Ainevaldkonna piires on bioloogia ainekava lõiming gümnaasiumiosas kõige suurem keemia ja füüsika ainekavaga, sellele järgnevad geograafia ja matemaatika. Järgnevalt on esitatud vajalikud põhimõisted ja eelteadmised, mis on omandatud füüsika ja keemia kursustel:
| Teemad | Vajalikud põhimõisted ja eelteadmised | |
|---|---|---|
| Füüsika | Keemia | |
| Organismide energeetika |
|
|
| Organismide areng |
|
|
| Inimese regulatsioon |
|
|
Bioloogia, keemia, füüsika ja geograafia õppimisel kujuneb kokkuvõttes terviklik ülevaade elusorganismidest ja nende dünaamilisest elukeskkonnast. Ainekavaspetsiifilised bioloogias õpitavaga lõimuvad teemad on järgmised:
Keemia
Keemias õpitav on põhikoolibioloogiale aluseks laboritöövõtete (sh ohutusnõuete järgimine) omandamise ja sümbolistliku keele õppimise kaudu. Keemias õpitakse lugema keemiliste elementide tähiseid ja molekulide ja ainete valemeid ning iseloomustama erinevaid aineid. Bioloogias läbiviidavate uuringute planeerimisel on olulised keemias omandatud teadmised ja oskused keemiliste reaktsioonide tunnustest ja kiirusest. Bioloogia erinevate teemade (näiteks ainete transport) mõistmisel on oluline omandada teadmised lahustest ja segudest ning nende tekkimisest ja iseloomustamisest. Keemia teemadega lõimuvad anorgaanilised ained: vee molekuli ehitus ja omadused, vee füüsikalised ja keemilised omadused ning vesinikside. Enamesinevad katioonid ja anioonid rakus – soolade elektrolüütiline dissotsiatsioon, seda mõjutavad tegurid leiavad käsitlust nii gümnaasiumi bioloogias kui ka keemias. Oluline lõiming on orgaanilise keemia osas: sahhariidid, lipiidid, valgud, DNA ja RNA ning bioaktiivsed ained; nende ehitus ja keemilised omadused. Organismide aine- ja energiavahetus lõimub keemilise reaktsiooni toimumise tingimuste, tasakaaluga ning neid mõjutavate teguritega (tasakaalu nihutamisega). Katalüütilised reaktsioonid, ekso- ja endotermilised reaktsioonid on olulised nii keemias kui ka bioloogias. Keemias käsitletavad kantserogeenid ja mutageenid (nt bebseen, halogeenderivaadid, raskmetalliühendid jt) on olulised päriliku muutlikkuse (mutatsioonide) tekkemehhanismidest arusaamisel. Mitmed ökoloogilised globaalprobleemid (nt happesademed) on selgitatavad keemilisel tasandil.
Füüsika
Füüsika võimaldab paremini iseloomustada ja mõista bioloogias uuritavaid objekte, kasutades erinevaid füüsikalisi suurusi, nende tähiseid ja mõõtühikuid. Oluline on mõõtühikute teisendamise oskus. Nii on bioloogias rakendatavad füüsikas omandatud teadmised massist, aine tihedusest, kehade liikumisest ning jõududest ja vastastikmõjust looduses. Väga olulised on ka füüsikas omandatud mõõtmisoskused ja mõõtmisvahendite käsitsemise oskused. Erinevate loodusainete lõimimise tulemusena peaksid õpilased omandama arusaamad energia olemusest. Füüsikas õpitud teadmised võnkumistest ja lainetest ning valguse levimisest ja murdumisest toetavad meeleelundite tööpõhimõtete mõistmist bioloogias. Soojuspaisumise ja soojusülekande protsesside mõistmine võimaldab aru saada ka mitmesuguste bioloogiliste protsesside ja kohastumuste tähtsusest. Seevastu bioloogilised protsessid ning objektid on olulised füüsika uurimisobjektid. Rakumembraani funktsioonide ja ainete transpordi mõistmisel on olulisel kohal difusioon, osmoos, osmootne rõhk ning neid mõjutavad tegurid. Elektronide energia ning selle ülekanne seostub hingamisahela reaktsioonide ja fotosünteesi mehhanismidega. Valguskiirguse jaotused, lainepikkused, nähtava valguse vahemik aitavad selgitada fotosünteesi intensiivsuse erinevusi nähtava valguse spektri eri osades. Ökoloogias käsitletakse biosfääri läbivat energiavoogu – ka see seostub füüsikas käsitletava valguse laineliste omadustega.
Geograafia
Geograafia toetab bioloogia õppimist kliima, veestiku ja loodusvööndite teemade kaudu, võimaldades bioloogias tulemuslikumalt käsitleda ökoloogiliste tegurite mõju elusorganismidele ning elukeskkonnale. Kui geograafias käsitletakse veestiku (eluta keskkonna) kaitset, siis bioloogias veeelustiku (elusa keskkonna) kaitset ning need moodustavad üksteist täiendava terviku. Geograafias õpitav geokronoloogiline ajaskaala on aluseks bioloogias bioevolutsiooni õppimisel, kui tutvutakse olulisimate evolutsiooniliste muutustega Maa ajaloos. Linnastumisega kaasnevate majanduslike, sotsiaalsete ja keskkonnaprobleemide käsitlemine geograafias toetab keskkonnaprobleemide käsitlemist bioloogias ja vastupidi – bioloogia ja geograafia on siinkohal üksteist täiendavad õppeained, mis võimaldavad otsuste tegemisel arvestada suuremat hulka olulisi aspekte ja leida seeläbi probleemidele täiuslikumaid lahendusi.
Matemaatika
Matemaatika annab bioloogias vajalikud teadmised ja oskused arvutamiseks ja võrdlemiseks; maailmas valitsevate loogiliste, kvantitatiivsete ja ruumiliste seoste mõistmiseks ning kirjeldamiseks; tabelite ja jooniste koostamiseks ning analüüsimiseks. Veel arendatakse matemaatikas järjepidevust tagada arutlustes, arvutustes ja mõõtmistes täpsust. Lisaks sellele toetab matemaatika mitmete füüsikaliste suuruste mõistmist, õpitakse nende mõõtmist, mõõtühikuid ja esitamist ning ühikute teisendamist. Kõik need oskused on vajalikud bioloogilise teabe mõistmisel ja uurimusliku lähenemise rakendamisel või probleemide lahendamisel. Erinevat tüüpi diagrammide koostamise oskus on vajalik bioloogiliste andmete esitamiseks. Matemaatikas omandatud teadmised toetavad pärilikkuse seaduspärasustest arusaamist (nt juhuslikkus ja tõenäosus pärandumises, Mendeli seaduste statistiline iseloom jne).
