Методы экологических исследований

В экологии используются методы исследований и понятия, применяемые и в других науках – физике, химии, биологии, математике и т.д. Многие же методы исследований свойственны исключительно экологии. Например, если исследования экологии особей (аутэкология) иногда близки исследованиям в области физиологии или биогеографии, то изучение популяций и биоценозов относится всецело к экологии. При переходе от одного уровня к другому – более высокому – у веществ выявляются новые свойства. Например, при соединении водорода с кислородом образуется вода, не похожая по свойствам ни на водород, ни на кислород. При объединении водорослей с кишечнополостными образуется коралловый риф, позволяющий комбинированной системе поддерживать высокую продуктивность в водах с очень низким содержанием элементов питания. Фейблман считал, что при каждом объединении подмножеств возникает, по меньшей мере, одно новое множество.

Основные методы экологических исследований: полевые, экспериментальные исследования с использованием экосистемного, популяционного, эволюционного и исторического подходов, изучение сообществ и местообитаний.

Экосистемный подход. При экосистемном подходе центром внимания исследователя-эколога является поток энергии и круговорот веществ между биотическим и абиотическим компонентами экосферы. Наибольший интерес представляет установление функциональных связей, таких, как цепи питания живых организмов между собой и с окружающей средой. Все связи оцениваются по их воздействию на установленный объект.

Экосистемный подход выдвигает на первый план общность всех сообществ, независимо от местообитания и систематического положения входящих в них организмов.

В экосистемном подходе находит приложение концепций саморегуляции (гомеостаза), из которой становится ясным, что нарушение регуляторных механизмов, например, в результате загрязнения среды, может привести к биологическому дисбалансу. Экосистемный подход важен при разработке стратегии развития сельского хозяйства.

Изучение сообществ. При изучении сообществ исследуют растения, животных и микроорганизмы, которые обитают в различных биотических единицах, таких, как лес, луг, пустошь и т.д. Основное внимание уделяется определению и описанию видов, изучению факторов, ограничивающих их распространение. Одним из аспектов подобных исследований является получение научных данных о сообществах, что важно для решения вопросов рационального использования природных ресурсов.

Популяционный подход. В современных популяционных исследованиях используются математические модели роста, самоподдержания и уменьшения численности популяции тех или иных видов. Построение моделей связано с такими понятиями, как рождаемость, выживаемость и смертность. Популяционный подход обеспечивает теоретическую базу для понимания вспышек численности вредителей и паразитов, имеющих значение для медицины и сельского хозяйства. Дает возможность борьбы с ними с применением биологических методов, например, использование хищников и паразитов вредителя, позволяет определить критическую численность вида, необходимую для его выживания. Это особенно важно при организации заповедников, ведении сельского и охотничьего хозяйства, а в теоретическом плане – при изучении вопросов эволюционной и исторической экологии.

Изучение местообитаний. Анализ местообитаний необходим для удобства проведения исследований. Он широко распространен в полевых исследованиях, т.к. местообитания легко поддаются классификации. Изучаются биотические компоненты экосистемы, основные факторы – вода, влажность, почва, свет и ветер.

Эволюционный и исторический подходы. Эволюционная экология рассматривает изменения, связанные с развитием жизни на Земле, позволяет понять основные закономерности ,которые действовали в экосфере с того момента, когда важным экологическим фактором, влияющим на большинство организмов и на физическую среду, стала деятельность человека. Эволюционный подход в исследованиях позволяет реконструировать экосистемы прошлого, используя палеонтологические данные (анализ пыльцы, ископаемые остатки и т.д.) и сведения о современных экосистемах.

Историческая экология изучает изменения, связанные с развитием человеческой цивилизацией, и технологии, их возрастающее влияние на природу, охватывая период от неолита до наших дней. Используя исторические подходы, можно выявлять долговременные экологические тенденции, которые невозможно установить другими методами. Таковы, например, изменения климата, расселение видов растений и животных.

В последние годы успехи техники дали возможность изучать сложные экологические системы. Использовались метод меченых атомов, спектрометрия, колориметрия, хроматография, математическое моделирование и т.д. Это позволило ученым разных стран, работающих по общей Международной биологической программе (МБП), подсчитать максимальную биологическую продуктивность всей нашей планеты и максимально возможные нормы изъятия продукции для нужд растущего населения Земли. Итоги работы ученых по МБП поставили перед современным обществом актуальнейшую задачу предотвращения возможных нарушений биологического равновесия в масштабах всей планеты.

Вопросы для самоконтроля: