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.
- Метод дифференциального центрифугирования позволяет извлечь отдельные клеточные компоненты, которые в дальнейшем подвергаются биохимическому и цитохимического анализу.
- С помощью радиолокации учёные получают важные сведения о скоплениях насекомых и перемещениях больших стай птиц.
- 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.
- Микроскопия – исследование объектов с помощью микроскопа. Данный метод широко применяется в медицине, поскольку позволяет исследовать организм человека или животного на клеточном уровне.
Источник
Методы изучения природы
Для познания природных явлений большое значение имеет метод, которым пользуются учёные. Основными методами изучения естественных наук являются: наблюдение, эксперимент, измерение, о которых и пойдёт речь в нашем уроке.
Метод наблюдения является одним из самых доступных методов изучения природы, но для его проведения необходимо желание, терпение, и умение.
Французский энтомолог Жан Анри Фабр пользовался этим методом при изучении окружающих организмов, в частности насекомых.
Фабра часто замечали на природе, когда он неподвижно сидел и что-то рассматривал. Многим это занятие казалось странным. Проходящие мимо не могли понять, чем на самом деле занимался этот человек.
Однако, то, чем занимался Фабр, внесло большой вклад в науку. Его работы были не только оригинальны, но ещё и соответствовали высочайшим стандартам. Наблюдение за окружающими организмами на первый взгляд кажется простой работой. Иногда для того, чтобы понять те или иные явления, необходимы годы.
Например, некоторые исследования Фабра длились десятилетиями. Он изучал поведение жуков скарабеев почти 40 лет.
Жан Фабр писал о жуках, о гусеницах бабочек, о кузнечиках, однако его наибольшие симпатии были на стороне ос. Разгадывание их нравов стало делом жизни Фабра.
Благодаря своей наблюдательности он стал одним из лучших в мире знатоков насекомых.
Свои открытия Фабр описал в книгах, которыми и сегодня восхищаются учёные и любители природы разных стран.
Методом наблюдения пользуются не только биологи, но и учёные самых разных специальностей.
Зажжём свечу и понаблюдаем за пламенем, изучим его строение. Мы видим, что оно неоднородно по цвету. Пламя имеет три зоны.
Тёмная зона находится в нижней части пламени. Это самая холодная зона по сравнению с другими. Тёмную зону окаймляет самая яркая часть пламени. Температура здесь выше, чем в темной зоне. Наиболее высокая температура в верхней части пламени.
Чтобы убедиться, что различные зоны пламени имеют разную температуру, можно провести такой опыт. Поместим лучинку в пламя так, чтобы она пересекала все три зоны. Лучинка сильнее обуглилась там, где попала в зоны с ярким и менее ярким пламенем. Значит, пламя там более горячее. Средняя часть пламени не самая горячая. Такое же строение пламени не только у свечи, но и у других горящих предметов.
Методом наблюдения пользуются при изучении физических явлений в атмосфере (газовой оболочке, окружающей нашу планету) и гидросфере (водной оболочке Земли).
Учёными ведутся наблюдения за землетрясениями, лавинами и другими природными явлениями.
Издавна основным методом астрономических исследований было визуальное наблюдение за небесными телами. Основным инструментом при этом является оптический телескоп.
В телескоп можно наблюдать за различными небесными телами: планетами, кометами, звёздами.
Все звёзды Вселенной имеют разный диаметр. И даже наше Солнце не самая огромная звезда, впрочем, и не маленькая.
Наблюдение за астероидами позволит подготовить и осуществить план по предотвращению столкновения. Известна масса случаев падения метеоритов на землю.
На территории ЮАР есть кратер Вредефорт, который оставил на память посетивший планету метеорит. Недалеко от места его падения сейчас находится город Вредефорт. Кратер занесён в список Всемирного наследия ЮНЕСКО.
Падение объектов размером в десятки километров может причинить общемировой ущерб, вплоть до гибели человечества.
Защита от астероидов включает в себя ряд методов, с помощью которых можно изменить траекторию околоземных объектов и предотвратить столкновение.
С помощью наблюдения человек накапливает информацию об окружающем мире, приводит её в систему и ищет в этой информации какие-то закономерности.
Ещё один метод изучения естественных наук — эксперимент.
Слово «эксперимент» имеет латинское происхождение и на русский язык переводится как «опыт», «проба».
Немецкий биолог Густав Крамер экспериментально установил, что перелётные птицы во время своих путешествий ориентируются по солнцу и звёздам.
Отловленных перелётных птиц Крамер посадил в клетку, стоявшую под открытым небом, и с наступлением прохладных осенних дней установил за ними постоянное наблюдение. Как только наступила пора перелётов, птицы стали вести себя беспокойно. Они безостановочно перепархивали в клетке с места на место, но при этом сохраняли определённое направление. В ненастную погоду такого предпочтительного направления не было, но стоило показаться солнцу, как птицы (а это были дневные мигранты) возобновляли попытки лететь в направлении своих обычных миграций.
Крамеру удалось убедительно доказать роль солнца и биологических часов в ориентации птиц.
Если солнце закрыть от птиц непрозрачным экраном и с помощью зеркала направить на них солнечные лучи с другой стороны, то менялось и направление полёта.
С помощью опытов изучают поведение животных. Все вы видели, как маленькие утята следуют за мамой уткой, куда бы она ни шла.
Эта связь между мамой уткой и утёнком осуществляется в момент насиживания и вылупления птенца.
Такая связь называется запечатлением. Самка во время насиживания яиц издаёт характерное кряканье, а утята, находящиеся в яйце, запечатляются на этот звук. Когда утята вылупятся, они бегут на голос, где бы ни находилась крякающая мать.
Утята запечатляются не только на голос, но и на образ (внешность) матери.
Однако если в момент вылупления утки не оказывается рядом, утята могут запечатлиться с любым движущимся предметом. Это было доказано экспериментально.
Выведенных из яиц утят помещали вблизи модели утки. Искусственную утку перемещали по кругу. Увидев её, утята начинали следовать за ней.
Запечатление может произойти и с человеком. Если утята первым увидят его, они будут реагировать на него, как на свою мать, и всюду за ним следовать.
Немецкий этолог Карл фон Фpишем изучал способность медоносных пчёл различать цвета.
Приманку (сладкий нектар) помещали на квадрат определённого цвета, и вскоре насекомые садились на него и без приманки, безошибочно находя среди квадратов других цветов, даже если их меняли местами.
Проводя эти опыты, учёный обнаружил, что достаточно одной пчелы «разведчицы», которая появится на цветном блюдечке с сиропом, выставленном на открытом воздухе, чтобы вскоре после её возвращения в улей к этому блюдечку прилетело множество пчёл.
Этот опыт привёл к открытию у пчёл своеобразного языка — «языка танцев», с помощью которого пчёлы передают друг другу важную информацию.
Очень часто при изучении природы применяют метод измерения. При помощи весов, к примеру, можно определить массу тела.
Методом измерения было установлено, что лягушки впитывают воду через кожу. Древесную лягушку взвесили на весах и установили, что её вес равняется 95 граммам. После этого лягушку обернули мокрой тряпкой, и через час она весила уже 152 грамма.
Ни одна амфибия не пьёт воды обыкновенным способом, а всасывает её исключительно через кожу. Вот почему для них необходима близость воды или сырость.
Метод измерения также применяют для того, чтобы узнать, например, численность животных.
Учитывают общее количество и плотность зверей или птиц, рыб, имеющихся на конкретной территории.
Объектом учёта могут быть сами животные (учёт по встречам), норы и хатки. А также следы животных, заметные на снегу, а в определённых условиях и по чернотропу.
Численность птиц определяют весной по их голосам и гнездовьям.
Для постановки эксперимента часто необходимо специальное оборудование.
Физики при изучении электрических цепей применяют приборы для измерения напряжения, силы тока и электрического сопротивления.
Географы использую компасы — устройства, которые облегчают ориентирование на местности. С помощью компаса можно точно определить стороны света. В центре компаса располагается намагниченная стрелка (синий цвет которой показывает на север, а красный — на юг).
По окружности — циферблат с обозначенными сторонами горизонта. Сбоку — арретир. Это приспособление необходимое для закрепления подвижности стрелки.
Чтобы определить по компасу стороны горизонта, нужно отпустить арретир и установить компас горизонтально, как можно дальше от магнитов и металлических предметов, далее дождаться, пока указательная стрелка остановится и покажет сторону света. Синяя стрелка укажет на север, красная — на юг, слева будет запад, а справа — восток.
Химики в своих исследованиях также используют специальное оборудование. Простейшее из них — это, например, уже знакомый вам нагревательный прибор спиртовка и различная химическая посуда, в которой проводят и изучают превращения веществ, то есть химические реакции.
В биологии широко используются оптические приборы, которые позволяют во много раз увеличить изображение наблюдаемого объекта (увеличительное стекло, лупа) и микроскопы, позволяющие увидеть объекты, размеры которых лежат за пределами разрешающей способности глаза.
P.S. Нам важно знать, по каким учебникам вы занимаетесь с детьми, чтобы темы в наших разработках полностью совпадали с теми, которыми пользуетесь вы. Поэтому предлагаем вам принять участие в небольшом опросе. В нём всего несколько пунктов, и много времени он не займёт. Зато вы точно будете уверены, что получите именно тот материал, который понадобится вам в работе.
Ссылка на участие в опросе:
Будем рады любым пожеланиям и предложениям.
Источник
