Частнонаучные методы
Частнонаучные методы используются только в рамках конкретного раздела науки или конкретного явления. Экология, как и каждая частная наука, имеет свои специфические методы исследования. Частнонаучные методы опираются на теоретические (то есть на проверку теории) и используют эмпирические (наблюдение, эксперимент…) и диалектические методы.
Характер сочетания всех методов определяется спецификой научного исследования. Например: выдвигается гипотеза о том, что стоки целлюлозно-бумажного завода (ЦБЗ) отрицательно сказываются на ихтиофауне оз. Байкал. Чтобы подтвердить гипотезу, производится сбор фактов о численности и состоянии популяций рыб вблизи и вдали от ЦБЗ за несколько лет (эмпирические методы). Исследуется состав сточных вод ЦБЗ, влияние химических компонентов стоков на организмы (эмпирические методы). Собранные сведения обрабатываются математически, выявляется степень сходства удаленных друг от друга популяций рыб (всеобщие методы). На основе результатов обработки данных строится модель дальнейшего развития ситуации (теоретические методы). В течение этого исследования частнонаучные методы весьма разнообразны:
использование планктонных сетей при изучении кормовой базы рыб;
центрифугирование при изучении состава стоков;
шкалирование в многомерное пространство евклидовых дистанций при обработке данных о популяциях рыб и многие другие.
Таким образом, в научном познании применяется, как правило, комплекс методов, от правильного сочетания которых и зависят результаты исследований. При этом накопление новых сведений вносит поправки, обогащает или опровергает существующие научные факты. И хотя философия науки всегда стремилась рассматривать явления в их целостности, практика науки являет сочетание двух подходов: редукционистский – познание явлений путем детального анализа все более и более мелких явлений и компонентов и холистический, основанный на синтезе, а не разделении явлений. В настоящее время именно холистический подход применяется при решении задач экологии и безопасности жизнедеятельности.
Уровни организации материи, изучаемые в экологии:
Иерархичность организации живой материи позволяет условно подразделить ее на ряд уровней организации живой материи – это функциональное место биологической структуры определенной степени сложности в общей иерархии живого (рис. 3). Системы разных уровней являются предметом изучения различных дисциплин, например, генетические системы изучает генетика, клеточные – цитология, органы – физиология. Более высокоорганизованные системы уже не укладываются в рамки одной дисциплины. Организм как уровень организации, например, рассматривают разнообразные разделы ботаники и зоологии: альгология (лат. alga – водоросль), микробиология (гр. micro – малый), микология (гр. mycos – гриб), ихтиология (гр. ichthys – рыба), орнитология (гр. ornis – птица), антропология (гр. antropos – человек) и т.п.
Рис. 3. Уровни организации материи [13,26].
Экология изучает системы, которые расположены на более высоких, чем организм, уровнях организации (популяции, биоценозы, биосфера).
Самое важное следствие иерархической организации живой природы состоит в том, что по мере объединения подсистем в более крупные функциональные единицы у этих новых систем возникают уникальные свойства, которых не было на предыдущем уровне. В экологии эти качественно новые свойства называют эмерджентными (англ. emergent – неожиданно появляющийся). Эти свойства нельзя предсказать на основании свойств подсистем низшего порядка, составляющих систему следующего, более высокого уровня организации.
Суть принципа эмерджентности заключается в том, что биологические системы обладают свойствами, которые нельзя свести к сумме свойств составляющих их подсистем.
Хотя данные, полученные при изучении какого-либо уровня, и помогают раскрыть закономерности функционирования следующего уровня, с их помощью никогда нельзя полностью объяснить явления, происходящие в более высокоорганизованной системе. Эмерджентные свойства возникают в результате взаимодействия компонентов экосистемы, свойства которых не изменяются, а интегрируются, обуславливая появление уникальных новых свойств целого. При каждом объединении подмножеств в новое множество возникает, по крайней мере, одно новое свойство.
Для иллюстрации эмерджентных свойств можно привести пример из химии. Водород и кислород, соединяясь в определенном соотношении, образуют воду – жидкость, совершенно непохожую ни на водород, ни на кислород, свойства которой невозможно предсказать, исходя из свойств исходных газов. То же и в человеческом сообществе. Психология толпы не есть сумма психологических портретов отдельных людей. Поведение человека вне толпы отличается от его поведения в окружении массы людей, которое часто непредсказуемо.