Методи екології

Для вирішення теоретичних і прикладних задач різних галузей екології вчені використовують різні наукові методи дослідження: польові спостереження, експерименти і моделювання.

Польові спостереження застосовують для складання характеристики природних співтовариств, вивчення їх видового складу і взаємин між організмами. Проводяться польові спостереження в природних умовах і мають на увазі мінімальне втручання спостерігача в хід природних процесів. Наприклад, використовуючи кільцювання, вчені стежать за переміщенням перелітних птахів під час сезонних міграцій (рис. 177).

Матеріали спостереження зазвичай фіксуються в щоденникових записах, малюнках, картах, фотографіях, відео- та кінозйомках. Однак метод спостереження має обмеження – він дозволяє виявити лише зовнішні прояви якихось фактів, внутрішні ж процеси, що відбуваються в природі, часто залишаються для спостерігача недоступними. Тому останнім часом стали застосовуватися комплексні спостереження за станом природи, що отримали назву моніторингу навколишнього природного середовища (від лат. Monitor – той, хто нагадує, попереджає). При таких спостереженнях оцінюється стан всіх природних компонентів, складається прогноз їх змін під впливом господарської діяльності людини (рис. 178).

За масштабом моніторинг може бути локальним, регіональним і глобальним. На глобальному рівні завдання моніторингу особливо складні. Якщо моніторинг локального і регіонального масштабу, як правило, є завданням окремих держав, то глобальний моніторинг – завдання всього світового співтовариства. До кінця XX в. сформувалася глобальна система моніторингу навколишнього природного середовища. Її цілі визначаються в ході міжнародних угод (конвенцій) і декларацій. В даний час створена світова мережа станцій моніторингу, на яких здійснюється стеження за певними параметрами стану навколишнього природного середовища: кліматом, газовим складом атмосфери, рівнем ультрафіолетового випромінювання, концентрацією речовин-забруднювачів, якістю прісної води, родючістю грунтів, біорізноманіттям спільнот і т. П. На території Росії станції моніторингу розташовані в шести біосферних заповідниках і є частиною глобальних міжнародних мереж.

Експерименти дозволяють стежити за життям як окремих видів організмів, так і цілих природних співтовариств, в які дослідниками свідомо вносяться деякі зміни. Розрізняють природні і лабораторні експерименти. Природний експеримент вчені проводять у тому випадку, коли хочуть дослідити вплив внесених в те чи інше співтовариство змін на життя тих чи інших його мешканців. Наприклад, в ході природного експерименту з’ясовується, як зміниться чисельність оленів і косуль в лісі, якщо відстрілювати щороку деяку кількість хижаків і регулярно підгодовувати тварин у зимовий час (рис. 179).

Лабораторні експерименти вчені зазвичай проводять над окремими видами. Так, дослідження впливу тривалості світлі дня і спектрального складу світла на продуктивність культурних рослин проводиться в особливих установках штучного клімату – кліматрон (рис. 180). У ході таких експериментів вчені-екологи визначають оптимальний набір умов, необхідних для росту і розвитку культурних рослин і забезпечують їх найвищу продуктивність – приріст зеленої маси за одиницю часу. Іноді об’єктами лабораторних експериментів виступають цілі штучно створені співтовариства організмів. Наприклад, у 2000 р англійські екологи разом з архітекторами та інженерами побудували біокомплекс «Едем» (рис. 181). У ньому були забезпечені умови вологого тропічного лісу і субтропіків. У спеціально підібрану грунт висадили тропічні і субтропічні рослини, потім поселили типових для цих природних угруповань птахів, плазунів, земноводних, комах та ін. Установка штучного клімату підтримує в Біокомплекси необхідну температуру, вологість і газовий склад повітря.

Моделювання (від лат. Modulus – зразок) як метод екологічних досліджень дає можливість створювати моделі, т. Е. Заступники реальних біологічних об’єктів і процесів, досліджуючи які вчені отримують відомості про життєдіяльність природних співтовариств і екосистем.

Моделі можуть бути реальними і ідеальними. Наприклад, реальною моделлю екосистеми прісного водойми є кімнатний акваріум (рис. 182). У ньому присутні всі необхідні компоненти екосистеми: світло, вода, повітря, грунт, рослини, тварини і мікроорганізми. Вивчаючи мешканців акваріума, з’ясовуючи існуючі взаємозв’язки між його компонентами (вплив світла, газового і іонного складу води на життя рослин і тварин і зворотний вплив організмів на неорганічну середу акваріумний екосистеми), можна отримати деякі уявлення про структуру і функціонування природної екосистеми прісного водойми, наприклад озера або річки.

Ідеальні моделі можуть бути вербальними і математичними. На відміну від реальних, ідеальні моделі являють собою умовне опис системи-оригіналу за допомогою слів, графічних зображень або математичних знаків. Наприклад, вербальні моделі екосистем являють собою опис досліджуваної екосистеми, яке включає науковий текст, супроводжуваний блок-схемою екосистеми, таблицями, графіками та іншим ілюстративним матеріалом. Для кількісної оцінки динаміки популяцій, співтовариств організмів, енергетики екосистем більш підходять математичні моделі, серед яких виділяють аналітичні (дискретні, точкові) і чисельні, або імітаційні. У математичних моделей в якості елементів виступають математичні змінні, що розглядаються на якомусь конкретному інтервалі часу. Ці моделі дають можливість застосовувати в екологічних дослідженнях метод прогнозування (від грец. Prognosis – передбачення, пророкування) – наукове передбачення можливих станів популяцій, угруповань, екосистем, а також навколишнього середовища, що визначаються природними процесами і впливом людини.

Методи екології: польові спостереження, моніторинг навколишнього природного середовища, експеримент, моделювання, прогнозування.

Посилання на основну публікацію