Методы экологии

В экологии выделяются четыре основных метода:

• системный подход
• полевые наблюдения
• эксперимент
• математическое моделирование

Системный подход

Системный подход настолько распространен в экологии что, благодаря ему сформировалось целое экологическое направление - системная экология. Системный подход основан на изучении объектов как целых систем. Базой для системного подхода является системный анализ.

Системный анализ – это группа методологических средств, которые направлены на решение сложных задач. Системный анализ включает в себя несколько основных этапов:

• формулировка проблемы
• формулирование задач
• расположение целей и задач в порядке важности
• поиск путей решения поставленных задач
• моделирование
• формулирование возможных действий
• внедрение результатов

При производстве системного анализа, в зависимости от проблем и целей некоторые его этапы могут быть переставлены местами или вовсе исключены. При системном анализе важно принимать во внимание следующие критерии:

• выбранный способ решения можно изменить и улучшить
• критерии оценки положительного решения должны быть четко определены
• должны быть учтены причинно-следственные связи.

Принципы системного подхода должны быть:

• целостными
• структурными
• взаимосвязанными с системой и средой
• иерархичными
• множественными

Целостность предполагает состояние системы при котором свойства сохраняются внутри системы.

Структурность предполагает взаимосвязь элементов системы, поведение элементов зависит от их расположения в структуре.

Иерархичность предполагает, что каждый компонент системы является самостоятельной единицей, он является частью более крупной организации. Под множественностью понимается множественность описания каждой системы.

Системный подход имеет следующие этапы:

• поиск решений
• прогноз каждого варианта решения
• выбор критерий по которым можно выявить наиболее подходящее решение.

Метод наблюдения

Это первый из приемов, который используется в экологическом исследовании. Этот метод предполагает невмешательство или очень малое вмешательство в наблюдаемую среду. С течением времени описания наблюдений менялись. Изначально экологи давали красочные яркие описания окружающей их природы, сегодня это комплексные характеристики, составленные с использование современного оборудования: электроники, акустических аппаратов, фотоаппаратов).

Метод полевого наблюдения решает следующие задачи:

• выявление основных экосистем и их взаимосвязей
• определение видов, которые населяют экосистему
• определение какой климат, почва, вода характерны для окружающей сред этого вида
• определение количественного состава экосистемы
• описание экосистемы в динамике

Таким образом полевые наблюдения позволяют установить каким образом комплекс факторов влияет на организм или популяцию. Конечно же на все поставленные вопросы метод наблюдения ответить не в состоянии, поэтому экологи прибегают к использованию других популярных в экологии методов.

Метод экологического эксперимента

В экологическом эксперименте объект исследования может быть воспроизведен искусственным путем или может быть поставлен в искусственно созданные условия.

Целью эксперимента в экологии является выявить причину наблюдаемых в природе взаимосвязей. Экологический эксперимент носит аналитический характер. С помощью эксперимента ученые могут проанализировать какое воздействие на организм оказывают отпрядённые факторы в искусственно созданных условиях. Полученные результаты лабораторного эксперимента нуждаются в своем подтверждении в условиях живой природы. Полевые эксперименты отличаются от полевых наблюдений тем что ученые могут регулировать силу воздействующего фактора.

Минусом эксперимента можно назвать то что в нем невозможно смоделировать все природные факторы, влияющие на организм. Но в экологическом эксперименте можно вполне можно хорошо изучить какой-то один определенный фактор.

Метод эксперимента имеет свои специфические черты:

• более активный метод по сравнению с наблюдением
• в ходе эксперимента объект может быть изменен
• эксперимент может повторятся несколько раз для точности результатов
• некоторые свойства появляются у объекта только в экспериментальных условиях, но отсутствуют в живо природе
• возможность изменения условий эксперимента

Существует пять стадий экологического эксперимента:

• гипотеза
• планирование
• реализация
• анализ
• интерпретация результатов

Гипотеза должна быть качественной и осознанной, в ходе эксперимента правильная гипотеза очень важны иначе весь ход эксперимента будет терять смысл.

В эксперименте важную роль играет и план, по которому будет реализовываться эксперимент. План эксперимента – это логическая структура исследования.

Реализация представляет собой все процедуры и действия, которые будут совершаться над объектом эксперимента. Далее ученые проводят анализ полученных данных и интерпретируют их согласно выдвинутой первоначально гипотезе.

Математическое моделирование

Математическая экология была основана на теории динамики популяций. Согласно этой теории динамика численности видов животных, растений и микроорганизмов, и их отношения представлены в виде дифференциальных, интегро-дифференциальных и разностных уравнений. Сложные экологические системы невозможно описать с помощью простых усечённых моделей. В таких случаях используют или сложные имитационные компьютерные модели или простые интегрированные модели.

Имитационные компьютерные модели представляют информацию в различных видах: формулы, уравнения, графики и так далее.

Простые интеграционные модели также требуют развитой вычислительной техники.

Математическое моделирование помогает систематизировать биологические химические и физические сведения для дальнейшего изучения природы.