Изучение экосистем

Экосистема является минимальной структурной единицей в экологии. Признание экосистемы специфичным предметом экологии привело к тому, что методологической основой экологии стал системный подход, представляющий особое направление исследования, целью которого является изучение многообразия связей между компонентами ЭС, их разнокачественность и сопряженность, с целью получения целостной картины экосистемы.

Решаемые задачи системного подхода:

1. Определение составных компонентов ЭС и взаимодействующих с ней объектов ОС;

2. Установление структуры ЭС, т.е. совокупность ее внутренних и внешних (с ОС) связей;

3. Нахождение законов функционирования ЭС, определяющих характер изменения компонентов ЭС и связей между ними под действием внешних факторов;

Методы системного подхода:

• Полевые наблюдения

• Экспериментальные методы

• Методы моделирования

Полевые наблюдения – метод означает непосредственное наблюдение за изучаемой ЭС или ее отдельными компонентами в естественных условиях; не подразумевает вмешательство наблюдателя. Это исторически первый прием экологического исследования.

Задачи полевых наблюдений:

• Выделение основных типов ЭС и их взаимосвязей в изучаемом ландшафте;

• Определение видового состава организмов, населяющих ЭС;

• Установление основных параметров среды и их количественная оценка;

• Количественное описание структуры ЭС – описание функциональной связи между компонентами и с ОС;

• Количественное описание сопряженной динамики всех компонентов ЭС;

Начиная с 60-х гг. ХХ века начали осуществляться комплексные исследования ЭС.

Эксперимент широко используется в экологии, но в отличии от наблюдения, исследователь следит за ЭС в которой им сознательно произведены изменения структуры и функций ЭС с целью дальнейшего выявления нарушений по реакции ЭС, т.о. проверяется верность выдвинутой исследователем гипотезы.

Существуют различные категории экспериментов в зависимости от степени контроля человека за ЭС:

1. Практически неконтролируемые эксперименты: вначале опыта исследователь производит некоторые изменения и наблюдает за динамикой, например эксперимент в полевых условиях;

2. Полностью контролируемые эксперименты: производятся какие-либо изменения и осуществляется дальнейший контроль: например лабораторные исследования;

3. Классической схемой является однофакторный эксперимент, при котором исследователь выбирает один фактор, а все остальные составляющие остаются неизменными;

4. Метод многофакторных экспериментов состоит из нескольких вариантов эксперимента, в каждом из которых проводится серия опытов по нескольким факторам. В конечном итоге, в результате математической обработки исследователь получает возможность многофакторного описания того или иного процесса;

5. Стихийные эксперименты (непреднамеренные) являются следствием стихийных изменений

Метод моделирования. Стратегия моделирования заключается в попытке путем упрощения получить модель, поведение и свойства которой можно было бы эффективно изучать и прогнозировать. При этом необходимо, чтобы модель была сходна с оригиналом. В зависимости от особенностей оригинальной ЭС и задач исследования, применяются различные модели, которые по типу реализации делятся на реальные (натурные) и знаковые (идеальные).

Реальные модели отражают черты оригинала по самой природе своей физической реализации.

Знаковая модель – это условное описание системы оригинала с помощью алфавита символов и операций с ними. При этом создаются образы тех или иных свойств ЭС и тех связей, которые существуют между компонентами. Знаковые модели делятся на концептуальные и математические. Концептуальные знаковые модели – это формальный и систематизированный вариант описания ЭС, состоящий из научного текста, блок-схемы ЭС, таблиц, графиков, изображений и т.д. Методы математического моделирования разработаны для получения количественного описания ЭС.