पारिस्थितिक अनुसंधान के तरीके: अवलोकन, प्रयोग और मॉडलिंग

परिस्थितिकी पृथ्वी पर जीवों और उनके पर्यावरण के बीच संबंधों का अध्ययन है। प्रयोग और मॉडलिंग सहित इस संबंध का अध्ययन करने के लिए कई पारिस्थितिक तरीकों का उपयोग किया जाता है।

जोड़ तोड़, प्राकृतिक या अवलोकन संबंधी प्रयोगों का उपयोग किया जा सकता है। मॉडलिंग एकत्रित डेटा का विश्लेषण करने में मदद करता है।

परिस्थितिकीजीव अपने पर्यावरण और एक दूसरे के साथ कैसे बातचीत करते हैं, इसका अध्ययन कई अन्य विषयों पर आधारित है। पारिस्थितिकी के पर्यावरण विज्ञान में जीव विज्ञान, रसायन विज्ञान, वनस्पति विज्ञान, प्राणीशास्त्र, गणित और अन्य क्षेत्र शामिल हैं।

पारिस्थितिकी प्रजातियों के अंतःक्रियाओं, जनसंख्या के आकार, पारिस्थितिक निचे, खाद्य जाले, ऊर्जा प्रवाह और पर्यावरणीय कारकों की जांच करती है। ऐसा करने के लिए, पारिस्थितिक विज्ञानी सबसे सटीक डेटा एकत्र करने के लिए सावधानीपूर्वक तरीकों पर भरोसा करते हैं जो वे कर सकते हैं। एक बार डेटा एकत्र हो जाने के बाद, पारिस्थितिकी विज्ञानी अपने शोध के लिए इसका विश्लेषण करते हैं।

इन शोध विधियों से प्राप्त जानकारी तब पारिस्थितिकीविदों को मनुष्यों या प्राकृतिक कारकों के कारण होने वाले प्रभावों को खोजने में मदद कर सकती है। इस जानकारी का उपयोग प्रभावित क्षेत्रों या प्रजातियों के प्रबंधन और संरक्षण में मदद के लिए किया जा सकता है।

प्रत्येक प्रयोग अवलोकन की आवश्यकता है। पारिस्थितिकीविदों को पर्यावरण, उसके भीतर की प्रजातियों और उन प्रजातियों के परस्पर क्रिया, विकास और परिवर्तन का निरीक्षण करना चाहिए। विभिन्न शोध परियोजनाओं के लिए विभिन्न प्रकार के आकलन और अवलोकन की आवश्यकता होती है।

पारिस्थितिक विज्ञानी कभी-कभी उपयोग करते हैं a डेस्क-आधारित मूल्यांकन, या डीबीए, रुचि के विशिष्ट क्षेत्रों के बारे में जानकारी एकत्र करने और सारांशित करने के लिए। इस परिदृश्य में, पारिस्थितिकी विज्ञानी अन्य स्रोतों से पहले से एकत्र की गई जानकारी का उपयोग कर रहे हैं।

हालांकि, कई बार, पारिस्थितिकीविद इस पर भरोसा करते हैं अवलोकन और क्षेत्र कार्य. यह वास्तव में अपनी प्राकृतिक अवस्था में इसे देखने के लिए रुचि के विषय के आवास में जाने पर जोर देता है। क्षेत्र सर्वेक्षण करके, पारिस्थितिक विज्ञानी प्रजातियों की जनसंख्या वृद्धि को ट्रैक कर सकते हैं, अवलोकन करें सामुदायिक पारिस्थितिकी कार्रवाई में और पर्यावरण में किसी भी नई प्रजाति या अन्य शुरू की गई घटनाओं के प्रभाव का अध्ययन।

प्रत्येक फील्ड साइट प्रकृति में, आकार में या अन्य तरीकों से भिन्न होगी। पारिस्थितिक तरीके इस तरह के अंतर की अनुमति देते हैं ताकि अवलोकन और नमूने के लिए विभिन्न उपकरणों का उपयोग किया जा सके। यह महत्वपूर्ण है कि पूर्वाग्रह से निपटने के लिए नमूना यादृच्छिक तरीके से किया जाए।

अवलोकन और क्षेत्र कार्य से प्राप्त आंकड़े या तो गुणात्मक या मात्रात्मक हो सकते हैं। डेटा के ये दो वर्गीकरण अलग-अलग तरीकों से भिन्न होते हैं।

गुणात्मक तथ्य: गुणात्मक डेटा को संदर्भित करता है a विषय या शर्तों की गुणवत्ता. इसलिए यह एक अधिक है वर्णनात्मक डेटा का रूप। इसे आसानी से मापा नहीं जाता है, और इसे अवलोकन द्वारा एकत्र किया जाता है।

क्योंकि गुणात्मक डेटा वर्णनात्मक है, इसमें रंग, आकार, चाहे आकाश बादल हो या धूप, या अन्य पहलू जैसे कि अवलोकन साइट कैसे दिख सकती है, जैसे पहलू शामिल हो सकते हैं। गुणात्मक डेटा मात्रात्मक डेटा की तरह संख्यात्मक नहीं है। इसलिए इसे मात्रात्मक डेटा की तुलना में कम विश्वसनीय माना जाता है।

मात्रात्मक डेटा: मात्रात्मक डेटा को संदर्भित करता है संख्यात्मक मान या मात्रा. इस प्रकार के डेटा को मापा जा सकता है और आमतौर पर संख्या के रूप में होते हैं। मात्रात्मक डेटा के उदाहरणों में मिट्टी में पीएच स्तर, फ़ील्ड साइट में चूहों की संख्या, नमूना डेटा, लवणता स्तर और संख्यात्मक रूप में अन्य जानकारी शामिल हो सकती है।

पारिस्थितिक विज्ञानी मात्रात्मक डेटा का विश्लेषण करने के लिए आँकड़ों का उपयोग करते हैं। इसलिए इसे गुणात्मक डेटा की तुलना में डेटा का अधिक विश्वसनीय रूप माना जाता है।

प्रत्यक्ष सर्वेक्षण: वैज्ञानिक सीधे अपने वातावरण में जानवरों और पौधों का निरीक्षण कर सकते हैं। इसे प्रत्यक्ष सर्वेक्षण कहते हैं। यहां तक ​​​​कि समुद्र तल के रूप में दूरस्थ स्थानों में भी, पारिस्थितिकीविद् पानी के नीचे के वातावरण का अध्ययन कर सकते हैं। इस मामले में एक सीधा सर्वेक्षण ऐसे वातावरण की तस्वीर या फिल्मांकन करेगा।

समुद्र तल पर समुद्री जीवन की छवियों को रिकॉर्ड करने के लिए उपयोग की जाने वाली कुछ नमूनाकरण विधियों में वीडियो स्लेज, वाटर कर्टन कैमरा और हैम-कैम शामिल हैं। हैम-कैम एक हैमोन ग्रैब से जुड़े होते हैं, एक नमूना बकेट डिवाइस जिसका उपयोग नमूने एकत्र करने के लिए किया जाता है। यह जानवरों की आबादी का अध्ययन करने का एक प्रभावी तरीका है।

हैमोन ग्रैब समुद्र तल से तलछट एकत्र करने की एक विधि है, और तलछट को पारिस्थितिकीविदों के माध्यम से छाँटने और तस्वीर के लिए एक नाव पर ले जाया जाता है। इन जानवरों की पहचान कहीं और प्रयोगशाला में की जाएगी।

एक हैमोन ग्रैब के अलावा, समुद्र के नीचे संग्रह उपकरणों में एक बीम ट्रॉल शामिल होता है, जिसका उपयोग बड़े समुद्री जानवरों को प्राप्त करने के लिए किया जाता है। इसमें एक स्टील बीम के लिए एक जाल संलग्न करना और एक नाव के पीछे से फँसाना शामिल है। नमूने नाव पर लाए जाते हैं और फोटो खींचे जाते हैं और गिने जाते हैं।

अप्रत्यक्ष सर्वेक्षण: जीवों का प्रत्यक्ष निरीक्षण करना हमेशा व्यावहारिक या वांछनीय नहीं होता है। इस स्थिति में, पारिस्थितिक तरीकों में उन प्रजातियों के निशान का अवलोकन करना शामिल है जो वे पीछे छोड़ते हैं। इनमें जानवरों की खाल, पैरों के निशान और उनकी उपस्थिति के अन्य संकेतक शामिल हो सकते हैं।

अनुसंधान के लिए पारिस्थितिक तरीकों का व्यापक उद्देश्य उच्च गुणवत्ता वाले डेटा प्राप्त करना है। ऐसा करने के लिए, प्रयोगों की सावधानीपूर्वक योजना बनाई जानी चाहिए।

परिकल्पना: किसी भी प्रायोगिक डिजाइन में पहला कदम एक परिकल्पना या वैज्ञानिक प्रश्न के साथ आना है। फिर, शोधकर्ता नमूने के लिए एक विस्तृत योजना के साथ आ सकते हैं।

क्षेत्र कार्य प्रयोगों को प्रभावित करने वाले कारकों में उस क्षेत्र का आकार और आकार शामिल होता है जिसे नमूना लेने की आवश्यकता होती है। किस पारिस्थितिक समुदायों का अध्ययन किया जा रहा है, इस पर निर्भर करते हुए फील्ड साइट का आकार छोटे से लेकर बहुत बड़े तक होता है। पशु पारिस्थितिकी में प्रयोगों को संभावित गति और जानवरों के आकार को ध्यान में रखना चाहिए।

उदाहरण के लिए, मकड़ियों को अध्ययन के लिए बड़े क्षेत्र की साइट की आवश्यकता नहीं होगी। मृदा रसायन या मृदा अकशेरुकी का अध्ययन करते समय भी यही सच होगा। आप 15 मीटर x 15 मीटर के आकार का उपयोग कर सकते हैं।

शाकाहारी पौधों और छोटे स्तनधारियों को 30 वर्ग मीटर तक के क्षेत्र की आवश्यकता हो सकती है। पेड़ों और पक्षियों को कुछ हेक्टेयर की आवश्यकता हो सकती है। यदि आप हिरण या भालू जैसे बड़े, मोबाइल जानवरों का अध्ययन कर रहे हैं, तो इसका मतलब यह हो सकता है कि कई हेक्टेयर के काफी बड़े क्षेत्र की आवश्यकता है।

साइटों की संख्या तय करना भी महत्वपूर्ण है। कुछ क्षेत्र अध्ययनों के लिए केवल एक साइट की आवश्यकता हो सकती है। लेकिन यदि अध्ययन में दो या दो से अधिक आवासों को शामिल किया जाता है, तो दो या अधिक क्षेत्र स्थलों की आवश्यकता होती है।

उपकरण: फील्ड साइट्स के लिए उपयोग किए जाने वाले टूल्स में ट्रांससेक्ट्स, सैंपलिंग प्लॉट्स, प्लॉटलेस सैंपलिंग, पॉइंट मेथड, ट्रांसेक्ट-इंटरसेप्ट मेथड और पॉइंट-क्वार्टर मेथड शामिल हैं। लक्ष्य एक उच्च-पर्याप्त मात्रा के निष्पक्ष नमूने प्राप्त करना है जो सांख्यिकीय विश्लेषण ध्वनिपूर्ण होगा। फ़ील्ड डेटा शीट पर जानकारी रिकॉर्ड करना डेटा संग्रह में सहायता करता है।

एक अच्छी तरह से डिज़ाइन किए गए पारिस्थितिक प्रयोग में उद्देश्य या प्रश्न का स्पष्ट विवरण होगा। शोधकर्ताओं को प्रतिकृति और यादृच्छिककरण दोनों प्रदान करके पूर्वाग्रह को दूर करने के लिए असाधारण देखभाल करनी चाहिए। अध्ययन की जा रही प्रजातियों के साथ-साथ उनके भीतर के जीवों का ज्ञान सर्वोपरि है।

परिणाम: पूरा होने पर, एकत्रित पारिस्थितिक डेटा का कंप्यूटर के साथ विश्लेषण किया जाना चाहिए। तीन प्रकार के पारिस्थितिक प्रयोग किए जा सकते हैं: जोड़ तोड़, प्राकृतिक और अवलोकन।

जोड़-तोड़ प्रयोग वे होते हैं जिनमें शोधकर्ता एक कारक बदलता है यह देखने के लिए कि यह एक पारिस्थितिकी तंत्र को कैसे प्रभावित करता है। यह क्षेत्र में या प्रयोगशाला में करना संभव है।

इस प्रकार के प्रयोग नियंत्रित तरीके से हस्तक्षेप प्रदान करते हैं। वे ऐसे मामलों में काम करते हैं जिनमें विभिन्न कारणों से पूरे क्षेत्र में फील्ड वर्क नहीं हो सकता है।

जोड़-तोड़ प्रयोगों का नकारात्मक पक्ष यह है कि वे हमेशा इस बात के प्रतिनिधि नहीं होते हैं कि प्राकृतिक पारिस्थितिकी तंत्र में क्या होगा। इसके अतिरिक्त, हेर-फेर करने वाले प्रयोग देखे गए किसी भी पैटर्न के पीछे के तंत्र को प्रकट नहीं कर सकते हैं। जोड़-तोड़ वाले प्रयोग में चरों को बदलना भी आसान नहीं है।

उदाहरण: अगर आप छिपकली के बारे में जानना चाहते हैं शिकार मकड़ियों के लिए, आप बाड़ों में छिपकलियों की संख्या को बदल सकते हैं और अध्ययन कर सकते हैं कि इस प्रभाव से कितनी मकड़ियाँ निकलीं।

हेरफेर प्रयोग का एक बड़ा और वर्तमान उदाहरण भेड़ियों का येलोस्टोन नेशनल पार्क में पुन: परिचय है। यह पुनरुत्पादन पारिस्थितिकीविदों को भेड़ियों के प्रभाव का निरीक्षण करने की अनुमति देता है जो कभी उनकी सामान्य सीमा थी।

पहले से ही, शोधकर्ताओं ने सीखा है कि भेड़ियों के पुन: पेश किए जाने के बाद पारिस्थितिकी तंत्र में तत्काल परिवर्तन हुआ। एल्क झुंड का व्यवहार बदल गया। एल्क मृत्यु दर में वृद्धि से भेड़ियों और कैरियन खाने वालों दोनों के लिए अधिक स्थिर खाद्य आपूर्ति हुई।

प्राकृतिक प्रयोग, जैसा कि उनके नाम का तात्पर्य है, मनुष्यों द्वारा निर्देशित नहीं हैं। ये प्रकृति के कारण एक पारिस्थितिकी तंत्र के हेरफेर हैं। उदाहरण के लिए, एक प्राकृतिक आपदा, जलवायु परिवर्तन या आक्रामक प्रजातियों के परिचय के मद्देनजर, पारिस्थितिकी तंत्र स्वयं एक प्रयोग का प्रतिनिधित्व करता है।

बेशक, इस तरह की वास्तविक दुनिया की बातचीत वास्तव में प्रयोग नहीं हैं। ये परिदृश्य पारिस्थितिकीविदों को एक पारिस्थितिकी तंत्र में प्रजातियों पर प्राकृतिक घटनाओं के प्रभावों का अध्ययन करने के अवसर प्रदान करते हैं।

उदाहरण: पारिस्थितिकीविद् अपने अध्ययन के लिए एक द्वीप पर जानवरों की जनगणना ले सकते हैं आबादी घनत्व।

डेटा के नजरिए से जोड़-तोड़ और प्राकृतिक प्रयोगों के बीच मुख्य अंतर यह है कि प्राकृतिक प्रयोगों का नियंत्रण नहीं होता है। इसलिए कभी-कभी कारण और प्रभाव को निर्धारित करना कठिन होता है।

फिर भी, प्राकृतिक प्रयोगों से प्राप्त होने वाली उपयोगी जानकारी है। नमी के स्तर और जानवरों के घनत्व जैसे पर्यावरणीय चर अभी भी डेटा उद्देश्यों के लिए उपयोग किए जा सकते हैं। इसके अतिरिक्त, प्राकृतिक प्रयोग बड़े क्षेत्रों या समय के विशाल हिस्सों में हो सकते हैं। यह आगे उन्हें जोड़-तोड़ वाले प्रयोगों से अलग करता है।

दुर्भाग्य से, मानवता ने दुनिया भर में विनाशकारी प्राकृतिक प्रयोग किए हैं। इनमें से कुछ उदाहरणों में निवास स्थान का क्षरण, जलवायु परिवर्तन, आक्रामक प्रजातियों का परिचय और देशी प्रजातियों को हटाना शामिल हैं।

अवलोकन संबंधी प्रयोगों के लिए उच्च गुणवत्ता वाले डेटा के लिए पर्याप्त प्रतिकृति की आवश्यकता होती है। "10 का नियम" यहां लागू होता है; शोधकर्ताओं को आवश्यक प्रत्येक श्रेणी के लिए 10 अवलोकन एकत्र करने चाहिए। बाहरी प्रभाव अभी भी मौसम और अन्य गड़बड़ी जैसे डेटा एकत्र करने के प्रयासों में बाधा डाल सकते हैं। हालाँकि, 10 प्रतिकृति टिप्पणियों का उपयोग सांख्यिकीय रूप से महत्वपूर्ण डेटा प्राप्त करने में मददगार साबित हो सकता है।

अवलोकन संबंधी प्रयोगों को करने से पहले, अधिमानतः यादृच्छिककरण करना महत्वपूर्ण है। यह कंप्यूटर पर स्प्रेडशीट के साथ किया जा सकता है। रैंडमाइजेशन डेटा संग्रह को मजबूत करता है क्योंकि यह पूर्वाग्रह को कम करता है।

प्रभावी होने के लिए यादृच्छिकरण और प्रतिकृति का एक साथ उपयोग किया जाना चाहिए। भ्रमित परिणामों से बचने के लिए साइटों, नमूनों और उपचारों को बेतरतीब ढंग से सौंपा जाना चाहिए।

पारिस्थितिक तरीके सांख्यिकीय और गणितीय मॉडल पर बहुत अधिक निर्भर करते हैं। ये पारिस्थितिकीविदों को यह अनुमान लगाने का एक तरीका प्रदान करते हैं कि समय के साथ एक पारिस्थितिकी तंत्र कैसे बदलेगा या पर्यावरण में बदलती परिस्थितियों पर प्रतिक्रिया करेगा।

मोडलिंग जब क्षेत्र कार्य व्यावहारिक नहीं होता है तो पारिस्थितिक जानकारी को समझने का एक और तरीका भी प्रदान करता है। वास्तव में, केवल फील्ड वर्क पर निर्भर रहने में कई कमियां हैं। आमतौर पर बड़े पैमाने पर क्षेत्र कार्य के कारण, प्रयोगों को ठीक से दोहराना संभव नहीं है। कभी-कभी जीवों का जीवनकाल भी क्षेत्र कार्य के लिए दर-सीमित कारक होता है। अन्य चुनौतियों में समय, श्रम और स्थान शामिल हैं।

इसलिए, मॉडलिंग एक ऐसी विधि प्रदान करता है जिसमें सूचना को अधिक कुशल तरीके से सुव्यवस्थित किया जा सकता है।

मॉडलिंग के उदाहरणों में समीकरण, सिमुलेशन, ग्राफ़ और सांख्यिकीय विश्लेषण शामिल हैं। पारिस्थितिक विज्ञानी मॉडलिंग का उपयोग सहायक मानचित्र बनाने के लिए भी करते हैं। मॉडलिंग डेटा की गणना के लिए नमूनाकरण से अंतराल को भरने की अनुमति देता है। मॉडलिंग के बिना, पारिस्थितिकीविदों को डेटा की भारी मात्रा में बाधा उत्पन्न होगी जिसका विश्लेषण और संचार करने की आवश्यकता है। कंप्यूटर मॉडलिंग डेटा के तुलनात्मक रूप से तेजी से विश्लेषण की अनुमति देता है।

एक सिमुलेशन मॉडल, उदाहरण के लिए, उन प्रणालियों के विवरण को सक्षम करता है जो पारंपरिक कैलकुस के लिए अन्यथा बेहद कठिन और बहुत जटिल होंगे। मॉडलिंग वैज्ञानिकों को सह-अस्तित्व, जनसंख्या की गतिशीलता और पारिस्थितिकी के कई अन्य पहलुओं का अध्ययन करने की अनुमति देता है। मॉडलिंग महत्वपूर्ण योजना उद्देश्यों के लिए पैटर्न की भविष्यवाणी करने में मदद कर सकता है, जैसे कि जलवायु परिवर्तन के लिए।

पर्यावरण पर मानवता का प्रभाव जारी रहेगा। इसलिए पारिस्थितिकीविदों के लिए पर्यावरण पर पड़ने वाले प्रभावों को कम करने के तरीके खोजने के लिए पारिस्थितिक अनुसंधान विधियों का उपयोग करना और भी महत्वपूर्ण हो जाता है।