Obserwacja jest podstawową metodą poznawania świata wykorzystywaną w biologii. Przeprowadzana jest według określonego schematu. Najpierw należy wybrać obiekt obserwacji i określić jej cel, czyli sformułować problem badawczy i hipotezę. Następnie należy ustalić sposób przeprowadzenia obserwacji, zapisać wyniki i na ich podstawie wyciągnąć wnioski.

RiPe3ltTzFryt
Najczęściej przeprowadzamy obserwacje gołym okiem. Dotyczą one dużych obiektów
Źródło: N/A, Wikimedia Commons, licencja: CC BY-SA 3.0.
Aby zrozumieć poruszane w tym materiale zagadnienia, przypomnij sobie:
  • czym różni się obserwacja od doświadczenia,

  • jakie elementy powinna zawierać dobrze przeprowadzona obserwacja.

Twoje cele
  • Dopasujesz odpowiednie przyrządy optyczne do rodzaju i wielkości obserwowanych struktur.

  • Przygotujesz preparat mikroskopowy w kropli wody.

  • Przeprowadzisz obserwację mikroskopową oraz sporządzisz z niej odpowiednią dokumentację oglądanego obiektu.

iP3o4b18H7_d5e141

1. Jak zobaczyć niewidzialne?

Człowiek poznaje świat wieloma zmysłami, ale najwięcej informacji o otoczeniu dostarcza mu wzrok. Większość roślin i zwierząt, niektóre glony i owocniki grzybów kapeluszowych możemy obserwować gołym okiem, czyli bez pomocy przyrządów optycznych.

Gołym okiem nie jesteśmy w stanie zobaczyć bardzo małych obiektów, takich jak komórki budujące organizmy czy bakterie, dlatego musimy korzystać z różnych urządzeń optycznych, np. luplupalup, binokularówbinokularbinokularów i mikroskopów.

A zatem to, czy w obserwacji posługujemy się gołym okiem czy urządzeniami optycznymi, zależy od wielkości obiektu i od celu badawczego.

Ciekawostka

Wiele znanych wirusów jest dużo mniejszych niż bakterie. Są jednak i takie, które dorównują wielkością niektórym bakteriom. Do największych z nich należy pandorawirus.

R3jZ8xVKNUHhn
Porównanie wielkości wirusa grypy i Pandoravirusa. Nanometr (nm) to jednostka długości mniejsza 10 milionów razy od centymetra (cm)
Źródło: Aleksandra Ryczkowska, licencja: CC BY-SA 3.0.
iP3o4b18H7_d5e250

2. Przyrządy stosowane do obserwacji

Aby dostrzec szczegóły budowy kwiatu, pajęczyny, czułków owada czy pleśni na chlebie, wystarczy użyć lupy.

RkyFtGNRKBGnA
Obserwacja skórki warzyw przez lupę w powiększeniu 20×. Widoczny jest obraz prosty
Źródło: Tomorrow Sp. z o.o., m4tik (https://www.flickr.com), edycja: Aleksandra Ryczkowska, licencja: CC BY-SA 3.0.

Przyrządami, które silniej niż lupa powiększają obraz, są mikroskopy.

Mikroskop stereoskopowy (binokular) przeważnie umożliwia powiększenie od 8 do 50 razy. Jest szczególnie przydatny do obserwacji dość dużych obiektów, takich jak nasiona roślin. Pozwala je obserwować w trzech wymiarach. Szczególnie przydaje się do śledzenia swobodnie poruszających się niewielkich zwierząt: owadów i ich larw, dżdżownic, ślimaków czy pająków. Mikroskop stereoskopowy najczęściej służy do obserwacji nieprzezroczystych obiektów w świetle odbitym.

Obraz widziany przez lupę lub binokular jest prosty. Oznacza to, że nie jest on odwrócony w stosunku do przedmiotu (góra jest górą, a dół dołem – jak w rzeczywistości).

RHHEAnVYfyrSy
Obserwacja chrząszcza przez binokular. Powstały obraz jest trójwymiarowy, prosty, powiększony 20×.
Źródło: Tomorrow Sp. z o.o., Cornischong (http://commons.wikimedia.org), Upupa4me (https://www.flickr.com), edycja: Aleksandra Ryczkowska, licencja: CC BY-SA 3.0.

Mikroskopy optycznemikroskop optycznyMikroskopy optyczne, zwane również świetlnymi, do uzyskania obrazu wykorzystują światło sztuczne. Za ich pomocą można obserwować szczegóły budowy wewnętrznej organizmów, np. tkanki roślin i zwierząt, a także żywe obiekty, np. mikroskopijne organizmy poruszające się w kropli wody.

RWk1XI4t03vI8
Obserwacja komórek rośliny. Mikroskop optyczny, obraz odwrócony, powiększony do 1500×
Źródło: Tomorrow Sp. z o.o., Moisey (http://commons.wikimedia.org), Kristian Peters (http://commons.wikimedia.org), edycja: Aleksandra Ryczkowska, licencja: CC BY-SA 3.0.
Polecenie 1

Wykonaj własny mikroskop.
Potrzebne będą:

  • strzykawka,

  • laserowa zabawka, najlepiej o zielonym świetle,

  • woda ze stawu,

  • zaciemnione pomieszczenie.

Ważne!

Światło lasera może uszkodzić wzrok. Nigdy nie patrz w kierunku światła laserowego ani nie świeć nikomu laserem w oczy.

Instrukcja
  1. Napełnij strzykawkę wodą ze stawu tak, żeby na końcu jej wylotu zawisła kropla wody.

  2. Umieść strzykawkę w odległości ok. dwóch metrów od ściany, np. opierając ją na dwóch książkach.

  3. Skieruj światło lasera na wiszącą kroplę.

  4. Zgaś światło w pomieszczeniu i oglądaj obraz na ścianie. Wyjaśnij, jaką funkcję pełni kropla wody i dlaczego obraz jest powiększony.

Dla zainteresowanych

W latach trzydziestych XX wieku rozpoczęła się era nowoczesnych mikroskopów elektronowych, za pomocą których można uzyskiwać znacznie lepsze powiększenia obrazu niż w mikroskopie świetlnym i odkrywać nieznane dotychczas sekrety natury. Transmisyjny mikroskop elektronowy (TEM) umożliwia śledzenie budowy wnętrza komórki. Ponieważ przygotowanie preparatu do takiego mikroskopu jest bardzo skomplikowane, nie można pod nim obserwować żywych obiektów. W skaningowym mikroskopie elektronowym (SEM) otrzymuje się trójwymiarowy, realistyczny obraz. Umożliwia to oglądanie obiektu od zewnątrz, poznanie jego kształtu i szczegółów budowy. Barwy obiektów są nadawane komputerowo.

1
Ćwiczenie 1
Ry24yZrwDCRzs
Zielone zabarwienie wody w akwarium i brunatny nalot na jego ściankach to wynik obecności jednokomórkowych glonów. Podaj nazwę przyrządu, jakiego użyjesz, aby je zobaczyć. (Uzupełnij).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
iP3o4b18H7_d5e310

3. Budowa mikroskopu optycznego

W szkołach prowadzi się obserwacje za pomocą mikroskopu optycznego (świetlnego). 

Najważniejszymi częściami mikroskopu optycznego są części optyczne, które służą do oświetlenia obiektu i powiększenia obrazu, oraz części mechaniczne – niezbędne do umocowania i przesuwania części optycznych w celu otrzymania ostrego (wyraźnego) widoku.

Obraz, który widzimy w mikroskopie, jest powiększony i odwrócony. Oznacza to, że w okularze mikroskopu obserwuje się obraz obrócony do góry nogami w stosunku do obrazu rzeczywistego. Współczesne mikroskopy optyczne umożliwiają tysiąckrotne powiększenie obrazu.

R1HcXEagfRWv6
Budowa mikroskopu optycznego
Źródło: Krzysztof Jaworski, Tomia, Wikimedia Commons, licencja: CC BY-SA 3.0.

Elementy budowy mikroskopu i ich funkcje:

  • okular – pojedynczy lub podwójny, zbudowany z soczewek powiększających obraz;

  • tubus – ruchoma obudowa, w której osadzone są okulary;

  • rewolwer – obrotowa tarcza, na której umocowane są obiektywy o różnych powiększeniach;

  • obiektyw – zbudowany z silnie powiększających soczewek, ustawiany bezpośrednio nad obserwowanym obiektem;

  • statyw – na nim osadzone są wszystkie elementy mikroskopu;

  • stolik – miejsce, gdzie umieszcza się preparat;

  • śruba makrometryczna – służy do wstępnej regulacji odległości obiektywu od preparatu oraz ustawienia przybliżonej ostrości obrazu;

  • śruba mikrometryczna – służy do precyzyjnego ustalania ostrości obrazu;

  • kondensor – skupia światło na preparacie i równomiernie rozkłada je w polu widzenia;

  • źródło światła – oświetla preparat.

ROL2DvUROlfGn
Bieg promieni świetlnych w mikroskopie optycznym
Źródło: Aleksandra Ryczkowska, licencja: CC BY-SA 3.0.
1
Ćwiczenie 2
Re2b0aL3IiO6s
Karol za pomocą mikroskopu obserwował mikroorganizmy w kropli wody. Użył mikroskopu z okularem 5x i obiektywem 20x. Tomek obserwował taki sam preparat przez mikroskop z okularem 12x i obiektywem 10x. Wyjaśnij, który z chłopców uzyskał większe powiększenie obrazu. (Uzupełnij).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
iP3o4b18H7_d5e379

4. Zasady obsługi mikroskopu optycznego

Ważne!

Obliczanie powiększenia mikroskopu:

powiększenie obrazu obserwowanego obiektu = powiększenie okularu · powiększenie obiektywu

RsskCoc0LlfDA
Film prezentujący zasady obsługi mikroskopu.

Mikroskop jest precyzyjnym urządzeniem. Jego obsługa wymaga szczególnej uwagi i ostrożności. Aby obserwacja sprawiała przyjemność i pozwalała odkrywać świat w mikroskali, potrzeba wielu ćwiczeń. Obserwator powinien umieć nastawić obraz w mikroskopie, sporządzić preparat mikroskopowy w kropli wody i za pomocą rysunku przedstawić szczegóły obserwowanego obrazu.

Instrukcja: Zasady obsługi mikroskopu
Krok 1

Włącz światło w mikroskopie.

Krok 2

Przetrzyj części optyczne miękką ściereczką.

Krok 3

Ustaw nad stolikiem obiektyw o najmniejszym powiększeniu.

Krok 4

Umieść preparat na stoliku tak, żeby obserwowany obiekt znalazł się dokładnie pod soczewką obiektywu.

Krok 5

Obserwując obraz przez okular, powoli unoś lub opuszczaj stolik za pomocą śruby makrometrycznej, aż zobaczysz obraz obiektu.

Krok 6

Wyreguluj ostrość obrazu śrubą mikrometryczną.

Krok 7

Zmieniaj obiektywy i oglądaj preparat najpierw pod najmniejszym, a następnie pod coraz większym powiększeniem. Za każdym razem reguluj ostrość obrazu.

Krok 8

Po skończonej pracy ustaw najmniejsze powiększenie obiektywu, opuść stolik do najniższej pozycji, wyjmij preparat. Wytrzyj miękką szmatką części optyczne i schowaj mikroskop do pudełka.

1
Obserwacja 1

Problem badawczy: Jakie cechy ma obraz obiektu obserwowanego pod mikroskopem?

Hipoteza
Rxe3jaBzzZ0X5
Hipoteza 1 Obraz obiektu obserwowanego pod mikroskopem jest powiększony i obrócony., Hipoteza 2 Obraz obiektu obserwowanego pod mikroskopem jest taki sam jak obraz rzeczywisty.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Co będzie potrzebne
  • szkiełko podstawowe

  • marker

  • mikroskop optyczny

Instrukcja
  1. Na szkiełku podstawowym napisz swoje imię.

  2. Przeprowadź obserwację mikroskopową.

  3. Porównaj obraz rzeczywisty i obraz spod mikroskopu.

  4. Zanotuj wyniki i wnioski oraz zweryfikuj hipotezę.

RafeKwsA5zq1N
Wyniki: (Uzupełnij). Wnioski: (Uzupełnij).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
iP3o4b18H7_d5e486

5. Przygotowanie preparatu mikroskopowego

W obserwacjach mikroskopowych często wykorzystuje się trwałe preparaty mikroskopowepreparat mikroskopowypreparaty mikroskopowe kupione w specjalistycznych sklepach. Do sporządzenia takich preparatów używa się niezwykle cienkich skrawków.

Preparaty można także przygotowywać samodzielnie. Do ich wykonania służy zestaw preparacyjny, składający się ze szkiełka do przygotowania preparatu i z przyborów do pobierania materiału biologicznego. Świeże preparaty mikroskopowe sporządzane są najczęściej w kropli wody, którą umieszcza się na szkiełku podstawowymszkiełko podstawoweszkiełku podstawowym i przykrywa szkiełkiem nakrywkowymszkiełko nakrywkoweszkiełkiem nakrywkowym.

RlUq8EVFYseqN1
Zestaw preparacyjny
Źródło: Witia (http://commons.wikimedia.org), Tomorrow sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
R2esn5gyP9APv
Animacja przedstawia kolejne etapy przygotowania preparatu mikroskopowego.
1
Ćwiczenie 3
Rxa28HIjGTtRz
Wyjaśnij, dlaczego dwie osoby, które prowadzą na zmianę obserwacje przy użyciu tego samego mikroskopu, za każdym razem muszą ustawiać na nowo ostrość obrazu. (Uzupełnij).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Ciekawostka

Obiekty obserwowane przez mikroskop często są bezbarwne, przez to zaś – słabo widoczne, dlatego większość preparatów trwałych jest barwiona. Dzięki barwieniu skrawek białej tkanki chrzęstnej w preparacie trwałym jest malinowy, z kolei białe ciałka krwi są fioletowe.

iP3o4b18H7_d5e538

6. Dokumentowanie obserwacji mikroskopowej

Dokumentowanie obserwacji mikroskopowej polega na zapisaniu jej wyników. Obserwowane obiekty można fotografować za pomocą odpowiednio wyposażonego mikroskopu lub wykonać odręczne rysunki. Poprawnie wykonany szkic pomaga zrozumieć budowę obserwowanego obiektu.

Instrukcja: Sporządzenie dokumentacji obserwacji mikroskopowej
Krok 1

Rysunek i jego opis wykonaj odręcznie w trakcie przeprowadzania obserwacji mikroskopowej. Użyj do tego dobrze zaostrzonego ołówka.

Krok 2

Nie otaczaj rysunku okręgiem, aby oznaczyć pole widzenia.

Krok 3

Rysuj, używając linii ciągłej, czystej. Nie cieniuj.

Krok 4

Rysując, odwzoruj wiernie kształt i proporcje obserwowanego obiektu.

Krok 5

Opisz rysunek, prowadząc linie proste od obiektu do jego nazwy.

Krok 6

Nadaj rysunkowi tytuł i umieść go pod rysunkiem. Uwzględnij skalę powiększenia.

Krok 7

Rysunek powinien zająć pół strony zeszytu.

1
Ćwiczenie 4
R1HGDHt70eb9L
Tomek, obserwując przez mikroskop literę wyciętą z gazety, widział przesłaniające ją, idealnie okrągłe pierścienie o grubych „ścianach”. Wyjaśnij ich obecność. (Uzupełnij).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
iP3o4b18H7_d5e637

Podsumowanie

  • Lupa i binokular służą do obserwacji szczegółów budowy organizmów bardzo małych, ale jeszcze widocznych gołym okiem.

  • Mikroskop optyczny służy do obserwacji niewidocznych gołym okiem organizmów jednokomórkowych i szczegółów budowy wewnętrznej organizmów wielokomórkowych.

  • Mikroskopy elektronowe pozwalają uzyskać największe powiększenia i zauważyć szczegóły budowy komórki oraz np. wirusy.

Praca domowa

11
Ćwiczenie 1
R2FWxIO16lBaa
Porównaj cechy obrazów otrzymanych za pomocą lupy i mikroskopu świetlnego. (Uzupełnij).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
R191GL1giLMkG
Ćwiczenie 5
Zaznacz, ile razy mikroskop świetlny jest w stanie powiększyć obraz.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
1
Ćwiczenie 2
R9xPAgho1J8E2
Opisz drogę światła w mikroskopie i wyjaśnij, dlaczego obserwowany obiekt musi być bardzo cienki. (Uzupełnij).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
1
Ćwiczenie 3
R15I2Y3hUZga7
Wymień kolejno czynności, jakie należy wykonać, aby przygotować świeży preparat mikroskopowy. (Uzupełnij).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
iP3o4b18H7_d5e783

Słownik

binokular
binokular

inaczej mikroskop stereoskopowy; terminem tym określane są również inne przyrządy optyczne do obserwacji obuocznej, np. lornetka i lupa dwuoczna

lupa
lupa

przyrząd optyczny zbudowany z jednej soczewki, służący do bezpośredniej obserwacji drobnych, blisko położonych przedmiotów; tworzy obraz prosty i powiększony

mikroskop optyczny
mikroskop optyczny

przyrząd służący do uzyskiwania wielokrotnie powiększonych obrazów struktur niewidocznych gołym okiem; wykorzystuje światło widzialne przechodzące przez preparat lub padające na niego

preparat mikroskopowy
preparat mikroskopowy

materiał przygotowany do obserwacji pod mikroskopem

szkiełko nakrywkowe
szkiełko nakrywkowe

cienkie szkiełko nakładane na obiekt przeznaczony do obserwacji pod mikroskopem

szkiełko podstawowe
szkiełko podstawowe

prostokątne szkiełko, na które nakłada się materiał przeznaczony do obserwacji mikroskopowej

iP3o4b18H7_d5e902

Zadania

11
Ćwiczenie 1
ReMX3msSgVSXw
Pogrupuj poniższe elementy na takie, które można zobaczyć gołym okiem i te, które obserwuje się przy pomocy urządzeń optycznych. Obserwacja gołym okiem Możliwe odpowiedzi: 1. Komórki cebuli, 2. Żurawie na łące, 3. Bakterie, 4. Wirusy, 5. Ruchy dżdżownicy, 6. Pręciki kwiatów Obserwacja z pomocą mikroskopu Możliwe odpowiedzi: 1. Komórki cebuli, 2. Żurawie na łące, 3. Bakterie, 4. Wirusy, 5. Ruchy dżdżownicy, 6. Pręciki kwiatów
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
11
Ćwiczenie 2
RmOFef9zWgwKp
Organizm jednokomórkowy
Źródło: ZPE, licencja: CC BY-SA 3.0.
RUnfgkOwQQhKc
Wskaż obraz, który widzimy, obserwując obiekt przy użyciu mikroskopu optycznego. Możliwe odpowiedzi: 1. Prawidłowa odpowiedź, 2. Nieprawidłowa odpowiedź A, 3. Nieprawidłowa odpowiedź B
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
2
Ćwiczenie 3
R18StKu437ti1
Zadanie interaktywne
Źródło: Alicja Kasińska, licencja: CC BY-SA 3.0.
2
Ćwiczenie 4
RrIWXI0adKa8t
Zadanie interaktywne
Źródło: Alicja Kasińska, licencja: CC BY-SA 3.0.
2
Ćwiczenie 5
R1WGIqksmLztw
Zadanie interaktywne
Źródło: Alicja Kasińska, licencja: CC BY-SA 3.0.

Notatnik

RrBTLciO4hNAg
(Uzupełnij).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.