Методи екологічних досліджень

Методологічною основою екології як науки про екосистеми є системний підхід. Система, як відомо, це впорядковано взаємодіючі і взаємопов’язані компоненти, що утворюють єдине ціле. Екологічні системи – складні структури організованої матерії, в яких при об’єднанні компонентів в більші функціональні одиниці виникають нові, або, як їх ще називають, емерджентні властивості екологічного рівня, не можна передбачити, виходячи з властивостей компонентів, що становлять цей рівень.

Дійсно, окремі лісові дерева, кущі, трави, гриби, птахи, комахи, звірі мають свої якісні характеристики, але всі разом вони творять нову якість – ліс.

Однак, крім емерджентних властивостей кожної системи існують і сукупні властивості.

Виходячи з принципу емерджентності для вивчення цілого не обов’язково знати всі його компоненти. Такий метод вивчення системи називають холістичним. Крім холістичного методу в науці часто застосовують і редукційний метод, тобто аналіз частин цілого. Ці два методи не протиставляються, а поєднуються. Ідеальне вивчення будь-якого рівня системи – це вивчення тричленної ієрархії: системи, підсистеми, надсистеми.

Системний підхід до вивчення екосистеми вимагає вирішення трьох основних завдань:

1. Вивчення її складових частин і взаємодіючих з нею об’єктів оточуючого середовища;

2. Встановлення структури екосистем, тобто сукупності внутрішніх зв’язків і стосунків, а також зв’язків між екосистемою і оточуючим середовищем;

3. Знаходження функції F, яка визначає характер змін компонентів екосистем і зв’язків між ними під дією зовнішніх об’єктів.

Для вирішення цих трьох завдань використовують три основні групи методів:

1. Польові спостереження;

2. Експеримент в полі і лабораторії;

3. Моделювання.

Екологія – це комплексна наука. Вона використовує широкий арсенал різноманітних методів, які можна поділити на три групи:

1. Методи, за допомогою яких збирається інформація про стан екологічних об’єктів: рослин, тварин, мікроорганізмів, екосистем, біосфери;

2. Методи обробки отриманої інформації, згортання, ущільнення та узагальнення;

3. Методи інтерпретації отриманих фактичних даних.

Будь-яке екологічне дослідження починається зі спостережень, відмітною рисою яких є невтручання спостерігача в перебіг процесів. Такі спостереження можуть здійснюватися, так би мовити, неозброєним оком, що було характерним для екології першої половини ХХ століття.

В останні десятиріччя екологічні спостереження ведуться із застосуванням різноманітних приладів та механічних засобів. Це вже начебто і не спостереження в побутовому значенні цього слова, а отримання інформації про стан об’єктів.

У сучасній екології спостереження за допомогою приладів - один з основних методів дослідження. Шлях до нього був досить довгим – від описів картин природи, чудові взірці яких зустрічаються в працях А. Гумбольта, А. Уоллеса, Ч. Дарвіна в перші половині ХІХ століття, до сучасних комп’ютерних баз даних видового складу, параметрів середовища тих чи інших екосистем. Для вивчення властивостей природного середовища – повітря, води та ґрунту – застосовуються різноманітні прилади та устаткування, до обслуговування яких доводиться залучати спеціально підготовлені інженерні кадри. Специфічним є також і методи вивчення живих організмів. Для їх реалізації спеціалісти-біологи.

Особливістю сучасних екологічних спостережень за допомогою приладів є комплексність та довго строковість, коли на одній і тій же ділянці екосистеми ведуться протягом досить великого відрізку час успостереження за живими організмами та факторами середовища. Для реалізації комплексних спостережень створюються спеціальні стаціонари, що розміщуються в типових і особливо характерних біотопах так, щоб вони давали найбільш характерну інформацію про екосистему.

Крім комплексних спостережень, на стаціонарах може проводитись глобальний моніторинг екосистем і біосфери в цілому. Так, серією стаціонарів був організований глобальний моніторинг концентрації вуглекислого газу в атмосфері. За допомогою літаків, супутників та спеціальних ракет проводиться моніторинг стану озонового екрану нашої планети.

Як міждисциплінарну науку екологія широко застосовує метод експерименту. Його суть полягає в тому, що до екосистеми свідомо вноситься якась зміна, і через деякий час зіставляються результати спостережень на контрольній (вона обов’язкова) та експериментальній ділянках екосистеми. Але такі класичні одно факторні експерименти в екології мало реальні. Тут більш доречні багатофакторні експерименти, коли змінюються значення відразу багатьох факторів, а стан екосистеми в кінці експерименту оцінюється за багатьма параметрами.

Прикладом екологічного експерименту може служити внесення мінеральних добрив у замкнену водойму з реєстрацією розміру первинної біопродукції та взаємозв’язків різних груп організмів; штучне витоптування й ущільнення ґрунту в лісах чи на луках для встановлення впливу реакції (відпочинку населення) на цій екосистемі тощо. Широкої популярності набули результати комплексних польових експериментів, проведених у 1956 – 1964 роках у лісових біогеоценозах під керівництвом В.М. Стукачова.

Всесвітнє значення мають численні експерименти, здійснені в 1964 – 1974 роках взяли участь учені практично всіх країн світу, і вона дала дуже важливі результати по встановленню основних глобальних закономірностей біопродукційного процесу.

Значну роль в екології відіграють модельні експерименти. Аони проводяться в спеціальних лабораторія, лабораторних установках в полягають у вирощуванні окремих видів рослин чи розведенні тварин у контрольованих екологічних умовах. У результаті таких експериментів було отримано чимало цікавих даних і висновків. Класичними є лабораторні експерименти з інфузоріями. У них уперше було виявлено роль щільності популяції і хижацтва в народжуваності, смертності і підсумковій чисельності особин.

Екологія широко використовує результати стихійних експериментів, які ставить сама природа, або які є наслідком виробничої діяльності людини. Відоме виверження вулкану Кракатау, що сталося на прикінці ХІХ століття, знищило все живе на ряді островів Південно-Східної Азії. Ці острови були використані для вивчення природного ходу зростання та заселення вулканічних покладів. Чимало корисної інформації додає вивчення масових вирубок лісу, створення великих водосховищ.

У результаті спостережень та експериментів у розпорядженні еколога накопичується сукупність наукових факторів. Але за науковий факт не можна приймати результати будь-якого спостереження. Важливим критерієм достовірності результатів спостережень та експериментів є відтворність. Вона досягається, як правило, багаторазовим повторенням спостережень та експериментів. Результати таких повторюваних спостережень або обліків у сукупності складають так звану вибірку. Відповідне статистичне опрацювання даних дослідження дозволяє оцінити рівень статистичної достовірності результатів та вважати їх науковим фактом.

Певним джерелом фактів для еколога є літературні дані та службова інформація. Використання літературних даних цілком допустиме з урахуванням репутації автора та з посиланням на нього. Складніше буває з використанням службової інформації. Вона нерідко захищена, тому слід отримати дозвіл на ознайомлення з нею. З іншого боку, усім відомі випадки, коли службова інформація упереджено викривлялась чи приховувалась. Населення м. Києва після Чорнобильської аварії не мало своєчасних достовірних відомостей про забруднення радіоактивними речовинами атмосфери та водойм у місті та передмісті. Повністю була прихована від населення південного Уралу інформація про викиди радіоактивних речовин на початку 1950-х років.

Поиск по сайту: