Asosiy kontent

Course: Biologiya > Unit 1

Lesson 2: Biologiya fani

Nazorat qilinadigan tajribalar

Olimlar tajriba va gipotezalarni tekshirish uchun kuzatuvlarni amalga oshirishni qanday olib boradi?

Kirish

Biologlar va boshqa olimlar tabiiy olam haqidagi savollarni soʻrashda ilmiy usuldan foydalanishadi. Ushbu ilmiy usul kuzatish bilan boshlanadi va olimni savollar berishga undaydi. Keyin u shu asnoda ushbu savolga javob bera oladigan, tekshirilishi kerak boʻlgan izoh – gipotezani taklif qiladi.

Gipoteza har doim ham toʻgʻri boʻlavermaydi. Bu “eng zoʻr taxmin”, xolos, uning toʻgʻri yoki notoʻgʻri ekanini tekshirib koʻrish esa olimlar zimmasida. Olimlar gipotezani bashorat qilish orqali tekshirishadi: agar

X

gipoteza toʻgʻri boʻlsa, unda

Y

ham toʻgʻri boʻlishi kerak. Keyin olimlar oʻzlarining taxminlari toʻgʻriligini sinash uchun tajribalar oʻtkazishadi yoki kuzatuv olib borishadi. Agar qilingan bashorat toʻgʻri boʻlsa, gipoteza oʻz tasdigʻini topadi. Agar u notoʻgʻri boʻlsa, unda boshqa bir yangi gipotezaga yoʻl beriladi.

Gipotezalar qanday tekshiriladi?

Imkon boʻlganda olimlar oʻzlarining farazlarini nazoratli tajribalardan foydalanib tekshiradi. Nazoratli tajriba – bu nazorat qilinadigan sharoitlarda amalga oshiriladigan ilmiy tekshiruv, yaʼni faqat bitta (yoki bir nechta) omil vaqti-vaqti bilan oʻzgartirilib, qolganlari doimiy bir xillikda saqlanadi. Nazoratli tajribalar bilan keyingi boʻlimda yaqinroq tanishib chiqamiz.

Ayrim hollarda (amaliy yoki axloqiy sabablarga koʻra) nazoratli tajriba orqali gipotezani tekshirishning iloji boʻlmaydi. Bunday holatda olim gipotezaning toʻgʻriligini tabiatda uchratish mumkin boʻlgan namunalardan bashorat qilish orqali tekshirib koʻrishi mumkin. Keyinchalik u bunday namunalar aslida ham mavjud yoki yoʻqligini tekshirish uchun maʼlumot toʻplashi mumkin.

Nazoratli tajribalar

Nazoratli tajribaning muhim tarkibiy qismlari nimalardan iborat? Tasavvur qilish uchun bitta oddiy (hatto ahmoqona) bir misolni koʻrib chiqamiz.

Aytaylik, men oshxonamdagi deraza oldida loviya oʻsimliklarini oʻstirishga qaror qildim. Loviya urugʻlarini tuproq solingan tuvakka solib, deraza tokchasiga qoʻyaman va ularning oʻsib chiqishini kutaman. Biroq bir necha hafta oʻtgach qarasam, hech qanday oʻsimlik yoʻq. Nima uchun? Xoʻsh... men urugʻlarni sugʻorishni unutganman. Demak, suv yetishmasligi tufayli ular oʻsmagan deb faraz qilaman.

Qilgan gipotezamni tekshirish uchun nazoratli tajriba oʻtkazaman. Ushbu tajribada ikkita bir xil tuvakdan foydalanaman. Har ikkala tuvakdagi bir xil tuproqqa oʻntadan loviya urugʻini ekib, ikkalasini ham yonma-yon qilib, deraza tokchasiga qoʻyaman. Bu ikki tuvakda faqat birgina narsa farqli boʻladi:

Loviya ekilgan tuvakning biri har kuni kunduzi sugʻoriladi.
Ikkinchi loviya urugʻi esa umuman sugʻorilmaydi.

Bir haftadan soʻng, sugʻorilgan tuvakdagi oʻnta loviyadan toʻqqiztasi oʻsib chiqdi, sugʻorilmagan tuvakdagi loviyalardan esa hech qaysi biri oʻsib chiqmadi. Aftidan, “urugʻlarga suv kerak” degan gipotezamiz toʻgʻriga oʻxshaydi.

Keling, ushbu oddiygina misol qanday qilib nazoratli tajriba qismlarini koʻrsatib berishiga nazar solamiz.

Nazorat va tajriba guruhi

Ushbu tajribada ikkita guruh mavjud va ular bir xil, faqat biriga eʼtibor beriladi (sugʻoriladi), boshqasiga esa yoʻq. Tajribada eʼtibor berilayotgan guruh (bu yerda sugʻoriladigan tuvak) tajriba guruhi, eʼtibor berilmayotgan guruh (bu yerda quruq tuvak) esa nazorat guruhi deb ataladi. Tajriba guruhi eʼtiborning samaraga ega ekanini bizga namoyon qiladigan asosni taqdim etadi.

Har doim ham emas. Umuman olganda, nazorat qilinadigan tajribada asos sifatida har doim nazorat guruhi boʻlishi kerak. Biroq bir nechta tajriba guruhlari boʻlib, ularning har biri biroz boshqacha usul bilan amalga oshirilishi ham mumkin.

Misol uchun, nazorat guruhi sifatida umuman sugʻorilmagan loviya urugʻlarini va 3 ta tajriba guruhini oldik. Tajriba guruhining biri har kuni sugʻorilgan, ikkinchisi har ikki kunda sugʻorilgan va uchinchisi haftada bir sugʻorilgan.

Erkli va erksiz oʻzgaruvchilar

Nazorat va tajriba guruhlari oʻrtasida farqli boʻlgan omil (ushbu misolda suv miqdori) erkli (erkin) oʻzgaruvchi deb nomlanadi. Ushbu oʻzgaruvchi erkli, chunki uning oʻzgaruvchanligi tajribada nima sodir boʻlishiga bogʻliq emas. Aslida u tajriba egasi tanlagan narsadir.

Erkli oʻzgaruvchi

Faqat bitta erkli oʻzgaruvchi boʻlganda (bir vaqtda bitta omil oʻzgarib tursa), tajriba natijalarini sharhlash va tahlil qilish ancha osonroq kechadi. Umumiy qoida sifatida, ayniqsa, biologiyani endigina boshlaganingizda, har bir tajribada faqatgina bitta erkli oʻzgaruvchi bilan cheklanganingiz maʼqul.

Anchagina laboratoriya tajribasi va statistik maʼlumotlarga ega boʻlganingizdan soʻng, bir vaqtda ikkita erkli oʻzgaruvchi mavjud boʻlgan tajribalarga oʻtishingiz mumkin. Misol uchun, suv va yorugʻlik darajasi loviya urugʻining oʻsib chiqishiga qanday taʼsir qilishiga qiziqib qolishingiz mumkin. Ikkita erkli oʻzgaruvchiga ega yaxshi ishlab chiqilgan tajriba oʻzgaruvchilar oʻzaro taʼsirlashadimi (bir-birining taʼsirini oʻzgartiradimi) yoki yoʻqmi degan savollarga javob berishi mumkin. Biroq ikki va undan ortiq erkli oʻzgaruvchiga ega boʻlgan tajribalar muayyan ishlab chiqilgan koʻrsatmalarga rioya qilish orqali bajarilishi va natijalar ikki oʻzgaruvchining taʼsirini aniqlashtirish uchun maxsus statistik testlar sinfi yordamida tahlil qilinishi kerak.

Erksiz oʻzgaruvchilar

Tajribada bir nechta erksiz oʻzgaruvchiga ega boʻlish aslida juda oddiy. Erksiz oʻzgaruvchini qoʻshish uchun siz shunchaki natijasini bilishni xohlagan bir guruhni tajribaga qoʻshib qoʻyasiz, xolos. Misol uchun, har bir tuvakdagi oʻsib chiqqan loviya urugʻining qismini yozib borishdan tashqari, unib chiqqan urugʻlarning boʻyini ham oʻlchab borishimiz mumkin. Bu holda urugʻlarning oʻsib chiqqan qismi ham, niholchalarning boʻyi ham erksiz oʻzgaruvchi boʻladi.

Boshqa tomondan, tajribadagi erksiz oʻzgaruvchi qilingan eʼtiborning samaradorligini aniqlash uchun oʻlchangan javobdir. Bu holda loviya urugʻlari oʻsib chiqqan qism erksiz oʻzgaruvchidir. Erksiz oʻzgaruvchi (urugʻlarning oʻsib chiqqan qismi) erkli oʻzgaruvchi (suv miqdori)ga bogʻliq, aksincha emas.

Tajribaga oid maʼlumotlar (inglizcha data) tajriba davomida oʻtkazilgan kuzatishlardir. Bizning holatda biz toʻplagan maʼlumot bir haftadan soʻng har bir tuvakda oʻsib chiqqan loviya niholchalarining sonidir.

Oʻzgaruvchanlik va takrorlanish

Sugʻorilgan oʻnta loviya urugʻidan faqat toʻqqiztasi oʻsib chiqdi. Oʻninchi urugʻga nima qildi? Ushbu urugʻ jonsiz, nosogʻlom yoki shunchaki sekin oʻsib chiqadigan urugʻ boʻlgan boʻlishi mumkin. Ayniqsa, (murakkab va tirik jonzotlarni oʻrganuvchi) biologiyada tajriba uchun foydalaniladigan materiallarda oʻzgaruvchanlik boʻladi. Bu yerda loviya urugʻlari tajriba oʻtkazuvchi bila olmaydigan narsadir.

Oʻzgaruvchanlik potensiali tufayli biologik tajribalar katta miqdordagi namunalarga ega boʻlishi va ideal holatda tajriba bir necha marta takrorlanishi kerak. Namuna hajmi tajribada tekshirilgan har bir narsaning sonini bildiradi – bu holda

10

soni har bir guruhdagi loviyalar urugʻi soni. Koʻpgina namunalarga ega boʻlish va tajribani qayta-qayta oʻtkazish tasodifiy oʻzgarishlar tufayli notoʻgʻri xulosaga kelish ehtimolini kamaytiradi.

Biolog va boshqa olimlar tasodifiy farqlarni haqiqiy farqlardan ajratishga yordam berish uchun statistika testlaridan foydalanishadi (masalan, tajribaviy va nazorat guruhlarini solishtirayotganda).

Nazoratli tajribaga oid amaliy tadqiqot: ${CO}_{2}$ ‍ va koral poliplarining oqarishi

Nazoratli tajriba uchun haqiqatga yaqinroq misol sifatida, keling, koral poliplarining oqarib qolishiga oid soʻnggi amalga oshirilgan tadqiqotni koʻrib chiqaylik. Odatda korallar ichida mayda fotosintetik organizmlar yashaydi va oqarib qolish ular koralni tark etgandan soʻng, asosan atrof-muhit taʼsirida sodir boʻladi. Quyidagi rasmda oldinda oqarib qolgan va orqada sogʻlom koral koʻrsatilgan.

Oqarishning sabablari ustida qilingan koʻplab tadqiqotlarda suvning haroratiga eʼtibor qaratiladi

^{1}

. Biroq bir guruh avstraliyalik tadqiqotchilar boshqa omillar ham muhim boʻlishi mumkinligi toʻgʻrisidagi gipotezani ilgari surdilar. Xususan, okean suvini kislotalilik xossasini oshiradigan

{CO}_{2}

ning yuqori darajasi oqarishga ham sharoit tugʻdirishi toʻgʻrisidagi gipotezani tekshirib koʻrishdi

^{2}

Siz ushbu gipotezani tekshirish uchun qanday tajribani amalga oshirgan boʻlar edingiz? Quyidagilar haqida oʻylab koʻring:

Nazorat va tajriba guruhlari qaysilar boʻlar edi?
Erkli va erksiz oʻzgaruvchilar-chi?
Har bir guruhdan qanaqa natijalarni bashorat qilgan boʻlar edingiz?

Sinab koʻrdingizmi?

Tajribani tashkillashtirish

Avstraliyalik jamoa Katta toʻsiq rifidan maʼlum bir koral turlari (Acropora intermedia)ning koʻplab qismlarini toʻplashdi. Keyin ular ushbu qismlarni uch guruhga boʻlib, har bir guruhni turlicha

(p H)

(kislotalilik darajasi)dagi suvga soldilar. Sakkiz hafta oʻtgach tadqiqotchilar har bir qismning qanchalik oqarganligini koʻrish uchun ularni tekshirishdi.

Baʼzi korallar odatiy, uncha kislotali boʻlmagan ( $8,2$ ‍ $pH$ ‍ atrofida) dengiz suvi bilan toʻldirilgan akvariumlarda oʻstirildi. Ushbu akvariumdagi korallardan nazorat guruhi sifatida foydalanildi.
Boshqa korallar ${CO}_{2}$ ‍ qoʻshilishi hisobiga kislota miqdori oddiy dengiz suvidagiga nisbatan koʻproq boʻlgan suv bilan toʻldirilgan akvariumlarda oʻstirildi. Bir guruh akvariumlardagi suv oʻrtacha kislotali ( $7,9$ ‍ $pH$ ‍ atrofida) va boshqa bir guruhda esa yuqori kislotali ( $7.65$ ‍ $pH$ ‍ atrofida) edi. Oʻrta darajali va yuqori darajali guruhlarning ikkisi ham tajriba guruhlari boʻldi.
Ushbu tajribada erkli oʻzgaruvchi bu dengiz suvining kislotaliligi ( $pH$ ‍), erksiz oʻzgaruvchi esa korallarning oqarishi boʻldi.
Tadqiqotchilar keng koʻlamdagi namunalardan foydalanishdi va tajribani takrorlashdi. Har bir akvariumda koralning $5$ ‍ tadan qismi saqlandi va har bir (nazorat, oʻrta daraja kislotali va yuqori daraja kislotali) guruh uchun $5$ ‍ tadan bir xil akvariumlardan foydalanildi.
Korallarning oqarib qolishiga suvdagi kislotalilikning taʼsirini tekshirish uchun tajribani tashkillashtirish.
Nazorat guruhi: koral qismlari oddiy dengiz suvi (8,2 pH) bilan toʻldirilgan akvariumlarga joylashtirildi.
1-tajriba guruhi: koral qismlari biroz kislotalangan dengiz suvi (7,9 pH) bilan toʻldirilgan akvariumga joylashtirildi.
2-tajriba guruhi: koral qismlari kuchliroq kislotalashgan dengiz suvi (7.65 pH) bilan toʻldirilgan akvariumga joylashtirildi.
Suvning kislotaliligi erkli oʻzgaruvchi hisoblanadi.
Har bir akvariumdagi natijalarni olish uchun 8 hafta muddat belgilandi...
Nazorat guruhi: korallarda oʻrtacha 10% oqarish sodir boʻldi.
1-tajriba (oʻrta darajadagi kislotali) guruhi: korallarda oʻrtacha 20% oqarish sodir boʻldi.
2-tajriba (yuqori kislotali) guruhi: korallar oʻrtacha 40% oqardi.
Koralning oqarish darajasi bu erksiz oʻzgaruvchi hisoblanadi.

Eʼtibor bering: Akvariumlardan hech qaysisi mutlaq shkalada “kislotali” emas edi. Barcha

pH

koʻrsatkichlari neytral

7,0

pH

koʻrsatkichidan yuqori edi. Vaholanki, ikkita guruh tajriba akvariumlaridagi suvning kislota miqdori korallarga, ularning yashash joyidagi suvning kislotalilik darajasiga nisbatan oʻrtacha va yuqoriroq kislotali edi.

Natijalarni tahlil qilish

Natijalarni tahlil qilib, tadqiqotchilar oʻrtacha kislotali suvda korallar chamasi

20 %

, yuqori kislotali suvda esa

40 %

rangini yoʻqotganini aniqlashdi. Nazorat namunalarida esa, aksincha, korallar

10 %

dan biroz koʻproq miqdorda rangini yoʻqotdi.

Ushbu misol tajribada nima uchun nazorat guruhi boʻlishi muhim ekanini koʻrsatadi: nazorat guruhi tufayli tadqiqotchilar korallar oddiy dengiz suvida biroz oqarishini, lekin yuqori kislotali suvda koʻproq oqarib qolishini bilib olishdi. Statistik testlar yordamida ham tadqiqotchilar kislota darajasi oqarishga katta taʼsir oʻtkazishini (yaʼni tajriba akvariumlaridagi oqarish darajasi boshqa bir tasodifiy oʻzgarish orqali izohlanishi haqiqatga yaqin emasligini) aniqlashdi.

Tajriba orqali sinalmaydigan gipoteza tekshiruvlari

Gipotezalarning ayrim turlari axloqiy yoki amaliy sabablarga koʻra nazoratli tajribalarda tekshirilishi mumkin emas. Masalan, virusli infeksiya haqidagi gipotezani sogʻlom odamlarni ikki guruhga boʻlish va bir guruhni virus bilan zararlash orqali tekshirib boʻlmaydi: sogʻlom odamlarni virus bilan zararlash xavfli yoki odob-axloq jihatidan toʻgʻri kelmaydi. Xuddi shunga oʻxshab, yomgʻirlar taʼsirlarini oʻrganayotgan ekolog ham, qitʼaning bir qismida yomgʻir yogʻdirib, ikkinchi qismini nazorat guruhi sifatida quruq qilib saqlay olmaydi.

Bunday vaziyatlarda biologlar gipotezani tekshirishning tajribaviy boʻlmagan shakllaridan foydalanishi mumkin. Tajribaviy boʻlmagan gipoteza tekshiruvida tadqiqotchi gipoteza toʻgʻriligini, tabiatda uchratish mumkin boʻlgan kuzatuvlar yoki misollarni bashorat qiladi. Keyinchalik u bunday misollar aslida mavjud yoki yoʻqligini bilib, maʼlumotlarni toʻplaydi va tahlil qiladi.

Amaliy tadqiqot: korallarning oqarishi va harorat

Korallar oqarishining ilk tadqiqotlari kuzatuvga asoslangan gipoteza tekshiruviga yaxshi misol boʻladi. Yuqorida taʼkidlab oʻtilganidek, oqarish korallar oʻz ichida yashaydigan fotosintetik mikroorganizmlarni yoʻqotishi natijasida sodir boʻladi va bu ularning oq rangga kirishiga olib keladi. Tadqiqotchilar suvdagi yuqori harorat oqarishga sabab boʻlishi mumkinligini taxmin qilganlar va ular bu gipotezani kichik masshtabda (ajratib olingan koral qismlarini akvariumlarda saqlash orqali) tekshirib koʻrdilar

^{3, 4}

Biroq ekologlar hammasidan ham koʻra korallarning xilma-xil turlari oʻzlarining tabiiy muhitida ham oqarishiga suvning harorati sabab boʻlmoqdami yoki yoʻqligini bilishmoqchi edi. Ushbu kengroq savolga tajribaviy tarzda javob berish ilojsiz, chunki barcha korall riflari atrofidagi suv haroratini sunʼiy tarzda oʻzgartirish aqlga sigʻmaydigan (yoki ilojsiz) ish hisoblanadi.

Buning oʻrniga tabiiy oqarish suv haroratining oshishi bilan bogʻliq deyilgan gipotezani tekshirish uchun tadqiqotchilar guruhi ayni vaqtdagi suv harorati maʼlumotlari asosida oqarish vaqtini prognoz qilish uchun kompyuter dasturi ishlab chiqishdi. Misol uchun, ushbu dastur odatda rif hududidagi suv harorati oʻrtacha oyda maksimum

1

^{\circ} C

yoki undan oshganda muayyan bir rifning oqarib qolishini bashorat qiladi

^{1}

Kompyuter dasturi 1998-yilda koʻplab oqarish hodisalarini, shu jumladan, Avstraliyadagi Katta toʻsiq rifidagi ulkan oqarish hodisalarini ular sodir boʻlishidan bir necha hafta va hattoki oylar oldin bashorat qilishga muvaffaq boʻldi

^{1}

. Haroratga asoslangan modelning oqarish hodisalarini bashorat qilishi, haqiqatan ham, korall riflarida tabiiy ravishda sodir boʻladigan oqarishga suvning yuqori harorati sabab boʻladi degan ilmiy farazni qoʻllab-quvvatladi.

Mavzuga oid manbalar:

Ushbu mavzuni yoritishda OpenStax College, Biology (CC BY 4.0)ʼning “The science of biology” mavzusidan foydalanildi. Asl maqolani quyidagi manzildan bepul yuklab oling: http://cnx.org/contents/185cbf87-c72e-48f5-b51e-f14f21b5eabd@10.4

Ushbu maqola CC BY-NC-SA 4.0 litsenziyasiga ega.

Mavzuda keltirilgan iqtiboslar:

Hoegh-Guldberg, O. (1999). Climate change, coral bleaching, and the future of the world's coral reefs. Mar. Freshwater Res., 50, 839-866. Retrieved from www.reef.edu.au/climate/Hoegh-Guldberg%201999.pdf.
Anthony, K. R. N., Kline, D. I., Diaz-Pulido, G., Dove, S., and Hoegh-Guldberg, O. (2008). Ocean acidification causes bleaching and productivity loss in coral reef builders. PNAS, 105(45), 17442-17446. http://dx.doi.org/10.1073/pnas.0804478105.
University of California Museum of Paleontology. (2016). Misconceptions about science. In Understanding science. Retrieved from http://undsci.berkeley.edu/teaching/misconceptions.php.
Hoegh-Guldberg, O. and Smith, G. J. (1989). The effect of sudden changes in temperature, light and salinity on the density and export of zooxanthellae from the reef corals Stylophora pistillata (Esper, 1797) and Seriatopora hystrix (Dana, 1846). J. Exp. Mar. Biol. Ecol., 129, 279-303. Retrieved from http://www.reef.edu.au/ohg/res-pic/HG%20papers/HG%20and%20Smith%201989%20BLEACH.pdf.

Qoʻshimcha maʼlumotlar:

Coral bleaching. (2016, Feburary 28). Retrieved March 6, 2016 from Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Coral_bleaching.

Hassler, M. (2014, February 19). The difference between independent and dependent variables. [Web log post] In Udemy blog. Retrieved from https://blog.udemy.com/difference-between-independent-and-dependent-variables/.

Independent variable. (2004). In LabWrite. Retrieved from https://www.ncsu.edu/labwrite/po/independentvar.htm.

Multiple independent variables. (2012, December 29). In Psychology research methods: Core skills and concepts. Retrieved from http://2012books.lardbucket.org/books/psychology-research-methods-core-skills-and-concepts/s12-02-multiple-independent-variables.html.

National Center for Education Statistics. (n.d.). What are independent and dependent variables? In Graphing tutorial. Retrieved from https://nces.ed.gov/nceskids/help/user_guide/graph/variables.asp.

National Ocean Service. (2015, October 8). What is coral bleaching? In Ocean facts. Retrieved from http://oceanservice.noaa.gov/facts/coral_bleach.html.

Purves, W. K., Sadava, D. E., Orians, G. H., and Heller, H.C. (2003). Biology is a science. In Life: The science of biology (7th ed., pp. 10-13). Sunderland, MA: Sinauer Associates.

Raven, P. H., Johnson, G. B., Mason, K. A., Losos, J. B., and Singer, S. R. (2014). Science practice 3: Questioning scientifically. In Biology (10th ed., AP ed., p. 9). New York, NY: McGraw-Hill.

Reece, J. B., Urry, L. A., Cain, M. L., Wasserman, S. A., Minorsky, P. V., and Jackson, R. B. (2011). In studying nature, scientists make observations and form and test hypotheses. In Campbell biology (10th ed., pp. 16-21). San Francisco, CA: Pearson.