторные.
3. Экспериментальные.
4. Количественные.

Отдельную категорию составляет системный подход. Его популярность даже дала жизнь отдельному направлению, известному под названием «системная экология». Системный подход основан на системном анализе, изучении объектов как неделимых систем.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

Характеристика методов

Для каждой группы методов характерна определенная черта, особенность:

1. Основной характеристикой полевых методов является изучение природных систем в естественных условиях.
2. Лабораторные методы отличаются возможностью определения точных качественных и количественных параметров объекта.
3. Для экспериментальных характерно объединение различных приемов вмешательства в естественное состояние исследуемых объектов.
4. Количественные способы основаны на математическом моделировании, для них свойственны графики, формулы, уравнения.

Системный подход выделяется многоэтапностью. В него входят такие шаги, как постановка проблем и задач, поиск путей решения, определение возможных действий, оценка результатов.

Значение

Первостепенное значение для экологических исследований имеют полевые методы, так как именно они позволяют определить результат влияния на популяцию или отдельный организм комплекса экологических факторов.

Но, поскольку наблюдение в естественных условиях не всегда дает возможность конкретизировать степень влияния какого-то определенного фактора, необходимостью выступает применение экспериментальных и лабораторных способов изучения. Считается, что по значимости они находятся на втором месте после полевых.

Остальные методы являются дополнительными, позволяющими полностью раскрыть картину происходящего, ответить на более конкретные вопросы, представить результаты изучения в виде цифр.

Лабораторные методы

Эта категория позволяет изучать влияние факторов смоделированной в лабораторных условиях среды на биологические системы. Результаты, полученные в ходе любого лабораторного изыскания, считаются приблизительными, требуют обязательной перепроверки в естественных природных условиях.

Необходимость перепроверки обусловлена невозможностью максимально точно воспроизвести весь комплекс факторов природной среды.

Стационарный метод

Стационарный метод — это способ изучения, предполагающий многолетнее, круглогодичное или сезонное наблюдение за одним объектом.

Такой способ требует многократного повторения одних и тех же действий: составления описаний, выполнения замеров. Как правило, стационарное изучение включает в себя полевые работы и лабораторные исследования.

Маршрутные методы

Эта группа предназначена для определения наличия на изучаемой территории каких-либо экологических объектов: к примеру, редких охраняемых видов, уникальных форм организмов, фитоценозов.

Основными приемами в этом случае выступают:

• наблюдение;
• проведение измерений;
• определение состояния;
• составление описания.

Кроме того, для маршрутной группы характерно создание карт, схем, специализированных инвентаризационных перечней.

Наблюдение

Наблюдение является инструментом полевых исследований, предполагает невмешательство в наблюдаемую среду. С его помощью можно решить такие задачи, как:

1. Выявление присутствующих экосистем и связей между ними.
2. Определение характеристик почвы, воды, климата.
3. Составление списка видов, населяющих изучаемую экосистему.
4. Представление фокусной экосистемы в динамике.
5. Уточнение количественного состава экологической системы.

Наблюдение дает возможность составить цельную картину, но для конкретизации используют другие приемы.

Проводя наблюдения за природой на первых этапах развития экологии, ученые ограничивались красочными и точными описаниями природных систем. Теперь они активно используют технологичное современное оборудование: цифровые фотоаппараты и видеокамеры, электронику, измерительные акустические устройства.

Статистические приемы

Статистика используется экологами для обработки результатов исследований, получения подходящих для сравнения количественных параметров. Основные инструменты статистики позволяют установить взаимозависимость характеризующих среду обитания переменных.

Реализация способа обычно проводится в три этапа:

1. Сбор информации.
2. Систематизация полученного материала.
3. Применение математических способов обработки.

Среди используемых математических способов ведущими являются определение характеристик выборочной совокупности, корреляционный, регрессионный и дисперсионный виды анализов.

Исторический подход

Исторический подход в экологии тесно связан с развитием технологии, цивилизации. Ученые рассматривают связь технического прогресса с природой, устанавливают его влияние на формирование, состояние и эволюцию биосистем.

Исторический подход подразумевает охват широкого временного периода, учитывает изменения, происходившие с эпохи неолита до наших дней.

Полевые способы

Полевые способы незаменимы при реализации экологического мониторинга. Эту группу можно разделить на:

• маршрутные;
• стационарные;
• экспериментальные;
• описательные способы.

При этом ведущими будут описательные, так как именно они используются для решения основных задач полевых исследований: регистрации изменений, инвентаризации охраняемых объектов, картировании явлений.

Метод группового анализа

Метод группового анализа применяется для определения таких признаков популяции, которые не поддаются точному учету из-за высокой динамики варьирования.

По такому принципу традиционно определяется возраст животных: только оценив физиологические признаки, характерные для популяции в целом и для ее отдельных возрастных групп, можно приблизительно определить возраст отдельной особи.

Инструментальные способы

Инструментальные способы относятся к группе лабораторных исследований. Наиболее распространенными среди них являются:

• спектральные;
• электрохимические;
• спектрофотометрические;
• кондуктометрические;
• потенциометрические;
• вольтамперометрические.

Также активно применяются хроматографические способы, включающие использование различных видов хроматографии:

• газовой и газожидкостной;
• жидкостной распределительной;
• ионообменной;
• тонкослойной.

Сравнительный метод

Основой сравнительного метода является анализ выявленных различий и сходства между изучаемыми объектами, предметами. С его помощью сопоставляют:

В экологии сравнительный метод применяется не только для сопоставления характеристик двух разных объектов или систем в текущем периоде, но и для сравнения состояния одного и того же объекта или системы в разное время.

Математическое моделирование

Математический подход в экологии базируется на теории динамики популяций. Согласно ее основным принципам, динамика численности микроорганизмов, растений и животных отображается в форме разностных, интегро-дифференциальных, дифференциальных уравнений.

Целью применения математического моделирования является систематизация, упорядочение добытых в ходе исследования физических, биологических и химических сведений для упрощения дальнейшего изучения природных систем.

Поскольку сложные многосоставные биосистемы не поддаются описанию простыми усеченными моделями, ученым приходится применять интегрированные модели или сложные имитационные.

Общенаучные методы

Из других областей науки экологи позаимствовали две группы общенаучных методов:

1. Эмпирические, основанные на непосредственном изучении реальных, воспринимаемых человеком объектов.
2. Теоретические, представляющие собой логические механизмы создания теорий, гипотез, законов.

Обе группы неотделимы друг от друга, так как процесс формирования любого научного вывода являет собой путь от модели к природным фактам, либо наоборот: от фактов к модели.

Источник