|
|||||||
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
В биологии и экологииЗначимость статистических методов в биологии и экологии определяется как самим характером современных исследований в этих областях, так и естественными свойствами объектов изучения. Основной метод современной биологии и экологии – коли- чественный, качественная интерпретация изучаемых явлений и процессов давно перестала быть достаточным и надежным инструментом для подтверждения или опровержения выдвигае- мых гипотез, доказательства теоретических положений, установ- ления причинно-следственных зависимостей, определения влия- ния факторов среды на свойства живых систем. Большинствосовременных биологических и экологических исследований имеет дело с «лавиной» чисел, через которые выражаются данные о размерах, весе, возрасте, численности, биомассе, плодо- витости организмов, продуктивности экосистем, урожайности сортов, концентрации веществ, соотношении между признаками, дозами факторов, различными количественными показателями и числовыми характеристиками. На этот кажущийся первоначально хаотичным набор первич- ной числовой информации накладываются свойства самих объек- тов изучения, усиливающие разброс данных, в частности широкая изменчивость живых систем. Современная статистика оказывается столь полезной при обработке численных данных в биологии и экологии именно потому, что она основана на признании этой изменчивости и обладает мощными средствами её учета. В итоге, в кажущемся хаосе полученных цифр вдруг открываются конкрет- ные закономерности, которые требуют объективной оценки. Под- тверждение существования закономерного в видимом хаосе измен- чивости достигается посредством использования методов статисти- ческого _______анализа. Применение прикладных методов статистики к сложным живым системам способствовало появлению нового направления в биологических науках и математике, которое получило название «биометрия». Кроме данного общепризнанного термина, использовались и используются другие – биометрика, вариационная статистика, биологическая статистика, биома- тематика, в последнее время компьютерная биометрия. Однако какие бы термины и громкие словосочетания ни применялись, суть данного научного направления остается фактически одной и той же – статистическая обработка результатов наблюдений и экспе- риментов в биологических науках (к коим относится и экология) с целью отделения закономерного от случайного, оценки разно- образных связей и зависимостей между биологическими явлениями, поиска причин, определения влияния фактора и т. д. Некоторые исследователи определяют биометрию как направле- ние, опирающееся на индуктивный подход, идущий от конкретных эмпирических данных и фактов к теоретическим обобщениям. Путь от «эмпирики» к общим теориям «обслуживается» биометри- ческими методами, поэтому биометрию принято считать средством эмпирического познания природы. В основе биометрии лежат такие разделы математики, как теория вероятностей и матема- тическая статистика. Другой путь называется дедуктивным подхо- дом, при котором на первое место выдвигаются математические модели, основанные на теоретических обобщениях, с последующей проверкой моделей опытом. Этот путь «обслуживается» так назы- ваемой математической биологией, исследующей теоретические проблемы с помощью математического моделирования. Характерной особенностью биометрии является примени- мость её методов не к единичным фактам, а только к их совокуп- ностям, к массовым явлениям. Именно в сфере массовых случай- ных явлений обнаруживаются закономерности, не свойственные единичным объектам. В этом плане область приложения статис- тических методов в биологии и экологии очень значительна, так как многие экологические и биологические явления массовы по своей природе – в них участвуют не одна клетка, не одна особь, не одна бактерия, не один вид или популяция, а их совокупности, взаимодействующие между собой. Осуществление событий в таких совокупностях может быть оценено вероятностями. Такие проблемы, как изменчивость морфологических, физиологи- ческих, экологических признаков животных и растений, возраст- ная изменчивость органов у человека, установление влияния экологических факторов, количественный учет организмов, клас- сификационные построения в систематике, изучение наследст- венности в генетике, индивидуальный рост организмов, популя- ционная динамика численности, особенности сукцессии экосис- тем, могут изучаться лишь с помощью математических и мате- матико-статистических методов. С другой стороны, не всякое исследование в биологии и экологии должно и может опираться на биометрию, многие великие открытия были сделаны без использования количественных методов анализа. Но в тех облас- тях биологических наук, где исследования проводятся на основе измерений и подсчетов, игнорирование статистической обработ- ки полученного исследователем материала может привести к мало убедительным или даже ошибочным выводам. Напротив, корректное применение биометрических методов увеличивает доказательность сделанных заключений, помогает правильно планировать эксперименты, выявлять скрытые закономерности и правильно их интерпретировать, устанавливать причины наблю- даемых явлений, отделять их от следствий, выделять из множества воздействующих на явление факторов наиболее важные, измерять силу их влияния, дает возможность получить точную количественную характеристику изменчивости исследуе- мых показателей, оценить достоверность проверяемой гипотезы, определить степень различий между признаками. Несмотря на ценность применения методов статистики в био- логии и экологии, существуют некоторые опасности, от которых следует предостеречь студентов и начинающих исследователей. Первая из них – это механическое использование количест- венных методов анализа в исследованиях, без понимания их сути и приложимости к тем или иным биологическим явлениям и экологическим процессам. Очень важно знать и учитывать особенности и условия применения тех или иных статистических процедур, поскольку любой метод имеет свои ограничения. Без учета этих ограничений применение соответствующего метода становится математически неправомерно, это приводит к фальсификации результатов и выводов научной работы, к отклонению проверяемой гипотезы там, где на самом деле её нужно было бы принять, к установлению влияния фактора, который в реальности не влияет, к подтверждению не сущест- вующих связей между элементами системы. Описанные фальси- фикации могут возникать при формальном применении био- метрических методов с целью создать лишь видимость строгой научности в той или иной исследовательской работе. Вторая опасность связана с широко распространенным мнением о том, что математическая обработка данных может если не полностью учесть, то свести к минимуму те технические, организационные и методические ошибки, которые возникли при проведении исследования. На это часто надеются недобросо- вестные исследователи. Данное мнение глубоко ошибочно, ста- тистические методы можно с равным успехом применять как к верным данным, так и к неправильно полученным. В данном случае работает принцип: «что посеешь, то и пожнешь». Поэтому биометрию можно сравнить с жерновом, «который всякую засып- ку смелет, но ценность помола определяется исключительно ценностью засыпанного» (Лакин, 1990). Наконец, осталось дать краткую историческую справку. В биологии и экологии использование математики началось значительно позже, нежели в физике и химии. Биологические науки долгое время развивались на основе только качественного анализа явлений. Необходимость количественного анализа стала ясно осознанной только в конце XIX века. Френсис Гальтон (1899) разработал основы новой науки, названной им «биометрия». Ф. Гальтону принадлежит первая попытка приме- нить статистические методы к решению проблемы наследст- венности и изменчивости организмов. Достойным продолжате- лем исследований Ф. Гальтона явился его ученик Карл Пирсон. Он создал математический аппарат биометрии, развил учение о разных типах кривых распределения, разработал критерий χ² («хи квадрат»), ввёл в биометрию такие показатели, как стандартное отклонение, коэффициент вариации. Следует отметить, что исследования Гальтона и Пирсона поначалу не получили при- знания у научной общественности и их статьи даже отказывались печатать в ведущих научных изданиях. Поэтому в 1901 г. Пирсон был вынужден организовать выпуск собственного журнала «Biometrika», который существует до сих пор и считается наиболее авторитетным изданием в своей области. Одной из причин недоверия к первым биометрическим работам было то, что биометрики акцентировали своё внимание на многочислен- ных рядах данных и фактически не интересовались анализом «малых выборок». Поэтому, даже приняв новый подход Гальтона и Пирсона, большинство исследователей не смогло бы исполь- зовать его на практике. Данную проблему разрешил англичанин Вильям Госсет, обосновав теорию малой выборки и представ- ление о том, что даже для небольшого количества данных можно успешно использовать статистические методы. В. Госсет в 1908 г. под псевдонимом Student (Стьюдент) опубликовал свою извест- ную работу «Вероятная ошибка средней», где описал разра- ботанный им t-критерий. Дальнейшее развитие теория малой выборки получила в трудах выдающегося английского статис- тика Рональда Фишера. Его научные работы по праву можно считать вершиной классической и фундаментом современной биометрии. Он основатель дисперсионного анализа и статис- тической теории планирования экспериментов. Ценный вклад в развитие и пропаганду методов биометрии внесли и отечест- венные ученые: С. С. Четвериков, Ю. А. Филипченко, П. В. Те- рентьев, В. И. Василевич, Л. А. Животовский, А. А. Любищев, Н. А. Плохинский, Ю. А. Песенко, Н. С. Ростова, П. Ф. Рокицкий. Поиск по сайту: |
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.009 сек.) |