10.Экспериментальные методы, понятие активного и пассивного эксперимента.

Экспериментальные методы – исследования, связанные с вмешательством в состав и структуру экосистемы (внесение удобрений, средств борьбы с вредными видами, орошение, осушение, отстрел животных) называются экспериментами.

Эксперименты в природе отличаются от наблюдений тем, что организмы искусственно ставятся в условия, при которых можно строго дозировать тот или иной фактор, и точнее, чем при наблюдении оценить его влияние.

В экологическом эксперименте трудно воспроизвести весь комплекс природных условий, но изучить влияние отдельных факторов на вид, популяцию, сообщество вполне возможно.

Примером экологических экспериментов широких масштабов могут служить исследования, проводимые при создании лесозащитных поло мелиоративных работ.

Различают пассивные и активные эксперименты.

Пассивные эксперименты характеризуются отсутствием влияния исследователя на изменение уровней факторов. Например, анализ изменения экосистем в уже существующем градиенте нагрузки: регистрация параметров биоты на разном расстоянии от точечного источника загрязнений. Относятся к задачам экологического мониторинга. При пассивном эксперименте можно получить данные, позволяющие:

• Высказать мнение о предполагаемой форме связи по статистическим данным в рез-те наблюдений.

• Выделить основные факторы, оказывающие влияние на изучаемую функцию отклика.

Активные эксперименты предполагают влияние исследователя на изменение факторов, т.е. исследователь может контролировать все параметры на протяжении всего опыта.

В зависимости от места проведения опыты подразделяются на полевые и лабораторные. Полевые опыты практически не контролируемы. В лаборатории обеспечивают контроль большого числа факторов (например, определение минимальных доз полютантов для одного или нескольких видов и перенесение полученных величин на всю экосистему).

Различают однофакторные и многофакторные эксперименты.

Однофакторный эксперимент – когда определяется влияние изучаемого фактора на фоне фиксированных остальных. Но для естественных условий больше подходит многофакторные эксперименты, когда исследователь измеряет не один, а сразу несколько факторов и при исследующей математической обработке получает многофакторное описание изучаемого процесса.

Большой вклад в экологическую теорию внесло обобщение результатов экспериментов, которые ставит сама природа: наводнение, ураганы.

Наиболее оптимально исследование экосистем проводится при сочетании экспериментов и моделирования.

Одна из важнейших частей моделирования – прогнозирование

11.Схема системного анализа для решения экологических задач

Для исследования экологических систем Дж. Джефферс предлагает 7 этапов, каждый из которых занимает различный удельный вес по временным, материальным и интеллектуальным показателям.

1. Выбор проблемы. Данный этап предусматривает выбор правильного метода исследования для решения актуальной экологической проблемы. Этот шаг невсегда бывает простым, т.к. можно взяться за решение проблемы не поддающейся системному анализу или выбрать проблему которую можно решить, не используя всю мощь системного анализа.

2. Постановка задачи и ограничение степени её сложности. На этом этапе задачу необходимо упростить так, чтобы она имела аналитическое решение проблем и допускала содержание практической интерпретации при этом в соответствии с принципом системного анализа необходимо учесть максимальное число связей, как между элементами системы, так и по отношению к внешней среде.

3. Установление иерархии целей и задач. Обычно цели и задачи выстраиваются в некоторую цепочку по степени их сложности; при этой производят декомпозицию основных задач на более простые (второстепенные). Очень важно, чтобы были чётко определены приоритеты, присвоенные различным задачам.

4. Выбор путей решения задач. Каждая конкретная задача может быть решена более чем одним способом. Как правило, разрабатывается несколько альтернативных решений. И выбирается то из них, которое лучше подходит для исследования задачи.

5. Моделирование. Моделирование задачи включает в себя модель задачи в общем, виде и оценку параметров модели. На начальном этапе моделирования определяют исходную цель, определяют необходимый и достаточный объем информации, собирают и предварительно обрабатывают исходные данные. В процессе количественной оценки параметров модели, определяют оптимальные параметры уравнений модели, рассчитывают границы доверительного интервала и определяют условия ограничений, накладываемых на параметра уравнений. На этом этапе производят агрегирование (объединение элементарных моделей в более общую глобальную модель). Этот процесс не является простым сложением элементарных моделей. Он требует учёт взаимных связей элементарных моделей, адекватных реальным связям между структурными элементами системы.

6. Оценка возможных стратегий. В ходе оценки исследуется чувствительность результатов к допущениям сделанным при построении модели. Модель исследуется на «чувствительность» к тем аспектам проблемы, которые были исключены из формального анализа, когда ограничивается степень сложности задачи.

7. Внедрение результатов. Этот этап представляет собой применение на практике результатов, полученных на предыдущих этапах. На последнем этапе выявляется неполнота тех или иных стадий, необходимость их пересмотра. В результате модель корректируется, и снова проходятся какие-то этапы.

Этапы исследования экологических систем.

1. Выбор проблемы

2. Постановка задачи и определение степени ее сложности

3. Установление иерархии целей и задач

4. Выбор путей решения задач

5. Моделирование

6. Оценка возможных стратегий

7. Внедрение результатов