Sisu
- Mis on ökoloogia?
- Vaatlus ja välitööd
- Saadud andmete liigid
- Välitööde uuringute tüübid
- Ökoloogilised katsed
- Manipulatiivsed katsed
- Looduslikud katsed
- Vaatluskatsed
- Modelleerimine
Ökoloogia on organismide ja nende keskkonna vaheliste seoste uurimine maa peal. Selle seose uurimiseks kasutatakse mitmeid ökoloogilisi meetodeid, sealhulgas eksperimenteerimist ja modelleerimist.
Kasutada võib manipuleerivaid, looduslikke või vaatluslikke katseid. Modelleerimine aitab kogutud andmeid analüüsida.
Mis on ökoloogia?
Ökoloogia, uuritakse, kuidas organismid oma keskkonna ja üksteisega suhtlevad, tuginedes mitmele muule erialale. Ökoloogia keskkonnateadus hõlmab bioloogiat, keemiat, botaanikat, zooloogiat, matemaatikat ja muid valdkondi.
Ökoloogias uuritakse liikide koostoimeid, populatsiooni suurust, ökoloogilisi nišše, toiduvõrku, energiavoogu ja keskkonnategureid. Selleks tuginevad ökoloogid võimalikult täpsete andmete kogumiseks hoolikatele meetoditele. Kui andmed on kogutud, analüüsivad ökoloogid neid oma teadusuuringute jaoks.
Nendest uurimismeetoditest saadud teave võib siis aidata ökoloogidel leida inimeste või looduslike tegurite põhjustatud mõjusid. Seda teavet saab seejärel kasutada mõjutatud piirkondade või liikide haldamiseks ja säilitamiseks.
Vaatlus ja välitööd
Iga katse nõuab vaatlust. Ökoloogid peavad jälgima keskkonda, selles asuvaid liike ja seda, kuidas need liigid interakteeruvad, kasvavad ja muutuvad. Erinevad uurimisprojektid nõuavad erinevat tüüpi hinnanguid ja tähelepanekuid.
Ökoloogid kasutavad mõnikord a töölauapõhine hindaminevõi DBA, et koguda ja kokku võtta teavet huvipakkuvate valdkondade kohta. Selle stsenaariumi korral kasutavad ökoloogid muudest allikatest juba kogutud teavet.
Sageli aga tuginevad ökoloogid vaatlus- ja välitööd. See eeldab huvipakkuva subjekti elupaika minekut, et jälgida seda loomulikus olekus. Väliuuringute abil saavad ökoloogid jälgida liikide populatsiooni kasvu, jälgida kogukonna ökoloogiat tegevuses ja uurida kõigi uute liikide või muude sissetoodud nähtuste mõju keskkonnale.
Iga põllusala on olemuselt, kuju või muul viisil erinev. Ökoloogilised meetodid võimaldavad selliseid erinevusi, nii et vaatluste ja proovide võtmiseks saab kasutada erinevaid vahendeid. Eelarvamuse vastu võitlemiseks on ülioluline, et valimid võetakse juhuslikult.
Saadud andmete liigid
Vaatlus- ja välitööde käigus saadud andmed võivad olla kas kvalitatiivsed või kvantitatiivsed. Need kaks andmete liigitust erinevad erineval viisil.
Kvalitatiivsed andmed: Kvalitatiivsed andmed viitavad a objekti või tingimuste kvaliteet. Seetõttu on see midagi enamat kirjeldav andmete vorm. Seda ei ole kerge mõõta ja see kogutakse vaatluse teel.
Kuna kvalitatiivsed andmed on kirjeldavad, võivad need sisaldada selliseid aspekte nagu värv, kuju, kas taevas on pilvine või päikseline või muid vaatluskoha väljanägemise aspekte. Kvalitatiivsed andmed pole arvulised nagu kvantitatiivsed andmed. Seetõttu peetakse seda vähem usaldusväärseks kui kvantitatiivseid andmeid.
Kvantitatiivsed andmed: Kvantitatiivsed andmed viitavad arvväärtused või kogused. Seda tüüpi andmeid saab mõõta ja need on tavaliselt arvude kujul. Kvantitatiivsete andmete näideteks võivad olla pH tase mullas, hiirte arv põllul, proovide andmed, soolsuse tase ja muu teave numbriliselt.
Ökoloogid kasutavad statistikat kvantitatiivsete andmete analüüsimiseks. Seetõttu peetakse seda usaldusväärsemaks andmevormiks kui kvalitatiivsed andmed.
Välitööde uuringute tüübid
Otsene uuring: Teadlased saavad otseselt jälgida oma keskkonnas olevaid loomi ja taimi. Seda nimetatakse otseseks küsitluseks. Isegi nii kaugetes kohtades kui merepõrand võib ökoloog uurida veealust keskkonda. Otsene uuring eeldaks sel juhul sellise keskkonna pildistamist või filmimist.
Mõned proovivõtuviisid, mida merepõhjal mereelustiku piltide salvestamiseks kasutatakse, hõlmavad videoklippe, veekardinakaameraid ja Ham-Cams-i. Ham-Cams on kinnitatud Hamon Grabi külge, proovide ämbriseadesse, mida kasutatakse proovide kogumiseks. See on üks tõhus viis loomade populatsioonide uurimiseks.
Hamoni haara on merepõhjast sette kogumise meetod ja sete võetakse ökoloogidele paati, et sorteerida ja pildistada. Need loomad tuvastatakse laboris mujal.
Lisaks Hamon Grabile sisaldavad merealused kogumisseadmed piimtraali, mida kasutatakse suuremate mereloomade saamiseks. See hõlmab võrgu kinnitamist terasest tala külge ja traali paadi tagantpoolt. Proovid tuuakse paadi pardale ning pildistatakse ja loendatakse.
Kaudne uuring: Organismide otsest jälgimist ei ole alati otstarbekas ega soovitav teha. Sellises olukorras eeldavad ökoloogilised meetodid jälgi, mida need liigid maha jätavad. Need võivad hõlmata loomade hajumist, jalgu ja muid nende olemasolu näitajaid.
Ökoloogilised katsed
Ökoloogiliste uurimismeetodite peamine eesmärk on saada kvaliteetseid andmeid. Selleks tuleb eksperimente hoolikalt planeerida.
Hüpotees: Mis tahes eksperimentaalse kavandamise esimene samm on hüpoteesi või teadusliku küsimuse esitamine. Seejärel saavad teadlased välja töötada proovide võtmise üksikasjaliku plaani.
Põllutöökatseid mõjutavad tegurid hõlmavad proovi vajava ala suurust ja kuju. Põlluplatside suurus varieerub väikestest väga suurteni, sõltuvalt sellest, milliseid ökoloogilisi kooslusi uuritakse. Loomaökoloogia katsetes tuleb arvestada loomade potentsiaalset liikumist ja suurust.
Näiteks ämblikud ei vajaks õppetööks suurt väliväljakut. Sama oleks ka mullakeemia või mullaselgrootute uurimisel. Võite kasutada suurust 15 meetrit 15 meetrit.
Rohttaimede ja väikeste imetajate jaoks võib olla vaja kuni 30 ruutmeetri suuruseid põlde. Puud ja linnud vajaksid paar hektarit. Kui uurite suuri, liikuvaid loomi, nagu hirved või karud, võib see tähendada üsna mitme hektari suuruse ala vajamist.
Samuti on otsustav saitide arvu määramine. Mõni väliuuring võib vajada ainult ühte saiti. Kuid kui uuringusse on kaasatud kaks või enam elupaika, on vaja kahte või enamat kasvukohta.
Tööriistad: Põllupesade jaoks kasutatavate tööriistade hulka kuuluvad transektid, proovitükid, proovitükkideta proovivõtt, punktmeetod, transekti-pealtkuulamise meetod ja punkti-kvartali meetod. Eesmärk on saada erapooletult piisavalt suure koguse proove, et statistilised analüüsid oleksid kindlamad. Andmete salvestamine põllule andmelehtedele aitab kaasa andmete kogumisele.
Hästi kavandatud ökoloogilisel katsel on selge eesmärk või küsimus. Teadlased peaksid erakordselt ettevaatlikult eemaldama eelarvamusi, pakkudes nii kopeerimist kui ka randomiseerimist. Esmatähtis on teadmine nii uuritavatest liikidest kui ka nendes sisalduvatest organismidest.
Tulemused: Pärast valmimist tuleks kogutud ökoloogilisi andmeid arvutiga analüüsida. Ökoloogilisi katseid saab teha kolme tüüpi: manipuleeritavad, looduslikud ja vaatluslikud.
Manipulatiivsed katsed
Manipulatiivsed katsed on need, milles teadlane muudab tegurit et näha, kuidas see ökosüsteemi mõjutab. Seda on võimalik teha põllul või laboris.
Seda tüüpi eksperimendid tagavad kontrollitud häireid. Nad töötavad juhtudel, kui välitööd ei saa erinevatel põhjustel toimuda terves piirkonnas.
Manipulatiivsete katsete negatiivne külg on see, et need ei esinda alati loodusliku ökosüsteemis toimuvat. Lisaks ei pruugi manipuleerivad katsed paljastada täheldatud mustrite taga olevat mehhanismi. Samuti pole muutujate muutmine manipuleeritavas katses lihtne.
Näide: Kui soovite õppida ämblike sisaliku kiskumise kohta, saate muuta sisalike arvu hoidmiskohtades ja uurida, kui palju ämblikke selle efekti tagajärjel tekkis.
Suurem ja praegune manipuleerimiskatse näide on huntide taastoomine Yellowstone'i rahvusparki. See uuesti sissetoomine võimaldab ökoloogidel jälgida, kuidas hundid naasevad nende normaalsesse levialasse.
Juba on teadlased teada saanud, et pärast huntide taasasustamist toimus ökosüsteemis kohene muutus. Põdrakarja käitumine muutus. Suurenenud põdrade suremus tõi kaasa stabiilsema toiduvarude nii huntidele kui ka porisööjatele.
Looduslikud katsed
Looduslikke katseid, nagu nende nimigi viitab, ei suuna inimesed. Need on looduse põhjustatud ökosüsteemi manipulatsioonid. Näiteks loodusõnnetuse, kliimamuutuste või sissetungivate liikide sissetoomise järel kujutab ökosüsteem ise eksperimenti.
Muidugi ei ole sellised reaalmaailma interaktsioonid tõeliselt eksperimendid. Need stsenaariumid pakuvad ökoloogidele võimalusi uurida looduslike sündmuste mõju ökosüsteemi liikidele.
Näide: Ökoloogid võiksid saarel läbi viia loenduse loomade kohta, et uurida nende asustustihedust.
Peamine erinevus manipuleerivate ja looduslike katsete vahel andmete vaatenurgast on see, et looduslikud katsed ei oma kontrolli. Seetõttu on mõnikord põhjus ja põhjus raskem kindlaks teha.
Sellegipoolest on looduskatsetest saada kasulikku teavet. Keskkonnamuutujaid, näiteks loomade niiskuse taset ja tihedust, saab andmete kasutamiseks endiselt kasutada. Lisaks sellele võivad looduslikud katsed toimuda suurtel aladel või tohutul ajaperioodil. See eristab neid veelgi manipuleerivatest katsetest.
Kahjuks on inimkond põhjustanud katastroofilisi looduskatseid kogu maailmas. Nende näideteks on elupaikade degradeerumine, kliimamuutused, invasiivsete liikide sissetoomine ja looduslike liikide eemaldamine.
Vaatluskatsed
Vaatluskatsed vajavad kvaliteetsete andmete saamiseks piisavat kopeerimist. Siin kehtib „reegel 10”; teadlased peaksid koguma 10 vaatlust iga vajaliku kategooria kohta. Välised mõjutused, nagu ilm ja muud häiringud, võivad endiselt takistada andmete kogumist. 10 kordusvaatluse kasutamine võib osutuda kasulikuks statistiliselt oluliste andmete saamiseks.
Oluline on teha randomiseerimine, eelistatavalt enne vaatluskatsete tegemist. Seda saab teha arvutustabeli abil. Juhuslik kasutamine tugevdab andmete kogumist, kuna vähendab eelarvamusi.
Tõhususe tagamiseks tuleks juhuslikku kasutamist ja kopeerimist kasutada koos. Segaduste vältimiseks tuleks kõik kohad, proovid ja töötlused jaotada juhuslikult.
Modelleerimine
Ökoloogilised meetodid sõltuvad suuresti statistilistest ja matemaatilistest mudelitest. Need annavad ökoloogidele võimaluse ennustada, kuidas ökosüsteem aja jooksul muutub või reageerida muutuvatele keskkonnatingimustele.
Modelleerimine pakub ka teist viisi ökoloogilise teabe dešifreerimiseks, kui põllutöö pole praktiline. Tegelikult on ainuüksi välitöödel tuginemisel mitmeid puudusi. Kuna välitööde maht on tavaliselt suur, pole katseid täpselt võimalik korrata. Mõnikord on põllutöödel kiirust piirav tegur isegi organismide eluiga. Muud väljakutsed hõlmavad aega, tööjõudu ja ruumi.
Seetõttu pakub modelleerimine meetodi, mille abil teavet sujuvamaks muuta.
Modelleerimise näideteks on võrrandid, simulatsioonid, graafikud ja statistilised analüüsid. Ökoloogid kasutavad modelleerimist ka abistavate kaartide koostamisel. Modelleerimine võimaldab andmete arvutamisel täita lünki proovide võtmisel. Ilma modelleerimiseta takistaks ökolooge väga palju andmeid, mida tuleb analüüsida ja edastada. Arvuti modelleerimine võimaldab andmete suhteliselt kiiret analüüsi.
Näiteks simulatsioonimudel võimaldab kirjeldada süsteeme, mis muidu oleksid traditsioonilise arvutuse jaoks äärmiselt keerulised ja liiga keerulised. Modelleerimine võimaldab teadlastel uurida kooseksisteerimist, rahvastiku dünaamikat ja paljusid teisi ökoloogia aspekte. Modelleerimine võib aidata ette näha mudeleid olulistel planeerimise eesmärkidel, näiteks kliimamuutuste jaoks.
Inimkonna mõju keskkonnale jätkub. Seetõttu on ökoloogide jaoks üha olulisem kasutada ökoloogilisi uurimismeetodeid, et leida võimalusi keskkonnamõjude leevendamiseks.