ეკოლოგიური კვლევის მეთოდები: დაკვირვება, ექსპერიმენტირება და მოდელირება

ეკოლოგია არის დედამიწაზე ორგანიზმებსა და მათ გარემოს შორის ურთიერთმიმართების შესწავლა. ამ ურთიერთობის შესასწავლად გამოიყენება რამდენიმე ეკოლოგიური მეთოდი, მათ შორის ექსპერიმენტები და მოდელირება.

შეიძლება გამოყენებულ იქნას მანიპულაციური, ბუნებრივი ან დაკვირვების ექსპერიმენტები. მოდელირება ეხმარება შეგროვებული მონაცემების ანალიზში.

ეკოლოგია, ორგანიზმის ურთიერთქმედებასა და ერთმანეთთან ურთიერთქმედების შესწავლა კიდევ რამდენიმე დისციპლინას ემყარება. ეკოლოგიის გარემოს მეცნიერება მოიცავს ბიოლოგიას, ქიმიას, ბოტანიკას, ზოოლოგიას, მათემატიკასა და სხვა დარგებს.

ეკოლოგია იკვლევს სახეობათა ურთიერთქმედებას, მოსახლეობის რაოდენობას, ეკოლოგიურ ნიშებს, საკვების ქსელს, ენერგიის ნაკადს და გარემო ფაქტორებს. ამისათვის ეკოლოგები ეყრდნობიან ფრთხილად მეთოდებს, რომ შეაგროვონ ყველაზე ზუსტი მონაცემები. მონაცემების შეგროვების შემდეგ, ეკოლოგები აანალიზებენ მას კვლევისთვის.

ამ კვლევის მეთოდებით მიღებული ინფორმაცია შემდეგ ეკოლოგებს დაეხმარება ადამიანის ან ბუნებრივი ფაქტორებით გამოწვეული ზემოქმედების პოვნაში. შემდეგ ეს ინფორმაცია შეიძლება გამოყენებულ იქნას ზემოქმედების ქვეშ მოქცეული ტერიტორიების ან სახეობების მართვისა და შენარჩუნების დასახმარებლად.

ყველა ექსპერიმენტი მოითხოვს დაკვირვებას. ეკოლოგებმა უნდა დააკვირდნენ გარემოს, მის შიგნით არსებულ სახეობებს და როგორ ხდება ამ სახეობების ურთიერთქმედება, ზრდა და შეცვლა. სხვადასხვა კვლევითი პროექტი მოითხოვს სხვადასხვა ტიპის შეფასებებსა და დაკვირვებებს.

ეკოლოგები ზოგჯერ იყენებენ ა სამაგიდო შეფასება, ან DBA, ინფორმაციის შეგროვება და შეჯამება კონკრეტული ინტერესის სფეროების შესახებ. ამ სცენარში ეკოლოგები იყენებენ სხვა წყაროებიდან უკვე შეგროვებულ ინფორმაციას.

ხშირად, ეკოლოგები იმედოვნებენ დაკვირვება და საველე სამუშაოები. ეს ფაქტობრივად გულისხმობს დაინტერესებული სუბიექტის ჰაბიტატში მის ბუნებრივ მდგომარეობაში დაკვირვებას. საველე გამოკითხვების გაკეთებით, ეკოლოგებს შეუძლიათ აკონტროლონ სახეობების პოპულაციის ზრდა, დააკვირდნენ საზოგადოების ეკოლოგია მოქმედებაში და შეისწავლის ნებისმიერი ახალი სახეობის ან სხვა შემოტანილი ფენომენის გავლენას გარემოში.

თითოეული დარგობრივი საიტი განსხვავდება ბუნებით, ფორმით ან სხვა ფორმებით. ეკოლოგიური მეთოდები იძლევა ასეთ განსხვავებებს, რომ სხვადასხვა საშუალებების გამოყენება შესაძლებელია დაკვირვებისა და შერჩევისთვის. მნიშვნელოვანია, რომ შერჩევა მოხდეს შემთხვევითი გზით, მიკერძოებულობასთან საბრძოლველად.

დაკვირვებისა და საველე სამუშაოების შედეგად მიღებული მონაცემები შეიძლება იყოს როგორც თვისობრივი, ისე რაოდენობრივი. მონაცემთა ეს ორი კლასიფიკაცია განსხვავდება სხვადასხვა ფორმით.

თვისობრივი მონაცემები: თვისებრივი მონაცემები ეხება ა საგნის ან პირობების ხარისხი. ამიტომ უფრო მეტია აღწერითი მონაცემთა ფორმა. იგი ადვილად არ იზომება და მას აგროვებს დაკვირვებით.

იმის გამო, რომ თვისობრივი მონაცემები აღწერითია, შეიძლება მოიცავდეს ასპექტებს, როგორიცაა ფერი, ფორმა, ცა მოღრუბლული თუ მზიანი, ან სხვა ასპექტები, თუ როგორ შეიძლება დაკვირვების ადგილი გამოიყურებოდეს. თვისობრივი მონაცემები არ არის რიცხვითი, ისევე როგორც რაოდენობრივი მონაცემები. ამიტომ იგი ითვლება ნაკლებად საიმედოდ, ვიდრე რაოდენობრივი მონაცემები.

რაოდენობრივი მონაცემები: რაოდენობრივი მონაცემები ეხება რიცხვითი მნიშვნელობები ან სიდიდეები. ამ სახის მონაცემები შეიძლება იზომება და, როგორც წესი, რიცხვითი ფორმით არის წარმოდგენილი. რაოდენობრივი მონაცემების მაგალითები შეიძლება შეიცავდეს ნიადაგის pH დონეს, თაგვების რაოდენობას საველე ადგილზე, მონაცემების ნიმუში, მარილიანობის დონე და სხვა ინფორმაცია რიცხვითი ფორმით.

ეკოლოგები იყენებენ სტატისტიკას რაოდენობრივი მონაცემების გასაანალიზებლად. ამიტომ ითვლება მონაცემთა უფრო საიმედო ფორმად, ვიდრე თვისებრივი მონაცემები.

პირდაპირი გამოკითხვა: მეცნიერებს შეუძლიათ პირდაპირ დააკვირდნენ ცხოველებს და მცენარეებს მათ გარემოში. ამას პირდაპირი გამოკითხვა ეწოდება. ზღვის ფსკერზე შორეულ ადგილებშიც კი, ეკოლოგს შეუძლია წყალქვეშა გარემოს შესწავლა. ამ შემთხვევაში პირდაპირი გამოკვლევა გულისხმობს ამგვარი გარემოს გადაღებას ან გადაღებას.

სინჯების აღების ზოგიერთი მეთოდი, რომელიც გამოიყენება ზღვის ფსკერზე ზღვის ცხოვრების სურათების ჩასაწერად, მოიცავს ვიდეომასალას, წყლის ფარდის კამერებს და ჰამ-კამებს. ჰამ-კამები ერთვის Hamon Grab- ს, ვედრო მოწყობილობის ნიმუშს, რომელიც გამოიყენება ნიმუშების შეგროვებისთვის. ეს არის ერთ – ერთი ეფექტური გზა ცხოველთა პოპულაციების შესასწავლად.

ჰამონ გრაბი არის ზღვის ფსკერიდან ნალექის შეგროვების მეთოდი და ნალექს ატარებენ ნავზე, რომ ეკოლოგები დალაგდნენ და გადაიღონ. ამ ცხოველების იდენტიფიცირება მოხდება ლაბორატორიაში სხვაგან.

ჰამონ გრაბის გარდა, წყალქვეშა შეგროვების მოწყობილობებში შედის სხივის ტრალი, რომელიც გამოიყენება უფრო დიდი ზღვის ცხოველების მისაღებად. ეს გულისხმობს ფოლადის სხივზე ქსელის მიმაგრებას და ნავის უკანა მხრიდან ტრაპეზირებას. ნიმუშები ჩამოაქვთ ნავში და იღებენ ფოტოებს და ითვლიან.

არაპირდაპირი გამოკითხვა: ყოველთვის არ არის პრაქტიკული ან სასურველი ორგანიზმების პირდაპირი დაკვირვება. ამ სიტუაციაში, ეკოლოგიური მეთოდები გულისხმობს იმ სახეობის კვალიზე დაკვირვებას, რომელსაც ამ სახეობები ტოვებენ. ეს შეიძლება შეიცავდეს ცხოველების გაფანტვას, ნაკვალევს და მათი არსებობის სხვა მაჩვენებლებს.

კვლევის ეკოლოგიური მეთოდების მთავარი მიზანი არის მაღალი ხარისხის მონაცემების მიღება. ამისათვის საჭიროა ექსპერიმენტების გულდასმით დაგეგმვა.

ჰიპოთეზა: ნებისმიერი ექსპერიმენტული დიზაინის პირველი ნაბიჯი არის ჰიპოთეზის ან სამეცნიერო კითხვის დასმა. შემდეგ, მკვლევარებს შეუძლიათ შეადგინონ შერჩევის დეტალური გეგმა.

ფაქტორები, რომლებიც გავლენას ახდენენ საველე სამუშაოების ექსპერიმენტებზე, მოიცავს იმ უბნის ზომას და ფორმას, რომლის აღებაც საჭიროა. ველის საიტის ზომა მცირედან ძალიან დიდამდეა, რაც დამოკიდებულია იმაზე, თუ რა ეკოლოგიური თემებია შესწავლილი. ექსპერიმენტებმა ცხოველთა ეკოლოგიაში უნდა გაითვალისწინონ ცხოველების პოტენციური გადაადგილება და ზომა.

მაგალითად, ობობებს არ დასჭირდებათ დიდი ველის ადგილი შესასწავლად. იგივე იქნებოდა ნიადაგის ქიმიის ან უხერხემლოების შესწავლისას. თქვენ შეგიძლიათ გამოიყენოთ ზომა 15 მეტრი 15 მეტრი.

ბალახოვან მცენარეებსა და პატარა ძუძუმწოვრებს შეიძლება მოეთხოვოთ 30 კვადრატულ მეტრამდე საველე ადგილები. ხეებსა და ფრინველებს შეიძლება რამდენიმე ჰექტარი დასჭირდეთ. თუ თქვენ შეისწავლით დიდ, მოძრავ ცხოველებს, მაგალითად, ირმებს ან დათვებს, ეს შეიძლება ნიშნავს საკმაოდ დიდ ფართობს, რამდენიმე ჰექტარს.

ასევე მნიშვნელოვანია საიტების რაოდენობის შესახებ გადაწყვეტილების მიღება. ზოგიერთ საველე კვლევას შეიძლება დასჭირდეს მხოლოდ ერთი საიტი. თუ კვლევაში შედის ორი ან მეტი ჰაბიტატი, ორი ან მეტი საველე ადგილია საჭირო.

ინსტრუმენტები: საველე საიტებისთვის გამოყენებულ ინსტრუმენტებს მოიცავს ტრანექტები, სინჯების აღება, უნაკლო შერჩევა, წერტილოვანი მეთოდი, ტრანექტი-ჩაკვეთის მეთოდი და წერტილოვანი მეოთხედის მეთოდი. მიზანი არის საკმაოდ საკმარისი რაოდენობის მიუკერძოებელი ნიმუშების მოპოვება, რომ სტატისტიკური ანალიზი უფრო მკაცრი იყოს. მონაცემთა დონის ფურცლებზე ინფორმაციის ჩაწერა ხელს უწყობს მონაცემთა შეგროვებას.

კარგად შემუშავებულ ეკოლოგიურ ექსპერიმენტს ექნება მკაფიო დანიშნულების მიზანი ან კითხვა. მკვლევარებმა განსაკუთრებული სიფრთხილე უნდა გამოიჩინონ მიკერძოების აღმოსაფხვრელად, როგორც რეპლიკაციის, ასევე რანდომიზაციის საშუალებით. შესწავლილი სახეობების, აგრეთვე მათში არსებული ორგანიზმების ცოდნა უპირველესია.

შედეგები: დასრულების შემდეგ, შეგროვებული ეკოლოგიური მონაცემები უნდა გაანალიზდეს კომპიუტერით. არსებობს სამი სახის ეკოლოგიური ექსპერიმენტის განხორციელება: მანიპულაციური, ბუნებრივი და დაკვირვებადი.

მანიპულაციური ექსპერიმენტები არის ის, რომელშიც მკვლევარია ცვლის ფაქტორს თუ როგორ მოქმედებს ეს ეკოსისტემაზე. ამის გაკეთება შესაძლებელია საველე ან ლაბორატორიაში.

ამგვარი ექსპერიმენტები უზრუნველყოფს ჩარევას კონტროლირებადი გზით. ისინი მუშაობენ იმ შემთხვევებში, როდესაც საველე სამუშაოები არ შეიძლება მოხდეს მთელ ტერიტორიაზე, სხვადასხვა მიზეზების გამო.

მანიპულაციური ექსპერიმენტების უარყოფითი მხარეა ის, რომ ისინი ყოველთვის არ წარმოადგენენ იმას, თუ რა მოხდებოდა ბუნებრივ ეკოსისტემაში. გარდა ამისა, მანიპულაციურმა ექსპერიმენტებმა შესაძლოა არ გამოავლინონ დაფიქსირებული მექანიზმების მექანიზმი. ასევე ადვილი არ არის ცვლადების შეცვლა მანიპულაციური ექსპერიმენტის დროს.

მაგალითი: თუ გინდა ხვლიკის შესახებ გაეცნო მტაცებლობა ობობების, შეგიძლიათ შეცვალოთ ხვლიკების რაოდენობა დანართებში და შეისწავლოთ რამდენი ობობა გამოიწვია ამ ეფექტმა.

მანიპულირების ექსპერიმენტის უფრო დიდი და ამჟამინდელი მაგალითია მგლების აღდგენა იელოუსტოუნის ეროვნულ პარკში. ეს ხელახალი დანერგვა ეკოლოგებს საშუალებას აძლევს დააკვირდნენ, თუ რა გავლენას ახდენენ მგლები ნორმალურ ზღვარზე.

უკვე მკვლევარებმა შეიტყვეს, რომ მგლების აღდგენისთანავე მოხდა ეკოსისტემის დაუყოვნებელი შეცვლა. შეიცვალა ელკის ნახირის ქცევები. ელკებით გამოწვეულმა სიკვდილიანობამ გამოიწვია საკვების უფრო სტაბილური მომარაგება როგორც მგლებისთვის, ასევე ლეშმჭამელებისათვის.

ბუნებრივი ექსპერიმენტები, როგორც მათი სახელიდან ჩანს, არ არის მიმართული ადამიანის მიერ. ეს არის ბუნებით გამოწვეული ეკოსისტემის მანიპულაციები. მაგალითად, სტიქიის, კლიმატის ცვლილების ან ინვაზიური სახეობების შემოღების ფონზე, ეკოსისტემა წარმოადგენს ექსპერიმენტს.

რა თქმა უნდა, მსგავსი რეალურ ურთიერთქმედებებში სინამდვილეში ექსპერიმენტები არ არის. ეს სცენარები ეკოლოგებს შესაძლებლობას აძლევს შეისწავლონ ბუნებრივი მოვლენების გავლენა ეკოსისტემის სახეობებზე.

მაგალითი: ეკოლოგებს შეეძლოთ კუნძულზე აღწერილი ცხოველები, რათა შეესწავლათ მათი ცხოველები მოსახლეობა სიმკვრივე

მთავარი განსხვავება მანიპულაციურ და ბუნებრივ ექსპერიმენტებს შორის მონაცემთა პერსპექტივიდან არის ის, რომ ბუნებრივ ექსპერიმენტებს არ აქვთ კონტროლი. ამიტომ ზოგჯერ უფრო რთულია მიზეზისა და შედეგის დადგენა.

ამის მიუხედავად, არსებობს სასარგებლო ინფორმაცია, რომელიც ბუნებრივი ექსპერიმენტების შედეგად უნდა მიიღოთ. გარემოს ცვლადები, როგორიცაა ცხოველების ტენიანობა და სიმკვრივე, კვლავ შეიძლება გამოყენებულ იქნას მონაცემთა მიზნებისათვის. გარდა ამისა, ბუნებრივი ექსპერიმენტები შეიძლება მოხდეს დიდ ტერიტორიებზე ან დროის დიდ მონაკვეთში. ეს მათ კიდევ უფრო განასხვავებს მანიპულაციური ექსპერიმენტებისგან.

სამწუხაროდ, კაცობრიობამ გამოიწვია კატასტროფული ბუნებრივი ექსპერიმენტები მთელ მსოფლიოში. ამის მაგალითები მოიცავს ჰაბიტატის დეგრადაციას, კლიმატის ცვლილებას, ინვაზიური სახეობების შემოღებას და ადგილობრივი სახეობების მოცილებას.

დაკვირვების ექსპერიმენტები მოითხოვს ადეკვატურ რეპლიკაციას მაღალი ხარისხის მონაცემებისთვის. აქ მოქმედებს "10-ის წესი"; მკვლევარებმა უნდა შეაგროვონ 10 დაკვირვება თითოეული კატეგორიისთვის. გარე გავლენამ შეიძლება შეაფერხოს მონაცემთა შეგროვების მცდელობები, როგორიცაა ამინდი და სხვა დარღვევები. ამასთან, 10 განმეორებითი დაკვირვების გამოყენება შეიძლება გამოდგეს სტატისტიკურად მნიშვნელოვანი მონაცემების მისაღებად.

მნიშვნელოვანია რანდომიზაციის ჩატარება, სასურველია დაკვირვების ექსპერიმენტის ჩატარებამდე. ეს შეიძლება გაკეთდეს ელცხრილით კომპიუტერზე. შემთხვევითიზაცია აძლიერებს მონაცემთა შეგროვებას, რადგან იგი ამცირებს მიკერძოებას.

ეფექტურობის მისაღწევად უნდა იქნას გამოყენებული რანდომიზაცია და რეპლიკაცია. საიტები, ნიმუშები და მკურნალობა ყველა შემთხვევით უნდა დანიშნონ, რომ არ მოხდეს დაბნეული შედეგების თავიდან აცილება.

ეკოლოგიური მეთოდები მნიშვნელოვნად ეყრდნობა სტატისტიკურ და მათემატიკურ მოდელებს. ეს ეკოლოგებს საშუალებას აძლევს, იწინასწარმეტყველონ, თუ როგორ შეიცვლება ეკოსისტემა დროთა განმავლობაში ან რეაგირებენ გარემოში ცვალებად პირობებზე.

მოდელირება ასევე ეკოლოგიური ინფორმაციის გაშიფვრის კიდევ ერთ გზას, როდესაც საველე სამუშაოები არ არის პრაქტიკული. სინამდვილეში, მხოლოდ მინდორზე მუშაობას უნდა დაეყრდნოთ რამდენიმე ნაკლი. როგორც წესი, ფართომასშტაბიანი საველე სამუშაოების გამო, შეუძლებელია ექსპერიმენტების ზუსტად გამეორება. ზოგჯერ ორგანიზმების სიცოცხლის ხანგრძლივობაც კი არის ტემპის შემზღუდველი ფაქტორი საველე სამუშაოებისთვის. სხვა გამოწვევებში შედის დრო, შრომა და სივრცე.

ამიტომ, მოდელირება გთავაზობთ მეთოდს, რომლის დროსაც ინფორმაციის უფრო ეფექტური გამარტივება ხდება.

მოდელირების მაგალითები მოიცავს განტოლებებს, სიმულაციებს, გრაფიკებს და სტატისტიკურ ანალიზებს. ეკოლოგები იყენებენ მოდელირებას სასარგებლო რუკების შესაქმნელად. მოდელირება საშუალებას იძლევა მონაცემთა გაანგარიშება შერჩევის ხარვეზების შესავსებად. მოდელირების გარეშე, ეკოლოგებს ხელს უშლის დიდი რაოდენობით მონაცემები, რომელთა ანალიზი და კომუნიკაციაა საჭირო. კომპიუტერული მოდელირება საშუალებას იძლევა მონაცემთა შედარებით სწრაფი ანალიზი მოხდეს.

მაგალითად, სიმულაციური მოდელი საშუალებას იძლევა აღწერონ სისტემები, რომლებიც სხვაგვარად რთული და რთული იქნება ტრადიციული ანგარიშისთვის. მოდელირება საშუალებას აძლევს მეცნიერებს შეისწავლონ თანაცხოვრება, მოსახლეობის დინამიკა და ეკოლოგიის მრავალი სხვა ასპექტი. მოდელირება დაგეხმარებათ დაგეგმვის გადამწყვეტი მიზნებისათვის, მაგალითად, კლიმატის ცვლილებისთვის.

კაცობრიობის გავლენა გარემოზე გაგრძელდება. ამიტომ ეკოლოგიებისთვის უფრო მნიშვნელოვანი ხდება ეკოლოგიური კვლევის მეთოდების გამოყენება გარემოზე ზემოქმედების შემსუბუქების გზების ძიების მიზნით.