Poznajemy biologię, metodę naukową i mikroskop

Biologia wyjaśnia, jak zbudowane są organizmy, jak żyją i w jaki sposób zależą od otoczenia. Jest nauką, ponieważ opiera wyjaśnienia na dowodach uzyskiwanych w badaniach, a nie tylko na przekonaniach.

Organizmy wykonują czynności życiowe: pobierają potrzebne substancje, uwalniają energię podczas oddychania, usuwają zbędne produkty, reagują na otoczenie, wykonują ruchy, rosną, rozwijają się i rozmnażają. Oddychanie nie oznacza wyłącznie wdechu i wydechu - zachodzi także w komórkach roślin.

Bodźcem nazywamy zmianę, która może wywołać reakcję organizmu. Dotknięcie, zmiana temperatury lub oświetlenia mogą wpływać na jego zachowanie. Na przykład mimoza po dotknięciu składa listki.

Sam ruch nie świadczy o życiu: samochód jedzie, ale nie jest organizmem. Nie każdy żywy osobnik musi się też rozmnażać - młode organizmy mogą jeszcze nie być do tego zdolne.

W biologii przyrząd dobieramy do celu badania. Lupa pomaga oglądać szczegóły bliskiego obiektu, lornetka - odległe zwierzęta, a mikroskop - bardzo małe obiekty. Linijka, termometr i waga służą do pomiarów, które można zapisać i porównać.

Najmniejszą jednostką budującą organizm i wykonującą czynności życiowe jest komórka. Bakteria składa się z jednej komórki, która musi wykonywać wszystkie niezbędne zadania. Duże rośliny i zwierzęta są wielokomórkowe - ich komórki mogą specjalizować się w różnych zadaniach.

W złożonym organizmie komórki o podobnej budowie i zadaniach tworzą tkanki. Z różnych tkanek powstają narządy, na przykład liść lub serce. Współpracujące narządy mogą tworzyć układy narządów, a wszystkie części wspólnie umożliwiają życie organizmu.

Ten schemat pokazuje rosnącą złożoność budowy, ale nie oznacza, że każdy organizm ma wszystkie wymienione poziomy. Bakteria nie ma tkanek ani narządów.

Badanie jednej części organizmu może pomóc wyjaśnić działanie całości. Obserwując pod mikroskopem cienki fragment liścia, poznajemy komórki, z których zbudowany jest ten narząd.

Metoda naukowa to uporządkowany sposób poszukiwania odpowiedzi na pytania o przyrodę. Badanie często zaczyna się od zauważenia czegoś ciekawego, na przykład gromadzenia się drobnych zwierząt pod wilgotnymi liśćmi.

Najpierw formułujemy problem badawczy, czyli pytanie możliwe do sprawdzenia. Potem proponujemy hipotezę - odpowiedź, która wydaje się prawdopodobna, ale wymaga zbadania. Następnie planujemy badanie, zbieramy i zapisujemy wyniki oraz wyciągamy wniosek.

Obserwacja polega na zbieraniu informacji bez celowego zmieniania warunków. Możemy na przykład przez kilka dni notować godziny otwierania się kwiatów tej samej rośliny. Doświadczenie wymaga zaplanowanej zmiany wybranego czynnika, aby poznać jego wpływ.

Opis badania powinien być na tyle dokładny, żeby inna osoba mogła je powtórzyć. Powtarzanie pomaga sprawdzić, czy wynik jest wiarygodny, a nie przypadkowy.

Jeśli chcemy sprawdzić wpływ jednego czynnika, musimy oddzielić go od pozostałych. Zmiana kilku warunków naraz nie pozwoli ustalić, który z nich odpowiada za otrzymany wynik.

Załóżmy, że badamy wpływ dostępu tlenu na kiełkowanie. Porównujemy nasiona tego samego gatunku i z tej samej partii. W obu grupach utrzymujemy taką samą temperaturę, wilgotność i liczbę nasion; różnicujemy tylko dostęp tlenu.

Wyniki zapisujemy dokładnie tak, jak je uzyskaliśmy. Zdanie „W grupie z ograniczonym dostępem tlenu wykiełkowały dwa nasiona” opisuje wynik. Wniosek powinien odpowiadać na pytanie o wpływ tlenu i wynikać z porównania obu prób.

W badaniu warto wykorzystać wiele nasion i powtórzyć doświadczenie. Pojedyncze nasiono może nie wykiełkować na przykład dlatego, że jest uszkodzone, a nie z powodu badanego czynnika.

Mikroskop świetlny tworzy powiększony obraz dzięki światłu i soczewkom. Przez okular patrzymy, a obiektyw znajduje się blisko preparatu. Obiektywy są osadzone na obrotowym rewolwerze, dzięki któremu można zmieniać powiększenie.

Preparat leży na stoliku i jest oświetlany od dołu. Śruba makrometryczna służy do wstępnego ustawiania ostrości, a mikrometryczna do jej dokładnego poprawiania. Pokrętła obracamy powoli, pilnując, aby obiektyw nie dotknął szkiełka.

Powiększenia okularu i obiektywu mnożymy. Jeśli okular powiększa $15$ razy, a obiektyw $4$ razy, otrzymujemy powiększenie $60$ razy. Po zwiększeniu powiększenia widzimy mniejszy fragment preparatu, dlatego wcześniej ustawiamy wybrany obiekt w środku obrazu.

Mikroskop przenosimy oburącz: jedną ręką trzymamy statyw, drugą podtrzymujemy podstawę. Soczewek nie dotykamy palcami, a do ich czyszczenia używamy przeznaczonej do tego bibułki.

Prosty preparat mikroskopowy wykonujemy na czystym szkiełku podstawowym. W kropli wody umieszczamy bardzo cienki fragment badanego obiektu, a następnie ostrożnie przykrywamy go szkiełkiem nakrywkowym. Opuszczamy je ukośnie, aby ograniczyć powstawanie pęcherzyków powietrza.

Pod mikroskopem można oglądać na przykład komórki skórki łuski cebuli, drożdże i pyłek kwiatowy. Widoczność szczegółów zależy od grubości preparatu, oświetlenia, powiększenia i ewentualnego barwienia. Nie każdy element komórki da się wyraźnie zobaczyć w zwykłym szkolnym preparacie.

Komórki roślinne i komórki zwierzęce mają wiele wspólnych elementów, lecz różnią się niektórymi strukturami.

Ściana komórkowa wzmacnia komórkę roślinną i pomaga zachować jej kształt. Błona oddziela wnętrze komórki od otoczenia, cytoplazma wypełnia jej wnętrze, a jądro kieruje jej pracą. Chloroplasty umożliwiają fotosyntezę; dlatego nie należy oczekiwać ich w każdej komórce rośliny, na przykład w komórkach korzenia.

Rysunek biologiczny wykonujemy ołówkiem, zaznaczając wyraźne kontury bez cieniowania. Przedstawiamy tylko zaobserwowane szczegóły, dodajemy podpisy, nazwę obiektu i powiększenie obserwacji.