§1. Науки о природе

Определения и обозначения

Природа — всё существующее вокруг человека, что не создано им. К ней относятся живые организмы, вода, воздух, горы и звёзды, а также природные явления. Стол, дом и книга, напротив, созданы людьми, поэтому это искусственные объекты. Такое различие помогает понять, что именно изучают науки о природе.

Естественные науки — науки, изучающие природу, её объекты, явления и закономерности. Закономерность — устойчивое повторение или связь событий, которую можно обнаружить. Например, наблюдения помогают выяснить, как меняется природа с наступлением разных времён года. Это понятие объединяет науки, которые исследуют окружающий мир.

Биология — наука о живых организмах, их строении, жизнедеятельности, многообразии и связях с окружающей средой. Организмы — это, например, растения, животные, грибы и бактерии. Биология нужна, чтобы выяснять, как они устроены, растут и взаимодействуют друг с другом. Благодаря этому её предмет не сводится к изучению отдельных частей природы.

Научное наблюдение — целенаправленное изучение объекта или явления без непосредственного изменения условий его существования. Исследователь заранее решает, за чем будет следить, и записывает то, что заметил. Например, можно наблюдать за тем, как распускаются листья на дереве, не меняя условий его роста. Так получают сведения о природе, не вмешиваясь в происходящее.

Как это устроено

Природный мир очень разнообразен, и один исследователь не может одинаково подробно изучить все его стороны. Поэтому разные науки выбирают собственные вопросы и способы работы. Одна изучает движение небесных тел, другая — вещества, третья — живые организмы. Вместе эти направления дают более полное представление о природе.

Астрономия изучает небесные тела и Вселенную, потому что для понимания космоса нужно наблюдать объекты, находящиеся далеко за пределами Земли. Физика исследует свойства тел и физические явления, например движение, нагревание и распространение света. Химия выясняет, из каких веществ состоят тела и как вещества превращаются друг в друга. География изучает Землю, территории, природные комплексы и явления, связанные с ними, поэтому её интересуют и местность, и связи между её особенностями.

Биология стала самостоятельной наукой, потому что живые организмы обладают особым набором свойств. Они питаются, растут, развиваются и могут размножаться; многие способны реагировать на изменения вокруг. Чтобы понять жизнь, недостаточно описать только движение тела или состав вещества: нужно изучать, как организм живёт и взаимодействует со средой. Поэтому биология исследует общие признаки жизни и разнообразие организмов.

Один и тот же объект может заинтересовать несколько наук, потому что каждая задаёт свой вопрос. У растения биолог изучит рост и строение, химик — вещества в его листьях, а физик — влияние света и тепла. Человека биология рассматривает как живой организм, а физика и химия помогают объяснять отдельные процессы в его теле. Водоём географ изучит как часть местности, биолог — по населяющим его организмам, химик — по составу воды.

Науки о природе развиваются, потому что человеку нужно объяснять происходящее и находить способы действовать разумно. Знание о свойствах вещества помогает применять его, а понимание жизни организмов — оценивать, как действия людей повлияют на них. Если исследовать природный объект с разных сторон, легче заметить возможные последствия. Поэтому научные знания могут помогать не только использовать природные ресурсы, но и беречь окружающую среду.

Основные науки о природе и предмет их изучения

Чтобы пользоваться таблицей, сначала определите, что происходит с объектом или какую его сторону нужно изучить. Затем найдите науку, предмет которой лучше всего подходит к вопросу. Примеры показывают основное направление исследования, но один объект могут изучать несколько наук.

Разбор задач

Движение планет

Условие. Определите, какая наука изучает движение планет вокруг Солнца, и объясните выбор. Нужно обратить внимание не только на движение, но и на то, какие именно объекты движутся. Так мы не перепутаем предмет астрономии с физическим описанием движения.

1. Выделим объекты: это планеты и Солнце, то есть небесные тела. Они находятся в космосе, а не являются предметами, созданными человеком. Поэтому вопрос связан с изучением Вселенной.
2. Сопоставим объекты с предметом науки. Астрономия исследует небесные тела и их движение. Физика тоже изучает движение, но здесь главный объект исследования — планеты в космосе.

Ответ. Движение планет вокруг Солнца изучает астрономия, потому что она исследует небесные тела и Вселенную. При объяснении самого движения могут пригодиться и знания физики. Такой выбор показывает, что науки иногда рассматривают разные стороны одного явления.

Распределение природных явлений

Условие. Распределите примеры «рост берёзы», «испарение воды», «образование ржавчины», «извержение вулкана» между биологией, физикой, химией и географией. Для каждого примера выясните, что именно происходит. Затем подберите науку, которая преимущественно изучает эту сторону явления.

1. Рост берёзы связан с жизнью и развитием растения. Это живой организм, поэтому его рост преимущественно изучает биология. Такой выбор основан на том, что предмет биологии — живые организмы.
2. Испарение воды — переход воды из жидкого состояния в пар. Это физическое явление, поэтому пример относится к физике. Новое вещество при этом не образуется.
3. Ржавчина образуется при превращении веществ, поэтому этот пример относится к химии. Извержение вулкана — природное явление, связанное с Землёй, и его изучает география. Для подробного объяснения вулкана могут понадобиться знания и других наук.

Ответ. Рост берёзы — биология, испарение воды — физика, образование ржавчины — химия, извержение вулкана — география. Решение основано на главном процессе в каждом случае: жизни, физическом изменении, превращении вещества или явлении на Земле. Некоторые явления сложны, поэтому их могут рассматривать совместно несколько наук.

Загрязнение реки

Условие. Объясните, почему для изучения загрязнения реки нужны знания биологии, химии и географии. Необходимо выяснить не один признак реки, а причины и последствия загрязнения. Поэтому сначала разделим задачу на вопросы, которые могут изучать разные науки.

1. Химия поможет определить, какие вещества попали в воду и как изменился её состав. Это важно, потому что слово «загрязнение» само по себе не сообщает, что именно находится в реке. Анализ состава уточняет, с чем предстоит иметь дело.
2. Биология поможет выяснить, как загрязнение влияет на растения, животных и другие организмы. География покажет, где загрязнение появилось и куда может распространяться по реке. Так можно связать состояние воды с местностью.
3. Соберём результаты вместе, чтобы увидеть не только состав воды, но и последствия для живой природы и территории. Отдельная наука не ответит на все вопросы такой задачи. Совместное исследование даёт более полную картину.

Ответ. Химия изучает состав воды, биология — влияние загрязнения на организмы, а география — его распространение по территории. Их знания дополняют друг друга, потому что загрязнённая река одновременно является водоёмом, местом жизни организмов и частью местности. Такое изучение помогает понять проблему целиком.

Типичные ошибки

Некоторые считают природой только живые организмы. Так может показаться, потому что растения и животные заметны и напоминают о природе. Но вода, воздух, горные породы и небесные тела тоже существуют не благодаря человеку; проверьте себя вопросом, создан ли объект людьми.

Биологию иногда путают с географией, поскольку обе науки могут изучать природные объекты. Биология исследует живые организмы, а география — Землю, территории, природные комплексы и явления на них. Чтобы проверить ответ, спросите себя, изучаете ли вы жизнь организма или особенности территории.

Можно ошибочно думать, что каждая наука изучает объект полностью. Такое впечатление возникает, когда названия наук связывают с широкими темами вроде «Земля» или «растения». В действительности у каждой есть основной предмет; проверьте, какую именно сторону объекта изучает вопрос.

Ещё одна ошибка — считать науки полностью независимыми друг от друга. Это кажется правдоподобным, потому что у них разные названия и задачи. Но сложный объект требует разных знаний; проверьте себя на примере реки, для изучения которой нужны сведения о воде, организмах и местности.

Связь с другими темами

Перед изучением темы полезно уметь отличать природные объекты и явления от предметов, созданных человеком. Такое различие помогает понять, какие объекты относятся к природе и могут стать предметом естественных наук. Оно пригодится и в повседневных наблюдениях.

Знания о живой и неживой природе станут основой для дальнейшего изучения строения организмов и экосистем. Экосистема — это живые организмы вместе с окружающей средой и связями между ними. Понимание этих связей нужно и при разговоре об охране природы.

Тема подготавливает к знакомству с методами биологии: наблюдением, описанием, измерением и экспериментом. Эти способы помогают получать сведения о живых организмах и проверять предположения. В частности, научное наблюдение позволяет изучать объект, не изменяя условия его существования.

Что запомнить

• Природа включает живые и неживые объекты, а также природные явления.
• Естественные науки изучают природу и закономерности её развития.
• Астрономия изучает небесные тела и Вселенную.
• Физика изучает физические явления и свойства тел.
• Химия изучает вещества и их превращения.
• Биология изучает живые организмы.
• Для изучения сложных природных объектов науки взаимодействуют друг с другом.