Bilimsel Çalışma Yöntemi

Tabiatta algıladığımız varlıklarla ilgili gerçekleri bulmak, bu gerçeklerle ilgili bilgileri düzenlemek ve yeni gerçeklere ulaşmak amacıyla teoriler ortaya koymak için ortaya konulan çabaya bilimsel çalışma denir. Bilimsel çalışma ile elde edilen düzenli bilgi birikimine ise bilim denir. Tabiatta yer alan ve merak uyandıran her şey bilimin ilgisini çeker. Ancak algılamadığımız ve test edemeyeceğimiz kavramlar bilimin alanına girmez. İnsanın tabiatta etkileşmesinde ortaya çıkan bazı sorunlar insanları çözüme gitmek için soru sormaya iter. Bu sorunlar bilim insanları tarafından bilimsel yöntemlerle bilimsel problem olarak ortaya konur. Bilimsel problemler yine bilimsel metot izlenerek çözülür. Bilimsel çalışmalarda öncelikle bilimsel problem ortaya konulur. Bu problemle ilgili her türlü veri toplanır. Problemle ilgili hipotez adı verilen geçici çözümler ortaya konur. Sonra bu hipotezler üzerinden mantık ilkeleriyle tahminler yapılır ve bu tahminler test edilir. Test aşamasında olumlu sonuç elde edilirse test edilmeye devam edilir. Olumsuz sonuç elde edilirse hipotez değiştirilir. Testlerle yanlışlanmayan hipotezler zamanla teoriye veya kanuna dönüşür. 

Şimdi bu adımları sistematik olarak inceleyelim.

1. Problemin ortaya konması

Bilim adamları üzerine çalışacakları konuyu netleştirmek için önce onu bir problem olarak net bir şekilde ortaya konur. Örneğin bitkilerin fotosentez yapan kısımları neden yeşildir gibi bir cümle bilimsel çalışma için bir başlangıç cümlesi olabilir.

2. Problem verilerinin toplanması

Bilimsel problem ortaya konduktan sonra elimizde bu problemle ilgili bütün verilerin olması gereklidir. Aksi taktirde problem hakkında sağlıklı düşünemeyiz. Bu verileri toplamak için gözlem yapılır veya literatürdeki çalışmalara bakılır. Elde edilen veriler sınıflandırılarak istatistikler ortaya konur. Özellikle nicel gözlemlerden elde edilen verilere önem verilir. Artık probleme çözüm önerisi getirme zamanı gelmiştir. 

3. Hipotez geliştirmek

Elimizde bir problemimiz var ve çözümünü bilmiyoruz. O zaman akla en yakın çözümü test etmek amacıyla ortaya atabiliriz. Örneğin fotosentezin gerçekleştiği bölgelerde işlev gören yeşil renkli bir pigment olmalı dediğiniz zaman hipotezi kurmuşsunuz demektir. 

4. Tahmin etme

Ortaya geçici bir çözüm önerisi koydunuz ancak bunu test etmek için mantıksallaştırmanız lazım. Tahmin, hipoteze dayanarak mantık ilkeleriyle elde edilir. Şu şöyleyse bu böyle olmalıdır şeklinde ifade edilir. 

5. Deney yapma

Tahmin doğrultusunda deney yapılıp hipotez test edilir. Eğer hipotez yanlışsa hipotez değiştirilir. Eğer yanlış değilse hipotez teoriye dönüşür. Bazen bir hipotezin yıkılması çok uzun sürebilir. Bazen de ilk yapılan deneyle hipotezin yanlış olduğu ortaya çıkabilir. 

6. Teori ve kanun

Uzun süre yanlış olduğu sonucuna varılmayan hipotezler artık teoriye dönüşürler. Teoriler sağlam verilere dayanır ancak kesin değildir. Teorinin doğru olduğu ispatlanırsa bu artık kanun haline gelir. Kanunları gerçek olarak düşünürüz. Bilimsel sorgulamanın amacına ulaşılmış ve bir gerçek ortaya çıkmıştır. Örneğin artık fotosentez yapan bitkilerin klorofil taşıdıklarını ve bu yüzden yeşil renk aldıklarını biliyoruz. 

Dikkat edersek hipotez ve teori açısından aslında mantıksal bir fark yoktur. Teoriler daha uzun süre dayanan hipotezlerdir diyebiliriz. Bilimsel çalışmanın basamakları bazen daha fazla bazen daha az olarak ifade edilir. Ancak genel hatlarıyla bu şekilde gerçekleşir diyebiliriz. 

Biyoloji ve Canlılık Kavramı

Canlı bilimi olarak kabule edilen biyoloji, canlıların bütün özelliklerini ve hayatsal olaylarını inceler. Bu inceleme ve araştırmalarla, canlıların, insanlar için faydalı ve zararlı yönlerini tespit etmeye çalışır. Elde ettiği sonuçlardan insanlığa faydalı olabilecek yeni bilgiler ortaya çıkarır. Bu açıdan biyoloji insan hayatı için oldukça önemlidir. 

Biyoloji bilimiyle uğraşan biyologların amacı, dünyada hâlâ yaşamakta olan veya soyu tükenmiş olan canlıları araştırmak ve bütün özelliklerini ortaya koymaya çalışmaktır. Canlılar dünyasında ilgi çeken ve merak uyandıran her şey biyoloji bilimine konu olabilir.

Biyolojinin Bölümleri

Biyoloji bilimi, bütün canlıları araştırdığından inceleme alanı oldukça geniştir. Canlıların tamamının bir bilim adamı tarafından incelenmesi imkânsızdır. Bu araştırmaları kolaylaştırmak ve elde edilen bilgileri daha düzenli hale getirmek amacıyla biyoloji alt dallara ayrılmıştır. Biyolojinin bitkileri inceleyen botanik ve hayvanları inceleyen zooloji olmak üzere iki ana bölümü vardır. 

Bugün, bunlardan başka her canlı grubu için ayrı biyoloji bölümleri oluşturulmuştur. Bu bilim dallarından bazılarını; entomoloji (böcekleri), ihtiyoloji (balıkları), ornitoloji (kuşları), bakteriyoloji(bakterileri), viroloji (virüsleri), mikrobiyoloji (mikroskobik canlıları), parazitoloji (parazit canlıları), mikoloji (mantarları) şeklinde sıralayabiliriz. Biyolojinin bu bölümlerin her birisi, canlıların değişik özelliklerini incelemeleri bakımından kendi içlerinde de bölümlere ayrılır. 

Anatomi (yapı bilimi): Vücut iç yapısını inceleyen bilim dalıdır. 

Morfoloji (şekil bilimi): Vücudun sadece dış görünüşüyle ilgilenen bilim dalıdır. 

Histoloji (doku bilimi): Gelişmiş yapılı canlılarda dokuların yapısını, işleyişini ve bileşimini inceleyen bilim dalıdır. 

Fizyoloji (fonksiyon bilimi): Bir doku, organ veya sistemin işlevlerini inceleyen bilim dalıdır. 

Embriyoloji (yavru bilimi): Organizmanın, zigottan ata canlıya benzer hale gelinceye değin geçirmiş olduğu gelişme evrelerini inceleyen bilim dalıdır. 

Sitoloji (hücre bilimi): Hücrenin yapısını ve metabolizmasını inceleyen bilimdir. 

Genetik (kalıtım bilimi): Canlılardaki kalıtsal özelliklerin dölden döle nasıl aktarıldığını ve hangi kanunlara bağlı olduğunu araştırır. Ayrıca özelliklerin aktarılmasını sağlayan genlerin yapısını, bunlarda meydana gelen değişmeleri, bu değişmelerin canlıya nasıl yansıdığını araştırır. Bu konuda yeni bir bilim dalı olan genetik mühendisliği de geleceğin bilimi haline gelmektedir. 

Moleküler biyoloji (molekül bilimi): Hücrelerdeki önemli moleküllerin yapılarını ve işleyişlerini inceler. Özellikle DNA'nın yapısını, protein sentezini, gen enzim ilişkisini inceleyen bir bilimdir. 

Ekoloji (çevre bilimi): Canlıların birbirleriyle ve çevreyle olan ilişkilerini inceleyen bilim dalıdır. Canlı ve cansız çevrede meydana gelen değişmeleri, bunların gelecekte ne gibi sonuçlara yol açacağını araştırır. 

Taksonomi (sınıflandırma bilimi): Canlıların sınıflandırılmasıyla ilgilenen bilim dalıdır. Tabiattaki canlıların farklılıklarını ve benzerliklerini dikkate alarak onları gruplandırmaya çalışır. Canlıları daha kolay tanımamızı ve öğrenmemizi sağlar. 

Canlıların Ortak Özellikleri

Yeryüzündeki yaşamın esasını öğrenmek için onun ne oldu­ğunu bilmek gerekir. Canlının ne olduğunu anlamak müm­kün, ancak yine de yaşamını belirlemek zordur. Canlılar çok farklıdırlar ve cansız maddeler bazı durumlarda canlılar gibi özellik taşırlar. Canlıları cansızlardan ayıran bazı özel­likler vardır. Bunları şu şekilde sıralamak mümkündür.

1. Beslenme: Canlılar yaşamlarını sürdürebilmek için beslenmek zorundadırlar. Alınan besinler canlılar tarafın­dan enerji kaynağı, yapı maddesi ya da düzenleyici olarak kullanılır. Heterotrof canlılar besinlerini hazır alırlar. Ototrof canlılar ise besinlerini kendileri sentezler.

Ototrof canlılar: Yeşil bitkiler, öglena, mavi-yeşil algler, algler ve bazı bakteriler. Ototrof canlılar fotosentez veya kemosentez yapan can­lılardır.

Heterotrof canlılar: Hazır besin kullanırlar. Hem organik hem de inorganik besinleri hazır alırlar. Mantarlar, hayvanlar ve bazı bakteriler.

2. Solunum: Canlılar çeşitli metabolik olayları (Biyosentez, hareket, üreme vb.) gerçekleştirebilmek için enerjiye ihtiyaç duyarlar. Bu enerji de organik besinin oksijenli (ae­robik) ya da oksijensiz (anaerobik) olarak yıkılmasından elde edilir.

Oksijenli solunum: Organik besinlerin oksijen kullanıla­rak parçalanmasıdır. Enerji üretimi fazladır.

Oksijensiz solunum: Organik besinlerin oksijensiz or­tamda parçalanmasıdır. Enerji üretimi azdır.

3. Büyüme: Büyüme hücresel kütle artışıdır. Büyüme;

• Her bir hücrenin büyüklüğündeki artışla
• Hücre sayısının artışıyla
• Ya da yukarıdaki her iki olayla meydana gelir.

Canlıların büyüyebilmeleri ve yaşamlarını sürdürebilmeleri için gerçekleştirdikleri bütün kimyasal reaksiyonlar olarak adlandırılan metabolizma aşağıdaki şekilde özetlenebilir:

Metabolizma = Anabolizma + Katabolizma

Katabollzma yıkım tepkimeleridir. Canlı ağırlığının azalmasına sebep olur. Anabolizma, yapım tepkimeleridir Canlı ağırlığının artmasına sebep olur.

4. Boşaltım: Organizmalar, metabolik faaliyetleri sonucu kendilerine zararlı olan maddeler üretirler. Bu maddelerin vücut dışına atılması boşaltımdır. Boşaltım sisteminin amacı homeostasiyi (iç denge) sağ­lamaktır. Örneğin kanda C02'nin birikmesi pH'ı düşürür, bu durum ölümle sonuçlanabilir İnsan, kan pH ını 7,2 ile 7,4 arasında tutmak zorundadır. İç ortamdaki bu kararlılığın korunması homeostasi olarak ifade edilir.

5. Üreme: Büyümesini tamamlayan her canlının kendisi­ne benzer bir canlıyı meydana getirmesi olayıdır. Canlılar dünyasında eşeysiz ve eşeyli olmak üzere iki tip üreme vardır. Bazı canlılar eşeyli, bazı canlılar da hem eşeysiz hem de eşeyli yoldan üreyebilirler.

6. Hareket: Bütün canlılar hareket edebilirler. Bazı can­lılar yer değiştirme, bazı canlılar da yönelim ve ırganım hareketleri yapabilirler.

7. Uyarılma: Canlıların çevrelerindeki fiziksel ve kimya­sal uyaranlara karşı cevap verebilmeleri olayıdır. Yüksek organizasyonlu canlılarda uyartılar özelleşmiş hücreler tarafından alınır. Örneğin; gözün retinasındaki hücreler ışığa duyarlıdır. Hayvanlar çevrelerindeki ışığı, sesi, kim­yasal maddeleri hissederler ve ona tepki verirler. Pencere önündeki bitkilerin yaprakları ışığa doğru yönelir.

8. Organizasyon: Tüm canlılar belli bir organizasyona sahiptir. Hücre düzeyinde Organizasyon; hücredeki organel ve yapıların belli bir organizasyon içinde iş görmesiyle sağlanır. Çok hücreli organizmalar da ise doku, organ ve sistemlerin organizasyon içinde iş görmeleriyle sağlanır. Yüksek yapılı canlıların vücutları hücre → doku → organ → istem → organizma şeklinde düzenlenmiştir.

9. Adaptasyon: Tüm canlılar yaşadıkları ortama uyma eğilimindedirler. Örneğin; kurak bölgelerde yaşayan bitkile­rin yaprak ayalarında meydana gelen küçülmeler su kaybı­nı önlemeye yöneliktir.

10.Hücresel yapı: Hücreler canlıların tüm özelliklerini taşıyan en küçük birimlerdir. Hücreler prokaryot ve ökaryot olmak üzere ikiye ayrılır.

11. Ölüm: Canlının yaşam temposunun ve biyolojik sa­atinin durmasıdır.

Ayrıca hücre zarı, ribozom, sitoplâzma ve DNA-RNA tüm canlı hücrelerinde ortak bulunan yapılardır.