Особливості експерименту в екології

Екологія – приємна наука. Займаються нею проводять свій час у спробах зрозуміти функції світу природи, які настільки ж таємничі, як і будь-яке явище у фізиці, але які в той же час зачіпають живі струни у душі людини. Еколог може насолоджуватися способом життя натураліста, використовуючи методи хімії або філософію математики.

П.Колінво

Будучи фундаментальною науковою дисципліною, екологія використовує багатий арсенал засобів, що застосовуються в природознавстві.

Основою природознавства є експериментальний метод. Експеримент буває пасивним (спостереження) або активним, коли дослідник цілеспрямовано змінює умови. У кожному разі, експеримент – це не безцільне, випадкове маніпулювання предметами чи речовинами. Перед початком експерименту вчений завжди формулює питання, відповісти на який повинен задуманий експеримент. Навіть при простому спостереженні таке питання (явно або неявно) формулюють, позначаючи значущі або незначущі фактори, виділяючи ті ознаки або величини, за якими слід вести спостереження. Очевидно, що формулювання питання перед початком експерименту обов’язково базується на деякому попередньому, нехай неповному і спрощеному, знанні (моделі) *. Модель передбачає: «Зроби те-то і те-то, і отримаєш такий-то результат». Виконаний експеримент підтверджує цей прогноз моделі або спростовує його. В останньому випадку модель піддають перегляду, планують і проводять нові експерименти.

Узагальнення моделей, запропонованих для опису різних експериментів в одній і тій же науковій галузі, являє собою гіпотезу. Якщо гіпотеза знаходиться у відповідності з усіма спостерігаються експериментальними фактами, то вона набуває статусу теорії і використовується для передбачення результатів майбутніх експериментів.

Від експерименту в таких науках, як фізика або хімія, вимагають відтворюваності. Але при експериментуванні з природними об’єктами, живими організмами забезпечити повторюваність експерименту важко: знайти два абсолютно ідентичних організму неможливо, а досліджувані явища надто часто тривають роками і навіть століттями.

Перша з названих особливостей породила особливий тип екологічних та біологічних експериментів – експеримент з контролем. Під контролем мається на увазі вивчення двох груп особин експериментальної та контрольної. Ці дві групи повинні перебувати в ідентичних умовах, за винятком одного фактора, дія якого і піддається дослідженню. Важливо, що експеримент проводиться саме на групі особин, що дозволяє розглядати індивідуальні відмінності організмів як випадкові похибки *.

Друга особливість – тривалість або практична нездійсненність експерименту – додала особливе значення використанню в екології математичних моделей. У них з усієї сукупності реальних зв’язків між предметами, об’єктами і явищами даної системи дослідник на основі аналізу наявних експериментальних даних вибирає деякі, на його думку найбільш важливі зв’язки, записує відповідну інформацію мовою математики (використовуючи, скажімо, алгебраїчні, диференційні або інтегральні рівняння) . Зафіксувавши значення параметрів, зовнішніх для системи, і задавши початкові величини параметрів, які змінюються при еволюції системи, вчений аналітично або чисельно, вручну або на комп’ютері вивчає поведінку своєї системи. Він порівнює результати розрахунків по моделі з реальними даними спостережень і вимірювань. Якщо збіг прийнятне (прогностична здатність моделі задовільна), то модель в подальшому використовується для наукового прогнозування і тих явищ, які виходять за рамки її емпіричного базису. Прикладом таких моделей, які відіграли вирішальну роль в екології, можуть
* Цікаво зауважити, що математична статистика як наука, що досліджує, зокрема, вплив похибок на результати вимірювань, своїм бурхливим прогресом на початку XX століття багато в чому зобов’язана появи біологічних і екологічних завдань, пов’язаних з обробкою результатів експериментів з контролем.

ПОДІЛИТИСЯ: