Підручник з Біології і екології (рівень стандарту). 11 клас. Остапченко - Нова програма

§ 26. ОСНОВНІ МЕТОДИ ЕКОЛОГІЧНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ

Пригадайте науки, з якими взаємодіє екологія. У чому полягає системний підхід в екологічних дослідженнях? Які основні методи досліджень застосовують у біології?

Методи екологічних досліджень. Оскільки екологія взаємодіє з багатьма іншими науками, вона вбирає в себе притаманні їм концепції та методи досліджень. Різноманітність методів досліджень в екології зумовлена також тим, що об’єктами спостережень є не тільки різні групи організмів, а й різні рівні організації живої матерії.

Так, польові спостереження дають змогу вивчати організми та їхні угруповання у звичному для них природному середовищі (наприклад, спостереження за міграціями птахів) (мал. 26.1). Метод екологічного моніторингу ґрунтується на постійних комплексних спостереженнях за перебігом певних процесів в окремих популяціях, екосистемах, біосфері в цілому чи за станом певних біологічних об’єктів. Проведення екологічного моніторингу дає підстави для розроблення заходів охорони окремих популяцій організмів, екосистем і біосфери в цілому. Залежно від масштабів розрізняють чотири види екологічного моніторингу (табл. 26.1).

Таблиця 26.1

ВИДИ ЕКОЛОГІЧНОГО МОНІТОРИНГУ

Вид моніторингу

Характеристика

Глобальний

Спостереження за змінами, що відбуваються у межах біосфери

Державний

Спостереження за змінами у природних або штучних екосистемах на території певної держави

Регіональний

Спостереження за змінами у природних або штучних екосистемах на території певного регіону

Локальний

Спостереження за змінами у природних або штучних екосистемах на певній локальній території (певна екосистема, агроценоз, населений пункт тощо)

Мал. 26.1. Методи екологічних досліджень: 1 - екологічний моніторинг за допомогою безпосередніх спостережень; 2 - сучасний комплексний моніторинг за допомогою приладів, інформацію з яких можна зчитувати дистанційно; 3 - експериментальні екологічні дослідження можна проводити, використовуючи, наприклад, акваріум як модель водної екосистеми

Експериментальні дослідження, як польові, так і лабораторні, передбачають свідоме втручання дослідників у структуру біологічних систем і природний хід подій з метою визначення, як система або процес реагуватимуть на певний вплив. Експерименти поділяють на однофакторні (досліджують вплив одного фактору) та багатофакторні (вивчають вплив кількох факторів). Багатофакторний експеримент дає змогу дослідникам комбінувати різні чинники, змінювати інтенсивність впливу на об’єкт дослідження всіх або окремих з них.

Методи екологічної індикації дають можливість визначити стан і властивості екосистем за видовим складом і співвідношенням між собою певних груп видів. Для визначення стану екосистем не потрібно досліджувати всі види, які входять до їхнього складу. Достатньо спостерігати лише за певними їхніми групами, які називають індикаторними. Наприклад, на кислих ґрунтах зростають хвощ польовий, біловус, верес; на ґрунтах з нейтральною реакцією - робінія звичайна, дуб, шипшина, ожина; на засолених - солонець, содник (мал. 26.2). Певні групи водоростей використовують для визначення вмісту органічних сполук і різних забруднювачів у водоймах.

Моделювання - метод дослідження та демонстрації структур, функцій, процесів за допомогою їхньої спрощеної імітації. Це обов’язковий етап багатьох наукових досліджень, оскільки дає змогу вивчати об’єкти та процеси, які неможливо безпосередньо спостерігати чи відтворювати експериментально. Математична модель - це вираження (у вигляді математичних рівнянь зв’язків між різними елементами певної системи. Змінюючи числове значення одного з показників, уведених у модель, можна спостерігати, як змінюватимуться й інші, тобто як поводитиметься змодельована система за певних умов. Наприклад, однією з перших математичних моделей в екології була модель взаємодії популяції хижака та його здобичі, що демонструє залежність чисельності одного виду від чисельності іншого.

Мал. 26.2. Приклади індикаторних видів організмів: 1 - хвощ польовий; 2 - робінія звичайна (біла акація); 3 - солонець трав’янистий

Будь-який накопичений кількісний матеріал, отриманий завдяки спостереженням, експериментально або внаслідок моделювання, потребує статистичного оброблення. Розвиток сучасної екології, так само, як й інших наук, неможливий без застосування математично-статистичних методів.

Отже, системне дослідження певної екосистемі передбачає:

  • вивчення фахової літератури, узагальнення попереднього досвіду;
  • постановку задач дослідження (визначення основних напрямів досліджень);
  • вибір концепції дослідження (узагальнення відомостей про об’єкт дослідження і представлення цих відомостей у вигляді цілісної та логічно обґрунтованої концепції);
  • проведення спостережень, польових і лабораторних експериментів;
  • обов’язкове математичне моделювання, аналіз і перевірку придатності моделей;
  • синтез отриманих даних;
  • комп’ютеризацію досліджень; створення масштабних баз даних;
  • здійснення кількісних оцінок і прогнозування;
  • висновки з проведених досліджень й за потреби - пропозиції щодо подальших досліджень; широку міжнародну співпрацю.

Ключові терміни та поняття

метод екологічного моніторингу, методи екологічної індикації, індикаторні групи організмів, математичне моделювання.

Перевірте здобуті знання

1. Назвіть методи досліджень, які використовують в екології. 2. У чому полягає метод екологічного моніторингу? 3. На чому ґрунтуються методи екологічної індикації? 4. Яким вимогам мають відповідати групи організмів, які використовують у методах екологічної індикації? 5. У чому полягає метод математичного моделювання? Чому екологічні дослідження неможливі без його застосування?

Поміркуйте

У чому полягають особливості екологічних досліджень?