Poznawanie świata organizmów

Biologia od zawsze budziła ciekawość ludzi. Obserwując otaczający świat, zadawano pytania o istotę procesów i zjawisk biologicznych. Człowiek bada wszystko – od najdrobniejszych elementów budujących żywe organizmy po dalekie galaktyki. I wciąż stawia nowe pytania.

R1FFF8x4SEoeB

Zdjęcie przedstawia chłopca i dziewczynkę siedzących na trawie. Dziewczynka trzyma lupę i przygląda się widocznym pomiędzy trawami kwiatom.

1. Źródła wiedzy biologicznej

Wiedza biologiczna jest gromadzona od pokoleń głównie dzięki badaczom prowadzącym obserwacjeobserwacjaobserwacje i doświadczeniadoświadczeniedoświadczenia. Naukowcy publikują swoje odkrycia w czasopismach naukowych. Wiedza upowszechnia się i trafia do podręczników, encyklopedii i słowników. Atlasy budowy wewnętrznej organizmów oraz przewodniki do oznaczania roślin, zwierząt i grzybów dostarczają wielu informacji o budowie i występowaniu organizmów. Cennym źródłem wiedzy o stworzeniach żyjących w różnych rejonach świata, ich zachowaniach i zwyczajach są filmy przyrodnicze. Podstawową wiedzę można czerpać z podręczników szkolnych, a uzupełniać ją, zgłębiając literaturę popularnonaukową, czytając artykuły w czasopismach przyrodniczych i przeglądając zasoby Internetu.

Uczniowie, podobnie jak naukowcy, mogą samodzielnie wykonywać doświadczenia i prowadzić obserwacje (także w terenie) oraz według własnych pomysłów odkrywać prawa rządzące światem istot żywych. Dobrym sposobem na poznanie przyrody jest też odwiedzanie muzeów przyrodniczych, ogrodów botanicznych i zoologicznych. Nauką opartą na odkrywaniu, analizowaniu i przetwarzaniu informacji o istotach żywych jest biologia.

RU9QinIHcPtqy

Na planszy widoczny jest chłopiec w zielonej bluzce, białych spodenkach, czerwonych sandałach i słomianym kapeluszu na głowie, który kopie drewnianą łopatą z metalowym, niebieskim zakończeniem w brązowej ziemi. W tle widoczna jest trawa i zielone rośliny.

RF5bPPjg30bgq

Zdjęcie przedstawia mężczyznę w czerwonej koszulce i czarnych włosach, dającego pomarańczowy, podłużny przysmak kotu, o pomarańczowo‑białym ubarwieniu.

R1VgBNlDxF1CP

Zdjęcie przedstawia chłopca i dwie dziewczynki w białych fartuchach. Dzieci trzymają naczynia laboratoryjne i obserwują ich wnętrza. Na pierwszym planie widnieje mikroskop na białym stoliku.

R16pfZ0VJOBzM

Fotografia przedstawia grupę dzieci i dorosłych, na łonie natury, w różnokolorowych strojach, którzy prowadzą obserwację przelotu ptaków za pomocą czarnych lornetek.

R1Czq5skpuF6x

Fotografia przedstawia wnętrze Muzeum Historii Naturalnej w Londynie, na pierwszym planie znajduje się szary, wielki szkielet dinozaura, wokół którego przechodzą pojedynczy ludzie.

2. Obserwacje biologiczne

Obserwacja jest celowym sposobem gromadzenia informacji o organizmach, zjawiskach i procesach. Badacz prowadzący obserwację powinien zadbać o to, żeby nie wpływać ani na przebieg obserwowanego zjawiska lub procesu, ani na obserwowany organizm.

Obserwacje można prowadzić za pomocą wszystkich zmysłów. Do rozpoznawania gatunków drzew wykorzystuje się wzrok, do rozróżniania gatunków ptaków na podstawie ich śpiewu – słuch, do sprawdzania smaku nieznanej potrawy – węch i smak, do oceny świeżości chleba – dotyk. Można również użyć specjalistycznych przyrządów: mikroskopu, lupy czy lornetki. Obserwacje można prowadzić w naturalnym środowisku życia organizmów lub w warunkach sztucznych, np. w laboratorium. Dobrze zaplanowana obserwacja powinna mieć określone cel, czas, miejsce, obiekt obserwacji i sposób dokonywania obserwacji.

RbbIAVHL1tM0J

Ilustracja przedstawia zestaw pytań, stawianych podczas planowania obserwacji. Od środkowego punktu z napisem: obserwacja odchodzą punkty: Po co? cel obserwacji, Jak? sposób dokonywania obserwacji, Gdzie? miejsce obserwacji, Kiedy? czas obserwacji, Co? obiekt obserwacji.

Obserwacje mogą dotyczyć czynnikówczynnikczynników ilościowych lub jakościowych.

W przypadku czynników ilościowych prowadzi się pomiary na przykład ilości, masy, wysokości czy długości ciała organizmu. Mierzone mogą być również czynniki środowiska: temperatura, ciśnienie atmosferyczne lub wilgotność powietrza.

Obserwacje jakościowe dotyczą cech możliwych do opisania, ale niepoddających się pomiarowi – jak barwa, kształt czy zapach.

Wyniki obserwacji są dokumentowane w formie opisów, fotografii, filmów czy nagrań dźwiękowych. Wyniki powinny powstawać w trakcie prowadzenia obserwacji, co pozwoli uniknąć pominięcia ważnych szczegółów.

1

Ćwiczenie 2

R16Pwin19YGRl

Film przedstawiający modraszkę i bogatkę w karmniku.

Film przedstawiający modraszkę i bogatkę w karmniku.

Film dostępny pod adresem /preview/resource/R16Pwin19YGRl

Film przedstawiający modraszkę i bogatkę w karmniku.

Rlv9YACyNvGsz

{duzepole@Bogatka i modraszka są sikorami. Obejrzyj film i przeprowadź obserwację, której celem jest porównanie wyglądu tych ptaków. Wymień cechy, które weźmiesz pod uwagę podczas obserwacji.

Wskazówki i klucze odpowiedzi

Pokaż podpowiedź

Zwróć uwagę na wygląd obu ptaków.

Pokaż odpowiedź

Cechy:

• wielkość,

• ubarwienie.

R1CvBGGNwzVev

Ćwiczenie 2

Zaznacz, jakie przyrządy będą potrzebne do obserwacji ptaków.

Ciekawostka

W naukach biologicznych coraz częściej stosowana jest metoda, która polega na odtwarzaniu zjawisk i obiektów biologicznych na komputerze. Dzięki tej metodzie można na przykład przedstawiać nieistniejące już organizmy, jak dinozaury, a także przeprowadzać wirtualne doświadczenia na zwierzętach bez narażania ich na cierpienie.

RdZj15760NPXE

Ilustracja przedstawia rekonstrukcję wyglądu dinozaurów i środowiska ich życia. Dinozaury są brązowego koloru, mają masywne tułowia, długą szyję i niewielką głowę. Stoją na ziemi porośniętej szarymi trawami, widoczne są także czerwone skały. W oddali widoczne jest wzniesienie i niebieskie, zachmurzone niebo.

Więcej informacji o obserwacjach znajdziesz w e‑materiale:  Mikroskop i lupa w obserwacjach biologicznychPkA4fenW1Mikroskop i lupa w obserwacjach biologicznych

3. Doświadczenia biologiczne

Czasem same obserwacje nie wystarczą, żeby zaspokoić naszą ciekawość. Gdy chcemy się dowiedzieć, dlaczego zachodzi interesujące nas zjawisko lub co ma wpływ na jego przebieg, musimy przeprowadzić doświadczenie.

Doświadczenie to metoda, w której celowo zmienia się (dodaje lub usuwa, wzmacnia lub osłabia) jeden z czynników wpływających na organizm albo proces. Następnie obserwuje się skutek tej zmiany.

Doświadczenia wykonuje się z góry ustalonym wynikiem, ponieważ były one już wcześniej przez kogoś przeprowadzone i jest dostępna do nich instrukcja.

Eksperymenty podejmuje się w celu uzyskania nowych informacji na dany temat, np. zbadania niezbadanych wcześniej procesów. Są działaniami unikalnymi, ale mogą być powtarzane dla potwierdzenia wyników.

Przed przystąpieniem do doświadczenia i eksperymentu należy określić problem badawczyproblem badawczyproblem badawczy, czyli postawić pytanie, na które chcemy uzyskać odpowiedź podczas doświadczenia. Następnie na podstawie własnej wiedzy określa się hipotezęhipotezahipotezę, czyli przypuszczenie – „roboczą” odpowiedź na pytanie postawione w problemie badawczym. Hipoteza zawsze jest zdaniem twierdzącym.

Żeby sprawdzić, czy hipoteza jest prawdziwa, planuje się i przeprowadza odpowiednie doświadczenie. Na początku należy wybrać badany organizm, proces lub zjawisko. Następnie ustala się, jakie przyrządy i substancje będą niezbędne do przeprowadzenia doświadczenia.

Podczas doświadczenia planuje się dwie próby: badawczą i kontrolną. Próba kontrolna to zestaw, w którym żaden czynnik nie jest zmieniony. Próba badawcza stanowi zestaw, w którym zmieniamy jeden, badany czynnik. Poza badanym czynnikiem w obu zestawach panują jednakowe warunki. Dzięki próbie kontrolnej i próbie badawczej można porównać wyniki i wyciągnąć wnioski na temat działania określonego czynnika.

Planując przebieg doświadczenia, należy też określić, ile razy badanie będzie ono powtórzone. Kolejne obserwacje (pomiary) pozwolą uniknąć przypadkowych błędów. Jeśli otrzymane wyniki potwierdzają przypuszczenie, uznaje się, że hipoteza była prawdziwa. Jeśli nie, zakłada się następną hipotezę i planuje kolejne doświadczenie, aż do wyjaśnienia przyczyn zjawiska.

4. Dokumentowanie obserwacji i doświadczeń biologicznych

Aby obserwacje i doświadczenia miały wartość naukową, ich przebieg musi być dokumentowany. Dokumentowanie obserwacji i doświadczeń biologicznych polega na stałym zapisywaniu uzyskanych wyników, np. w formie tabeli.

Podstawowa dokumentacja powinna zawierać:

• zapis celu doświadczenia lub obserwacji (ewentualnie zapis problemu badawczego i badanej hipotezy);

• sposób przeprowadzenia badania, np. w postaci schematu przedstawiającego zestawy;

• wynik (jeśli rozwiązujemy problem badawczy – także wniosek).

Obserwacje i doświadczenia mogą być dokumentowane opisem, rysunkami, fotografiami, nagraniami dźwiękowymi lub filmami opatrzonymi odpowiednim komentarzem. Wyniki badań polegających na wykonywaniu pomiarów zapisuje się w tabelach i ilustruje za pomocą wykresów. Na podstawie analizy wyników doświadczenia wyciągamy wniosek, który jest potwierdzeniem lub odrzuceniem hipotezy.

Podsumowanie

• Źródłem wiedzy biologicznej są przede wszystkim obserwacje i doświadczenia.

• Podczas obserwacji badacz nie wpływa na przebieg obserwowanego zjawiska lub procesu ani na obserwowany organizm.

• Podczas doświadczenia i eksperymentu badacz celowo zmienia jeden z czynników wpływających na organizm, zjawisko albo proces.

• Wyniki doświadczeń są znane, a eksperymentów nie.

• Problem badawczy to pytanie, na które chcemy uzyskać odpowiedź podczas doświadczenia.

• Hipoteza to „robocza” odpowiedź na pytanie postawione w problemie badawczym.

• Próba kontrolna to zestaw, w którym żaden czynnik nie jest zmieniony. Próba badawcza stanowi zestaw, w którym zmieniony jest jeden, badany czynnik.

• Wynik doświadczenia to zmiana, która zaszła w próbach badawczych w stosunku do próby kontrolnej.

• Wniosek to uogólnienie sformułowane na podstawie wyniku.

Słownik

Zadania

1

Ćwiczenie 2

R1et5ezMFFNgd

Grafika przedstawia pięć butelek. Nad nimi znajduje się słońce opisane jako światło słoneczne. W butelkach znajduje się woda z akwarium. Butelki są podpisane od A do E. Od lewej, do butelki A nie dodano nawozu, widoczna jest jasno‑niebieska woda, do butelki B jedną kroplę, widoczna jest niebieska woda, do C dwie i widoczna jest zielono‑niebieska woda, do D trzy i widnieje jasno‑zielona woda, a do E pięć i widoczna jest ciemno‑zielona woda.

R3CdECskYcaFx

Uczniowie koła biologicznego badali wpływ nawozu do roślin na rozwój glonów. Przygotowali pięć plastikowych butelek (A, B, C, D, E) wypełnionych wodą z zaniedbanego akwarium, zawierającą dużo glonów i płynny nawóz do roślin. Do pierwszej butelki nie dodali nawozu, a do pozostałych czterech dodali odpowiednio 1, 2, 3 i 5 kropli nawozu. Tak przygotowane zestawy umieścili na nasłonecznionym parapecie. Wskaż próbę kontrolną w tym zestawie. Możliwe odpowiedzi: 1. A, 2. B, 3. C, 4. D