Mnoho stredných škôl vyučuje biológiu, chémiu a fyziku ako samostatné triedy. Samostatné triedy môžu naznačovať, že predmety spolu nesúvisia, čo by však bol nepresný predpoklad. Integrované prírodovedné triedy čoraz viac prepájajú predmety biologie, chémie a fyziky.
Definovanie a integrácia vedných disciplín
Ako ich definuje Merriam-Webster, biológia je štúdium života, presnejšie „odvetvie poznania, ktoré sa zaoberá živými organizmami a životne dôležitými procesmi“; chémia pozostáva z „vedy, ktorá sa zaoberá zložením, štruktúrou a vlastnosťami látok a transformáciami, ktoré prechádzajú“; a fyzika znamená „veda, ktorá sa zaoberá hmotou a energiou a ich interakciami“.
Integrácia biológie a chémie
Vzťah medzi chémiou a biológiou ponúka študentom vysokých škôl v odbore biológia veľa možných spojení a vedeckých experimentov. Celý život závisí od chemických procesov. Chemický proces fotosyntézy, ktorý využíva slnečnú energiu na premenu vody a oxidu uhličitého na glukózu (cukor), tvorí základ väčšiny potravinových reťazcov. Rovnako ako fotosyntéza, aj chemosyntéza ukladá energiu chemickými procesmi a podporuje potravinové reťazce pozdĺž hlbokomorských prieduchov, čo naznačuje možnosti pre najskorší život Zeme a život na iných planétach a mesiace.
Bioluminiscencia znamená živé svetlo. Toto živé svetlo vytvárajú chemické procesy v rôznych organizmoch, od rastlín cez huby až po zvieratá, vrátane dinoflagelátov, medúz a rýb. Trávenie a bunkové dýchanie tiež závisia od chemických reakcií v živých organizmoch. Porozumenie chémii výroby ropy založené na rozklade rias pôsobením tepla a tlaku ponúka jedno riešenie globálnej energie krízy výrobou ropy z rias, ale potenciálne vytvára ďalšiu environmentálnu krízu pokračujúcim využívaním predtým neobnoviteľných fosílií palivá.
Integrácia biológie a fyziky
Fyzika živých organizmov ponúka možnosti pre vedecké experimenty aj pre študentov biológie. Fyzika zahŕňa štúdium mechaniky, tepla, svetla, elektriny a zvuku. Štúdie energie použitej živými organizmami, či už z fotosyntézy alebo bunkového dýchania, stierajú hranicu medzi biológiou a fyzikou. Štúdie bioluminiscencie skúmajú energiu i svetlo generované organizmami a kombinujú fyziku a biológiu. Elektrina nervového systému, mechanizmy, ktoré spôsobujú zimný spánok alebo uspanie a citlivosť sietnice a bubienka aplikuje fyzikálne princípy na mechanizmy organizmov.
Štúdie síl, ktoré zlomia kosti, poskytujú náhľad do biomechanických návrhov na ich opravu kostí na ich vopred zlomenú silu a navrhuje metódy na nápravu environmentálnych alebo genetických defektov príp nedostatky. Pochopenie mechaniky a štrukturálnych požiadaviek rôznych kĺbov tela už poskytlo informácie potrebné na návrh náhradných kĺbov kolien, bedier a ramien.
Integrácia biológie, chémie a fyziky
Organizmy, či už živé, mŕtve alebo vyhynuté, fungujú kvôli kombinovaným biologickým, chemickým a fyzikálnym prvkom. Porozumenia z týchto disciplín poskytujú pohľad na evolučné a štrukturálne vlastnosti organizmov. Napríklad stromy stoja, pretože celulóza v ich bunkových stenách a voda uložená v ich vakuolách poskytujú štrukturálnu pevnosť, aby udržali strom biomasa vrátane listov, ktoré premieňajú vodu a oxid uhličitý na energiu na podnecovanie chemických procesov, ktoré umožňujú bunkám rásť a množiť sa, aby vytvorili nové bunky. Pochopenie štruktúrnej sily kostí a chemických procesov metabolizmu pomáha vedcom pochopiť a znovu vytvoriť biológiu vyhynutých organizmov, ako sú dinosaury a morské plazy. Štúdium fyziky a chémie biologických systémov viazaných na Zem naznačuje existenciu a štruktúry potenciálnych foriem života za mimozemských podmienok.
Biológia, chémia alebo fyzika?
Mnoho vysokých škôl teraz ponúka skôr integrované vedecké programy ako izolované štúdie z biológie, chémie alebo fyziky. Tieto vysokoškolské programy uznávajú vzájomné prepojenie vedných odborov. Súčasná materská škola sa prostredníctvom stredoškolských prírodovedných štandardov zameriava na integrovanú vedu so zvyšujúcim sa dôrazom o vzájomne prepojených vedách, technológiách, strojárstve a matematike (STEM alebo s prídavkom umenia STEAM) vzdelanie. Mnoho vysokých škôl, od Princetonského integrovaného prírodovedného študijného programu až po Katedru chémie a biochémie Univerzity v Oregone. Biologické oddelenie na Harvey Mudd College teraz ponúka kurzy a tituly, ktoré sa neobmedzujú iba na jeden tradičný vedecký odbor disciplína.