Методы экологических исследований

Существуют различные методы экологических исследований: полевой, лабораторный и опытно-экспериментальный. Полевой метод исследования проводится в полевых условиях. Объектами исследований могут быть особи, популяции, вид и их природные сообщества. Для экологической характеристики любой группы популяций используются методы физиологии, биохимии, анатомии, систематики, биологии, географии. Поэтому эколог должен быть квалифицированным специалистом, освоившим все научно-теоретические основы и методы исследований естественных наук.

Во время полевых исследований определяют распространение, численность и качество вида, популяции, биоценоза, экосистемы, озер, рек и других объектов.

Проводят исследования по влиянию абиотических, биотических, антропогенных факторов на организмы. Сбор материалов проводится длительно, в любое время года, охватывает все географические природные зоны.

Данные полевых опытов обрабатываются в лабораторных условиях. Лаборатории должны соответствовать международным стандартам и оснащены современным оборудованием: климат-камерами, видеоаппаратурой, оптическими приборами, аналитическими весами, топографическими приборами, термостатами, хроматографией, электронными машинами, микроскопами, компьютерами.

Полевые опыты полностью не раскрывают содержания научной работы. Только на основе лабораторных опытов определяются способность организмов к размножению, половые и возрастные особенности. Кроме того, изучение поведения организмов, уровня загрязнения воздуха, воды, почвы требует экспериментального подтверждения. Поэтому наблюдения за объектами исследований ведутся в лабораторных условиях методом постановки лабораторного опыта. На основе сравнения результатов полевых и лабораторных опытов обосновывается их научное и практическое значение. Конечно, в зависимости от объектов исследования направления и методы полевых, лабораторных и опытных исследований изменяются.

В исследовании экологии растений есть свои особенности. По мнению русского ученого-геоботаника В. Н. Сукачева, в основе изучения растений лежит структура растительности — ассоциация. Ассоциация тесно связана с климатом, почвой, животными, характеризуется продуктивностью и биоразнообразием. Обычно ассоциацию называют по двум господствующим в ней растениям. Например, полынно-прутняковая степь, полынно-терескенная степь, сосново- березовый лес и др. Сходные ассоциации объединяются в формации, группы формаций составляют единый тип растений (рис. 63).

Методом исследований ассоциации являются закладка и описание пробных площадей и учебных площадок. Размеры пробных участков для групп растений равны 1,10,100 м, для лесов — площадь размером 100 — 5000 м2. Они имеют форму треугольника или прямоугольника. Для учета биомассы травостоя используется от 0,25 до 1 м2.

Рис. 63. Формация Сарсазан

Далее приводится качественное и количественное описание растений, описываются многообразие, плотность, биопродуктивность, фенология, ярусность и другие свойства.

После описания структуры растений изучаются геоморфологическое, физико-географическое, геоботаническое строение этой земли (биотопа, биоценоза). Затем оценивается хозяйственное значение этой местности. Завершающим этапом изучения растительной ассоциации служит геоэкологическое картирование местности.

Исследование экологии животных намного сложнее, так как многообразие животных, питание, размножение, поведение, связь абиотических и биотических условий меняются в течение года. Поэтому в изучении популяции животных широко используются общие биологические методы. Основные показатели исследования — количественный учет организмов.

Количественный учет может быть визуальным и инструментальным. При визуальном учете исследуемых организмов подсчитываются в определенном объеме (воды, почвы и т. д.) численность, плотность, многообразие. При инструментальном учете используются различные точные приборы. Различают также полный и выборочный учет.

В экологии широко используются математические методы. Применение этих методов дает возможность получить объективное представление об определенной популяции, различные возможные варианты, определить количественное соотношение биомассы. В современной экологии широко применяются методы теории информации и кибернетики, теория вероятности, теория чисел, интегральные исчисления. В последнее время широко используют моделирование биоэкологических исследований и явлений. Это образец технического исследования и демонстрации природных процессов, их свойств. К ним относятся модель искусственного кровообращения, фотосинтез, работа клетки, работа мышц, почек, легких, протезы.

Цель экологического моделирования — экспериментальная проверка теоретических заключений, функции биологических систем. Также часто используются методы экологического прогнозирования и мониторинга. Прогнозирование осуществляется по принципу моделирования. Прогнозирование природных ресурсов, популяции и других объектов играет огромную роль в народном хозяйстве и промышленности.

В настоящее время в экологических исследованиях все чаще используется термин "мониторинг". Мониторинг — это наблюдение, оценка и прогноз всех явлений и изменений в окружающей среде. Цель мониторинга — постоянный контроль за изменениями окружающей среды и предотвращение экологических бедствий. Основные типы мониторинга — биосферный, геофизический, климатический, биологический, экологический и др. Известный русский ученый-эколог И. Т. Герасимов в 1975 г. предложил трехступенчатую систему мониторинга: биоэкологический (санитарно-гигиенический), геосистемный (природно-хозяйственный) и биосферный (глобальный). По данным системам ведутся наблюдения за всеми изменениями в природе.

1. Специфические методы исследования в экологии.

2. Полевые, лабораторные и опытно-экспериментальные методы исследований.

3. Особенности методики исследований организмов.

4. Новые направления в методах исследования экологии — прогнозирование, математическое моделирование, система мониторинга.

1. Для чего нужны научные методы исследования?
2. Назовите методы исследования экологии и докажите их связь с другими научно-исследовательскими работами.

1. Какова роль учета многообразия растений в сельском хозяйстве?

2. Чем полезно изучение экологии учета животных?
3. Рассмотрите новые направления в методах исследований экологии.

1. Что вы понимаете под термином "мониторинг"?

2. Где используются методы экологического моделирования?