1.5 Методы исследований в экологии. Метод
моделирования
Экология - это комплексная наука. Она использует широкий арсенал разнообразных методов исследования, которые можно поделить на три основные группы:
1.Методы с помощью которых собирается информация о состоянии экологических объектов: растений, животных, микроорганизмов, экосистем, биосферы.
2. Методы обработки полученной информации и обобщения полученных данных.
3.Методы интерпретации полученных фактических материалов.
В последние десятилетия экологические наблюдения ведутся с применением разнообразных приборов и технических средств. Это уже как бы и есть наблюдение в бытовом значении этого слова, а не получение информации о состоянии объектов.
Для изучения свойств естественной среды - воздуха, воды и почв применяются довольно разнообразные приборы и оборудование, к обслуживанию которых приходится привлекать специально подготовленные инженерные кадры. Специфические также и методы изучения живых организмов. Для их реализации необходимы специалисты-биологи.
Особенностью современных экологических наблюдений с помощью приборов есть их комплексность и долговременность, когда на одном и том же участке экосистемы ведутся на протяжении довольно большого отрезка времени наблюдения за живыми организмами и факторами среды.
Кроме комплексных наблюдений на стационарах может проводиться глобальный мониторинг экосистем и биосферы в целом. Так, серией стационаров был организован глобальный мониторинг концентрации углекислого газа в атмосфере. С помощью самолетов, специальных ракет и спутников проводится мониторинг состояния озонового экрана нашей планеты.
Как дисциплинарная наука экология широко применяет методы эксперимента. Его суть состоит в том, что в экосистеме сознательно вносится какое-то изменение и, спустя некоторое время, сопоставляются результаты наблюдений на контрольном (он обязателен) и экспериментальном участках экосистемы.
В связи со сложностью экологических систем для изучения часто используют метод моделирования. Как модель может выступать материальная копия объекта экологии, конечно, в некоторой мере упрощенная. Другой класс материальных моделей составляют реальные объекты природы, специально выделенные для изучения в естественной среде.
Более широко в экологии используют абстрактные модели. Главное требование к абстрактным экологическим моделям - это точность и достаточная обобщенность.
Сейчас более широкое применение находят методы математического и математико-картографического моделирования.
Суть метода математического моделирования состоит в том, что с помощью математических символов строится абстрактное, упрощенное подобие исследуемой системы; потом, изменяя значения отдельных параметров, исследуют, как поведёт себя данная искусственная система, то есть, как изменится конечный результат. Для того чтобы построить математическую модель, которая адекватно отображала бы реальные процессы в системе, требуются важные имперические знания, добытые в разных разделах экологии. Отразить все бесконечное множество связей в экосистемах в единой математической модели нереально, поэтому пользуются принципом “не все связи важные”, выделяют главные связи, которые позволяют получить более-менее верное приближение к действительности.
В современных математических моделях выделяют тактические и стратегические модели.
Тактические модели рассматривают отдельные экосистемы с целью прогнозирования их состояния при различных влияниях.
Стратегические модели строятся, в основном, с исследовательскими целями для установления общих свойств экологической системы, таких как: стабильность, устойчивость, возможность саморегуляции.
Метематико-картографический метод моделирования состоит из нескольких этапов. На первом этапе разрабатывается картографическая модель, которая отражает пространственную дифференциацию состояния естественных компонентов экосистемы, а также характер и степень их изменения антропогенными факторами. Потом создается математическая модель и программное обеспечение на ЭВМ.
Каждый шаг в изученные Природы - это всегда только приближение к истине. В процессе изучения экологии необходимо
усвоить определенную систему знаний, умений и навыков, овладеть современным научно-теоретическим способом мышления. В экологии, как и в любой науке, используется научный метод познания, который можно представить в виде таких этапов (рис.1.3) :
Рис. 1.3 – Схема научного метода познания
1-й этап - накопление и анализ фактов и связей между ними;
2-й этап – абстрагирование от конкретных явлений и формирование обобщений с созданием той или другой модели;
3-й этап - получение и анализ конкретных выводов и следствий из главной закономерности (закона, принципа, формулы);
4-й - применение полученных закономерностей к конкретной
экологической системе и проверка полученного результата
экспериментально, включая и ЭВМ.
Вопросы для самоконтроля:
Дайте определение экологии как науки.
Что является объектом изучения экологии?
Какие основные задачи экологии?
Дайте общее представление о структуре общей экологии, предложенной Реймерсом?
Какие методы исследования применяются в экологии?
Литература:
1. Демократов Н. Мировоззренческие основания современной
цивилизации и ее глобальный кризис. Общественные. науки и
современность. 1994, №2
2.Петров К.М. Общая экология. – Г.: Химия, 1998.
3.Новиков Ю.Ф. Экология, окружающая среда, человек. – Г.:Гранд, 1998.
4.Погребняк В.ОГ. Основы экологии. – Донецк.: ДонДУЕТ, 2001
5. Одум Ю. Экология: в 2 т. Г.: Мир, 1986
6.Словарь-справочник по экологии // под редакцией Ситника К.М. и др.). – К.: Научная мысль, 1994.
7.Вернадский В.И. Биосфера и ноосфера.// Библиотека трудов акад. Вернадского В.И. – М.: 1994.