Багато середніх шкіл викладають біологію, хімію та фізику як окремі класи. Окремі класи можуть припустити, що предмети не пов’язані між собою, але це буде неточним припущенням. Інтегровані природничі класи все більше пов'язують предмети біології, хімії та фізики.
Визначення та інтеграція наукових дисциплін
Як визначає їх Мерріам-Вебстер, біологія - це вивчення життя, точніше "галузь знань, що займається живими організмами та процесами життєдіяльності"; хімія складається з "науки, яка займається складом, структурою та властивостями речовин та перетвореннями, які вони зазнають"; а фізика означає "наука, яка займається речовиною та енергією та їх взаємодією".
Інтеграція біології та хімії
Зв'язок між хімією та біологією пропонує багато можливих зв'язків та наукових експериментів для студентів коледжів з біології. Все життя залежить від хімічних процесів. Хімічний процес фотосинтезу, який використовує енергію сонця для перетворення води та вуглекислого газу в глюкозу (цукор), складає основу більшості харчових ланцюгів. Як і фотосинтез, хемосинтез накопичує енергію за допомогою хімічних процесів і підтримує харчові ланцюги вздовж глибоководних отворів, що передбачає можливості для найдавнішого життя Землі та життя на інших планетах і супутники.
Біолюмінесценція означає живе світло. Хімічні процеси в різних організмах, починаючи від рослин, від грибів до тварин, включаючи динофлагелати, медузи та рибу-рибалку, створюють це живе світло. Травлення та клітинне дихання також залежать від хімічних реакцій у живих організмах. Розуміння хімії видобутку нафти, заснованої на розкладанні водоростей під теплом і тиском, пропонує одне з рішень для глобальної енергетики криза шляхом видобутку нафти з водоростей, але вона потенційно може створити ще одну екологічну кризу через продовження використання раніше невідновлюваних копалин палива.
Інтеграція біології та фізики
Фізика живих організмів також пропонує можливості для наукових експериментів для студентів біологічних коледжів. Фізика включає вивчення механіки, тепла, світла, електрики та звуку. Дослідження енергії, яку використовують живі організми, будь то від фотосинтезу чи клітинного дихання, стирає межу між біологією та фізикою. Дослідження біолюмінесценції досліджують як енергію, так і світло, що генерується організмами, поєднуючи фізику та біологію. Електрика нервової системи, механізми, що викликають сплячку або естивацію, та Чутливість сітківки та барабанної перетинки застосовують принципи фізики до механізмів організми.
Дослідження сил, які руйнують кістки, дають уявлення про біомеханічні конструкції для їх відновлення кісток до їх попередньо зламаної міцності та пропонує методи виправлення екологічних або генетичних дефектів або недоліки. Розуміння механіки та конструкційних вимог різних суглобів тіла вже забезпечило інформацію, необхідну для проектування колінних, тазостегнових та плечових суглобів.
Інтеграція біології, хімії та фізики
Організми, будь то живі, мертві чи вимерлі, функціонують через їх поєднані біологічні, хімічні та фізичні елементи. Розуміння цих дисциплін дає уявлення про еволюційні та структурні характеристики організмів. Наприклад, дерева стоять, тому що целюлоза в їх клітинних стінках і вода, що зберігається в їх вакуолях, забезпечують структурну міцність, щоб утримувати біомаса, включаючи листя, які перетворюють воду та діоксид вуглецю в енергію для підживлення хімічних процесів, що дозволяють клітинам рости та розмножуватися, утворюючи нові клітин. Розуміння структурної міцності кісток та хімічних процесів метаболізму допомагає вченим зрозуміти та відтворити біологію вимерлих організмів, таких як динозаври та морські рептилії. Вивчення фізики та хімії пов’язаних із Землею біологічних систем дозволяє припустити існування та структури потенційних форм життя в позаземних умовах.
Біологія, хімія чи фізика?
Зараз багато коледжів пропонують інтегровані наукові програми, а не окремі дослідження з біології, хімії чи фізики. Ці програми коледжу визнають взаємозв'язок наукових дисциплін. Нинішній дитячий садок через наукові стандарти середньої школи орієнтований на інтегровану науку, з більшим акцентом з взаємопов’язаних наук, технологій, техніки та математики (STEM або, з додаванням мистецтва, STEAM) освіта. Багато коледжів, починаючи від Принстонської інтегрованої наукової програми, закінчуючи кафедрою хімії та біохімії Орегонського університету і закінчуючи Відділ біології в коледжі Харві Мадда зараз пропонує курси та ступені, які не обмежуються однією традиційною наукою дисципліна.
