§ 2. Методы изучения живой природы. Рабочие приборы биолога: лупа, микроскоп

Определения и обозначения

Наблюдение — целенаправленное изучение объектов и явлений природы без вмешательства в их ход. Например, можно наблюдать, как в течение дня раскрывается цветок. Этот метод нужен, чтобы заметить и описать естественные изменения.

Эксперимент — изучение объекта или явления в специально созданных и контролируемых условиях. Например, можно проверить, как количество света влияет на рост растения. Эксперимент нужен, когда требуется проверить предположение, изменяя только выбранное условие.

Лупа — оптический прибор с увеличительным стеклом, или линзой, для рассматривания мелких объектов. Её основные части — линза и держатель, который помогает удобно направлять прибор. Лупа нужна, когда объект уже различим, но его небольшие детали трудно увидеть глазом.

Микроскоп — оптический прибор для изучения объектов и деталей, неразличимых невооружённым глазом. Основные части школьного микроскопа — объектив, окуляр, предметный столик, зеркало или источник света и винты настройки. Он нужен для получения более сильного увеличения и изучения, например, клеточного строения.

Как это устроено

Метод выбирают по вопросу, который нужно решить. Наблюдение подходит для описания объекта и его естественных изменений, измерение — для получения чисел, а эксперимент — для проверки предположения. Иногда методы соединяют: сначала наблюдают явление, затем измеряют его признаки и ставят опыт.

Достоверное наблюдение начинается с точной цели: нужно заранее решить, какой объект и какой признак изучать. Если просто смотреть на растение, можно пропустить важное изменение или запомнить его неточно. Поэтому результаты записывают в виде текста, таблицы, схемы, а также указывают время и условия наблюдения.

Линза лупы преломляет проходящие через неё световые лучи и создаёт для глаза увеличенное изображение. Чем правильнее выбрано расстояние между лупой и объектом, тем чётче видны его детали. Лупы достаточно для листьев, семян, насекомых и других объектов, если их части не требуют очень большого увеличения.

В микроскопе объектив расположен ближе к препарату и создаёт первое увеличенное изображение. Окуляр, в который смотрит исследователь, увеличивает это изображение ещё раз, поэтому детали становятся заметнее, чем при использовании одной лупы. Чем меньше изучаемый объект и чем больше мелких частей нужно различить, тем полезнее микроскоп.

Перед работой микроскоп ставят ровно, очищают линзы специальной салфеткой и проверяют освещение. Препарат помещают на предметный столик, закрепляют и начинают с малого увеличения. Затем находят объект, осторожно настраивают резкость винтом и только после этого при необходимости переходят к большому увеличению, не допуская соприкосновения объектива со стеклом.

Сравнение лупы и микроскопа

Сначала определите, насколько велик объект и какие детали нужно увидеть. Если достаточно небольшого увеличения, выбирайте лупу, а для невидимых глазом деталей — микроскоп. Строки таблицы помогают быстро сравнить приборы по назначению и способу работы.

Разбор задач

Задача 1

Нужно описать, как раскрываются цветки растения в течение дня. Требуется выбрать метод и определить, какие сведения фиксировать.

1. Выбираем наблюдение, потому что растение нужно изучать в обычных условиях, не меняя ход раскрытия цветка.
2. Заранее устанавливаем одинаковые промежутки времени, например каждые 30 минут.
3. В таблицу записываем время, степень раскрытия цветка, положение лепестков и условия: освещение, температуру, погоду.
4. В конце сравниваем записи и формулируем вывод о том, когда цветок раскрывается сильнее всего.

Ответ: нужно провести целенаправленное наблюдение и записывать изменения через одинаковые промежутки времени вместе с условиями наблюдения.

Задача 2

На листе заметны мелкие пятна. Нужно выбрать прибор, чтобы рассмотреть их форму, и объяснить выбор.

1. Сначала оцениваем пятна невооружённым глазом: если видны их границы и требуется лишь уточнить форму, подойдёт лупа.
2. Рассматриваем лист при хорошем освещении через лупу, не касаясь её линзы.
3. Если пятна и их края остаются неразличимыми, готовим подходящий препарат и используем микроскоп.

Ответ: сначала выбирают лупу, потому что она удобна для заметных мелких деталей; микроскоп нужен, если форма пятен не различается даже при таком увеличении.

Задача 3

Ученик начал рассматривать препарат с большого увеличения и не получил чёткого изображения. Нужно предложить правильную последовательность действий.

1. Уменьшаем увеличение, чтобы расширить поле зрения и легче найти объект.
2. Проверяем, что препарат лежит ровно на предметном столике и закреплён.
3. Настраиваем освещение, затем медленно вращаем винт до появления резкого изображения.
4. После нахождения объекта при необходимости переводим микроскоп на большее увеличение и снова осторожно уточняем резкость.

Ответ: следует начать с малого увеличения, правильно установить препарат, настроить свет и резкость, а затем переходить к большому увеличению.

Типичные ошибки

Наблюдение иногда называют экспериментом. Ошибка возникает, когда не замечают различия между естественными условиями и специально изменёнными; проверьте себя вопросом: меняли ли вы условие по плану.

Нельзя считать, что любой объект можно сразу рассмотреть под микроскопом. Часто нужен тонкий и подходящий препарат, иначе свет не проходит или объект не помещается; перед работой уточните, подготовлен ли образец.

Начинать с большого увеличения неудобно: поле зрения маленькое, поэтому объект трудно найти и легко потерять. Проверьте себя: установлено ли малое увеличение перед размещением препарата и настройкой резкости.

Касание линз пальцами и резкое движение частей прибора загрязняют или повреждают микроскоп. Держите прибор за предназначенные части, переносите его осторожно, а линзы очищайте только специальной салфеткой.

Связь с другими темами

До изучения методов нужно знать, что живые организмы имеют признаки и особенности строения. Именно эти признаки наблюдают, измеряют, сравнивают и описывают.

Полученные навыки пригодятся при изучении клеток, растений, животных и других тем биологии. Умение правильно выбрать прибор и записать результат помогает превращать наблюдения в доказательные выводы.

Что запомнить

• Метод изучения выбирают в зависимости от вопроса и объекта.
• Наблюдение проводят целенаправленно и записывают его результаты.
• Эксперимент позволяет изучать явление в специально созданных условиях.
• Лупа помогает рассматривать мелкие объекты и их детали.
• Микроскоп используют, когда деталей не видно невооружённым глазом или через лупу.
• Работу с микроскопом начинают с малого увеличения и соблюдают правила обращения.