320

Введение

В процессе любых научных, особенно экспериментальных, исследований, как и во всех областях прикладной биологии (медицине, агробиологии, селекции, охотоведении, лесоводстве, биотехнологии и т. д.), мы всегда имеем дело с цифрами – данными о размерах, весе, возрасте, плодовитости организмов, продуктивности экосистем, урожайности сортов, соотношении между признаками, дозами факторов, различными диагностиче­скими и иными тестами и прочими количественными показате­лями и числовыми характеристиками. За кажущимся хаосом этих цифр прячутся конкретные закономерности, которые требу­ют объективной оценки и научного объяснения. И здесь самое широкое применение находят разнообразные методы и приемы биометрии – вариационной статистики, при­званной с помощью соответствующего математического аппара­та оценить разнообразные связи, зависимости и отношения меж­ду биологическими явлениями, объектами и процессами, а так­же показать реальность их существования.

Биометрия представляет собой инструмент, способный выразить в числе и измерить значимость и надеж­ность полученных результатов, заранее рассчитать и спланиро­вать необходимую численность объектов для того или иного эксперимента, оценить достоверность проверяемой в экспери­менте гипотезы, по части охарактеризовать целое, получить точ­ную количественную характеристику изменчивости исследуемого показателя, определить степень и характер различий между признаками и процессами, выделить из множества воздействую­щих на явление факторов наиболее важные, измерить силу их влияния. Методологией количественной биологии является отделение случайного от закономерного, доказательство существования закономерного в видимом хаосе изменчивости. Это достигается посредством множества методов прикладного статистического анализа, основанных на знании закономерностей поведения случайных величин.

Игнорирование и недооценка статистической обработки полученного исследователем материала может свести на нет результаты многих важных опытов, при­вести к необоснованным или даже ошибочным заключениям. Напротив, умелое применение биометрических методов увели­чивает информативную ценность проведенного исследования, обогащает экспериментатора новыми знаниями, помогает пра­вильно планировать постановку опытов, глубоко разбираться в полученных данных, объективно оценивать результаты мас­совых наблюдений, выявлять скрытые закономерности и пра­вильно их трактовать, что в конечном итоге делает биологию точной наукой.

При этом следует иметь в виду, что сама по себе статистиче­ская обработка данных, как бы ни была она совершенна с точ­ки зрения математики, не может служить гарантией качествен­ности выполненного биологом исследования и не способна обес­печить надежности полученных им результатов, если само ис­следование проведено неправильно или использованные дан­ные ошибочны. Более того, формальное применение математиче­ских методов, без понимания их сути и приложимости к тем или иным биологическим явлениям, и вообще злоупотребление ва­риационной статистикой, слепое использование ее, даже когда в этом нет никакой необходимости, может принести только вред. В работе биолога одинаково недопустимы как математический фетишизм, подмена биологических методов математическими, так и недооценка вариационно-статистических приемов и при­нижение роли математической обработки.

Составляя настоящее руководство, мы попытались в воз­можно более простой и максимально краткой форме изложить элементарные основы количественной биологии, разъяснить суть и назначение вариационно-статистической обработки количест­венных данных, помочь начинающему исследователю, не имею­щему специальной математической подготовки, сознательно применять общедоступные методы биометрического исследования, познакомить его с порядком и способами расчета основных ста­тистических показателей и принципами их биологической интер­претации. В книге обсуждаются возможности и перспективы применения различных статистических приемов, их достоинства и формы использования в повседневной практике биологических исследований. Сознательно отказавшись от строгого изложения матема­тических аспектов теории биометрии, подробного объяснения и вывода сложных расчетных формул, мы сконцентрировали вни­мание на необходимом минимуме статистических идей, помогающих понять принципы биометрического анализа массовых явле­ний и характерных биологических задач, и прежде всего на технике вычислений. Рассмотрены только те статистические методы, которые авторы достаточно широко применяли в своих биолого-экологических исследованиях и на личном опыте убедились в их эффективности. Другие методы статистического исследования приведены в специальных пособиях по вариационной статистике; некоторые из них указаны в списке рекомендуемой литературы. Приемы изучения временных рядов нами не рассматриваются, поскольку требуют отдельного издания.

Для каждого метода приведен алгоритм ручного счета и примеры использования с этой целью пакета Microsoft Excel. Это приложение ЭВМ настолько упрощает количественное исследование, включая решение статистических задач и моделирование, что нельзя было обойти его молчанием. Наша книга во многом ориентирована на использование этого пакета и содержит примеры работы в среде MS Excel. Для решения некоторых сложных задач требуется более мощный пакет статистических расчетов, такой как StatGraphics for Windows версии 2.2 или 3, применение которого также кратко рассмотрено в ряде разделов. Этот пакет выполняет полный набор мыслимых методов статистических обработки, но при этом, в отличие от известных программ Statistica и SPSS, имеет исключительно простой и удобный интерфейс, а также небольшой объем. Он немного уступает им в графических возможностях, но для унификации способов оформления отчетов (публикаций) все равно лучше использовать графические возможности Excel, в среду которого следует импортировать результаты обработки из StatGraphics или других пакетов.

В конце книги приведены справочные таблицы, необходимые для статистической обработки данных, и предметный указатель.

1