Підручники з Біології / Біологія 6 клас / Костіков Біологія 6 клас. 2020

§ 4. Науковий метод у біології

дослідник порівнює власні дані з уже ві-

НАУКОВИЙ МЕТОД

домими і під час порівняння формулює припущення щодо сутності виявлених ним нових властивостей.

Будь-яке наукове припущення потребує перевірки. Для цього на основі припущення створюють прогноз, який повинен бути перевірений експериментом або багаторазовими новими спостереженнями. Якщо під час перевірки прогноз справджується, припущення вважається доведеним і науково обґрунтованим. Якщо прогноз не справджується, припущення визнають хибним.

Такий метод дослідження називають науковим. А знання, отримані на його основі, називають науковими.

Якщо прогноз підтверджено багаторазовими новими спостереженнями, але він не пройшов перевір-

ки експериментом, припущення називають науковою гіпотезою. Гіпотези, підтверджені численними експериментами, стають

теоріями.

Застосування наукового методу вченими-біологами можна пояснити на прикладі досліджень дерев, які скидають або не скидають листя взимку.

Нас з вами оточують різноманітні рослини. У деяких з них (наприклад, у берези) за несприятливих для росту умов (зменшення світлового дня та температури взимку) відбувається відмирання та опадання всіх листків. Такі рослини називають листопадними.

Існують також і вічнозелені рослини. Їхні листочки (голки) замінюються поступово, але всі повністю не опадають протягом усього періоду життя (наприклад, сосна).

Першим етапом наукового дослідження процесів опадання листків дерев були тривалі спостереження за березами та соснами у наших кліматичних умовах. Водночас дослідники вивчали цю властивість в інших рослин нашого краю і ретельно описували результати своїх спостережень.

Потім учені досліджували це явище в житті рослин різних географічних широт і порівнювали отримані відомості з результатами, які були отримані раніше про рослини нашого регіону. Порівняння результатів спостережень — це етап наукового дослідження.

11

12 Вступ. Що таке життя і як його досліджують

Спостереження дали можливість висунути припущення про можливі причини цих явищ у листопадних і вічнозелених рослин.

На основі припущень були створені прогнози результатів нових досліджень.

Ці прогнози було перевірено багаторазовими новими спостереженнями, що зумовило виникнення гіпотези про причини існування листопадних і вічнозелених рослин.

Згодом прогнози було підтверджено багаторазовими експериментами, під час яких учені виявили причину явища опадання листя. Раніше висунута ними гіпотеза стала науковою теорією.

ВИСНОВКИ

Біологія спирається на науковий метод.

ТЕРМІНИ Й ПОНЯТТЯ, ЯКІ ПОТРІБНО ЗАСВОЇТИ

Науковий метод, гіпотеза, теорія.

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1.Яких «кроків» потребує науковий метод?

2.Чим гіпотеза відрізняється від теорії?

Тема 1

КЛІТИНА

Вивчаючи цю тему, ви дізнаєтеся:

з яких найменших живих «цеглинок» складаються організми, як вони побудовані і як працюють;

про сутність процесів живлення, травлення, фотосинтезу, дихання та виділення;

як правильно працювати з мікроскопом

14Тема 1. Клітина

§5. МІКРОСКОП ТА ДОСЛІДЖЕННЯ КЛІТИНИ: ЕКСКУРС В ІСТОРІЮ

Ви дізнаєтесь, як завдяки винаходу та вдосконаленню мікроскопа було знайдено клітини — найменші живі цеглинки, з яких побудовані всі живі істоти.

		лише з винаходом мікроскопа.
		Його попередником є найпрості-
		ший оптичний прилад — лупа, за
		іншою назваю — збільшувальне
		скло (мал. 1).
Мал.1.		Прилад, який став прототипом
Лупа		сучасного мікроскопа (мал. 2),
		було винайдено наприкінці
Мал. 2.		XVI ст.
		Одні з перших наукових спо-
Оптичний
		стережень біологічних об’єктів
мікроскоп
		за допомогою мікроскопа були
Оптика — розділ фізики, який виконані в середині XVII ст. ан-
вивчає світло та пов’язані з ним		глійським фізиком та натураліс-
явища. Прилади,	робота яких	том Робертом Гуком (1635–1703).
ґрунтується на	використанні	Зокрема, на зрізі корка Р. Гук по-
Питання «Із чого складаються живі тіла?» тривалий час зали-
шалося без відповіді, оскільки структури, спільні для всього живо-

го, мають дуже малі розміри і не помітні без збільшувальних приладів. Відповідь було знайдено

	властивостей світла, називають			бачив і замалював численні порож-
	оптичними.
				нисті комірки, які нагадали йому
1665		1673–1683			1838–1839

	Р. Гук уперше ввів	А. ван Левенгук відкрив	М. Шлейден та Т. Шванн
		світ мікроскопічних
	термін клітина		сформулювали клітинну теорію
		організмів

§ 5. Мікроскоп та дослідження клітини: екскурс в історію 15

бджолині соти. Він назвав їх клітина-
ми (мал. 3). 1665 року у книзі «Мікро-
графія» він опублікував цей малюнок
разом з низкою інших зображень мікро-
скопічних структур каменів, різнома-
нітних матеріалів, рослин та тварин.
Структури, які Р. Гук назвав клітина-
ми, насправді були лише порожніми
оболонками клітин, проте цей термін
прижився.
Книга Р. Гука справила велике вражен-
ня на голландського натураліста Антоні
ван Левенгука. За допомогою мікроско-
па він відкрив цілий світ мікроскопіч-
них організмів, які назвав анімалькуля-
ми (мал. 4). Серед них були мікроскопічні
водорості, тварини, одноклітинні мікро-
скопічні гриби — дріжджі. Левенгук та-
кож відкрив клітини крові, описав мертві
клітини шкіри та будову м’язів людини,
деталі ока комах та клітинну будову ко- Мал. 3. Мікроскоп Р. Гука,
ренів водної рослини ряски.	зріз через корок
На початку ХІХ ст. у клітинах було
відкрито ядро. Тогочасні біологи також звернули увагу на те, що
ядро знаходиться у в’язкій рідині, якою заповнена клітина. Ця рі-
дина, що утворює внутрішнє середовище клітини, отримала

назву цитоплàзма (від грецького «цитос» — клітина та «плазма» — вміст).

Omnis cellula е cellula

	1858	1931	1950–1963
		Е. Руска розробив прототип	Д. Е. Паладе, А. Клод, К. де
	Р. Вірхов обґрунтував		Дюв створили структурно-
		електронного мікроскопа.
	принцип: «Кожна клітина		функціональну модель клітини.
		Нагороджений Нобелівською
	походить від іншої клітини»	премією (1986 р.)	Нагороджені Нобелівською
			премією (1974 р.)

16 Тема 1. Клітина

в

а

б

г

Мал. 4. Деякі «анімалькулі», відкриті й замальовані Левенгуком (XVII ст.),

та їх мікрофотографії, зроблені за допомогою сучасних оптичних мікроскопів (XXI ст.):

а— прісноводна мікроскопічна одноклітинна тварина (інфузорія колепс);

б— прісноводна мікроскопічна багатоклітинна тварина (коловертка);

в— прісноводна мікроскопічна зелена водорість (вольвокс); г — різноманітні бактерії

У1838–1839 рр. ботанік Маттіас Шлейден та зоолог Теодор Шванн дійшли висновку, що основним та обов’язковим елементом будьякого живого організму є клітина. Вони сформулювали положення, які склали основу запропонованої ними клітинної теорії:

1. Усі рослини та тварини складаються з клітин.

2. Клітина є найменшою живою одиницею; поза клітиною життя не існує.

Автори клітинної теорії не змогли правильно пояснити, у який спосіб утворюються нові клітини. На це питання 1858 року відповів видатний німецький учений Рудольф Вірхов (1821–1902). Він дійшов висновку, що нові клітини виникають унаслідок поділу вже наявних клітин. Це склало третє положення класичної клітинної теорії. Р. Вірхову належить крилатий вислів, який перекладається

златини так: «Кожна клітина — від клітини».

Зі створенням клітинної теорії виникла нова наука цитолîгія (від грецького «цитос» — клітина, вмістилище та «логос» — вчення, наука) — наука про клітину.

У середині ХХ ст. було винайдено електронний мікроскоп. Це дало можливість побачити структури, у тисячу разів менші за ті, які помітні в оптичний мікроскоп.

Завдяки електронному мікроскопу (мал. 5) в 50–60-х роках ХХ ст. в біології відбулася справжня революція: було з’ясовано внутрішню будову клітини, виявлено спільні та відмінні риси клітин рослин, тварин, грибів та бактерій.

Ці дослідження дали змогу не лише побачити, як побудована клітина, а й зрозуміти, як вона функціонує.

§ 5. Мікроскоп та дослідження клітини: екскурс в історію 17

ВИСНОВКИ

1.Удосконалення методів мікроскопії було необхідною умовою розвитку біології.

2.Оптичний мікроскоп дав змогу побачити клітину.

3.Завдяки оптичному мікроскопу

було встановлено, що клітина є найменшою одиницею живого й усі живі організми складаються

з клітин.

4.Завдяки електронному мікроскопу вдалося встановити внутрішню будову клітини і з’ясувати, як

вона функціонує.

Мал. 5. Електронний мікроскоп

ТЕРМІНИ Й ПОНЯТТЯ, ЯКІ ПОТРІБНО ЗАСВОЇТИ

Клітина, цитоплазма, цитологія.

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1.Хто першим побачив клітину?

2.Хто відкрив світ мікроскопічних організмів?

3.Які положення клітинної теорії сформулювали М. Шлейден та Т. Шванн?

ЗАВДАННЯ

Підготуйте відповіді на запитання школярів, наведені на початку параграфа.

ДЛЯ ДОПИТЛИВИХ

Перші фотографії клітини під електронним мікроскопом

Перший електронний мікроскоп для біологічних досліджень було сконструйовано фірмою SIEMENS. 1944 року його було встановлено у Рокфеллерівському інституті медичних досліджень у м. Нью-Йорк. Уже за рік, 1945 року, трьома біологами під керівництвом К. Р. Портера було опубліковано перші фотографії тваринних клітин, виконані за допомогою приладу. На цих світлинах були добре помітні загальні обриси клітини, її неоднорідний вміст, у якому розрізнялося ядро та деякі трубкоподібні структури — мітохондрії. У 60-х роках ХХ ст. гуртом учених Рокфеллерівського інституту було детально вивчено будову клітин тварин, рослин та грибів, а також деяких мікроскопічних одноклітинних організмів, відкритих ще Левенгуком. Водночас інший гурт учених цього інституту дослідив будову найдивовижніших об’єктів, які не були помітні в оптичний мікроскоп, — вірусів. Було встановлено, що віруси не мають клітинної будови, а отже, перебувають на межі між живим та неживим.

18Тема 1. Клітина

§6. БУДОВА МІКРОСКОПА

Ви ознайомитеся з будовою мікроскопа і дізнаєтесь, як розраховувати його збільшення.

Мікроскоп (від грецького «мікрос» — малий та «скопео» — дивитись, роздивлятись) — це збільшувальний прилад, який дозволяє розглядати предмети дуже малого розміру. Конструкція шкільного мікроскопа (мал. 6) майже така сама, як конструкція найкращих дослідницьких мікроскопів першої половини ХХ ст. У разі правильного налаштування шкільний мікроскоп дозволяє побачити не лише клітину, а й окремі її внутрішні структури. А за наявності певного досвіду — навіть виконувати деякі цікаві експерименти.

Мікроскоп складається з корпусу та елементів оптичної системи, через які проходить світло.

Окуляр Тубус

Макрогвинт

Мікрогвинт

Револьверна насадка з об’єктивами

Об’єктиви

Штатив

Предметний

столик

Діафрагма

Тримачі препарату

Дзеркало

Основа

Мал. 6. Зовнішній вигляд та основні складові шкільного мікроскопа

§ 6. Будова мікроскопа 19

До елементів корпусу належать такі деталі:

основа;

предметний столик, на якому розташовують дослідний зразок, закріпивши його на столику за допомогою двох гнучких тримачів;

штатив зі змінним кутом нахилу, на якому розташований великий гвинт грубого налаштування чіткості (макрогвинт) та менший гвинт точного налаштування чіткості (мікрогвинт);

тубус, на нижній частині якого кріплять револьверну насадку з об’єктивами; у верхню частину вкладають окуляр. Частинами оптичної системи мікроскопа є:

рухливе увігнуте дзеркало;

діафрагма, що міститься під предметним столиком;

револьверна насадка з об’єктивами різного збільшення;

окуляр, у який спостерігають об’єкт дослідження.

Дзеркало використовують для налаштування найкращого освітлення препарату. Діафрагмою регулюють контрастність та яскравість зображення: якщо діафрагма закрита, зображення дуже контрастне, проте темне; якщо діафрагма повністю відкрита, то контрастність мала, а світла забагато, тож зображення переосвітлене.

Об’єктив. Об’єктèв є головним елементом оптичної системи мікроскопа. На об’єктиві цифрами зазначено його технічні характеристики. У верхньому рядку першою цифрою позначено збільшення об’єктива (мал. 7).

Шкільний мікроскоп має три об’єктиви: дуже малого (4-крат- ного), малого (10-кратного) та великого (40-кратного) збільшення. Для легкого переходу від одного з них до іншого об’єктиви вкручено до револьверної насадки. Об’єктив, розташований вертикально вниз — у напрямку до об’єкта дослідження, — увімкнено в оптичну систему, решту вимкнуто. Повертаючи револьверну насадку, можна змінювати робочий об’єктив і в такий спосіб переходити від одного збільшення до іншого. У разі ввімкнення в оптичну систему

Збільшення

Збільшення

	а		б

Мал. 7. Об’єктиви (а), окуляр (б) шкільного мікроскопа та їх маркування

20 Тема 1. Клітина

іншого об’єктива лунає легке клацання: це спрацьовує пружинний фіксатор револьверної насадки.

Добуток збільшення об’єктива та збільшення окуляра показує

загальне збільшення мікроскопа. Наприклад, у разі ввімкнення 4-кратного об’єктива та 10-кратного окуляра загальне збільшення мікроскопа становить: 4 · 10 = 40 (разів).

Під час роботи з мікроскопом на предметний столик кладуть дослідний зразок, закріплюють його тримачами, вмикають об’єктив малого збільшення (10-кратний). Обертаючи дзеркальце, на препарат скеровують світло і макрогвинтом налаштовують чіткість. Далі, за потреби, вмикають об’єктив великого збільшення, підрегульовують чіткість мікрогвинтом та контрастують зображення діафрагмою.

Працюючи з мікроскопом, дотримуйтесь таких правил:

1.Лінзи окуляра та об’єктивів потрібно оберігати від забруднення й механічних ушкоджень: не торкатись пальцями і твердими предметами, не допускати потрапляння на них води та інших речовин.

2.Заборонено розкручувати оправи окуляра та об’єктивів, розбирати механічні деталі мікроскопа — їх ремонтують лише у спеціальних майстернях.

3.Переносити мікроскоп треба двома руками у вертикальному положенні, тримаючи прилад однією рукою за штатив, іншою — за основу мікроскопа.

ТЕРМІНИ Й ПОНЯТТЯ, ЯКІ ПОТРІБНО ЗАСВОЇТИ

Об’єктив, загальне збільшення мікроскопа.

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1.З яких елементів складається оптична система мікроскопа?

2.Які елементи оптичної системи мікроскопа забезпечують загальне збільшення?

3.Для чого використовується увігнуте дзеркало?

4.Для чого призначена діафрагма?

5.Який об’єктив умикають на початку роботи з мікроскопом?

6.Яке максимальне збільшення можна отримати, застосовуючи об’єктиви та окуляр, зображені на малюнку 7?

7.Яких правил потрібно дотримуватися під час роботи з мікроскопом?

ЗАВДАННЯ

Уважно розгляньте ваш шкільний мікроскоп, знайдіть усі його складові. Запишіть збільшення окуляра та об’єктивів. Розрахуйте збільшення мікроскопа для кожного з об’єктивів. Результати запишіть до таблиці в зошиті.