Содержание
- Что такое экология?
- Наблюдение и полевые работы
- Типы полученных данных
- Типы полевых исследований
- Экологические Эксперименты
- Манипулятивные эксперименты
- Природные эксперименты
- Наблюдательные эксперименты
- моделирование
экология это изучение взаимосвязи между организмами и их окружающей средой на земле. Несколько экологических методов используются для изучения этой взаимосвязи, включая эксперименты и моделирование.
Можно использовать манипулятивные, естественные или наблюдательные эксперименты. Моделирование помогает анализировать собранные данные.
Что такое экология?
экологияизучение того, как организмы взаимодействуют с окружающей средой и друг с другом, опирается на несколько других дисциплин. Экологическая наука об экологии включает в себя биологию, химию, ботанику, зоологию, математику и другие области.
Экология исследует взаимодействие видов, размер популяции, экологические ниши, пищевые сети, поток энергии и факторы окружающей среды. Для этого экологи полагаются на тщательные методы сбора наиболее точных данных, которые они могут. Как только данные собраны, экологи затем анализируют их для своих исследований.
Информация, полученная из этих методов исследования, может затем помочь экологам найти воздействия, вызванные людьми или природными факторами. Эта информация может затем использоваться для помощи в управлении и сохранении пострадавших районов или видов.
Наблюдение и полевые работы
Каждый эксперимент требует наблюдения. Экологи должны наблюдать за окружающей средой, видами внутри нее и тем, как эти виды взаимодействуют, растут и изменяются. Различные исследовательские проекты требуют разных типов оценок и наблюдений.
Экологи иногда используют кабинетная оценкаили DBA, чтобы собрать и обобщить информацию о конкретных областях интересов. В этом сценарии экологи используют информацию, уже собранную из других источников.
Однако зачастую экологи полагаются на наблюдение и полевые работы, Это влечет за собой фактическое проникновение в среду обитания интересующего субъекта, чтобы наблюдать его в его естественном состоянии. Проводя полевые исследования, экологи могут отслеживать рост популяций видов, наблюдать за экологией сообщества в действии и изучать влияние любых новых видов или других интродуцированных явлений в окружающей среде.
Каждый полевой участок будет отличаться по своей природе, форме или другим параметрам. Экологические методы учитывают такие различия, так что различные инструменты могут быть использованы для наблюдений и отбора проб. Крайне важно, чтобы выборка проводилась случайным образом для борьбы с предвзятостью.
Типы полученных данных
Данные, полученные в результате наблюдений и полевых работ, могут быть качественными или количественными. Эти две классификации данных различаются по-разному.
Качественные данные: Качественные данные относятся к качество предмета или условий, Поэтому более описательный форма данных. Его нелегко измерить, и его собирают путем наблюдения.
Поскольку качественные данные носят описательный характер, они могут включать такие аспекты, как цвет, форма, облачное или солнечное небо или другие аспекты того, как может выглядеть место наблюдения. Качественные данные не являются числовыми, как количественные данные. Поэтому он считается менее надежным, чем количественные данные.
Количественные данные: Количественные данные относятся к числовые значения или величины, Эти виды данных могут быть измерены и обычно представлены в числовой форме. Примеры количественных данных могут включать уровни pH в почве, количество мышей на полевом участке, данные образцов, уровни солености и другую информацию в числовой форме.
Экологи используют статистику для анализа количественных данных. Поэтому он считается более надежной формой данных, чем качественные данные.
Типы полевых исследований
Прямой опрос: Ученые могут непосредственно наблюдать за животными и растениями в их окружающей среде. Это называется прямым опросом. Даже в таких отдаленных местах, как морское дно, эколог может изучать подводную среду. Прямое обследование в этом случае повлечет за собой фотографирование или съемку такой среды.
Некоторые методы отбора проб, используемые для записи изображений морской жизни на морском дне, включают видео-сани, камеры с водяными завесами и камеры Ham-Cams. Ham-Cams прикреплены к Hamon Grab, устройству для сбора образцов, используемому для сбора образцов. Это один из эффективных способов изучения популяций животных.
Hamon Grab - это метод сбора осадка с морского дна, и отложения переносятся на лодку для экологов, чтобы разобраться и сфотографировать. Эти животные будут идентифицированы в лаборатории в другом месте.
В дополнение к Hamon Grab, подводные устройства для сбора включают траловый трал, который используется для получения крупных морских животных. Это влечет за собой прикрепление сетки к стальной балке и траление от задней части лодки. Образцы вносятся на борт лодки, фотографируются и подсчитываются.
Непрямой опрос: Не всегда практично или желательно непосредственно наблюдать за организмами. В этой ситуации экологические методы предполагают наблюдение за следами, оставляемыми этими видами. Они могут включать в себя скот животных, ноги и другие показатели их присутствия.
Экологические Эксперименты
Главной целью экологических методов исследования является получение качественных данных. Чтобы сделать это, эксперименты должны быть тщательно спланированы.
Гипотеза: Первым шагом в любой экспериментальной схеме является выдвижение гипотезы или научного вопроса. Затем исследователи могут составить подробный план отбора проб.
Факторы, которые влияют на эксперименты на местах, включают в себя размер и форму области, которая должна быть отобрана. Размеры полевых участков варьируются от маленьких до очень больших, в зависимости от того, какие экологические сообщества изучаются. Эксперименты по экологии животных должны учитывать потенциальные перемещения и размеры животных.
Например, паукам не потребуется большой участок для изучения. То же самое будет верно при изучении химии почвы или почвенных беспозвоночных. Вы можете использовать размер 15 метров на 15 метров.
Для травянистых растений и мелких млекопитающих могут потребоваться участки площадью до 30 кв. Деревьям и птицам может понадобиться пара гектаров. Если вы изучаете крупных подвижных животных, таких как олени или медведи, это может означать, что вам потребуется довольно большая площадь в несколько гектаров.
Решение о количестве сайтов также имеет решающее значение. Для некоторых полевых исследований может потребоваться только один сайт. Но если в исследование включены два или более мест обитания, необходимы два или более полевых участка.
Инструменты: Инструменты, используемые для полевых участков, включают в себя разрезы, участки отбора проб, безэлементный отбор проб, метод точек, метод пересечений разрезов и метод четверти точек. Цель состоит в том, чтобы получить несмещенные выборки в достаточно высоком количестве, чтобы статистический анализ был более надежным. Запись информации на полевые листы данных помогает в сборе данных.
У хорошо продуманного экологического эксперимента будет четкое изложение цели или вопроса. Исследователи должны проявлять исключительную осторожность, чтобы устранить предвзятость, обеспечивая как репликацию, так и рандомизацию. Знание изучаемых видов, а также организмов в них имеет первостепенное значение.
Результаты: По завершении собранные экологические данные должны быть проанализированы с помощью компьютера. Можно провести три типа экологических экспериментов: манипулятивный, естественный и наблюдательный.
Манипулятивные эксперименты
Манипулятивные эксперименты - это те, в которых исследователь меняет фактор чтобы увидеть, как это влияет на экосистему. Это можно сделать в полевых условиях или в лаборатории.
Эти виды экспериментов создают помехи контролируемым образом. Они работают в тех случаях, когда полевые работы не могут осуществляться по всей территории по разным причинам.
Недостатком манипулятивных экспериментов является то, что они не всегда отражают то, что произошло бы в естественной экосистеме. Кроме того, манипулятивные эксперименты могут не выявить механизм, лежащий в основе любых наблюдаемых закономерностей. Также непросто изменить переменные в манипулятивном эксперименте.
примерЕсли вы хотите узнать о хищничестве ящериц у пауков, вы можете изменить количество ящериц в вольерах и изучить, сколько пауков появилось в результате этого эффекта.
Более крупным и актуальным примером эксперимента по манипуляции является реинтродукция волков в Йеллоустонский национальный парк. Это реинтродукция позволяет экологам наблюдать эффект возвращения волков к тому, что когда-то было их нормальным ареалом.
Исследователи уже поняли, что сразу после того, как волки были вновь интродуцированы, произошли немедленные изменения в экосистеме. Поведение стада лосей изменилось. Повышенная смертность лосей привела к более стабильному снабжению продовольствием как волков, так и пожирателей мяса.
Природные эксперименты
Естественные эксперименты, как следует из их названия, не направлены людьми. Это манипуляции экосистемы, вызванные природой. Например, в результате стихийного бедствия, изменения климата или интродукции инвазивных видов сама экосистема представляет собой эксперимент.
Конечно, реальные взаимодействия, подобные этим, на самом деле не являются экспериментами. Эти сценарии предоставляют экологам возможность изучить воздействие природных явлений на виды в экосистеме.
Пример: Экологи могут провести перепись животных на острове, чтобы изучить плотность их населения.
Основное различие между манипулятивными и естественными экспериментами с точки зрения данных состоит в том, что естественные эксперименты не имеют контроля. Поэтому иногда сложнее определить причину и следствие.
Тем не менее, есть полезная информация, которую можно получить из естественных экспериментов. Переменные среды, такие как уровень влажности и плотность животных, все еще могут использоваться для целей данных. Кроме того, естественные эксперименты могут проводиться на больших площадях или огромных отрезках времени. Это еще больше отличает их от манипулятивных экспериментов.
К сожалению, человечество вызвало катастрофические природные эксперименты по всему миру. Некоторые примеры включают деградацию среды обитания, изменение климата, интродукцию инвазивных видов и удаление местных видов.
Наблюдательные эксперименты
Наблюдательные эксперименты требуют адекватной репликации для получения высококачественных данных. «Правило 10» применяется здесь; Исследователи должны собрать 10 наблюдений для каждой категории. Внешние воздействия могут все еще препятствовать усилиям по сбору данных, таким как погода и другие помехи. Однако использование 10 повторяющихся наблюдений может оказаться полезным для получения статистически значимых данных.
Важно выполнить рандомизацию, предпочтительно до проведения наблюдательных экспериментов. Это можно сделать с помощью электронной таблицы на компьютере. Рандомизация усиливает сбор данных, потому что уменьшает предвзятость.
Рандомизация и репликация должны использоваться вместе, чтобы быть эффективными. Сайты, образцы и методы лечения должны назначаться случайным образом, чтобы избежать ошибочных результатов.
моделирование
Экологические методы в значительной степени опираются на статистические и математические модели. Это дает экологам возможность предсказать, как экосистема изменится со временем или отреагирует на изменение условий окружающей среды.
моделирование также предоставляет другой способ расшифровки экологической информации, когда полевые работы нецелесообразны. На самом деле, есть несколько недостатков полагаться исключительно на полевые работы. Из-за обычно большого масштаба полевых работ, невозможно точно воспроизвести эксперименты. Иногда даже продолжительность жизни организмов является фактором, ограничивающим скорость полевых работ. Другие проблемы включают время, труд и пространство.
Следовательно, моделирование обеспечивает метод, позволяющий упорядочить информацию более эффективным образом.
Примеры моделирования включают уравнения, симуляции, графики и статистический анализ. Экологи также используют моделирование для создания полезных карт. Моделирование позволяет для расчетов данных заполнить пробелы в выборке. Без моделирования экологам будет мешать огромное количество данных, которые необходимо проанализировать и передать. Компьютерное моделирование позволяет проводить сравнительно быстрый анализ данных.
Например, имитационная модель позволяет описать системы, которые в противном случае были бы чрезвычайно сложными и слишком сложными для традиционного исчисления. Моделирование позволяет ученым изучать сосуществование, динамику населения и многие другие аспекты экологии. Моделирование может помочь предсказать закономерности для важных целей планирования, таких как изменение климата.
Влияние человечества на окружающую среду будет продолжаться. Поэтому для экологов становится все более важным использовать методы экологических исследований, чтобы найти способы смягчения воздействия на окружающую среду.