Многе средње школе предају биологију, хемију и физику као засебне часове. Одвојени часови могу наговештавати да предмети нису повезани, али то би била нетачна претпоставка. Интегрисани часови природних наука све више повезују предмете биологије, хемије и физике.
Дефинисање и интегрисање научних дисциплина
Како их Мерриам-Вебстер дефинише, биологија је проучавање живота, тачније „грана знања која се бави живим организмима и виталним процесима“; хемија се састоји од „науке која се бави саставом, структуром и својствима супстанци и трансформацијама у којима оне пролазе“; а физика значи „наука која се бави материјом и енергијом и њиховим интеракцијама“.
Интегрисање биологије и хемије
Однос хемије и биологије нуди многе могуће везе и научне експерименте за студенте из биологије. Сав живот зависи од хемијских процеса. Хемијски процес фотосинтезе, који користи сунчеву енергију за претварање воде и угљен-диоксида у глукозу (шећер), чини основу већине прехрамбених ланаца. Попут фотосинтезе, и хемосинтеза складишти енергију кроз хемијске процесе и подупире прехрамбене ланце дуж дубоких морских отвора, сугеришући могућности за најранији живот Земље и живот на другим планетама и месеца.
Биолуминисценција значи живу светлост. Хемијски процеси у различитим организмима, од биљака до гљивица до животиња, укључујући динофлагелате, медузе и рибе пецароше, стварају ово живо светло. Пробава и ћелијско дисање такође зависе од хемијских реакција у живим организмима. Разумевање хемије производње нафте, засновано на разградњи алги под топлотом и притиском, нуди једно решење за глобалну енергију криза стварањем нафте од алги, али потенцијално ствара нову еколошку кризу континуираном употребом претходно необновљивих фосила горива.
Интегрисање биологије и физике
Физика живих организама такође нуди могућности за научне експерименте студентима биологије. Физика укључује студије механике, топлоте, светлости, електричне енергије и звука. Студије о енергији коју користе живи организми, било из фотосинтезе или ћелијског дисања, бришу границу између биологије и физике. Студије биолуминисценције испитују и енергију и светлост коју генеришу организми, комбинујући физику и биологију. Електрична енергија нервног система, механизми који покрећу хибернацију или естивацију и осетљивост мрежњаче и бубне опне примењују принципе физике на механизме организми.
Студије сила које ломе кости пружају увид у биомеханичке дизајне за њихово поправљање костију на њихову претходно сломљену снагу и предлаже методе за исправљање еколошких или генетских недостатака или недостаци. Разумевање механике и структурних захтева различитих зглобова тела већ је пружило информације потребне за дизајн заменљивих зглобова колена, кука и рамена.
Интегрисање биологије, хемије и физике
Организми, било живи, мртви или изумрли, функционишу због својих комбинованих биолошких, хемијских и физичких елемената. Разумевања из ових дисциплина пружају увид у еволутивне и структурне карактеристике организама. На пример, дрвеће стоји зато што целулоза у ћелијским зидовима и вода ускладиштена у њиховим вакуолама пружају структурну чврстоћу да задрже дрво биомаса, укључујући лишће које претвара воду и угљен-диоксид у енергију за подстицање хемијских процеса који омогућавају ћелијама да расту и размножавају се да би створиле нове ћелије. Разумевање структурне снаге костију и хемијских процеса метаболизма помаже научницима да разумеју и поново створе биологију изумрлих организама попут диносауруса и морских гмизаваца. Проучавање физике и хемије биолошких система везаних за Земљу сугерише постојање и структуру потенцијалних облика живота у ванземаљским условима.
Биологија, хемија или физика?
Многи факултети сада нуде интегрисане научне програме уместо изолованих студија из биологије, хемије или физике. Ови факултетски програми препознају међусобну повезаност научних дисциплина. Тренутни вртић кроз средњошколске научне стандарде фокусира се на интегрисану науку, са све већим нагласком о међусобно повезаним наукама, технологији, инжењерству и математици (СТЕМ или, уз додатак уметности, СТЕАМ) образовање. Многи факултети, почев од Принстоновог интегрисаног курикулума за науку до Одељења за хемију и биохемију Универзитета у Орегону до Одељење за биологију на колеџу Харвеи Мудд сада нуди курсеве и степене који се не ограничавају на једну традиционалну науку дисциплина.