Obsah
- Čo je ekológia?
- Pozorovanie a práca v teréne
- Typy získaných údajov
- Druhy zisťovaní v teréne
- Ekologické experimenty
- Manipulačné experimenty
- Prírodné experimenty
- Pozorovacie experimenty
- modelovanie
ekológia je štúdium vzťahu medzi organizmami a ich prostredím na Zemi. Na štúdium tohto vzťahu sa používa niekoľko ekologických metód vrátane experimentovania a modelovania.
Môžu sa použiť manipulačné, prírodné alebo pozorovacie experimenty. Modelovanie pomáha analyzovať zhromaždené údaje.
Čo je ekológia?
ekológia, štúdia toho, ako organizmy interagujú so svojim prostredím a navzájom, vychádza z niekoľkých ďalších disciplín. Ekológia životného prostredia zahŕňa biológiu, chémiu, botaniku, zoológiu, matematiku a ďalšie oblasti.
Ekológia skúma interakcie druhov, veľkosť populácie, ekologické miesta, potravinové siete, tok energie a faktory životného prostredia. Za týmto účelom sa ekológovia spoliehajú na starostlivé metódy zhromažďovania najpresnejších údajov, aké môžu. Akonáhle sú údaje zhromaždené, ekológovia ich potom analyzujú pre svoj výskum.
Informácie získané z týchto výskumných metód potom môžu ekológom pomôcť nájsť vplyvy spôsobené ľuďmi alebo prírodnými faktormi. Tieto informácie sa potom môžu použiť na pomoc pri správe a ochrane postihnutých oblastí alebo druhov.
Pozorovanie a práca v teréne
Každý experiment vyžaduje pozorovanie. Ekológovia musia pozorovať prostredie, druhy v ňom a ako tieto druhy interagujú, rastú a menia sa. Rôzne výskumné projekty si vyžadujú rôzne typy hodnotení a pozorovaní.
Ekológovia niekedy používajú a stolové hodnoteniealebo DBA, zhromažďovať a sumarizovať informácie o konkrétnych oblastiach záujmu. V tomto scenári ekológovia využívajú informácie, ktoré už boli zhromaždené z iných zdrojov.
Ekológovia sa však často spoliehajú pozorovanie a práca v teréne, Znamená to vlastne ísť do biotopu predmetu záujmu a pozorovať ho v prirodzenom stave. Prostredníctvom terénnych prieskumov môžu ekológovia sledovať populačný rast druhov, pozorovať ekológiu spoločenstva v akcii a študovať vplyv každého nového druhu alebo iného zavedeného fenoménu na životné prostredie.
Každá stránka poľa sa bude líšiť v prírode, v tvare alebo iným spôsobom. Ekologické metódy umožňujú také rozdiely, aby bolo možné na pozorovanie a odber vzoriek použiť rôzne nástroje. Na boj proti zaujatosti je nevyhnutné, aby sa odber vzoriek vykonával náhodne.
Typy získaných údajov
Údaje získané z pozorovania a práce v teréne môžu byť buď kvalitatívne alebo kvantitatívne. Tieto dve klasifikácie údajov sa líšia rôznymi spôsobmi.
Kvalitatívne údaje: Kvalitatívne údaje sa týkajú a kvalita subjektu alebo podmienok, Je to teda viac opisný forma údajov. Nie je ľahko merateľný a zhromažďuje sa pozorovaním.
Pretože kvalitatívne údaje sú opisné, môžu zahŕňať aspekty, ako sú farba, tvar, či je obloha oblačno alebo slnečno, alebo iné aspekty toho, ako môže pozorovacie miesto vyzerať. Kvalitatívne údaje nie sú číselné ako kvantitatívne údaje. Preto sa považuje za menej spoľahlivé ako kvantitatívne údaje.
Kvantitatívne údaje: Kvantitatívne údaje sa vzťahujú na číselné hodnoty alebo množstvá, Tieto druhy údajov je možné merať a majú zvyčajne číselnú podobu. Príklady kvantitatívnych údajov môžu zahŕňať hladiny pH v pôde, počet myší v teréne, údaje o vzorkách, hladiny slanosti a ďalšie informácie v číselnej forme.
Ekológovia používajú štatistické údaje na analýzu kvantitatívnych údajov. Preto sa považuje za spoľahlivejšiu formu údajov ako kvalitatívnych údajov.
Druhy zisťovaní v teréne
Priamy prieskum: Vedci môžu priamo pozorovať zvieratá a rastliny vo svojom prostredí. Toto sa nazýva priamy prieskum. Aj na vzdialených miestach ako morské dno, môže ekológ študovať podvodné prostredie. Priamy prieskum by v tomto prípade znamenal fotografovanie alebo natáčanie takéhoto prostredia.
Niektoré metódy odoberania vzoriek používané na zaznamenávanie snímok morského života na morskom dne zahŕňajú video sánky, fotoaparáty na vodnú clonu a Ham-Cams. Ham-Cams sú pripevnené k Hamon Grab, vzorkovému vedru, ktoré sa používa na zbieranie vzoriek. Toto je jeden z účinných spôsobov skúmania populácií zvierat.
Hamon Grab je metóda zberu sedimentov z morského dna a sediment sa odvádza na loď, ktorú môžu ekológovia triediť a fotografovať. Tieto zvieratá budú identifikované v laboratóriu inde.
Okrem zariadenia Hamon Grab zahŕňajú zariadenia na zber podmorských vôd vlečnú sieť s rozporným brvnom, ktorá sa používa na získavanie väčších morských živočíchov. To znamená pripevnenie siete k oceľovému lúču a vlečné siete zo zadnej časti lode. Vzorky sa prinesú na palubu lode a vyfotografujú a spočítajú.
Nepriamy prieskum: Nie vždy je praktické alebo žiaduce pozorovať organizmy priamo. V tejto situácii ekologické metódy zahŕňajú pozorovanie stôp, ktoré tieto druhy zanechávajú. Mohli by zahŕňať šupky zvierat, nohy a iné ukazovatele ich prítomnosti.
Ekologické experimenty
Hlavným cieľom ekologických metód pre výskum je získavanie vysokokvalitných údajov. Za týmto účelom musia byť experimenty starostlivo naplánované.
hypotéza: Prvým krokom v každom experimentálnom návrhu je prísť s hypotézou alebo vedeckou otázkou. Vedci potom môžu prísť s podrobným plánom odberu vzoriek.
Faktory, ktoré ovplyvňujú experimenty v teréne, zahŕňajú veľkosť a tvar oblasti, z ktorej sa musia odobrať vzorky. Veľkosti polí sa pohybujú od malých po veľmi veľké, v závislosti od toho, aké ekologické spoločenstvá sa študujú. Pri pokusoch v ekológii zvierat sa musí zohľadniť potenciálny pohyb a veľkosť zvierat.
Napríklad pavúky by na štúdium nevyžadovali veľké terénne pracovisko. To isté by platilo pri štúdiu chémie pôdy alebo pôdnych bezstavovcov. Môžete použiť veľkosť 15 metrov x 15 metrov.
Bylinné rastliny a drobné cicavce si môžu vyžadovať polia až do 30 metrov štvorcových. Stromy a vtáky môžu potrebovať pár hektárov. Ak študujete veľké, mobilné zvieratá, ako sú jelene alebo medvede, mohlo by to znamenať, že by ste potrebovali pomerne veľkú plochu niekoľkých hektárov.
Rozhodujúce je aj rozhodovanie o počte lokalít. Niektoré terénne štúdie môžu vyžadovať iba jedno miesto. Ak sú však do štúdie zahrnuté dva alebo viac biotopov, sú potrebné dve alebo viac poľných lokalít.
nástroje: Medzi nástroje, ktoré sa používajú na pracoviskách v teréne, patria transekty, vzorkovacie grafy, vzorkovanie bez grafov, bodová metóda, metóda tranzitného odpočúvania a metóda bodového štvrťroku. Cieľom je získať nezaujaté vzorky dostatočného množstva, aby štatistické analýzy boli spoľahlivejšie. Zaznamenávanie informácií o poľných údajových listoch pomáha pri zbere údajov.
Dobre navrhnutý ekologický experiment bude mať jasné vyhlásenie o účele alebo otázke. Vedci by mali venovať mimoriadnu pozornosť odstráneniu zaujatosti poskytnutím replikácie aj randomizácie. Znalosť druhov, ktoré sa študujú, ako aj organizmov, ktoré sa v nich nachádzajú, je prvoradá.
výsledky: Po dokončení by sa mali zozbierané ekologické údaje analyzovať pomocou počítača. Existujú tri typy ekologických experimentov, ktoré môžu byť vykonané: manipulatívne, prirodzené a pozorovacie.
Manipulačné experimenty
Manipulačné experimenty sú tie, v ktorých výskumný pracovník mení faktor aby ste videli, ako to ovplyvňuje ekosystém. Je možné to urobiť na poli alebo v laboratóriu.
Tieto experimenty poskytujú kontrolovanú interferenciu. Pracujú v prípadoch, keď terénne práce nemôžu nastať v celej oblasti z rôznych dôvodov.
Nevýhodou manipulatívnych experimentov je, že nie vždy predstavujú to, čo by sa stalo v prírodnom ekosystéme. Okrem toho manipulačné experimenty nemusia odhaliť mechanizmus, ktorý stojí za pozorovanými vzormi. V manipulačnom experimente tiež nie je ľahké meniť premenné.
príklad: Ak ste sa chceli dozvedieť viac o jašterici, ktorú ste pred pavúkom našli, môžete zmeniť počet jašteríc v ohradách a študovať, koľko pavúkov z tohto efektu vyplynulo.
Väčším a súčasným príkladom manipulačného experimentu je opätovné zavedenie vlkov do národného parku Yellowstone. Toto znovuzavedenie umožňuje ekológom pozorovať účinok vlkov, ktorí sa vracajú k tomu, čo bolo kedysi normálne.
Vedci už zistili, že po opätovnom zavedení vlkov došlo k okamžitej zmene ekosystému. Chovanie stáda losov sa zmenilo. Zvýšená úmrtnosť losov viedla k stabilnejšiemu prísunu potravy pre jedlých vlkov a mravcov.
Prírodné experimenty
Prírodné experimenty, ako naznačuje ich názov, nie sú zamerané na ľudí. Sú to manipulácie ekosystému spôsobené prírodou. Napríklad v dôsledku prírodnej katastrofy, zmeny podnebia alebo introdukcie inváznych druhov predstavuje ekosystém sám experiment.
Interakcie v skutočnom svete, ako sú tieto, samozrejme nie sú skutočnými experimentmi. Tieto scenáre poskytujú ekológom príležitosť študovať účinky prírodných udalostí na druhy v ekosystéme.
Príklad: Ekológovia mohli na ostrove sčítanie zvierat na štúdium hustoty obyvateľstva.
Hlavný rozdiel medzi manipulatívnymi a prírodnými experimentmi z hľadiska údajov je v tom, že prírodné experimenty nemajú kontrolu. Preto je niekedy ťažšie určiť príčinu a následok.
Existujú však užitočné informácie, ktoré je možné získať z prírodných experimentov. Na účely údajov sa stále môžu používať environmentálne premenné, ako je úroveň vlhkosti a hustota zvierat. Prirodzené experimenty sa môžu vyskytnúť aj na veľkých plochách alebo v obrovských časových úsekoch. To ich ďalej odlišuje od manipulatívnych experimentov.
Ľudstvo bohužiaľ spôsobilo katastrofálne prírodné experimenty po celom svete. Medzi ich príklady patrí degradácia biotopov, zmena podnebia, introdukcia inváznych druhov a odstránenie pôvodných druhov.
Pozorovacie experimenty
Pozorovacie experimenty si vyžadujú adekvátne replikácie vysokokvalitných údajov. Platí tu pravidlo „10“; Vedci by mali zhromaždiť 10 pozorovaní pre každú požadovanú kategóriu. Vonkajšie vplyvy môžu stále brzdiť úsilie o zhromažďovanie údajov, ako je počasie a iné poruchy. Použitie 10 replikačných pozorovaní však môže byť užitočné pri získavaní štatisticky významných údajov.
Je dôležité vykonať randomizáciu, najlepšie pred uskutočnením pozorovacích experimentov. To je možné urobiť pomocou tabuľky v počítači. Randomizácia posilňuje zhromažďovanie údajov, pretože znižuje skreslenie.
Aby bola efektívna, randomizácia a replikácia by sa mali používať spolu. Miesta, vzorky a ošetrenia by sa mali náhodne prideľovať, aby sa predišlo nejasným výsledkom.
modelovanie
Ekologické metódy sa vo veľkej miere spoliehajú na štatistické a matematické modely. Poskytujú ekológom spôsob, ako predpovedať, ako sa ekosystém v priebehu času zmení, alebo reagovať na meniace sa podmienky v prostredí.
modelovanie poskytuje tiež ďalší spôsob na dešifrovanie ekologických informácií, ak práca v teréne nie je praktická. V skutočnosti existuje niekoľko nevýhod spoliehania sa výlučne na prácu v teréne. Z dôvodu zvyčajne veľkého rozsahu práce v teréne nie je možné experimenty presne replikovať. Niekedy dokonca aj životnosť organizmov je faktorom obmedzujúcim rýchlosť práce v teréne. Medzi ďalšie výzvy patrí čas, práca a vesmír.
Modelovanie preto poskytuje spôsob, ktorým možno efektívnejšie zefektívniť informácie.
Príklady modelovania zahŕňajú rovnice, simulácie, grafy a štatistické analýzy. Ekológovia používajú modelovanie aj na vytváranie užitočných máp. Modelovanie umožňuje výpočtom údajov vyplniť medzery zo vzorkovania. Bez modelovania by ekológom bránilo samotné množstvo údajov, ktoré je potrebné analyzovať a oznámiť. Počítačové modelovanie umožňuje porovnateľne rýchlu analýzu údajov.
Napríklad simulačný model umožňuje opis systémov, ktoré by boli inak pre tradičný počet mimoriadne zložité a príliš zložité. Modelovanie umožňuje vedcom študovať koexistenciu, populačnú dynamiku a mnoho ďalších aspektov ekológie. Modelovanie môže pomôcť predpovedať vzorce pre rozhodujúce účely plánovania, napríklad pre zmenu podnebia.
Dopad ľudstva na životné prostredie bude pokračovať. Preto je pre ekológov stále dôležitejšie používať metódy ekologického výskumu na nájdenie spôsobov, ako zmierniť účinky na životné prostredie.