Методи екологічних досліджень

Різноманіття і складність взаємозв'язків і взаємозалежностей живих систем різних рівнів організації і місця існування обумовлюють величезну різноманітність методів екологічних досліджень. При цьому, нерідко, бувають використані специфічні методи інших біологічних і небіологічних наук. Наприклад, фізіології, медицини, анатомії, морфології, фенології, біохімії, систематики, рітмологіі, хімії, фізики, математики, статистики, соціології, кліматології і ін.

Для сучасних екологічних досліджень характерна орієнтація на кількісну оцінку досліджуваних об'єктів і процесів (облік чисельності організмів в одиницях простору і часу, що зустрічається, вікової і статевої структури популяцій, плодючості, продуктивності, захворюваності, забруднення середовища, сили дії її чинників, прогноз на майбутнє і т .п.). По тому, як змінюються показники досліджуваного об'єкта, можна судити про його стан на даний момент і виявити стабільність або тенденції до змін, швидкість, розміри і напрямок змін.

Власні методи екології можна розділити на дві групи: польові, лабораторні.

Польові методи передбачають вивчення екологічних явищ безпосередньо в природі. Вони допомагають встановити взаємозв'язки організмів, видів і співтовариств із середовищем, з'ясувати загальну картину розвитку і життєдіяльності біосистем. Польові дослідження мають для екології першорядне значення, так як дозволяють уявити загальну картину розвитку природи в конкретних умовах того чи іншого регіону. Польові методи, в свою чергу, можуть бути маршрутними, стаціонарними, описовими і експериментальними.

Маршрутні методи використовуються для: з'ясування наявності на досліджуваній території екологічних об'єктів (наприклад, тих чи інших життєвих форм організмів, екологічних груп, фітоценозів, що охороняються видів і ін.); виявлення різноманітності і тієї, що зустрічається досліджуваних екологічних об'єктів. Прийомами цієї групи методів є: пряме спостереження; оцінка стану; вимір; опис (наприклад, опис облікових майданчиків, окремих представників живого світу, фенофаз і т.п.); складання схем, карт і інвентаризаційних списків досліджуваних об'єктів.

Стаціонарні методи - це методи тривалого (сезонного, цілорічного або багаторічного) спостереження за одними і тими ж об'єктами, які потребують неодноразових описів, вимірів змін, що відбуваються у спостережуваних об'єктів. Ці методи зазвичай поєднують в собі польові та лабораторні дослідження.

Описові методи застосовуються при: реєстрації основних особливостей досліджуваних об'єктів; прямому спостереженні; картировании екологічних явищ; інвентаризації цінних природних об'єктів. Ці методи є ключовими в екологічному моніторингу.

Експериментальні методи об'єднують різні прийоми прямого втручання в нормальні показники досліджуваних об'єктів. Продукція, що в експерименті спостереження, опису та вимірювання виявлених властивостей об'єкта обов'язково зіставляються з такими ж об'єктами, які не задіяними в експерименті. В екологічному експерименті порівнюються прояви властивостей досліджуваного об'єкта в різних умовах навколишнього середовища. Експеримент, поставлений в польових умовах, може продовжитися в лабораторії.

Лабораторні методи дають можливість вивчити вплив комплексу чинників модельованої в лабораторних умовах середовища на природні або модельовані біологічні системи і отримати приблизні результати. Висновки, отримані в лабораторному екологічному експерименті, вимагають обов'язкової перевірки в природі, т. К. В умовах лабораторії важко застосувати весь комплекс факторів середовища (але визначити вплив одного-двох екологічних факторів можливо).

Крім того, останнім часом широкого поширення метод моделювання екологічних явищ в природі і суспільстві.

Моделювання - метод опосередкованого практичного і теоретичного оперування об'єктом, коли досліджується сам об'єкт, що цікавить безпосередньо, а допоміжна штучна або природна система (модель), відповідна властивостями реального об'єкту. Модель - подумки представимо або матеріально реалізована система, яка, відображаючи або відтворюючи об'єкт дослідження, здатна заміщати його так, що її вивчення дає нову інформацію про цей об'єкт. Модель може виконувати свою роль лише тоді, коли ступінь її відповідності об'єкту визначена досить строго. Потреба моделювання в екології виникає тоді, коли конкретне дослідження самого об'єкта неможливо або важко в силу: достатку (або незначності) фактичних матеріалів про нього, дорожнечі, вимагає занадто тривалого часу.

Будь-яка модель завжди спрощена і відображає лише загальну суть процесу і імітує реальність, але при цьому моделювання дозволяє досліджувати процеси і явища, недоступні для безпосереднього спостереження. Так, методами імітаційного моделювання (особливо із застосуванням комп'ютерів) були отримані досить надійні кількісні прогнози зміни чисельності популяції; стійкості структури екосистем і ін. Імітаційне моделювання широко використовується при дослідженні біосфери. І при цьому для побудови задовільної моделі досить врахувати лише чотири основні компоненти - рушійні сили, властивості, потоки і взаємодія.

Моделі дуже корисні, т. К. Дозволяють інтегрувати все те, що відомо про модельованої ситуації. З їх допомогою можна виявити неточності у вихідних даних про об'єкт, визначити нові аспекти його вивчення. Моделювання екологічних явищ використовується для практичних прогнозів їх динаміки; дослідження взаємозв'язків видів і співтовариств із середовищем; визначення впливу факторів; вибору шляхів раціонального втручання людини в життя природи.

Наприклад, в 1971 р, за дорученням Римського клубу, група вчених різних країн створила імітаційну комп'ютерну модель Ворлд-3 (World-3), за допомогою якої були описані перспективи зростання чисельності населення планети і світової економіки в XXI ст. У цій моделі були задіяні численні світові дані про динаміку зростання населення на планеті, про збільшення промислового капіталу, виробництва продуктів для харчування, споживання ресурсів і забруднення навколишнього середовища. Стратегія дослідження полягала в спробі шляхом спрощення змоделювати наслідки дій цих факторів для прийняття ефективних позитивних рішень, що сприяють збереженню біосфери і сталого розвитку суспільства.

Моделі інтегрують в єдиному процесі екологічного дослідження міждисциплінарний підхід, математичні, емпіричні і соціологічні методи.

Останнім часом, у вивченні екологічних зв'язків і явищ широке поширення отримав соціологічний метод. В рамках, якого, здійснюється: опитування населення (масовий, груповий, індивідуальний); анкетування; бесіди з окремими людьми для збору екологічних даних; аналіз багаторічних матеріалів охорони здоров'я, освіти і т.п.

Екологічні дослідження мають велике значення у вирішенні багатьох теоретичних і практичних завдань існування природи, людини і суспільства. При цьому необхідно раціональне поєднання різних методик, які повинні взаємно доповнювати і контролювати один одного.