Методы изучения объектов природной среды

Методы экологических исследований

В экологии под словом «метод» понимают способ изучения явлений природы, определения принципов взаимодействия живых систем. Для этой науки характерно использование собственных способов познания, заимствование методов других наук.

Классификация методов

Экологические способы изучения делятся на:

Отдельную категорию составляет системный подход. Его популярность даже дала жизнь отдельному направлению, известному под названием «системная экология». Системный подход основан на системном анализе, изучении объектов как неделимых систем.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

Характеристика методов

Для каждой группы методов характерна определенная черта, особенность:

1. Основной характеристикой полевых методов является изучение природных систем в естественных условиях.
2. Лабораторные методы отличаются возможностью определения точных качественных и количественных параметров объекта.
3. Для экспериментальных характерно объединение различных приемов вмешательства в естественное состояние исследуемых объектов.
4. Количественные способы основаны на математическом моделировании, для них свойственны графики, формулы, уравнения.

Системный подход выделяется многоэтапностью. В него входят такие шаги, как постановка проблем и задач, поиск путей решения, определение возможных действий, оценка результатов.

Значение

Первостепенное значение для экологических исследований имеют полевые методы, так как именно они позволяют определить результат влияния на популяцию или отдельный организм комплекса экологических факторов.

Но, поскольку наблюдение в естественных условиях не всегда дает возможность конкретизировать степень влияния какого-то определенного фактора, необходимостью выступает применение экспериментальных и лабораторных способов изучения. Считается, что по значимости они находятся на втором месте после полевых.

Остальные методы являются дополнительными, позволяющими полностью раскрыть картину происходящего, ответить на более конкретные вопросы, представить результаты изучения в виде цифр.

Лабораторные методы

Эта категория позволяет изучать влияние факторов смоделированной в лабораторных условиях среды на биологические системы. Результаты, полученные в ходе любого лабораторного изыскания, считаются приблизительными, требуют обязательной перепроверки в естественных природных условиях.

Необходимость перепроверки обусловлена невозможностью максимально точно воспроизвести весь комплекс факторов природной среды.

Стационарный метод

Стационарный метод — это способ изучения, предполагающий многолетнее, круглогодичное или сезонное наблюдение за одним объектом.

Такой способ требует многократного повторения одних и тех же действий: составления описаний, выполнения замеров. Как правило, стационарное изучение включает в себя полевые работы и лабораторные исследования.

Маршрутные методы

Эта группа предназначена для определения наличия на изучаемой территории каких-либо экологических объектов: к примеру, редких охраняемых видов, уникальных форм организмов, фитоценозов.

Основными приемами в этом случае выступают:

• наблюдение;
• проведение измерений;
• определение состояния;
• составление описания.

Кроме того, для маршрутной группы характерно создание карт, схем, специализированных инвентаризационных перечней.

Наблюдение

Наблюдение является инструментом полевых исследований, предполагает невмешательство в наблюдаемую среду. С его помощью можно решить такие задачи, как:

1. Выявление присутствующих экосистем и связей между ними.
2. Определение характеристик почвы, воды, климата.
3. Составление списка видов, населяющих изучаемую экосистему.
4. Представление фокусной экосистемы в динамике.
5. Уточнение количественного состава экологической системы.

Наблюдение дает возможность составить цельную картину, но для конкретизации используют другие приемы.

Проводя наблюдения за природой на первых этапах развития экологии, ученые ограничивались красочными и точными описаниями природных систем. Теперь они активно используют технологичное современное оборудование: цифровые фотоаппараты и видеокамеры, электронику, измерительные акустические устройства.

Статистические приемы

Статистика используется экологами для обработки результатов исследований, получения подходящих для сравнения количественных параметров. Основные инструменты статистики позволяют установить взаимозависимость характеризующих среду обитания переменных.

Реализация способа обычно проводится в три этапа:

1. Сбор информации.
2. Систематизация полученного материала.
3. Применение математических способов обработки.

Среди используемых математических способов ведущими являются определение характеристик выборочной совокупности, корреляционный, регрессионный и дисперсионный виды анализов.

Исторический подход

Исторический подход в экологии тесно связан с развитием технологии, цивилизации. Ученые рассматривают связь технического прогресса с природой, устанавливают его влияние на формирование, состояние и эволюцию биосистем.

Исторический подход подразумевает охват широкого временного периода, учитывает изменения, происходившие с эпохи неолита до наших дней.

Полевые способы

Полевые способы незаменимы при реализации экологического мониторинга. Эту группу можно разделить на:

При этом ведущими будут описательные, так как именно они используются для решения основных задач полевых исследований: регистрации изменений, инвентаризации охраняемых объектов, картировании явлений.

Метод группового анализа

Метод группового анализа применяется для определения таких признаков популяции, которые не поддаются точному учету из-за высокой динамики варьирования.

По такому принципу традиционно определяется возраст животных: только оценив физиологические признаки, характерные для популяции в целом и для ее отдельных возрастных групп, можно приблизительно определить возраст отдельной особи.

Инструментальные способы

Инструментальные способы относятся к группе лабораторных исследований. Наиболее распространенными среди них являются:

• спектральные;
• электрохимические;
• спектрофотометрические;
• кондуктометрические;
• потенциометрические;
• вольтамперометрические.

Также активно применяются хроматографические способы, включающие использование различных видов хроматографии:

• газовой и газожидкостной;
• жидкостной распределительной;
• ионообменной;
• тонкослойной.

Сравнительный метод

Основой сравнительного метода является анализ выявленных различий и сходства между изучаемыми объектами, предметами. С его помощью сопоставляют:

В экологии сравнительный метод применяется не только для сопоставления характеристик двух разных объектов или систем в текущем периоде, но и для сравнения состояния одного и того же объекта или системы в разное время.

Математическое моделирование

Математический подход в экологии базируется на теории динамики популяций. Согласно ее основным принципам, динамика численности микроорганизмов, растений и животных отображается в форме разностных, интегро-дифференциальных, дифференциальных уравнений.

Целью применения математического моделирования является систематизация, упорядочение добытых в ходе исследования физических, биологических и химических сведений для упрощения дальнейшего изучения природных систем.

Поскольку сложные многосоставные биосистемы не поддаются описанию простыми усеченными моделями, ученым приходится применять интегрированные модели или сложные имитационные.

Общенаучные методы

Из других областей науки экологи позаимствовали две группы общенаучных методов:

1. Эмпирические, основанные на непосредственном изучении реальных, воспринимаемых человеком объектов.
2. Теоретические, представляющие собой логические механизмы создания теорий, гипотез, законов.

Обе группы неотделимы друг от друга, так как процесс формирования любого научного вывода являет собой путь от модели к природным фактам, либо наоборот: от фактов к модели.

Насколько полезной была для вас статья?

Источник

2. Методы экологических исследований. Полевые, лабораторные и экспериментальные методы исследований. Специфика экологических исследований животного и растительного мира.

Метод исследования — это прием, совокупность процедур и операций по получению нового знания. Метод исследования определяется исходя из характеристик сущности и содержания исследуемого объекта, цели и задач исследования.

Полевые методы — методы изучения организмов и биологических макросистем в естественной обстановке (в природе), которые позволяют установить результат воздействия фактора или комплекса факторов на организм или макросистему, выяснить аспекты их жизнедеятельности в конкретных условиях окружающей среды.

К данным методам относятся: наблюдение, метод учета животных на маршрутах, метод точечных учетов, метод пробных площадок, метод кошения, метод почвенных проб, приманочный метод учета животных (приманка естественного происхождения), метод сбора насекомых с использованием феромонных ловушек, светоловушек, почвенных ловушек и т. д.

Лабораторные методы — методы изучения организмов в искусственно созданных условиях, позволяющие установить причину наблюдаемых в природе явлений. В этом случае организмы помещаются в искусственные условия, максимально приближенные к естественным.

К лабораторным методам относятся: методы изучения циклов развития растений и животных, например, насекомых в инсектариях.

К этой же группе относятся и методы обработки собранных в естественной обстановке материалов и данных, например, методы лабораторной идентификации видовой принадлежности организмов, также анатомические и физиологические методы исследования организмов и т. д.

Экспериментальные методы позволяют проанализировать и спрогнозировать результаты влияния экологических факторов на организм и биологические макросистемы. Они могут быть использованы как в естественных, так и в искусственных условиях. Эксперимент в природной среде предполагает постановку отдельных особей, популяций или экосистем в искусственно созданные условия, при которой можно дозировать тот или иной экологический фактор (например, охоту) и оценить его влияние. Экспериментальные методы позволяют проанализировать воздействие отдельных факторов на жизнедеятельность организма (например, влажности, температуры, определенных веществ, других организмов) в искусственных условиях.

К экспериментальным методам относятся методы установления предпочитаемой пищи животными, изучение температурного преферендума животных и растений, методы влияния дозы фактора на развитие организма, методы исследования при создании лесополос, локальных мелиорированных участков и т. д.

Кроме биологических методов, экологи широко применяют методы математической обработки результатов лабораторных и полевых исследований, информационные технологии для моделирования и прогнозирования экологических ситуаций, методы химического анализа среды и т. д.

Специфика: МЕТОД ТРАНСЕКТНЫЙ — способ исследования биоценозов с помощью площадок сильно вытянутой прямоугольной формы — трансект. Трансектным методом изучаются границы и комплексы сообществ, численность, размещение, проективное покрытие, продуктивность популяций и др. Иногда транксету разрывают в серию площадок (метод пунктирной трансекты).

ФОТОЛОВУШКИ – автоматические фотокамеры, срабатывающие на тепло и движение и работающие в круглосуточном режиме. Фотоловушки являются одним из наиболее современных и эффективных способов наблюдения за животными в естественной среде обитания. Данный вид наблюдения позволяет вести мониторинг видового состава фауны, следить за перемещениями крупных видов млекопитающих, а также определить половой и возрастной структуры популяции.

МЕТОД КАРТОГРАФИРОВАНИЯ применяется при необходимости получить точные (близкие к абсолютным) данные о численности разных видов на данном конкретном участке территории, МАРШРУТНЫЙ МЕТОД — для получения силами ограниченного числа наблюдателей данных об относительных плотностях населения птиц в разных биотопах при их небольшой мозаичности, МЕТОД ТОЧЕЧНЫХ УЧЕТОВ — для слежения за изменениями численности разных (модельных) видов, в том числе силами исследователей, а также для исследований в очень мозаичном ландшафте.

Источник