Суспільствознавство 

Методи вивчення біологічних об'єктів та явищ. Сучасні методи досліджень у біології

Методи дослідження у науці

Біологія- Це наука. Що відрізняє науку з інших сфер людської діяльності? Підхід до вивчення явищ. Цей підхід – науковий метод.

Науковий метод- сукупність основних способів отримання нових знань та методів вирішення задач у рамках будь-якої науки.
Науковий метод передбачає певний системний підхід:

1. Спостереження фактів та їх вимір, тобто. опис спостереження - кількіснеі\ або якісне.

2. Аналіз отриманих результатів- систематизація, виявлення головного та другорядного.

3. Узагальнення – формулювання гіпотезі потім уже - теорій.

4. Прогноз: формулювання наслідків із запропонованої гіпотези або прийнятої теорії за допомогою дедукції, індукції чи інших логічних методів.

5. Перевірка прогнозованих наслідків з допомогою експерименту.

Зверніть увагу на 5-ий пункт. Без нього не можна вважати підхід науковим!

Важливо розуміти різницю між поняттями гіпотезаі теорія.

· Гіпотеза-це твердження, припущення, яке ще не доведено.

Коли гіпотезу доводять, вона стає теорією, теорема або факт. Спростована гіпотеза переходить у розряд хибних тверджень. Гіпотеза, яка ще не доведена, але й не спростована, називається відкритою проблемою.

· Теорія- система знань, побудована на доведеною науковим методомгіпотеза.

Чому ми говоримо про цитологіїяк про клітинної теорії- тому що цьому передував величезний науковий процес спостереження, збір статистики – якісні та кількісні дані; систематизація отриманих результатів, були сформульовані гіпотези та прогнози, які потім були експериментально перевірені та підтверджені.Більше того, на основі цієї теорії були зроблені такі припущення, і вони теж експериментально були підтверджені.

Методи вивчення живих об'єктів

· Спостереження (емпіричний метод пізнання)опис того чи іншого біологічного об'єкта чи процесу;

· Порівняння - необхідно для того, щоб знайти закономірності - те, що є спільним для різних явищ;

· Експеримент -створюються умови, що точно відповідають спостережуваним, у своїй з'ясовуються властивості біологічних об'єктів; фіксуються якісні та кількісні характеристики.

· Історичний метод -інформація, відомості, дані, вже отримані та доведені у минулому, розкривають і пояснюють закони розвитку живої природи у теперішньому.

Вважається ідеальним, коли використовуються всі ці методи разом.

Біологічний експеримент

1. Якісний експериментт - найпростіший вид біологічного експерименту - його мета - встановити наявність або відсутність передбачуваного теорії явища.

2. Вимірювальний експеримент -виявлення якоїсь кількісноїхарактеристика об'єкта чи процесу.

Спостереження, опис та вимірювання біологічних об'єктів

Спостереження- це безпосереднє, цілеспрямоване вивчення предметів, що спирається переважно такі чуттєві здібності людини, як відчуття, сприйняття, уявлення.

Емпіричний опис- це фіксація засобами природної чи штучної мови відомостей про об'єкти, дані у спостереженні.

По суті це «переклад» того, що було побачено або почуте на наукову мову – поняття та визначення, знаки, схеми, малюнки, графіки та цифри (статистичні дані).

На відміну від експерименту, при емпіричному методі пізнання не можна втручатися в процес, що вивчається, не можна впливати або змінювати умови його протікання.

Для спостереження використовують також різні технічні - опосередковані засоби.

Процес природно - наукового пізнання істотно залежить від розвитку технічних засобів, що використовуються наукою.

Важко переоцінити роль мікроскопау біології. Саме завдяки йому людина відкрила для себе мікроорганізми. Сьогодні існують мікроскопи, дозволяють досліджувати живі організми на внутрішньоклітинному рівні.

Статистичні виміри- Вимірювання величин, що не змінюються в часі.

Динамічні виміри- Вимірювання величин, що змінюють своє значення в часі (тиск, температура, щільність популяції і т.д.)

Методи дослідження у науцідосить різноманітні, але всі вони базуються на наукових методахпізнання, що відрізняються певним підходом.

Знання цієї інформації допомагає відокремити дійсні наукові дослідженнявід різних широкопоширених навколонаукових експериментів.

До основних методів науки належать такі:

Порівняння Грамотно складені описи можна порівнювати, навіть якщо їх зробили різні люди в різних країнахі в різний час. Наприклад, можна порівняти розміри раковин молюсків одного біологічного виду в наші дні і при Ламарку, поведінку лося в Сибіру та на Алясці, зростання культури клітин при низькій та високій температурі, будова плечової кістки у тиранозавра та сучасного крокодила
Гіпотеза Відмінності, виявлені при порівнянні описів, можна інтерпретувати з допомогою припущень причини відмінностей – гіпотез. Наприклад, можна припустити, побачивши різний темп зростання клітин при різних температурах, можна припустити, що температура впливає швидкість зростання клітин.
Експеримент Гіпотези перевіряють, штучно змінюючи умови протікання біологічних процесів та проводячи повторні спостереження та описи. Наприклад, можна вирощувати клітини за різних температур, виявляючи оптимум, у якому зростання максимально швидкий.

Моделювання –метод, у якому створюється образ об'єкта, модель, з допомогою якої вчені отримують необхідних відомостей про об'єкт. Так, наприклад, при встановленні структури молекули ДНК Джеймс Вотсон і Френсіс Крік створили з пластмасових елементів модель – подвійну спіраль ДНК, що відповідає даним рентгенологічним та біохімічним дослідженням. Ця модель цілком задовольняла вимогам до ДНК.

Спостереження– метод, з допомогою якого дослідник збирає інформацію про об'єкт. Спостерігати можна візуально, наприклад, за поведінкою тварин. Можна спостерігати за допомогою приладів за змінами, що відбуваються в живих об'єктах: наприклад, під час зняття кардіограми протягом доби, при вимірах ваги теляти протягом місяця. Спостерігати можна за сезонними змінами у природі, за линянням тварин тощо. Висновки, зроблені спостерігачем, перевіряються або повторними спостереженнями, або експериментально.

Експеримент(досвід) – метод, з допомогою якого перевіряють результати спостережень, висунуті припущення – гіпотези. Прикладами експериментів є схрещування тварин або рослин з метою одержання нового сорту чи породи, перевірка нових ліків, виявлення ролі будь-якого органоїду клітини тощо. Експеримент – це отримання нових знань з допомогою поставленого досвіду.

Проблема– питання, завдання, які потребують вирішення. Вирішення проблеми веде до отримання нового знання. Наукова проблемазавжди приховує якесь протиріччя між відомим та невідомим. Вирішення проблеми вимагає від вченого збору фактів, їх аналізу, систематизації. Прикладом проблеми може бути, наприклад, така: «Як виникає пристосованість організмів до довкілля?» або «Як можна підготуватися до серйозних іспитів максимально стислі терміни?». Сформулювати проблему буває досить складно, проте завжди, коли є труднощі, протиріччя, виникає проблема.

Гіпотеза- Припущення, попереднє вирішення поставленої проблеми. Висуваючи гіпотези, дослідник шукає взаємозв'язку між фактами, явищами, процесами. Саме тому гіпотеза найчастіше має форму припущення: «якщо… тоді». Наприклад, «Якщо рослини на світлі виділяють кисень, то ми зможемо його виявити за допомогою тліючої лучини, т.к. кисень має підтримувати горіння». Гіпотеза перевіряється експериментально. (Див. розділ Гіпотези походження життя Землі.)

Теорія –це узагальнення основних ідей у ​​будь-якій науковій галузі знання. Наприклад, теорія еволюції узагальнює достовірні наукові дані, отримані дослідниками протягом багатьох десятиліть. Згодом теорії доповнюються новими даними, розвиваються. Деякі теорії можуть спростовувати нові факти. Вірні наукові теоріїпідтверджуються практикою. Так, наприклад, генетична теорія Г. Менделя і хромосомна теорія Т. Моргана підтвердилися багатьма експериментальними дослідженнями в різних країнах світу. Сучасна еволюційна теорія хоча знайшла безліч науково доведених підтверджень, досі зустрічає противників, т.к. не всі її положення можна на сучасному етапірозвитку науки підтвердити фактами.

Приватними науковими методами у біології є:

Генеалогічний метод- застосовується при складанні родоводів, виявленні характеру спадкування деяких ознак.

Історичний метод- Встановлення взаємозв'язків між фактами, процесами, явищами, що відбувалися протягом історично тривалого часу (кілька мільярдів років). Еволюційне вченнярозвивалося значною мірою завдяки цьому методу. Палеонтологічний метод– метод, що дозволяє з'ясувати спорідненість між давніми організмами, рештки яких знаходяться у земної кори, у різних геологічних шарах. Центрифугування– поділ сумішей на складові під дією відцентрової сили. Застосовується при поділі органоїдів клітини, легких та важких фракцій (складових) органічних речовині т.д.

Цитологічний,або цитогенетичний – дослідження будови клітини, її структур за допомогою різних мікроскопів.

Біохімічний –Вивчення хімічних процесів, що відбуваються в організмі. Кожна приватна біологічна наука (ботаніка, зоологія, анатомія та фізіологія, цитологія, ембріологія, генетика, селекція, екологія та інші) користується своїми приватними методами дослідження. Кожна наука має свій об'єкт, і свій предмет дослідження. У біології об'єктом дослідження є ЖИТТЯ. Носії життя – живі тіла. Все, що пов'язане з їх існуванням, вивчає біологію. Предмет вивчення науки завжди дещо вже, обмеженіший, ніж об'єкт. Так, наприклад, когось із вчених цікавить обмін речовин організмів. Тоді об'єктом вивчення буде життя, а предметом вивчення – обмін речовин. З іншого боку, обмін речовин теж може бути об'єктом дослідження, але тоді предметом дослідження буде одна з його характеристик, наприклад, обмін білків, або жирів, або вуглеводів. Це важливо зрозуміти, т.к. питання про те, що є об'єктом дослідження тієї чи іншої науки, зустрічаються в екзаменаційних питаннях. Крім того, це важливо для тих, хто в майбутньому займатиметься наукою.

Біологія- Це наука. Що відрізняє науку з інших сфер людської діяльності? Підхід до вивчення явищ. Цей підхід – науковий метод.

Науковий метод- Сукупність основних способів отримання нових знань і методів вирішення задач у рамках будь-якої науки.


Науковий метод передбачає певний системний підхід:

  1. Спостереження фактів та їх вимір, тобто. опис спостереження - кількісне і якісне.
  2. Аналіз отриманих результатів- Систематизація, виявлення головного та другорядного.
  3. Узагальнення - формулювання гіпотезі потім уже - теорій.

  4. Прогноз:формулювання наслідків із запропонованої гіпотези або прийнятої теорії за допомогою дедукції, індукції чи інших логічних методів.

  5. Перевіркапрогнозованих наслідків з допомогою експерименту.

Зверніть увагу на 5-ий пункт. Без нього не можна вважати підхід науковим!

Важливо розуміти різницю між поняттями гіпотезаі теорія.

  • Гіпотеза-це твердження, припущення, яке ще не доведено.

Коли гіпотезу доводять, вона стає теорією, теорема або факт. Спростована гіпотеза переходить у розряд хибних тверджень. Гіпотеза, яка ще не доведена, але й не спростована, називається відкритою проблемою.

  • Теорія- система знань, побудована на доведеною науковим методомгіпотеза.

Чому ми говоримо про цитологіїяк про клітинної теорії- Тому що передував величезний науковий процес спостереження, збір статистики - якісні та кількісні дані; систематизація отриманих результатів, були сформульовані гіпотези та прогнози, які потім були експериментально перевірені та підтверджені.Більше того, на основі цієї теорії були зроблені такі припущення, і вони теж експериментально були підтверджені.

Методи вивчення живих об'єктів

  • Спостереження (емпіричний метод пізнання) опис того чи іншого біологічного об'єкта чи процесу;
  • Порівняння — необхідно для того, щоб знайти закономірності - те, що є спільним для різних явищ;
  • Експеримент -створюються умови, що точно відповідають спостережуваним, у своїй з'ясовуються властивості біологічних об'єктів; фіксуються якісні та кількісні характеристики.
  • Історичний методінформація, відомості, дані, вже отримані та доведені у минулому, розкривають і пояснюють закони розвитку живої природи у теперішньому.

Вважається ідеальним, коли використовуються всі ці методи разом.

Біологічний експеримент

  1. Якісний експериментт — найпростіший вид біологічного експерименту. встановити наявність або відсутність передбачуваного теорії явища.
  2. Вимірювальний експериментвиявлення якоїсь кількісноїхарактеристика об'єкта чи процесу.

Спостереження, опис та вимірювання біологічних об'єктів

Спостереження- це безпосереднє, цілеспрямоване вивчення предметів, що спирається переважно такі чуттєві здібності людини, як відчуття, сприйняття, уявлення.

Емпіричний опис- це фіксація засобами природної чи штучної мови відомостей про об'єкти, дані у спостереженні.

По суті, це «переклад» того, що було побачено або почуте на наукову мову — поняття та визначення, знаки, схеми, малюнки, графіки та цифри (статистичні дані).

На відміну від експерименту, при емпіричному методі пізнання не можна втручатися в процес, що вивчається, не можна впливати або змінювати умови його протікання.

Для спостереження використовують також різні технічні — опосередковані засоби.

Процес природно - наукового пізнання істотно залежить від розвитку технічних засобів, що використовуються наукою.

Важко переоцінити що у біології. Саме завдяки йому людина відкрила для себе мікроорганізми. Сьогодні існують мікроскопи, дозволяють досліджувати живі організми на внутрішньоклітинному рівні.


Статистичні виміри- Виміри величин, що не змінюються в часі.

Динамічні виміри- Вимірювання величин, що змінюють своє значення в часі (тиск, температура, щільність популяції і т.д.)

Досить різноманітні, але вони базуються на наукових методах пізнання, які відрізняються певним підходом.

Знання цієї інформації допомагає відокремити дійсні наукові дослідження від різноманітних широкорозповсюджених навколонаукових експериментів.

Біологічні науки

ЗА СИСТЕМАТИЧНИМИ КАТЕГОРІЯМИ:

  • вірусологія (царство віруси);
  • мікробіологія, бактеріологія (царство бактерії);
  • ботаніка (царство рослини);
  • мікологія (царство гриби);
  • зоологія (царство тварини):

ЗА РІВНЯМИ ОРГАНІЗАЦІЇ ЖИВОЇ МАТЕРІЇ:

  • молекулярна біологія – на молекулярному рівні;
  • цитологія, цитогенетика – на клітинному рівні;
  • морфологія та фізіологія - на організмовому рівні;
  • екологія, популяційна екологія - на популяційно-видовому, біогеоценотичному та біосферному рівні.

У ЗАЛЕЖНОСТІ ВІД ВИВЧАНИХ ПРОЦЕСІВ:

  • генетика - наука про процеси спадковості та мінливості;
  • ембріологія – наука про ембріональний розвиток;
  • теорія еволюції – наука про еволюційне вчення;
  • етологія- наука про поведінку тварин;
  • загальна біологія - наука про закономірності та процеси, спільні для живої природи.
Агробіологія Прикладна наука, що узагальнює знання з галузі біології, що стосуються вирощування культурних рослин (рослинництва) та розведення домашніх тварин (тварини)
Альгологія Розділ ботаніки, що вивчає водорості
Анатомія людини Наука про будову, форму людського організму, його органів і тканин, що їх утворюють.
Біогеоценологія Біологічна дисципліна, що вивчає рослинні та тваринні спільноти у їх сукупності, тобто. біоценози, їх склад, розвиток, розподіл у просторі та в часі, походження
Біометрія Розділ статистики, за допомогою методів якого проводять обробку експериментальних даних та спостережень, а також планування кількісних експериментів у біологічних дослідженнях
Біотехнологія Інтеграція природничих та інженерних наук, що дозволяє найповніше реалізувати можливості живих організмів або їх похідні для створення та модифікації продуктів чи процесів різного призначення
Біофізика Розділ фізики та сучасної біологіївивчає фізичні аспекти живого на всіх рівнях, починаючи від молекул і клітин і закінчуючи біосферою в цілому
Біохімія Наука про хімічний склад живих клітин. організмів та про хімічні процеси, що лежать в основі їх життєдіяльності
Ботаніка Система наук, що вивчає рослинний світ, його різноманіття, будову, життєдіяльність, поширення рослин, зв'язок із середовищем проживання, закономірності індивідуального та історичного розвитку
Бріологія Розділ біології, що вивчає мохи
Вірусологія Розділ біології, що вивчає віруси
Генетика Наука, що вивчає закономірності спадковості та мінливості організму
Гідробіологія Наука про життя та біологічні процеси у воді
Гістологія Розділ біології, що вивчає будову тканин живих організмів
дендрологія Розділ ботаніки, що вивчає деревні рослини (дерева, чагарники та чагарники)
Зоологія Система наук, що вивчають тваринний світ, його різноманіття, будова, життєдіяльність, поширення тварин, зв'язок із місцем існування, закономірності індивідуального та історичного розвитку
Іхтіологія Розділ зоології, що вивчає риб
Мікологія Наука про гриби
Мікробіологія Наука, що вивчає мікроорганізми (невидимі неозброєним оком): бактерії, мікроскопічні гриби та водорості
Молекулярна біологія комплекс біологічних наук, що вивчають механізми зберігання, передачі та реалізації генетичної інформації, будову та функції нерегулярних біополімерів (білків та ПК)
Морфологія Наука, що вивчає зовнішнє (форму, структуру, колір) та внутрішня будоваживого організму та складових частин
Орнітологія Розділ зоології, що вивчає птахів
Психофізіологія Міждисциплінарна область на стику психології, фізіології та математики, що вивчає об'єктивно реєстровані зрушення фізіологічних функцій, що супроводжують психічні процесисприйняття, запам'ятовування, мислення, емоцій
Соціобіологія Міждисциплінарна наука, що сформувалася на стику кількох наукових дисциплін, що пояснює поведінку живих істот набором певних переваг, що виробилися під час еволюції.
Фізіологія людини Наука про процеси життєдіяльності (функції) та механізми їх регулювання в клітинах, тканинах, органах, системах органів та цілісному організмі
Цитологія Наука про клітину, що вивчає будову та функції клітин, їх хімічний склад, розвиток та взаємозв'язки в багатоклітинних організмах
Ентомологія Розділ біології, що вивчає комах
Етологія Польова дисципліна зоології, що вивчає поведінку тварин у природних умовах.

Методи біологічних дослідженьу біології поділяють наемпіричні (від грец. емпіріа - досвід) - описовий, порівняльний, експериментальний, історичний, татеоретичні - статистичний та моделювання. Описовий та порівняльний методи засновані на спостереженні.

Описовий метод - найдавніший, що з спостереженням і описом об'єктів чи явищ, визначенням їх властивостей.

Порівняльний

Порівняння будови тваринної та рослинної клітин

Порівняльний метод заснований, щоб порівняти отримані спостереження, описи з іншими.

В Останнім часомчасто застосовують моніторинг (від лат. monitor-запобіжний, що нагадує). Це постійне спостереження за перебігом певних процесів в окремих екосистемах, біосфері загалом або станом конкретних біологічних об'єктів. Здійснюють його на найвищих рівнях організації живої матерії. Моніторинг дозволяє прогнозувати та аналізувати можливі зміни, їх наслідки. Наприклад, зміни рослинності у зв'язку з кислотними дощами тощо.

Експериментальний

Експериментальний (від лат. ехреrimentum - досвід, практика) метод полягає у зміні дослідником умов існування об'єкта досвіду, його будови та спостереження за результатами змін. Експерименти бувають польові та лабораторні.

У природних умовах проводять польові експерименти. Лабораторні експерименти проводять у спеціально обладнаних лабораторіях. В лабораторних умоввикористовують мікроскопи, ядерно-магнітний резонанс, рентгенологічний метод тощо.

Історичний

Історичний Метод дозволяє виявити закономірності виникнення та розвитку живих істот.

Моделювання та статистичний метод неможливі без застосування електронно-обчислювальної техніки.

Моделювання

Моделювання (від лат. modulus - пристрій, зразок) - метод, який дозволяє працювати не з самими об'єктами, а вивчає уявлення про них чи їхню модель. Моделювання дозволяє вивчати об'єкти та процеси, які неможливо безпосередньо спостерігати чи відтворити експериментально. Різновидом цього є математичне моделювання. Це чисельне вираження як рівнянь парних зв'язків. При змінах числових значень можна побачити, як працює система певних умов. Прикладом математичної моделі може бути співвідношення чисельності у системі «хижак-жертва».

Статистичний

Статистичний (Математичний) метод застосовується для обробки числових даних, отриманих за допомогою інших методів (емпіричних). Використовують для перевірки ступеня достовірності отриманих результатів.

Спостереження

Спостереження – це дослідження зовнішніх ознак та видимих ​​змін об'єкта протягом певного проміжку часу. Наприклад, спостереження за зростанням та розвитком проростка.

Спостереження - це відправний пункт будь-якого природничо дослідження.

У біології це особливо добре помітно, тому що об'єкт її вивчення - людина і жива природа, що його оточує. Вже в школі під час уроків зоології, ботаніки, анатомії дітей вчать проведенню найпростіших біологічних досліджень шляхом спостереження за зростанням та розвитком рослин та тварин, за станом власного організму.

Спостереження як спосіб збирання інформації - хронологічно перший прийом дослідження, що виник арсеналі біології, а точніше, ще її попередниці - природної історії. І це не дивно, оскільки спостереження спирається на чуттєві здібності людини (відчуття, сприйняття, уявлення). Класична біологія – це біологія переважно спостережлива. Проте цей метод не втратив свого значення і до цього дня.

Спостереження можуть бути прямими або непрямими, вони можуть проводитися за допомогою технічних пристроїв або без них. Так, орнітолог бачить птицю в бінокль і може чути її, а може фіксувати приладом звуки поза чутним людським вухом діапазоном. Гістолог спостерігає за допомогою мікроскопа зафіксований та пофарбований зріз тканини. А для молекулярного біолога спостереженням можливо фіксація зміни концентрації ферменту в пробірці.

Важливо розуміти, що наукове спостереження, на відміну від буденного, є не простим, але цілеспрямованим вивченням об'єктів або явищ: воно ведеться для вирішення поставленого завдання, і увага спостерігача не повинна розсіюватися. Наприклад, якщо стоїть завдання вивчити сезонні міграції птахів, то ми помічатимемо терміни їх появи в місцях гніздування, а не будь-що інше. Таким чином, спостереження - це вибіркове виділення з дійсності певної частини, інакше кажучи, аспекту, і включення цієї частини до системи, що вивчається.

У спостереженні важлива не тільки точність, акуратність та активність спостерігача, але і його неупередженість, його знання та досвід, правильний вибіртехнічних засобів. Постановка завдання передбачає також наявність плану спостережень, тобто. їхня планомірність. [Кабакова Д.В. Спостереження, опис та експеримент як основні методи біології // Проблеми та перспективи розвитку освіти: матеріали міжнар. наук. конф. (м. Перм, квітень 2011 р.). I. Перм: Меркурій, 2011. С. 16-19].

Описовий метод

Описовий метод - це фіксування зовнішніх ознак об'єктів дослідження з виділенням суттєвого і відкиданням несуттєвого. Цей метод стояв біля витоків біології, як науки, та її розвиток було неможливо без застосування інших методів дослідження.

Описові методи дозволяють спочатку описувати, та був аналізувати явища, які у живої природі, порівнювати їх, знаходячи певні закономірності, і навіть узагальнювати, відкривати нові види, класи та інше. Описові методи почали використовуватися ще в давнину, але на сьогоднішній день не втратили своєї актуальності та широко застосовуються у ботаніці, етології, зоології тощо.

Порівняльний метод

Порівняльний метод - це дослідження подібності та відмінності у будові, протіканні життєвих процесів та поведінці різних об'єктів. Наприклад, порівняння особин різної статі, що належать до одного біологічного виду.

Дозволяє вивчати об'єкти дослідження шляхом їхнього порівняння між собою або з іншим об'єктом. Дозволяє виявляти подібності та відмінності живих організмів, а також їх елементів. Отримані дані дають можливість об'єднувати досліджені об'єкти у групи за ознаками подібності у будові та походженні. На основі порівняльного методу, наприклад, будується систематика рослин та тварин. Цей метод використовувався також при створенні клітинної теорії та для підтвердження теорії еволюції. В даний час він застосовується практично у всіх напрямках біології.

Цей метод утвердився у біології у XVIII ст. і виявився дуже плідним у вирішенні багатьох найбільших проблем. З допомогою цього й у поєднані із описовим методом отримано відомості, дозволили у XVIII в. закласти основи систематики рослин та тварин (К. Лінней), а в XIX ст. сформулювати клітинну теорію (М. Шлейден та Т. Шванн) та вчення про основні типи розвитку (К. Бер). Метод широко застосовувався у ХІХ ст. в обґрунтуванні теорії еволюції, а також у розбудові низки біологічних наук на основі цієї теорії. Проте використання цього не супроводжувалося виходом біології межі описової науки. Порівняльний метод широко застосовується у різних біологічних науках і в наш час. Порівняння набуває особливої ​​цінності тоді, коли неможливо дати визначення поняття. Наприклад, за допомогою електронного мікроскопа часто отримують зображення, справжній вміст яких заздалегідь невідомий. Тільки порівняння їх зі світломікроскопічним зображенням дозволяє отримати бажані дані.

Історичний метод

Дозволяє виявити закономірності освіти та розвитку живих систем, їх структур та функцій, зіставляти їх з раніше відомими фактами. Цей метод, зокрема, успішно використовувався Ч. Дарвіном для побудови його еволюційної теорії та сприяв перетворенню біології з описової науки на пояснювальну науку.

У другій половині ХІХ ст. завдяки роботам Ч. Дарвіна історичний метод поставив на наукові основи дослідження закономірностей появи та розвитку організмів, становлення структури та функцій організмів у часі та просторі. Із запровадженням цього в біології відбулися значні якісні зміни. Історичний метод перетворив біологію з науки суто описової в науку, яка пояснює, яка пояснює, як відбулися і як функціонують різноманітні живі системи. Нині історичний метод, чи " історичний підхід " став загальним підходом до вивчення явищ життя переважають у всіх біологічних науках.

Експериментальний метод

Експеримент - це перевірка вірності висунутої гіпотези з допомогою цілеспрямованого на об'єкт.

Експеримент (досвід) – штучне створення в контрольованих умовах ситуації, яка допомагає виявити глибоко приховані властивості живих об'єктів.

Експериментальний метод дослідження явищ природи пов'язані з активним впливом них шляхом проведення дослідів (експериментів) в контрольованих умовах. Цей метод дозволяє вивчати явища ізольовано і досягати повторюваності результатів при відтворенні тих самих умов. Експеримент забезпечує глибше, ніж інші методи дослідження, розкриття сутності біологічних явищ. Саме завдяки експериментам природознавство загалом та біологія зокрема дійшли до відкриття основних законів природи.

Експериментальні методи в біології служать не тільки для проведення дослідів та отримання відповідей на питання, але і для визначення правильності сформульованої на початку вивчення матеріалу гіпотези, а також для її коригування в процесі роботи. У ХХ столітті дані способи дослідження стають провідними в цій науці завдяки появі сучасного обладнання для проведення дослідів, такого як, наприклад, томограф, електронний мікроскоп та інше. В даний час в експериментальній біології широко використовуються біохімічні прийоми, рентгеноструктурний аналіз, хроматографія, а також техніка ультратонких зрізів. різні способикультивування та багато інших. Експериментальні методи у поєднанні із системним підходом розширили пізнавальні можливості біологічної науки та відкрили нові шляхи для застосування знань практично у всіх сферах діяльності людини.

Питання експеримент як однієї з основ у пізнанні природи, було поставлено ще XVII в. англійським філософом Ф. Беконом (1561–1626). Його запровадження біологію пов'язані з роботами У. Гарвея XVII в. вивчення кровообігу. Проте експериментальний метод широко увійшов у біологію лише на початку XIX ст., причому через фізіологію, в якій почали використовувати велику кількість інструментальних методик, що дозволяли реєструвати та кількісно характеризувати приуроченість функцій до структури. Завдяки працям Ф. Мажанді (1783-1855), Г. Гельмгольця (1821-1894), І.М. Сєченова (1829-1905), а також класиків експерименту К. Бернара (1813-1878) та І.П. Павлова (1849-1936) фізіологія, мабуть, першою з біологічних наук стала експериментальною наукою.

Іншим напрямком, яким у біологію увійшов експериментальний метод, виявилося вивчення спадковості та мінливості організмів. Тут найголовніша заслуга належить Р. Менделю, який, на відміну своїх попередників, використовував експеримент як отримання даних про досліджуваних явищах, але й перевірки гіпотези, формулируемой з урахуванням одержуваних даних. Робота Р. Менделя стала класичним зразком методології експериментальної науки.

В обґрунтуванні експериментального методу важливе значення мали роботи, виконані в мікробіології Л. Пастером (1822-1895), який вперше ввів експеримент для вивчення бродіння та спростування теорії спонтанного зародження мікроорганізмів, а потім для розробки вакцинації проти інфекційних хвороб. У другій половині ХІХ ст. за Л. Пастером значний внесок у розробку та обґрунтування експериментального методу в мікробіології внесли Р. Кох (1843-1910), Д. Лістер (1827-1912), І.І. Мечніков (1845-1916), Д.І. Івановський (1864-1920), С.М. Виноградський (1856-1890), М. Бейєрник (1851-1931) та ін. У XIX ст. біологія збагатилася також створенням методичних основмоделювання, яке є також найвищою формоюексперименту. Винахід Л. Пастером, Р. Кохом та іншими мікробіологами способів зараження лабораторних тварин патогенними мікроорганізмами та вивчення на них патогенезу інфекційних хвороб – це класичний приклад моделювання, що перейшло у XX ст. і доповненого нашого часу моделюванням як різних хвороб, а й різних життєвих процесів, включаючи походження життя.

Починаючи, наприклад, з 40-х років. ХХ ст. експериментальний метод у біології зазнав значного вдосконалення за рахунок підвищення роздільної здатності багатьох біологічних методик та розробки нових експериментальних прийомів. Так, була підвищена роздільна здатність генетичного аналізу, низки імунологічних методик. У практику досліджень було запроваджено культивування соматичних клітин, виділення біохімічних мутантів мікроорганізмів і соматичних клітин тощо. буд. Експериментальний метод став широко збагачуватися методами фізики і хімії, які виявилися цінними як самостійних методів, а й у поєднанні з біологічними методами. Наприклад, структура та генетична роль ДНК були з'ясовані внаслідок поєднаного використання хімічних методіввиділення ДНК, хімічних та фізичних методіввизначення її первинної та вторинної структури та біологічних методів (трансформації та генетичного аналізу бактерій), докази її ролі як генетичного матеріалу.

В даний час експериментальний метод характеризується винятковими можливостями вивчення явищ життя. Ці можливості визначаються використанням мікроскопії різних видів, включаючи електронну з технікою ультратонких зрізів, біохімічних методів, високороздільного генетичного аналізу, імунологічних методів, різноманітних методів культивування та прижиттєвого спостереження в культурах клітин, тканин та органів, маркування ембріонів, запліднення у пробірці, методу мічених атомів, рентгеноструктурного аналізу, ультрацентрифугування, спектрофотометрії, хроматографії, електрофорезу, секвенування, конструкції біологічно активних рекомбінантних молекул ДНК і т. д. Нова якість, закладена в експериментальному методі, викликала якісні зміни і в моделюванні. Поряд з моделюванням на рівні органів нині розвивається моделювання на молекулярному та клітинному рівнях.

Моделювання

Моделювання ґрунтується на такому прийомі, як аналогія - це висновок про подібність об'єктів у певному відношенні на основі їх подібності у ряді інших відносин.

Модель - це спрощена копія об'єкта, явища чи процесу, що замінює в певних аспектах.

Моделювання - це створення спрощеної копії об'єкта, явища або процесу.

Моделімрування:

  • 1) створення спрощених копій об'єктів пізнання;
  • 2) вивчення об'єктів пізнання з їхньої спрощених копіях.

p align="justify"> Метод моделювання - це дослідження властивостей певного об'єкта за допомогою вивчення властивостей іншого об'єкта (моделі), більш зручного для вирішення завдань дослідження і що знаходиться у певній відповідності з першим об'єктом.

Моделювання (у широкому значенні) - це основний метод дослідження у всіх галузях знань. Методи моделювання використовуються для оцінок характеристик складних систем та прийняття науково обґрунтованих рішень у різних сферах людської діяльності. Існуючу чи проектовану систему можна ефективно досліджувати за допомогою математичних моделей (аналітичних та імітаційних) з метою оптимізації процесу функціонування системи. Модель системи реалізується на сучасних комп'ютерах, які в цьому випадку виступають як інструмент експериментатора з моделлю системи.

Моделювання дозволяє вивчати будь-який процес або явище, а також напрямки еволюції шляхом відтворення їх у вигляді простішого об'єкта за допомогою сучасних технологійта обладнання.

Теорія моделювання - теорія заміщення об'єкта-оригіналу його моделлю і дослідження властивостей об'єкта на його моделі. дослідження закономірності, суть, властивості, особливості будови та функціонування об'єкта-оригіналу.

Коли говорять про моделювання, зазвичай мають на увазі моделювання певної системи.

Система - сукупність взаємозалежних елементів, об'єднаних для реалізації спільної мети, відокремлена від навколишнього середовища і взаємодіє з нею як цілісне ціле і виявляє у своїй основні системні властивості. В виділено 15 основних системних властивостей, до яких відносяться: емергентність (емерджентність); цілісність; структурованість; цілісність; підпорядкованість мети; ієрархічність; нескінченність; ергатичність; відкритість; незворотність; єдність структурної стійкості та нестійкості; нелінійність; потенційна багатоваріантність актуальних структур; критичність; непередбачуваність у критичній галузі.

При моделюванні систем використовують два підходи: класичний (індуктивний), що склався історично першим, і системний, що отримав розвиток останнім часом.

Класичний підхід. Історично першим склався класичний підхід до вивчення об'єкта, моделювання системи. Реальний об'єкт, що підлягає моделюванню, розбивається на підсистеми, вибираються вихідні дані (Д) для моделювання та ставляться цілі (Ц), що відображають окремі сторони процесу моделювання. По окремої сукупності вихідних даних ставиться мета моделювання окремої сторони функціонування системи, з урахуванням цієї мети формується деяка компонента (К) майбутньої моделі. Сукупність компонентів об'єднується в модель.

Т.ч. відбувається підсумовування компонентів, кожна компонента вирішує свої завдання і ізольована з інших елементів моделі. Застосуємо підхід тільки для простих системде можна не враховувати взаємозв'язки між компонентами. Можна відзначити дві відмінності класичного підходу: 1) спостерігається рух від приватного до загального при створенні моделі; 2) створена модель (система) утворюється шляхом підсумовування окремих її компонентів і не враховує виникнення нового системного ефекту.

Системний підхід - методологічна концепція, заснована на прагненні побудувати цілісну картину об'єкта, що вивчається, з урахуванням важливих для розв'язуваного завдання елементів об'єкта, зв'язків між ними та зовнішніх зв'язків з іншими об'єктами та довкіллям. З ускладненням об'єктів моделювання виникла потреба їх спостереження з вищого рівня. І тут розробник розглядає цю систему як деяку підсистему вищого рангу. Наприклад, якщо ставиться завдання проектування АСУ підприємства, з позиції системного підходуне можна забувати, що ця система є складовоюАСУ об'єднанням. У основі системного підходу лежить розгляд системи як інтегрованого цілого, причому цей розгляд розробки починається з головного - формулювання мети функціонування. Важливим для системного підходу є визначення структури системи - сукупності зв'язків між елементами системи, що відображають їхню взаємодію.

Існують структурні та функціональні підходи до дослідження структури системи та її властивостей.

При структурному підході виявляються склад виділених елементів системи та зв'язку з-поміж них.

При функціональному підході розглядаються алгоритми поведінки системи (функції – властивості, що призводять до досягнення мети).

Види моделювання:

  • 1. Предметне моделювання, у якому модель відтворює геометричні, фізичні, динамічні чи функціональні характеристики об'єкта. Наприклад, модель мосту, греблі, модель крила літака тощо.
  • 2. Аналогове моделювання, у якому модель і оригінал описуються єдиним математичним співвідношенням. Прикладом можуть бути електричні моделі, використовувані вивчення механічних, гідродинамічних і акустичних явищ.
  • 3. Знакове моделювання, у якому ролі моделей виступають схеми, креслення, формулы. Роль знакових моделей особливо зросла з розширенням масштабів застосування ЕОМ при побудові знакових моделей.

Зі знаковим тісно пов'язане уявне моделювання, при якому моделі набувають подумки наочний характер. Прикладом може бути даному випадкуслужить модель атома, запропонована свого часу Бором.

4. Модельний експеримент. Нарешті, особливим видом моделювання є включення в експеримент не самого об'єкта, а його моделі, через що останній набуває характеру модельного експерименту. Цей вид моделювання свідчить про те, що немає жорсткої межі між методами емпіричного та теоретичного пізнання.

З моделюванням органічно пов'язана ідеалізація - уявне конструювання понять, теорій про об'єкти, що не існують і не здійсненні насправді, але таких, для яких існує близький прообраз або аналог реальному світі. Прикладами збудованих цим методом ідеальних об'єктів є геометричні поняття точки, лінії, площини тощо. Із подібними ідеальними об'єктами оперують усі науки - ідеальний газ, абсолютно чорне тіло, суспільно-економічна формація, держава тощо.

Методи моделювання

  • 1. Натурне моделювання - експеримент на досліджуваному об'єкті, який при спеціально підібраних умовах досвіду служить моделлю самого себе.
  • 2. Фізичне моделювання - експеримент на спеціальних установках, що зберігають природу явищ, але відтворюють явища у кількісно зміненому масштабованому вигляді.
  • 3. Математичне моделювання - використання моделей за фізичною природою, що відрізняються від об'єктів, що моделюються, але мають подібний математичний опис. Натурне та фізичне моделювання можна поєднати в один клас моделей фізичної подоби, тому що в обох випадках модель та оригінал однакові за фізичною природою.

Методи моделювання можна класифікувати на три основні групи: аналітичні, чисельні та імітаційні.

  • 1. Аналітичні методи моделювання. Аналітичні методи дозволяють отримати характеристики системи як функції параметрів її функціонування. Таким чином, аналітична модель є системою рівнянь, при вирішенні якої отримують параметри, необхідні для розрахунку вихідних характеристик системи (середній час обробки завдання, пропускну здатність і т.д.). Аналітичні методи дають точні значення характеристик системи, але застосовуються на вирішення лише вузького класу завдань. Причини цього ось у чому. По-перше, внаслідок складності більшості реальних систем їх закінчений математичний опис (модель) або не існує, або ще не розроблені аналітичні методирішення створеної математичної моделі По-друге, при виведенні формул, на яких ґрунтуються аналітичні методи, приймаються певні припущення, які не завжди відповідають реальній системі. І тут від застосування аналітичних методів доводиться відмовлятися.
  • 2. Численні методи моделювання. Численні методи передбачають перетворення моделі до рівнянь, вирішення яких можливе методами обчислювальної математики. Клас завдань, розв'язуваних цими методами, значно ширший. Внаслідок застосування чисельних методіводержують наближені значення (оцінки) вихідних характеристик системи із заданою точністю.
  • 3. Імітаційні методи моделювання. З розвитком обчислювальної техніки широке застосування отримали імітаційні методи моделювання для аналізу систем, що переважають у яких є стохастичні впливи.

Суть імітаційного моделювання (ІМ) полягає в імітації процесу функціонування системи в часі, з дотриманням таких самих співвідношень тривалості операцій як у системі оригіналі. При цьому імітуються елементарні явища, що становлять процес, зберігається їхня логічна структура, послідовність протікання в часі. В результаті застосування ІМ отримують оцінки вихідних характеристик системи, які необхідні при вирішенні завдань аналізу, управління та проектування.

У біології, наприклад, можна побудувати модель стану життя у водоймищі через деякий час при зміні одного, двох або більше параметрів (температури, концентрації солей, наявності хижаків та ін.). Такі прийоми стали можливі завдяки проникненню в біологію ідей та принципів кібернетики – науки про управління.

В основу класифікації видів моделювання можна покласти різні ознаки. Залежно від характеру досліджуваних процесів у системі моделювання може бути поділено на детерміноване та стохастичне; статичне та динамічне; дискретне та безперервне.

Детерміноване моделювання застосовується на дослідження систем, поведінка яких можна абсолютно точно передбачити. Наприклад, шлях, пройдений автомобілем, за рівноприскореного руху в ідеальних умовах; пристрій, що зводить у квадрат число і т.п. Відповідно, у цих системах протікає детермінований процес, який адекватно описується детермінованою моделлю.

Стохастичне (теоретико-імовірнісне) моделювання застосовується для дослідження системи, стан якої залежить не тільки від контрольованих, але й від неконтрольованих впливів або в ній є джерелом випадковості. До стохастичним системам відносяться всі системи, які включають людину, наприклад, заводи, аеропорти, обчислювальні системи та мережі, магазини, підприємства побутового обслуговування тощо.

Статичне моделювання служить для опису систем будь-якої миті часу.

Динамічне моделювання відображає зміну системи в часі (вихідні характеристики системи даний моментчасу визначаються характером вхідних впливів у минулому та теперішньому). Приклад динамічних систем є біологічні, економічні, соціальні системи; такі штучні системи, як завод, підприємство, потокова лінія тощо.

Дискретне моделювання застосовують для дослідження систем, в яких вхідні та вихідні характеристики вимірюється або змінюється в часі дискретно, інакше застосовують безперервне моделювання. Наприклад, електронний годинник, електролічильник - дискретні системи; сонячний годинник, нагрівальні прилади - безперервні системи.

Залежно від форми уявлення об'єкта (системи) можна назвати уявне і реальне моделювання.

При реальному (натурному) моделюванні дослідження параметрів системи проводиться на реальному об'єкті, або його частини. Реальне моделювання - найбільш адекватне, та його можливості, з урахуванням особливостей реальних об'єктів, обмежені. Наприклад, проведення реального моделювання з АСУ підприємства вимагає, по-перше, створення АСУ; по-друге, проведення експериментів із підприємством, що неможливо. До реального моделювання відносять виробничий експеримент і комплексні випробування, які мають високим ступенемдостовірності. Інший вид реального моделювання – фізичне. При фізичному моделюванні дослідження проводиться на установках, які зберігають природу явища і мають фізичну подобу.

Уявне моделювання застосовується для моделювання систем, які практично не реалізуються на заданому інтервалі часу. В основі уявного моделювання лежить створення ідеальної моделі, що базується на ідеальній, розумовій аналогії. Розрізняють два види уявного моделювання: образне (наочне) та знакове.

При образному моделюванні на основі уявлень людини про реальні об'єкти створюються різні наочні моделі, що відображають явища та процеси, що відбуваються в об'єкті. Наприклад, моделі частинок газів у кінетичній теорії газів у вигляді пружних куль, що впливають одна на одну під час зіткнення.

При знаковому моделюванні описують модельовану систему за допомогою умовних знаків, символів, зокрема, у вигляді математичних, фізичних та хімічних формул. Найбільш потужний та розвинений клас знакових моделей представляють математичні моделі.

Математична модель - це штучно створений об'єкт у вигляді математичних, знакових формул, що відображає та відтворює структуру, властивості, взаємозв'язки та відносини між елементами досліджуваного об'єкта. Далі розглядаються лише математичні моделі та відповідно математичне моделювання.

Математичне моделювання - метод дослідження, заснований на заміні досліджуваного об'єкта-оригіналу його математичною моделлю та на роботі з нею (замість об'єкта). Математичне моделювання можна поділити на аналітичне (АМ), імітаційне (ІМ), комбіноване (КМ).

При АМ створюється аналітична модель об'єкта як алгебраїчних, диференціальних, конечно-разностных рівнянь. Аналітична модель досліджується чи аналітичними методами, чи чисельними методами.

При ІМ створюється імітаційна модель, використовується метод статистичного моделювання для реалізації імітаційної моделі на комп'ютері.

При КМ проводиться декомпозиція процесу функціонування системи підпроцеси. Для тих, де це можливо, використовують аналітичні методи, інакше - імітаційні.

Математичні методи

Порівняння та угруповання об'єктів; розрізнення та поділ груп; визначення місця об'єкта (групи) у раніше описаній системі (ідентифікація). Взаємозв'язку та залежності; особливості аналізу процесів

Поділ ознак (змінних) на незалежні - фактори та залежні - "відгуки"; якісні та кількісні характеристики. Вплив на характер аналізу особливостей уявлення ознак. Похідні "вторинні" ознаки (індекси, головні компоненти та ін.).

Множинне порівняння та його особливості. Основи дисперсійного аналізу; його відмінності та переваги перед попарним порівнянням. Вимоги до вихідних даних для одно- та багатофакторного комплексу; вплив відхилень. трансформація даних; перетворення нерівномірних комплексів. Ієрархічна модель дисперсійного аналізу, її особливості. Схема із «повторними вимірами».

Оцінка та інтерпретація результатів дисперсійного аналізу. Планування багатофакторного дисперсійного аналізу за повною та скороченою схемою; греколатинський квадрат.

Кореляційний аналіз. Факторний аналіз. Регресійний аналіз. Ряди динаміки (тимчасові ряди). Кількісні методи класифікації.

Математична статистика.

Теоретичний (системний метод)

Цей метод, як і кібернетичний підхід, належить до категорії нових методів дослідження. Живі об'єкти розглядаються як системи, тобто сукупність елементів із певними відносинами. З урахуванням ієрархічності живих систем, кожен об'єкт може розглядатися одночасно як система і як елемент системи вищого порядку. Тому принципи системної організації справедливі всім рівнів - від макромолекул до біосфери Землі.

Широкий розвиток системного руху в сучасній науці, У тому числі і в біології, означає поступовий перехід від аналізу до синтезу.

Аналіз - це дискретний підхід, поглиблення в структуру та функції окремих елементів системи - усередині клітини, всередині організму, всередині екологічної спільноти. Синтез означає інтегративний підхід, вивчення цілісних характеристик системи – клітини, організму, біоценозу. Дослідження завжди відбувається спочатку від загального до приватного – аналіз, а потім від приватного до загального, але на новому рівні пізнання цього загального – синтез.

Аналітичний підхід у біології відкрив хімічну та мікроструктурну організацію живих об'єктів, з'ясував видову різноманітність серед тварин, рослин, мікроорганізмів, виявив генетичну неоднорідність організмів усередині популяцій та інші. внутрішні характеристикисистем.

Поступово обсяг накопичених аналітичних даних ставав достатнім переходу до їх синтезу. Так виникли синтетична теорія еволюції, нейро – гуморальна фізіологія, сучасна імунологія, молекулярно-клітинна біологія, нова мегасистематика організмів, заснована на їхній комплексній характеристиці – від екології та анатомії до молекулярної генетики.

Вирішується актуальне завдання сучасного природознавства- Створення цілісної біологічної картини світу.

Підвищення інтересу до синтезу в науці свідчить про перехід від емпіричної до теоретичної стадії пізнання. Від отримання фактів, через їх узагальнення починається висування нових гіпотез, далі зазвичай слідує їх повторна емпірична перевірка (нові спостереження, експерименти, порівняння, моделювання). Емпірична перевірка веде або до спростування гіпотези, або до її підтвердження з тим чи іншим ступенем ймовірності. Високо достовірні гіпотези стають законами, їх складаються теорії.

Між усіма перерахованими методами не можна проводити строгу межу. Застосовувані разом один з одним, вони дають можливість повніше й ефективно досліджувати живі системи, і навіть встановлювати закономірності їх виникнення, розвитку та функціонування.

Методи біології. Біологія використовує різні методи дослідження. До традиційних, але збережених своє значення належить описовий метод. Основні методи біології:
· Спостереженняі опис фактів та явищ (описовий метод). Метод спостереження даєможливість аналізувати та описувати біологічні явища. На методі спостереження ґрунтується описовий метод. Для того, щоб з'ясувати сутність явища, необхідно насамперед зібрати та описати фактичний матеріал. Наприклад, за допомогою методу спостереження можна вивчити сезонні зміни у живій природі. Спостереження - вивчення об'єктів живої природи в природних умовах існування. Це безпосереднє спостереження за поведінкою, розселенням, розмноженням рослин та тварин у природі. Для цього використовуються як традиційні засоби польових досліджень (бінокль, відеокамери), так і складне лабораторне обладнання (мікроскопи, біохімічні аналізатори, різноманітна вимірювальна техніка).
· Порівняння, що дозволяє встановити подібність і різницю між різними біологічними структурами і явищами (порівняльний метод). Порівнюють анатомічну будову, хімічний склад, структуру генів та інші ознаки в організмів різного рівня складності. При цьому досліджуються не тільки організми, що нині живуть, а й давно вимерлі, що збереглися у вигляді скам'янілих останків у палеонтологічному літописі.
· Експеримент (Лат. Experimentum - випробування), в ході якого біологічні об'єкти і процеси вивчаються в штучно створених, точно контрольованих умовах (експериментальний метод). Експериментальний метод пов'язаний з цілеспрямованим створенням системи, допомагає досліджувати властивості та явища живої природи. Експериментальний метод (досвід) - дослідження живих об'єктів в умовах екстремальної дії факторів середовища - зміненої температури, освітленості або вологості, підвищеного навантаження, токсичності або радіоактивності, зміненого режиму або місця розвитку (видалення або пересадка генів, клітин, органів тощо) .п.). Експериментальний метод дозволяє виявити приховані властивості, межі адаптивних (пристосувальних) можливостей живих систем, ступінь їх гнучкості, надійності, мінливості.
В·Широко використовуються інструментальні методи : електрографія, радіолокація та ін.

· Моделювання - Побудова та вивчення моделей (схем, графіків, описів) процесів і явищ, яке стало все ширше застосовуватися з розвитком комп'ютерних технологій. За допомогою методу моделювання вивчається якесь явище через його модель.
В· Універсальне значення для всіх галузей біології має історичний метод - вивчення всіх явищ і процесів, як етапів еволюційного розвитку природи. Історичний метод виявляє еволюційні перетворення біологічних видівта їх угруповань. Це один із найважливіших методів, що є основою осмислення одержуваних фактів. Історичний метод з'ясовує закономірності появи та розвитку організмів, становлення їх структури та функцій.
· Палеонтологічний метод - Вивчення вимерлих організмів.
· Системний метод відноситься до категорії нових міждисциплінарних методів дослідження. Живі об'єкти розглядаються як системи, тобто сукупність елементів із певними відносинами.

· Біохімічний метод дозволяє виділяти та вивчати речовини, що входять до складу організмів, їх перетворення, дозволяє виявляти спадкові порушення обміну речовин.
Приватні (спеціальні) методи цитології використовують для вивчення будови та функцій клітин та тканин:
· Світлова мікроскопія - дозволяє виявити ядро ​​та деякі органоїди клітини – міто-хондрії, хлоропласти, апарат Гольджі, вії та джгутики.
· Електронна мікроскопія – дозволяє вивчати тонку будову органоїдів (наприклад,хлоропластів), їх ультраструктуру,
· Центрифугування - дозволяє вибірково виділяти та вивчатиорганоїди клітини;
· Метод культури клітин і тканинвикористовують для вивчення будови та функцій клітин.