Статистический метод в биологии кратко

Обновлено: 30.06.2024

Есть как минимум 6 методов биологических исследований:

Сравнительно-описательный метод в биологии

Его задача — описать новые для науки виды живых организмов, явлений или процессов. Также в его задачи входит сравнивать виды, процессы и явления между собой. Важно, что сравнение объектов исследования осуществляется в пределах конкретного уровня организации.

Экспериментальный метод

С его помощью исследуют, как устроены объекты, а также ход явлений и процессов. Эксперимент может быть полевым или лабораторным.

Отличие полевого эксперимента от лабораторного заключается в том, что он проводится в естественных условиях на экспериментальных участках: на них изучают влияние конкретных веществ на рост растений, изучается влияние хозяйственной деятельности человека на природные экосистемы, осуществляются испытания по борьбе с вредителями.

Лабораторный эксперимент осуществляется только в помещении, в котором есть специальное для этого оборудование. Здесь эксперимент проходит на подопытных организмах — их специально разводят для опытов.

Мониторинг

Смысл мониторинга заключается в том, чтобы постоянно наблюдать процессы, происходящие в биологических объектах, отдельных экосистемах, популяциях и в биосфере в целом. Мониторинг осуществляется на нескольких уровнях: популяционно-видовом, биогеоценотическом и биосферном.

С его помощью определяют, в каком состоянии находятся объекты, делают прогнозы касательно возможных изменений и анализ их последствий.

Поэтому благодаря мониторингу выявляют негативные изменения в структурах и функциях отдельных популяций, биогеоценозов и биосферы и прорабатывают меры по их охране.

Моделирование

Занимается изучением моделей и процессов, которые не поддаются наблюдению или проведению экспериментов. Особенность моделирования в том, что с его помощью могут быть получены только общие черты и общий ход объектов, явлений и процессов, наблюдение за которыми происходит в естественных условиях. С помощью моделирования ученые могут делать прогноз относительно последствий любых явлений и процессов. Кроме того, они могут их создавать и сравнивать с реально существующими.

Есть 2 варианта моделей:

Статические. Они не вмешиваются в структуру с реальными объектами. К примеру, модель строения цветка и различных органов;
Динамические. Эти модели уже вмешиваются в структуру реальных объектов. Они могут, например, менять видовой состав организмов, химический состав среды.

Динамическая модель водной экосистемы — аквариум.

Математическое моделирование в биологии

Метод основан на использовании компьютерной техники, которая дает возможность сохранять и обрабатывать большие объемы данных — все это при помощи специальных программ. С помощью математического моделирования ученые наблюдают как развиваются события, выделяют и комбинируют отдельные связи и т. д.

С помощью моделирования изучается модель пищевых связей в экосистеме, описываются связи между отдельными видами.

Статистический метод

Этот метод занимается тем, что обрабатывает накопленный материал. Статистически закономерность в биологии — правило или научный закон. Таким образом биологические законы представляют собой статистически выверенные закономерности — без исключений и определенным способом объясненные.

Методы сбора биологических исследований

Сбор биологических исследований важно осуществлять с учетом отдельных моментов:

перед началом сбора нужно изучить аспекты и законы природопользования района, в котором планируется проведение исследования;
сбор возможен только при наличии разрешения на его проведение, полученного от владельца территории;
до начала исследования необходимо проконсультироваться в местном краеведческом сообществе либо учебном заведении относительно того, что и где будет собираться;
исследуемые организмы запрещается выносить за пределы места их обитания, а также уничтожать их;
при необходимости отбора организмов, берут минимальное количество экземпляров;
важно фиксировать информацию в процессе проведения эксперимента, топографию местообитания, климатические условия и др.

Как правильно вести дневник исследования

В процессе описания эксперимента в специальном дневнике важно придерживаться определенного плана. Вот из каких пунктов состоит план:

название. В нем важно сформулировать суть проблемы, которая исследуется. К примеру, вот так: изучение влияния кислотности почвы на развитие личинок многоножек;
цель или гипотеза. Цель должна непосредственно затрагивать изучаемый объект. Если брать все тех же многоножек, то целью такого исследования может быть изучение влияния кислотности почвы на размеры личинок и определение оптимальной кислотности для каждой из фаз их развития;
методика и организация эксперимента. Они представляют собой список последовательных действий, которые проводятся в ходе эксперимента. Проводимые действия кратко записываются. Важно указывать точки и места, где насекомые (личинки) были собраны;
результаты и наблюдения. Их можно записывать в свободной форме. Для этого можно использовать графики, таблицы, карты, диаграммы и прочее. Иногда достаточно описать все словами;
обсуждение. Под ними понимают короткие ответы на различные вопросы, но важно не повторять результаты. В ответах должна прослеживаться связь теории и полученных результатов;
заключение. Оно необходимо для описания выводов по сформулированным ранее целям и задачам.

Если вы будете придерживаться плана, то сможете грамотно оформить исследование в дневнике.

Статистический метод дает возможность точно охарактеризовать изменчивость того или иного признака и широко используется для выявления достоверности результатов наблюдений в самых различных исследованиях. Данные статистические методы, полученные на большом количестве потомков в течение нескольких лет, могут дать ответ на вопрос: является ли изменяющийся признак наследственным или нет.
Если некоторое количество листьев расположить в порядке нарастания или убывания признака (длина листа) , то получится ряд изменчивости данного признака, который носит название вариационного ряда, слагающегося из отдельных вариант. Варианта — единичное выражение развития признака.

На память приходят два случая.

Когда-то давно было замечено, что соотношение полов близко к 1:1. Это было очень похоже на расщепление в анализирующем скрещивании Аа х аа. Примерно так и оказалось. XX x XY.

Есть такой показатель - коэффициент наследуемости. Он изменяется от 0 до 1 и показывает на сколько процентов признак определяется генотипом и, соответственно, на сколько % условиями внешней среды. Для его определения действительно применяют довольно сложные статистические расчеты.

В работе представлен обзор применения методов теории вероятностей и математической статистики для решения ряда практических проблем, биологии. Проанализирована практическая потребность и целевое применение теории вероятностей для исследования статистических данных с целью получения научных и практических выводов относительно закономерностей массовых случайных явлений.

Статистические методы в биологии

Ивахненко Н.Н., Бадекин М.Ю.

Огромное разнообразие биологического мира требует для получения достоверных результатов проведения массовых наблюдений. Поэтому одной из особенностей биометрии является то, что она рассматривает характеристики, присущие биологическим объектам, как статистические закономерности массовых явлений, которые не могут быть освещены результатам отдельных наблюдений.

Наблюдение - это процесс запрограммированного изучения любого явления с последующей фиксацией каждого отдельного результата. Достоверные выводы при изучении биологических объектов может дать только анализ достаточно большого количества результатов отдельных наблюдений. Это обусловлено тем, что, как уже было отмечено, каждый признак, любая особенность организма формируется в онтогенезе под влиянием множества зависимых и независимых факторов, в безграничном количестве своих комбинаций, что в соответствии предоставляют неограниченное количество индивидуальных особенностей конкретных биологических объектов. Поскольку в природе не встречается двух особей абсолютно по всем признакам похожих друг на друга, выводы, основанные только для одной особи, могут быть ошибочными (не достоверны). В связи с этим биометрия в своей методологии сочетает специфические особенности живой материи как объекта исследований по методам анализа, присущим математической статистике.

Понятно, что такое сочетание требует специфическую интерпретацию математических методов, которая позволяет избежать ситуаций формального применение результатов, которые противоречат биологической сущности элементов, процессов и объектов исследований.

Математическая статистика, теория вероятности, теория множеств, математическим аппаратом которых пользуется биометрия, это науки чисто теоретические, абстрактные: они изучают массовые явления без учета специфики изучаемых. В то же время биометрия – наука эмпирическая, конкретная, она изучает эмпирические (полученные опытным путем) совокупности данных, выискивая не математические, а биологические закономерности и решая вопрос биологического характера.

Биометрия по назначению и специфики занимает место на стыке биологических и математических наук так же, как бионика, биокибернетика, биосиметрика и другие направления математической биологии. По своей сути и ожидаемым результатам исследований биометрия относится к биологическим наукам, по методологии - это самостоятельный раздел биологии. Она не занимается вопросами получения чисто математических решений, обоснованием математических формул и уравнений. Но она использует готовые математические выводы и применяет их для решения биологических задач. Наука, которая дала обоснование целесообразности и возможности применения математических методов исследования в области биологии была названа биометрией. Биометрия отработала методологию и концептуальную возможность математического анализа и определила конкретные математические аспекты по установлению целесообразности применения методов математического анализа в исследованиях техники иных аспектов биологической природы.

Термин "биометрия" был введен Ф. Гальтон в 1889 году для обозначения количественных методов, которые применялись в биологии.

Слово "биометрия" от лат. bios - жизнь и metron - мера. На данном периоде применение этого термина означает совокупность математически-статистических методов, которые применялись в биологических исследованиях. Биометрия имеет свою историю развития. В 1614 году Санторио издает труд "О статическую медицине ". Галилей и его ученик Баррели установили зависимость между двигательной функциями животных и абсолютными показателями тела животных. Позже (1767) французский гиполог (гипо- - греч. ΐppoV - лошадь) Буржела издает книгу "Экстерьер лошади", в которой анализирует программу замеров для определения целесообразности использования лошадей в том или ином труде. Это базировалось на связи того, что внешние формы животных, включая человека, наход я тся в определенной связи с их физиологическими и психическими особенностями. На это обращали внимание ученые еще в древности (Гиппократ, 460-377 гг. до н.э., Аристотель, 384-322 гг. До н. е.). В середине XVII века. разработаны теории вероятностей на почве азартных игр. Затем трудами выдающихся математиков, среди которых Лаплас (1749-1827), Гаусс (1777-1855), Пуассон (1781-1840) были открыты законы распределения случайных величин. Теория вероятностей получила прочную научную основу. В это время возникла математическая статистика, которая стала теоретической основой выборочного метода исследований.

Первым, кто соединил эмпирические методы антропологии и социальной статистики по математической теории вероятности был ученик Лапласа бельгиец А.Кетле. В 1835 году была издана его книга "О человеке и развитии его способностей, или опыт современной физики", в которой на большом статистическом материале впервые показано, что физические признаки человека и даже его поведение подчинены закону распределения вероятностей.

Интенсивное развитие биометрия получила в период конца XIX и в первой половине ХХ века, когда произошел ощутимый развитие математических методов, применяемых в биологии. Одновременно в этот период состоялась острая дискуссия против фетишизации математических методов, предупреждения подмены биологических методов исследований формально математикой.

В настоящее время при биометрических исследованиях и анализе эмпирических данных широко применяются методы вариационной статистики. В частности основы построения вариационных рядов, свойства генеральной и частичной совокупности величин, законы распределения вариант. Большое значение имеют корреляционный и регрессивный анализ данных эмпирических наблюдений. Одним из важнейших является применение математических методов исчисления средних показателей для генеральной совокупности и методов сравнения полученных результатов.

Базовыми разделами математики для биометрии является теория вероятностей и теория множеств, которые являются основой теоретического понимания многих особенностей совокупности биологических объектов и обеспечивают методологию исследований биологических явлений.

Но биологические проблемы должны решаться на основе математики, а не как математические задачи. Без учета специфики биологических объектов статистические исследования могут иметь существенные ошибки и давать искаженные результаты.

Статистике всегда должен предшествовать биологический анализ, на основании которого исследователь решает, какой математический аппарат может быть применен для дальнейших исследований.

Итак, прежде чем применять математические методы анализа, биолог должен выяснить аспект, какую характеристику этого объекта он хочет получить с помощью математического анализа и целесообразность применить его для этого. Следует избегать математический обработку экспериментальных данных в случаях, когда их результаты дают четкий ответ на задание исследования.

Целесообразно применить статистические методы для выяснения таких аспектов:

1. Особенности распределения массы однотипных биологических объектов по какому-либо признаку.

2. Математическое моделирование и прогнозирование изменения любой характеристики биологического объекта при изменении какого-то фактора, влия ющего на эту характеристику.

3. Особенности и характер связи между отдельными признаками биологических объектов в соответствии с их численност ью .

4. Выявление характера и степени влияния какого-то фактора на изменение соответствующей характеристики биологического объекта путем сопоставление средних значений и определения достоверности разницы.

5. Определение достоверности полученных результатов экспериментальных исследований.

6. Методика исследований биологических объектов для получения достоверных данных при минимальном количестве исследований.

биостатистика это наука, которая является частью статистики и применяется к другим дисциплинам в области биологии и медицины, главным образом.

Биология является обширной областью, которая отвечает за изучение огромного разнообразия живых форм, существующих на Земле - вирусов, животных, растений и т. Д. - с разных точек зрения..

Биостатистика является очень полезным инструментом, который может быть применен к изучению таких организмов, в том числе опытно-конструкторских, сбор данных для проведения исследования и обобщены результаты, полученные.

Таким образом, данные могут быть проанализированы на систематической основе, что приводит к получению соответствующих и объективных выводов. Точно так же он имеет инструменты, которые позволяют графическое представление результатов.

Биостатистика обладает широким спектром специализаций в области молекулярной биологии, генетики, сельскохозяйственных исследований, исследований на животных - как в полевых условиях, так и в лаборатории, клинических методов лечения у людей, среди прочих..

1 История

1.1 Джеймс Бернулли
1.2 Иоганн Карл Фридрих Гаусс
1.3 Пьер Шарль-Александр Луи
1.4 Фрэнсис Гальтон
1.5 Рональд Фишер

3.1 Науки о здоровье
3.2 Биологические науки

4.1 Тесты для одной переменной
4.2 Многомерные тесты

5.1 SPSS
5.2 S-plus и Statistica
5,3 р

история

Вот некоторые из наиболее заметных участников в области биостатистики и статистики в целом:

Джеймс Бернулли

Бернулли был важным швейцарским ученым и математиком своего времени. Бернулли приписывают первый договор теории вероятностей и биномиальное распределение. Его шедевр был опубликован его племянником в 1713 году и называется Арс Конъектанди.

Иоганн Карл Фридрих Гаусс

Гаусс является одним из самых выдающихся ученых в области статистики. С раннего возраста он оказался вундеркиндом, заявив о себе в научной сфере, так как он был еще молодым школьником.

Одним из его самых важных вкладов в науку была работа Несчастные арифметики, опубликовано, когда Гауссу исполнился 21 год.

В этой книге немецкий ученый раскрывает теорию чисел, в которой также собраны результаты ряда математиков, таких как Ферма, Эйлер, Лагранж и Лежандр..

Пьер Шарль-Александр Луи

Первое исследование медицины, которое включало использование статистических методов, приписано доктору Пьеру Шарлю-Александру Луи, уроженцу Франции. Он применил численный метод к исследованиям, связанным с туберкулезом, оказав значительное влияние на студентов-медиков того времени..

Исследование побудило других врачей использовать статистические методы в своих исследованиях, которые значительно обогатили дисциплины, особенно связанные с эпидемиологией..

Фрэнсис Гальтон

Фрэнсис Гальтон был персонажем, который внес множественный вклад в науку, и считается основателем статистической биометрии. Гальтон был двоюродным братом британского натуралиста Чарльза Дарвина, и его исследования были основаны на сочетании теорий его двоюродного брата с обществом, в так называемом социальном дарвинизме.

Теории Дарвина оказали большое влияние на Гальтона, который чувствовал необходимость разработать статистическую модель, которая смогла бы обеспечить стабильность населения.

Благодаря этому, Гальтон разработал модели корреляции и регрессии, которые широко используются сегодня, как мы увидим позже.

Рональд Фишер

Он известен как отец статистики. Развитие модернизации методов биостатистики приписывается Рональду Фишеру и его сотрудникам..

Когда Чарльз Дарвин опубликовал Происхождение видов, Биология до сих пор не имела точных интерпретаций наследования персонажей.

Много лет спустя, с открытием работы Менделя, группа ученых разработала современный синтез эволюции, путем слияния двух тел знаний: теории эволюции путем естественного отбора, и законы наследования.

Совместно с Фишером Сьюолл Г. Райт и Дж. Б. С. Холдейн разработали синтез и установили принципы популяционной генетики.

Синтез принес с собой новое наследие в биостатистике, а разработанные методы стали ключевыми в биологии. Среди них выделяются распределение выборки, дисперсия, дисперсионный анализ и дизайн эксперимента. Эти методы имеют широкий спектр применения, от сельского хозяйства до генетики.

Что изучает биостатистика? (Область исследования)

Биостатистика является филиалом статистики, которая сосредоточена на разработке и осуществлении научных экспериментов, которые проводятся на живых существах, сборе и анализе данных, полученных в результате этих экспериментов, и последующая интерпретация и презентации результаты анализов.

Так как Biosciences содержат обширную серию исследовательских целей, биостатистика должны быть в равной степени разнообразны, и достигает заниматься разнообразие предметов биологии ставит своей целью изучить, охарактеризовать и проанализировать просуществуют.

приложений

Применение биостатистики чрезвычайно разнообразно. Применение статистических методов является неотъемлемой частью научного метода, поэтому любой исследователь должен адаптировать статистику для проверки своих рабочих гипотез..

Науки о здоровье

Биостатистика используется в области здравоохранения, чтобы получить результаты, связанные с эпидемиями, исследованиями питания, среди прочего.

Он также используется непосредственно в медицинских исследованиях и при разработке новых методов лечения. Статистика позволяет объективно определить, оказывало ли лекарство положительное, отрицательное или нейтральное влияние на развитие конкретного заболевания.

Биологические науки

Для любого биолога статистика является незаменимым инструментом в исследованиях. За немногими исключениями из просто описательных работ, исследования в области биологических наук требуют интерпретации результатов, для которых необходимо применение статистических тестов..

Статистика позволяет нам узнать, являются ли различия, которые мы наблюдаем в биологических системах, случайными или отражают существенные различия, которые необходимо учитывать.

Таким же образом он позволяет создавать модели для прогнозирования поведения некоторой переменной, например, с помощью применения корреляций..

Основные тесты

В биологии можно указать серию тестов, которые часто проводятся в исследованиях. Выбор соответствующего теста зависит от биологического вопроса, на который необходимо ответить, и определенных характеристик данных, таких как распределение однородности отклонений..

Тесты для переменной

Простой тест - это сравнение пар или т ученика. Он широко используется в медицинских публикациях и в вопросах здравоохранения. Как правило, он используется для сравнения двух выборок с размером меньше 30. Он предполагает равенство между дисперсиями и нормальным распределением. Существуют варианты для парных или непарных образцов..

Если образец не соответствует предположению о нормальном распределении, существуют тесты, которые используются в этих случаях и известны как непараметрические тесты. Для t-критерия непараметрической альтернативой является ранговый критерий Уилкоксона..

Дисперсионный анализ (сокращенно ANOVA) также широко используется и позволяет различить, если несколько образцов значительно различаются. Как и критерий Стьюдента, он предполагает равенство между дисперсиями и нормальным распределением. Непараметрическая альтернатива - критерий Крускала-Уоллиса.

Если вы хотите установить связь между двумя переменными, применяется корреляция. Параметрический тест - это корреляция Пирсона, а непараметрический - это ранговая корреляция Спирмена..

Многомерные тесты

Обычно хотят изучить более двух переменных, поэтому многомерные тесты очень полезны. Эти исследования подчеркивают регрессию, канонический корреляционный анализ, дискриминантный анализ, многомерный дисперсионный анализ (MANOVA), логистической регрессии, анализа главных компонент и т.д..

Самые используемые программы

Биостатистика - важный инструмент в биологических науках. Эти анализы проводятся специализированными программами для статистического анализа данных..

SPSS

SPSS - один из самых популярных в мире в академической среде. Среди его преимуществ - управление большим объемом данных и возможность перекодирования переменных..

С-плюс и Статистика

S-plus - еще одна широко используемая программа, которая позволяет, подобно SPSS, выполнять базовые статистические тесты для больших объемов данных. Statistica также широко используется и отличается интуитивно понятным управлением и разнообразием предлагаемой графики..

R

В настоящее время большинство биологов предпочитают проводить свой статистический анализ в R. Это программное обеспечение отличается универсальностью, поскольку каждый день создаются новые пакеты с несколькими функциями. В отличие от предыдущих программ, в R вы должны найти пакет, который выполняет тест, который вы хотите сделать, и загрузить его.

Хотя R, кажется, не очень дружелюбен и прост в использовании, он предоставляет широкий спектр тестов и функций, которые очень полезны для биологов. Кроме того, существуют определенные пакеты (такие как ggplot), которые позволяют визуализировать данные очень профессионально.

Биология — наука, изучающая живые формы и их взаимодействие друг с другом и окружающей средой, закономерности развития, модификации и возможные варианты жизненных форм. Существующие методы биологических исследований в полном объеме используются современными учеными. Это совокупность огромного количества приемов, исследований в смежных областях знаний, операций и опытов, которые помогают синтезировать и объединить все полученные результаты в одну общую систему.

Базовые методы исследования

Существует теоретическое разделение биологии на следующие области:

общую — молекулярная, клеточная, тканевая, раздел органов и систем, раздел популяция и природные сообщества;
наука организмов — ботаника, зоология, микология, микробиология.

Соответственно все исследовательские методы подразделяются в зависимости от области изучения.

Универсальные пути исследований

Суть любого научного исследования — это использование методов познавательного характера, методологии и экспериментов в общей совокупности. Такие пути изучения предмета позволяют описать, классифицировать, объяснить и частично предположить дальнейший путь развития любого микроорганизма. Классификация методов биологических исследований в таблице:

Метод	Суть метода
Описательный	Применялся учеными в глубокой древности. Состоит в сборе фактического материала, наблюдении, описании различных объектов, явлений и их свойств в определенной среде.
Сравнительный	Сравнение и систематизация полученных при использовании других методов данных. Основное применение — анатомия, эмбриология, клеточная теория, палеонтология и проч. В современных исследованиях сравнительный метод часто заменяют на мониторинг, как более эффективный путь изучения предмета. Мониторинг позволяет проводить постоянное наблюдение, создавая отдельную биосферу или экосистему для конкретного объекта. Тщательное мониторинговое исследование включает в себя аналитику и дальнейший прогноз в отношении изучаемого предмета или явления.
Исторический	Выяснение закономерностей в возникновении живых организмов и их развитии, в становлении как структуры, в функциональности на фоне геологической истории земного шара. Метод позволил создать учение об эволюционном развитии органического мира.
Экспериментальный	Исследование основано на практическом опыте изменения базовых (природных) данных и на результатах наблюдений. Эксперимент может быть полевым или лабораторным. Именно он показывает самую полную и достоверную картину.

Этапы эмпирической стадии

Описываемые в таблице основные методы изучения биологии составляют эмпирическую стадию познания этой естественной науки. Данная стадия состоит из нескольких обязательных шагов. Их соблюдают в определенной последовательности, но перед этим необходимо поставить цель, сформулировать задачу, выдвинуть гипотезу. А далее ученый приступает к сбору доказательств:

Наблюдение явления, процесса, объекта или смоделированного эксперимента.
Фиксация полученных данных, их максимально строгая оценка.
Первичная обработка данных на предмет выявления закономерностей и связей. Классификация информации, описание с помощью специализированной научной терминологии.
Сравнительный анализ с ранее полученными данными.

Эмпирическое исследование использует все доступные современной науке методы, именно это делает его максимально информативным.

Теоретическая стадия

В сравнении с основными (универсальными) путями проведения исследования, теоретический подход, так же как и кибернетический, является более современным. Все биологические объекты становятся частью системы со своей иерархией. С учетом того, что все конструкции многоступенчатые, каждая ее часть может рассматриваться и как система, и как элемент более высокого порядка. Такой принцип справедлив для всех уровней — от макромолекул до земной биосферы.

В противоположность эмпирической стадии теоретический уровень предполагает использование вторжение в природу объекта, раскрытия его внутренней текстуры, устройства становления, источников возникновения, описание функционирования.

Статистический путь исследования биологии

Метод основан на использовании полученного материала (моделирования, различных экспериментов, наблюдений), его обработке, всестороннем анализе, выявлении закономерности и окончательном изложении в виде статистического заключения. Это общее определение статистического пути исследования.

Необходимость в данном исследовании возникла как естественный переход от описательного метода, предоставляющего первоначальные данные наблюдений, к его окончательному анализу и выводам. Именно математическая статистика позволяет систематизировать данные и извлечь максимально возможную полезную информацию из всех остальных базовых методов. Исследование проходит в 3 этапа:

Наблюдение и сбор первичных данных для составления статистики.
Обработка и анализ результатов, группировка полученных результатов. Сведение данных в статистические таблицы. На данном этапе происходит переход от характеристики единичного объекта к сводным характеристикам совокупности в целом или ее группы.
Анализирующая статистика. Заключительный этап, на котором методом обобщения всех показателей проводят анализ и осуществляют оценочный прогноз.

Статистический анализ — это заключительный, наиболее важный этап исследования. Он выявляет особенности и причины данного явления, сравнивает его с другими, принятыми за основу (в результате исторического метода), формулирует выводы, предположения, гипотезы и прогнозы, проводит статистическую проверку по всем указанным данным. Анализ является завершающей стадией статистического (математического) метода.

Метод моделирования

Создание моделей дает техническую возможность для изучения и измерения процессов, явлений и объектов, которые невозможно познать в естественных условиях. Моделирование частично заменяет эксперимент. Но у него есть и несколько дополнительных положительных преимуществ:

Имея единичный комплекс данных, возможна разработка некоторого числа моделей, для которых будет применена различная интерпретация исследуемого процесса. В итоге выбирается наиболее перспективная и плодотворная версия для теоретических истолкований.
При моделировании можно производить различные изменения, вводить дополнения, использовать упрощение.
Возможно совмещение экспериментального метода и теоретического (модельные эксперименты). Пример: синтез аминокислот по Миллеру.
В сложных многоструктурных моделях большинство задач выполняют с помощью компьютерных технологий, что существенно упрощает процесс исследования.

В настоящее время моделирование как метод, применяемый в биологии, выполняет самостоятельные задачи и относится к обособленной ступени в ходе создания теории или учения.

Помимо неоспоримых достоинств, у теоретических методов исследования присутствует один, но неоспоримый недостаток: они не могут оказывать воздействие на наблюдаемые процессы, объекты или явления. Они только помогают их обнаружению и выявлению скрытых закономерностей.

Частные исследовательские методы

Как наука, биология формировалась в результате исследований и экспериментов в других областях: физике, математике, химии, т. е. естественных наук. Поэтому некоторые методы применимые для исследований в биологии пришли из смежных, пограничных отраслей: биофизика, биохимия, вирусология, экология.

Любой метод — это, прежде всего, путь для достижения цели, установления истины. И эмпирические, и теоретические способы в полной мере отвечают этим требованиям. Но в некоторых случаях возникает потребность в получения дополнительных, современных, более достоверных данных. В таком случае средством для достижения целей служит применение специальных конкретных исследований. К частным методам исследования в биологии относятся:

Генеалогический. В сути исследования — изучение и систематический анализ родословной, и выявление наследственной природы некоторых явлений и возможности развития патологий.
Палеонтологический. Выясняет родство между объектами, организмами и явлениями с помощью исследований земной коры в разных геологических слоях. Данный метод бывает филогенетический и биогенетический (сравнительно-эмбриологический или сравнительно-анатомический). Первый исследует историческое развитие целой формы, второй — отдельного организма.
Центрифугирование. Технический способ выявить отдельные элементы в общей смеси под воздействие скоростной центробежной силы. Объектовой формой выступает центрифуга, в ней с помощью сепарации материал разделяется на отдельные фракции согласно коэффициенту плотности.
Цитологический (микроскопирование или цитогенетический метод). Микробиологическое исследование клетки с помощью микроскопа. Назначение — выявление хромосомных, генных, митохондриальных мутаций, онкопатологий и т. д. Клетка с аномалией становится предшественницей развития целой колонии клеток, которые со временем сформируются в опухоль или стигму дисэмбриогенеза. Своевременное исследование способствует установлению диагноза на раннем сроке и принятию тактического решения о схеме лечения.
Биохимический. Задача — изучение химико-биологических процессов в организме, с помощью исследования различных жидкостей, выявление нарушений обмена веществ, происходящих в результате наследственных причин. Это наиболее точный метод диагностики, на конечную картину которого не может повлиять даже прием различных препаратов или имеющееся заболевание. При этом не требуется забора большого количества материала, метод применим многократно, все анализы проводятся в самые кратчайшие сроки. Самым простым примером биохимического исследования является известный всем общий анализ крови.

Все перечисленные биологические методы имеют тесную связь друг с другом, между ними невозможно провести четкую границу. Они применимы либо последовательно друг за другом, либо одновременно в сочетании. Только так можно получить четкую картину изучаемого явления или процесса.

Многолетняя история развития науки позволила накопить невероятно большой практический, эмпирический и теоретический опыт, разработано множество методик, например, подготовки препаратов (фиксация объектов химикатами — спирт, формалин, хлороформ и проч.), окрашивание эозином, йодом, гематоксилином и проч.

Созданные для исследований приборы уже сами по себе являются результатом научного прогресса. Они позволяют производить изучение биохимических, молекулярных, электромагнитных и других процессов в живых клетках, тканях, органах и т. д.

Читайте также: