Объектом эксперимента может выступать конкретное биологическое образование (структура, система), либо отдельная функция, либо механизм процесса, раскрывающий взаимодействие структур и функций. В целом вопрос о системности живой природы не вызывает сомнений. Более того, именно изучение живых материальных образований в значительной мере способствовало формированию системных представлений о мире.

Основными системами живого, образующими различные уровни организации, в настоящее время признаются: 1) вирусы - системы, состоящие в основном из двух взаимодействующих компонентов: молекул нуклеиновой кислоты и молекул белка; 2) клетки - системы, состоящие из ядра, цитоплазмы и оболочки; каждая из этих подсистем, в свою очередь, состоит из особенных элементов; 3) многоклеточные системы (организмы, популяции одноклеточных); 4) виды, популяции - системы организмов одного типа; 5) биоценозы - системы, объединяющие организмы различных видов; 6) биогеоценоз - система, объединяющая организмы поверхности Земли; 7) биосфера - система живой материи на Земле.

Система каждого уровня отличается от других уровней и по структуре, и по степени организации (биологическая классификация). Но взаимодействие элементов системы не обязательно предполагает жесткую, постоянную связь. Эта связь может носить временный, случайный, генетический, целевой характер. Несмотря на все растущий авторитет структурно-функциональных исследований в биологии, центральным объектом экспериментальной деятельности стал механизм процессов жизнедеятельности. Безусловно, структурные данные подготовили почву для перехода к изучению механизмов и по мере своего роста продолжают питать это направление исследования, однако именно оно концентрирует в себе как традиционные, так и новейшие методы и в целом характеризует современный биологический эксперимент как научную деятельность по раскрытию не только взаимосвязи процессов жизнедеятельности, но и детерминации этой взаимосвязи, причинной ее обусловленности.

В экспериментальной деятельности исследователь выступает как целостный человек, тем более если учесть, что современный биологический эксперимент требует полной отдачи сил, времени, нервной энергии, мысли. Сложность биологического объекта, различные уровни его целостности, находящиеся в иерархических взаимосвязях, несовместимы с попытками свести целостный подход исследователя к какому-то общему знаменателю, выступающему универсальным ключом в решении любых биологических проблем.

Использование методов точных наук предоставляет небывалые ранее возможности объективной оценки результатов эксперимента, но вместе с тем повышает и уровень требований не только к эксперименту, но и к его правильной, грамотной с общебиологической точки зрения интерпретации, к его связи с проверенной теоретической концепцией. Тем самым экспериментатор вое активнее втягивается в такую самооценку своей деятельности, которая предполагает широкую общебиологическую культуру, осознание современных тенденций развития биологического знания. В этом смысле "математический склад мышления" оказывается отдельным проявлением более фундаментального процесса развития рефлексии знания. Именно в математизации биологического знания прежде всего выражается опережающая роль логического мышления. Математическая экология и математическая теория естественного отбора не только обнаруживают возрастающую роль математических идей, их значение в прокладывании путей экспериментальной деятельности. На этом примере можно видеть и другую особенность современного биологического эксперимента, заключающуюся в том, что наряду с биологическим объектом, в центр познания становится отношение между объектами, системные связи, создающие целостность как самого объекта, так и их сообществ.

Системные связи как предмет исследования все больше становятся исходным пунктом экспериментальной деятельности буквально на всех уровнях познания живого. Не только экология, изучение биосферы, экспериментальное подтверждение естественного отбора, т.е. заведомо системные исследования, но и "нижние этажи" биологического знания, такие, как молекулярная биология, молекулярная генетика, вое больше базируются на системных представлениях, открывающих широкую дорогу для применения математики и кибернетики, в цепом обеспечивающих необходимый уровень точности знания того, что собой представляет та или иная биологическая система, ее реальная структура и способ функционирования.

На этих "нижних" этажах биологического знания наиболее ясно проявляется общая для всех форм биологического эксперимента тенденция увязать системные связи со свойствами подсистем, элементов. Ввиду сложности объектов это сделать значительно труднее на "высших" этажах знания.

Поэтому так ценны те направления экспериментального исследования, которые "приземляют" свойства целостности к характеристикам составляющих их элементов, обнаруживают зависимость системных связей от "первородной" определенности входящих в систему элементов.

Активность субъекта возрастает по мере развертывания связей экспериментальной деятельности с теоретическими и мировоззренческими проблемами науки.

Биология не составляет исключения в отношении той общей закономерности научного познания, что эксперимент вызывается к жизни определенным уровнем теоретического знания, отвечает на его запросы и имеет смысл лишь в контексте той или иной теоретической концепции. Депо осложняется, однако, тем, что по своему характеру теоретическое знание в биологии существенно отличается от такового в точных науках. Даже современная эволюционная теория как наиболее развитое теоретическое знание не имеет достаточно строгой логической структуры, однозначно интерпретируемых исходных понятий, хотя, безусловно, выполняет и в таком виде важнейшую методологическую функцию интегратора всего многообразия сведений об организации и развитии биологических систем. Не перечисляя тех областей биологического знания, где еще не сформулированы необходимые для их развития теории, можно отметить, что в отношении биологии точнее было бы говорить о теоретических концепциях, чем о теориях. Такой подход дает возможность оценивать многообразие теоретических суждений по одной и той же проблеме (возникновение жизни, движущих сип эволюции, закономерностей индивидуального развития и т.д.) как вполне нормальное состояние дел в развивающемся теоретическом знании, сложность предмета которого не допускает простого заимствования эталонов других наук о природе.

От этапа к этапу наращивался потенциал познания жизненных явлений, повышался уровень запросов биологии к эксперименту, однако нельзя не видеть, что "поставщиком" идей была физика.

За каждым из методов, обеспечивающим очередной скачок в биологическом познании, стояла определенная физическая концепция, да и сам метод, несмотря на трансформацию сообразно новому объекту, оставался физическим по своему содержанию. Поэтому цикличность взаимодействия идей и методов скорее можно изобразить такой схемой: идеи (физические) -> методы -> идеи (биологические). Иначе говоря, полного цикла не получается, так как нет обратной связи от биологических идей к идеям физическим, выступающим ведущей силой в изменении стиля эксперимента на молекулярном и субмолекулярном уровнях живого.