Содержание этой темы проверяется одним заданием базового уровня в части 1. Кроме того, знание методов познания может понадобиться при решении заданий повышенной сложности и практико-ориентированного 34 задания во второй части.

Биология — наука, изучающая свойства живых систем. Объектом изучения биологии является жизнь во всех ее проявлениях и формах, а также на разных уровнях.

Каждая наука, в том числе и биология, пользуется определенными методами исследования. Есть универсальные методы, которыми пользуются все науки. Например, наблюдение, моделирование, эксперимент. Другие научные методы могут быть использованы только определенной наукой. Такие методы называются частными.

Метод — это путь исследования, который проходит ученый, решая какую-либо научную задачу, проблему.

1. Универсальные:

Моделирование — метод, при котором создается некий образ объекта, модель, с помощью которой ученые получают необходимые сведения об объекте. Например, Джеймс Уотсон и Френсис Крик создали из пластмассовых элементов модель — двойную спираль ДНК.

Наблюдение — метод, с помощью которого исследователь собирает информацию об объекте. Можно визуально наблюдать за поведением животных, с помощью приборов за изменениями в живых объектах, за сезонными изменениями в природе. Выводы, сделанные наблюдателем, проверяются либо повторными наблюдениями, либо экспериментально.

Эксперимент (опыт) — метод, с помощью которого проверяют результаты наблюдений, выдвинутые предположения — гипотезы (получение новых знаний с помощью поставленного опыта). Примером эксперимента является проверка нового лекарства.

Проблема — вопрос, задача, требующие решения. Решение проблемы ведет к получению нового знания. Научная проблема всегда скрывает какое-то противоречие между известным и неизвестным. Решение проблемы требует от ученого сбора фактов, их анализа, систематизации.

Гипотеза — предположение, предварительное решение поставленной проблемы. Выдвигая гипотезы, исследователь ищет взаимосвязи между фактами, явлениями, процессами. Именно поэтому гипотеза чаще всего имеет форму предположения: «если … тогда». Гипотеза проверяется экспериментально.

Теория — это обобщение основных идей в какой-либо научной области знания. Со временем теории дополняются новыми данными, развиваются. Некоторые теории могут опровергаться новыми фактами. Верные научные теории подтверждаются практикой.

2. Частные научные методы:

Каждая частная биологическая наука (ботаника, зоология, анатомия и физиология, цитология, эмбриология, генетика, селекция, экология и другие) пользуется своими методами исследования. Например, генетика использует генеалогический и цитогенетический методы. В цитологии применяют микроскопический метод, метод окрашивания, центрифугирование. Ученые, изучающие эволюцию, используют палеонтологический метод, который, в свою очередь, может включать еще более тонкие методы, например, метод радиоизотопного датирования.

Генеалогический метод — применяется при составлении родословных людей, выявлении характера наследования некоторых признаков. Генеалогический метод применяется в генетике.

Рисунок 1. Родословная семьи королевы Виктории. Наследование гемофилии

Цитогенетический метод — применяется в генетике. С помощью микроскопа изучаются качественные и количественные характеристики хромосомного набора организма. Хромосомы можно предварительно окрасить, чтобы их было проще разделить на гомологичные пары.

Рисунок 2. Кариотип мужчины

Микроскопия — изучения объектов с помощью различных микроскопов. По устройству микроскопы делят на световые, электронные и другие. С их помощью получают изображения с различным увеличением. Микроскопия широко используется в цитологии. Цитология – наука о строении, функциях и развитии клеток.

Рисунок 3. Микроскопия

Окрашивание — способ подготовки материала для морфологического, гистологического и цитологического исследования. В цитологии применяется для повышения информативности световой микроскопии. Также используется для диагностики в медицине. Например, чтобы выявить изменения в шейке матки опухолевой природы, применяют йодный раствор. Опухолевые и нормальные клетки по-разному воспринимают краситель, что позволяет врачу определить наличие заболевания.

Рисунок 4. Световая микроскопия

Центрифугирование — разделение смесей на составные части под действием центробежной силы. Применяется при разделении органоидов клетки, легких и тяжелых фракций (составляющих) органических веществ и т. д.

Рисунок 5. Центрифугирование

Исторический — установление взаимосвязей между фактами, процессами, явлениями, происходившими на протяжении исторически длительного времени (несколько миллиардов лет).

Палеонтологический — метод, позволяющий выяснить родство между древними организмами, останки которых находятся в земной коре, в разных геологических слоях.

Рисунок 6. Археологические раскопки

Многие методы хоть и являются частными, но применяются не одной, а сразу группой наук. Например, биохимический метод применяют и в медицине, и в ботанике, и в зоологии, и в фармацевтике, и т. д.

Биохимический — исследование химических процессов, происходящих в организме. С помощью биохимического метода можно определить концентрацию различных веществ в полученном материале. Например, врач может определить количество глюкозы в крови у пациента, у которого он подозревает сахарный диабет.

Метод культуры тканей — метод, который также применяется в нескольких науках и относится к области биотехнологии. Метод заключается в выращивании вне организма культуры полученных от него клеток. Селекционеры могут применить этот метод для бесполого размножения растения, которое не дает семян (например, арбуз без косточек). В медицине пытаются воссоздавать из клеток целые органы для их дальнейшей трансплантации.

Рисунок 7. Метод культуры тканей