Περιεχόμενο
- Τι είναι η Οικολογία;
- Παρατήρηση και εργασία στο πεδίο
- Τύποι δεδομένων που αποκτήθηκαν
- Τύποι επιτόπιων ερευνών
- Οικολογικά Πειράματα
- Χειραγωγικά πειράματα
- Φυσικά πειράματα
- Παρατηρητικά πειράματα
- Πρίπλασμα
Οικολογία είναι η μελέτη της σχέσης μεταξύ των οργανισμών και του περιβάλλοντος τους στη γη. Για τη μελέτη αυτής της σχέσης χρησιμοποιούνται διάφορες οικολογικές μέθοδοι, συμπεριλαμβανομένου του πειραματισμού και της μοντελοποίησης.
Μπορούν να χρησιμοποιηθούν χειρουργικά, φυσικά ή παρατηρητικά πειράματα. Η μοντελοποίηση βοηθά στην ανάλυση των συλλεγόμενων δεδομένων.
Τι είναι η Οικολογία;
Οικολογία, η μελέτη του τρόπου με τον οποίο οι οργανισμοί αλληλεπιδρούν με το περιβάλλον τους και μεταξύ τους, βασίζεται σε αρκετούς άλλους κλάδους. Η περιβαλλοντική επιστήμη της οικολογίας ενσωματώνει τη βιολογία, τη χημεία, τη βοτανική, τη ζωολογία, τα μαθηματικά και άλλους τομείς.
Η οικολογία εξετάζει τις αλληλεπιδράσεις των ειδών, το μέγεθος του πληθυσμού, τις οικολογικές θέσεις, τους ιστούς των τροφίμων, τη ροή ενέργειας και τους περιβαλλοντικούς παράγοντες. Για να γίνει αυτό, οι οικολόγοι βασίζονται σε προσεκτικές μεθόδους για να συλλέξουν τα ακριβέστερα δεδομένα που μπορούν. Μόλις συλλεχθούν τα δεδομένα, οι οικολόγοι θα το αναλύσουν στη συνέχεια για την έρευνά τους.
Οι πληροφορίες που αποκτώνται από αυτές τις μεθόδους έρευνας μπορούν στη συνέχεια να βοηθήσουν τους οικολόγους να βρουν επιπτώσεις από ανθρώπους ή φυσικούς παράγοντες. Αυτές οι πληροφορίες μπορούν στη συνέχεια να χρησιμοποιηθούν για να βοηθήσουν στη διαχείριση και τη διατήρηση των επηρεαζόμενων περιοχών ή ειδών.
Παρατήρηση και εργασία στο πεδίο
Κάθε πείραμα απαιτεί παρατήρηση. Οι οικολόγοι πρέπει να παρατηρούν το περιβάλλον, τα είδη μέσα σε αυτό και πώς αλληλεπιδρούν, αναπτύσσονται και αλλάζουν αυτά τα είδη. Τα διάφορα ερευνητικά προγράμματα απαιτούν διαφορετικούς τύπους αξιολογήσεων και παρατηρήσεων.
Οι οικολόγοι χρησιμοποιούν μερικές φορές ένα desk-based αξιολόγηση, ή DBA, για να συλλέξει και να συνοψίσει πληροφορίες σχετικά με συγκεκριμένους τομείς ενδιαφέροντος. Σε αυτό το σενάριο, οι οικολόγοι χρησιμοποιούν πληροφορίες που έχουν ήδη συλλεχθεί από άλλες πηγές.
Πολλές φορές, ωστόσο, οι οικολόγοι βασίζονται την παρατήρηση και την επιτόπια εργασία. Αυτό συνεπάγεται στην πραγματικότητα να εισέλθει στο βιότοπο του αντικειμένου ενδιαφέροντος να το παρατηρήσει στη φυσική του κατάσταση. Με τη διεξαγωγή ερευνών πεδίου, οι οικολόγοι μπορούν να παρακολουθήσουν την πληθυσμιακή ανάπτυξη ειδών, να παρατηρήσουν την οικολογική κοινότητα σε δράση και να μελετήσουν τον αντίκτυπο οποιουδήποτε νέου είδους ή άλλων φαινομένων που εισάγονται στο περιβάλλον.
Κάθε τοποθεσία ιστότοπου θα διαφέρει ως προς τη φύση, τη μορφή ή με άλλους τρόπους. Οι οικολογικές μέθοδοι επιτρέπουν τέτοιες διαφορές, ώστε να μπορούν να χρησιμοποιηθούν διαφορετικά εργαλεία για παρατηρήσεις και δειγματοληψία. Είναι ζωτικής σημασίας η δειγματοληψία να γίνεται με τυχαίο τρόπο για την καταπολέμηση της μεροληψίας.
Τύποι δεδομένων που αποκτήθηκαν
Τα δεδομένα που λαμβάνονται από την παρατήρηση και την εργασία πεδίου μπορεί να είναι είτε ποιοτικά είτε ποσοτικά. Αυτές οι δύο ταξινομήσεις δεδομένων διαφέρουν με διαφορετικούς τρόπους.
Ποιοτικα δεδομενα: Τα ποιοτικά δεδομένα αναφέρονται σε α την ποιότητα του θέματος ή τις συνθήκες. Είναι επομένως περισσότερο περιγραφικός μορφή δεδομένων. Δεν μετράται εύκολα και συλλέγεται με παρατήρηση.
Επειδή τα ποιοτικά δεδομένα είναι περιγραφικά, μπορεί να περιλαμβάνουν πτυχές όπως χρώμα, σχήμα, αν ο ήλιος είναι συννεφιασμένος ή ηλιόλουστος ή άλλες πτυχές για το πώς μπορεί να φαίνεται ένας ιστότοπος παρατήρησης. Τα ποιοτικά δεδομένα δεν είναι αριθμητικά όπως τα ποσοτικά δεδομένα. Ως εκ τούτου, θεωρείται λιγότερο αξιόπιστο από τα ποσοτικά δεδομένα.
Ποσοτικά δεδομένα: Τα ποσοτικά δεδομένα αναφέρονται σε αριθμητικές τιμές ή ποσότητες. Αυτά τα είδη δεδομένων μπορούν να μετρηθούν και είναι συνήθως σε μορφή αριθμού. Παραδείγματα ποσοτικών δεδομένων μπορεί να περιλαμβάνουν τα επίπεδα ρΗ στο έδαφος, τον αριθμό των ποντικών σε μια τοποθεσία πεδίου, δεδομένα δείγματος, επίπεδα αλατότητας και άλλες πληροφορίες σε αριθμητική μορφή.
Οι οικολόγοι χρησιμοποιούν στατιστικά στοιχεία για την ανάλυση ποσοτικών δεδομένων. Ως εκ τούτου, θεωρείται πιο αξιόπιστη μορφή δεδομένων από τα ποιοτικά δεδομένα.
Τύποι επιτόπιων ερευνών
Άμεση έρευνα: Οι επιστήμονες μπορούν να παρατηρούν άμεσα τα ζώα και τα φυτά στο περιβάλλον τους. Αυτό ονομάζεται άμεση έρευνα. Ακόμη και σε μέρη τόσο απομακρυσμένα από ένα θαλασσινό νερό, ο οικολόγος μπορεί να μελετήσει το υποβρύχιο περιβάλλον. Μια άμεση έρευνα στην περίπτωση αυτή συνεπάγεται τη φωτογράφηση ή τη μαγνητοσκόπηση αυτού του περιβάλλοντος.
Ορισμένες μέθοδοι δειγματοληψίας που χρησιμοποιούνται για την καταγραφή εικόνων θαλάσσιας ζωής στο θαλασσινό νερό περιλαμβάνουν βίντεο έλκηθρα, κάμερες υδραυλικών κουρτινών και Ham-Cams. Τα Ham-Cams είναι προσαρτημένα σε ένα Hamon Grab, μια δειγματοληπτική συσκευή που χρησιμοποιείται για τη συλλογή δειγμάτων. Αυτός είναι ένας αποτελεσματικός τρόπος μελέτης των πληθυσμών των ζώων.
Το Hamon Grab είναι μια μέθοδος συλλογής ιζημάτων από το θαλασσινό νερό και το ίζημα μεταφέρεται σε μια βάρκα για τους οικολόγους να ταξινομούν και να φωτογραφίζουν. Αυτά τα ζώα θα ταυτοποιηθούν σε ένα εργαστήριο αλλού.
Εκτός από μια Hamon Grab, οι υποθαλάσσιες συσκευές συλλογής περιλαμβάνουν μια τράτα με δοκό, η οποία χρησιμοποιείται για την απόκτηση μεγαλύτερων θαλάσσιων ζώων. Αυτό συνεπάγεται τη σύνδεση ενός διχτυού σε μια χαλύβδινη δοκό και την τράτα από το πίσω μέρος μιας βάρκας. Τα δείγματα εισάγονται στο σκάφος και φωτογραφίζονται και υπολογίζονται.
Έμμεση έρευνα: Δεν είναι πάντα πρακτικό ή επιθυμητό να παρατηρούνται άμεσα οργανισμοί. Σε αυτήν την κατάσταση, οι οικολογικές μέθοδοι συνεπάγονται την παρατήρηση των ίχνων που αφήνουν τα είδη αυτά πίσω. Αυτά θα μπορούσαν να περιλαμβάνουν το scat ζώων, τα πόδια και άλλους δείκτες της παρουσίας τους.
Οικολογικά Πειράματα
Ο πρωταρχικός σκοπός των οικολογικών μεθόδων για την έρευνα είναι η λήψη δεδομένων υψηλής ποιότητας. Για να γίνει αυτό, τα πειράματα πρέπει να σχεδιαστούν προσεκτικά.
Υπόθεση: Το πρώτο βήμα σε κάθε πειραματικό σχεδιασμό είναι να καταλήξουμε σε μια υπόθεση ή επιστημονική ερώτηση. Στη συνέχεια, οι ερευνητές μπορούν να βρουν ένα λεπτομερές σχέδιο δειγματοληψίας.
Παράγοντες που επηρεάζουν τα πειράματα πεδίου εργασίας περιλαμβάνουν το μέγεθος και το σχήμα μιας περιοχής που πρέπει να δειγματιστεί. Τα μεγέθη των περιοχών πεδίου κυμαίνονται από μικρά έως πολύ μεγάλα, ανάλογα με τις οικολογικές κοινότητες που μελετώνται. Τα πειράματα στην οικολογία των ζώων πρέπει να λαμβάνουν υπόψη τη δυνητική κίνηση και το μέγεθος των ζώων.
Για παράδειγμα, οι αράχνες δεν θα απαιτούσαν μεγάλη περιοχή πεδίου για μελέτη. Το ίδιο ισχύει και για τη μελέτη της χημείας του εδάφους ή των ασπόνδυλων εδαφών. Θα μπορούσατε να χρησιμοποιήσετε ένα μέγεθος 15 μέτρων με 15 μέτρα.
Τα ποώδη φυτά και τα μικρά θηλαστικά μπορεί να απαιτούν χωράφια μέχρι 30 τετραγωνικά μέτρα. Τα δέντρα και τα πουλιά μπορεί να χρειαστούν μερικά εκτάρια. Εάν μελετάτε μεγάλα, κινητά ζώα, όπως ελάφια ή αρκούδες, αυτό θα μπορούσε να σημαίνει ότι χρειάζεστε μια αρκετά μεγάλη έκταση αρκετών εκταρίων.
Η απόφαση για τον αριθμό των τόπων είναι επίσης ζωτικής σημασίας. Ορισμένες μελέτες πεδίου ίσως απαιτούν μόνο έναν ιστότοπο. Εάν όμως συμπεριληφθούν στη μελέτη δύο ή περισσότερα ενδιαιτήματα, είναι απαραίτητες δύο ή περισσότερες τοποθεσίες πεδίου.
Εργαλεία: Τα εργαλεία που χρησιμοποιούνται για τοποθεσίες πεδίου περιλαμβάνουν τρανσέττες, οικόπεδα δειγματοληψίας, δειγματοληψία χωρίς έμβασμα, μέθοδο σημείων, μέθοδο μετατόπισης-διασταύρωσης και μέθοδος με βάση το σημείο. Ο στόχος είναι να αποκτήσετε αντικειμενικά δείγματα μιας αρκετά υψηλής ποσότητας ώστε οι στατιστικές αναλύσεις να είναι πιο υγιείς. Η καταγραφή πληροφοριών σε φύλλα δεδομένων πεδίου βοηθά στη συλλογή δεδομένων.
Ένα καλά σχεδιασμένο οικολογικό πείραμα θα έχει σαφή δήλωση σκοπιμότητας ή ερώτησης. Οι ερευνητές θα πρέπει να λαμβάνουν εξαιρετική φροντίδα για να απομακρύνουν τη μεροληψία παρέχοντας τόσο αναπαραγωγή όσο και τυχαιοποίηση. Η γνώση των ειδών που μελετώνται καθώς και των οργανισμών που βρίσκονται μέσα τους είναι πρωταρχικής σημασίας.
Αποτελέσματα: Μετά την ολοκλήρωση, τα συλλεγόμενα οικολογικά δεδομένα θα πρέπει να αναλύονται με υπολογιστή. Υπάρχουν τρεις τύποι οικολογικών πειραμάτων που μπορούν να γίνουν: χειραγώγιμοι, φυσικοί και παρατηρητικοί.
Χειραγωγικά πειράματα
Χειραματικά πειράματα είναι εκείνα στα οποία ο ερευνητής αλλάζει έναν παράγοντα για να δούμε πώς επηρεάζει ένα οικοσύστημα. Είναι δυνατό να το κάνετε αυτό στον τομέα ή σε ένα εργαστήριο.
Αυτά τα πειράματα παρέχουν παρεμβολές με ελεγχόμενο τρόπο. Δουλεύουν σε περιπτώσεις όπου η εργασία στο πεδίο δεν μπορεί να συμβεί σε ολόκληρη την περιοχή, για διάφορους λόγους.
Το μειονέκτημα των χειραγωγικών πειραμάτων είναι ότι δεν είναι πάντοτε αντιπροσωπευτικά του τι θα συμβεί στο φυσικό οικοσύστημα. Επιπλέον, τα πειράματα χειρισμού δεν αποκαλύπτουν τον μηχανισμό πίσω από τυχόν παρατηρούμενα πρότυπα. Επίσης, δεν είναι εύκολο να αλλάξετε μεταβλητές σε ένα χειραγωγικό πείραμα.
Παράδειγμα: Εάν θέλετε να μάθετε για τη σαύρα σαύρα των αράχνων, θα μπορούσατε να αλλάξετε τον αριθμό των σαυρών σε περιβλήματα και να μελετήσετε πόσα αράχνες προέκυψαν από αυτό το φαινόμενο.
Ένα μεγαλύτερο και σύγχρονο παράδειγμα ενός πειράματος χειραγώγησης είναι η επανεισαγωγή των λύκων στο Εθνικό Πάρκο του Yellowstone. Αυτή η επανεισαγωγή επιτρέπει στους οικολόγους να παρατηρούν την επίδραση των λύκων που επιστρέφουν σε αυτό που ήταν κάποτε το κανονικό τους εύρος.
Ήδη, οι ερευνητές έχουν μάθει ότι μια άμεση αλλαγή στο οικοσύστημα συνέβη όταν επανεμφανίστηκαν οι λύκοι. Οι συμπεριφορές των κοπαδιών του Elk άλλαξαν. Η αύξηση της θνησιμότητας των ελίκων οδήγησε σε μια πιο σταθερή προμήθεια τροφίμων τόσο για τους λύκους όσο και για τους τρώγοντες.
Φυσικά πειράματα
Τα φυσικά πειράματα, όπως υπονοεί το όνομά τους, δεν κατευθύνονται από τον άνθρωπο. Αυτοί είναι χειρισμοί ενός οικοσυστήματος που προκαλείται από τη φύση. Για παράδειγμα, μετά από μια φυσική καταστροφή, την αλλαγή του κλίματος ή την εισαγωγή χωροκατακτητικών ειδών, το ίδιο το οικοσύστημα αποτελεί ένα πείραμα.
Φυσικά, οι πραγματικές αλληλεπιδράσεις όπως αυτές δεν είναι πραγματικά πειράματα. Αυτά τα σενάρια παρέχουν στους οικολόγους ευκαιρίες να μελετήσουν τις επιπτώσεις που έχουν τα φυσικά φαινόμενα σε είδη σε ένα οικοσύστημα.
Παράδειγμα: Οι οικολόγοι θα μπορούσαν να κάνουν απογραφή ζώων σε ένα νησί για να μελετήσουν την πυκνότητα του πληθυσμού τους.
Η κύρια διαφορά μεταξύ των χειραγωγικών και των φυσικών πειραμάτων από την άποψη των δεδομένων είναι ότι τα φυσικά πειράματα δεν έχουν ελέγχους. Ως εκ τούτου, είναι μερικές φορές πιο δύσκολο να προσδιοριστεί η αιτία και το αποτέλεσμα.
Παρ 'όλα αυτά, υπάρχουν χρήσιμες πληροφορίες που πρέπει να αντληθούν από φυσικά πειράματα. Περιβαλλοντικές μεταβλητές όπως τα επίπεδα υγρασίας και η πυκνότητα των ζώων μπορούν ακόμη να χρησιμοποιηθούν για σκοπούς δεδομένων. Επιπλέον, φυσικά πειράματα μπορούν να εμφανιστούν σε μεγάλες περιοχές ή σε τεράστιες χρονικές περιόδους. Αυτό το διαφοροποιεί περαιτέρω από πειραματισμούς χειραγώγησης.
Δυστυχώς, η ανθρωπότητα έχει προκαλέσει καταστροφικά φυσικά πειράματα σε όλο τον κόσμο. Ορισμένα παραδείγματα αυτών περιλαμβάνουν την υποβάθμιση των οικοτόπων, την κλιματική αλλαγή, την εισαγωγή χωροκατακτητικών ειδών και την απομάκρυνση των ιθαγενών ειδών.
Παρατηρητικά πειράματα
Τα πειράματα παρακολούθησης απαιτούν επαρκή αναπαραγωγή για δεδομένα υψηλής ποιότητας. Ο κανόνας των 10 ισχύει εδώ. οι ερευνητές πρέπει να συλλέξουν 10 παρατηρήσεις για κάθε κατηγορία που απαιτείται. Οι εξωτερικές επιρροές εξακολουθούν να παρεμποδίζουν τις προσπάθειες συλλογής δεδομένων, όπως ο καιρός και άλλες διαταραχές. Ωστόσο, η χρήση 10 επαναλαμβανόμενων παρατηρήσεων μπορεί να αποδειχθεί χρήσιμη για τη λήψη στατιστικά σημαντικών δεδομένων.
Είναι σημαντικό να πραγματοποιηθεί τυχαιοποίηση, κατά προτίμηση πριν από τη διεξαγωγή πειραμάτων παρατήρησης. Αυτό μπορεί να γίνει με ένα υπολογιστικό φύλλο σε έναν υπολογιστή. Η τυποποίηση ενισχύει τη συλλογή δεδομένων επειδή μειώνει τη μεροληψία.
Η τυποποίηση και η αναπαραγωγή θα πρέπει να χρησιμοποιούνται μαζί για να είναι αποτελεσματικές. Οι τόποι, τα δείγματα και οι θεραπείες θα πρέπει να εκχωρούνται τυχαία για να αποφεύγονται τα αναπάντεχα αποτελέσματα.
Πρίπλασμα
Οι οικολογικές μέθοδοι βασίζονται σε στατιστικά και μαθηματικά μοντέλα. Αυτοί παρέχουν στους οικολόγους έναν τρόπο να προβλέψουν πώς το οικοσύστημα θα αλλάξει με την πάροδο του χρόνου ή θα αντιδράσει στις μεταβαλλόμενες συνθήκες στο περιβάλλον.
Πρίπλασμα παρέχει επίσης έναν άλλο τρόπο για να αποκρυπτογραφήσει τις οικολογικές πληροφορίες όταν η πρακτική δεν είναι πρακτική. Στην πραγματικότητα, υπάρχουν πολλά μειονεκτήματα που στηρίζονται αποκλειστικά στην εργασία πεδίου. Λόγω της τυπικά μεγάλης κλίμακας εργασίας πεδίου, δεν είναι δυνατόν να αναπαραχθούν τα πειράματα ακριβώς. Μερικές φορές ακόμη και η διάρκεια ζωής των οργανισμών είναι ένας συντελεστής που περιορίζει το ρυθμό για την εργασία στον τόπο. Άλλες προκλήσεις περιλαμβάνουν το χρόνο, την εργασία και το διάστημα.
Η μοντελοποίηση, συνεπώς, παρέχει μια μέθοδο με την οποία θα εξορθολογιστεί η πληροφόρηση με πιο αποτελεσματικό τρόπο.
Παραδείγματα μοντελοποίησης περιλαμβάνουν εξισώσεις, προσομοιώσεις, γραφήματα και στατιστικές αναλύσεις. Οι οικολόγοι χρησιμοποιούν μοντέλα για την παραγωγή χρήσιμων χαρτών. Η μοντελοποίηση επιτρέπει τον υπολογισμό των δεδομένων για τη συμπλήρωση των κενών από τη δειγματοληψία. Χωρίς τη μοντελοποίηση, οι οικολόγοι θα παρεμποδίζονταν από τη μεγάλη ποσότητα δεδομένων που πρέπει να αναλυθούν και να κοινοποιηθούν. Η μοντελοποίηση υπολογιστών επιτρέπει συγκριτικά γρήγορη ανάλυση των δεδομένων.
Ένα μοντέλο προσομοίωσης, για παράδειγμα, επιτρέπει την περιγραφή συστημάτων που διαφορετικά θα ήταν εξαιρετικά δύσκολο και πολύ περίπλοκο για τον παραδοσιακό υπολογισμό. Η μοντελοποίηση επιτρέπει στους επιστήμονες να μελετήσουν τη συνύπαρξη, τη δυναμική του πληθυσμού και πολλές άλλες πτυχές της οικολογίας. Η μοντελοποίηση μπορεί να βοηθήσει στην πρόβλεψη προτύπων για κρίσιμους σκοπούς σχεδιασμού, όπως για την κλιματική αλλαγή.
Ο αντίκτυπος της ανθρωπότητας στο περιβάλλον θα συνεχιστεί. Συνεπώς καθίσταται όλο και πιο ζωτικής σημασίας για τους οικολόγους να χρησιμοποιούν μεθόδους οικολογικής έρευνας για να βρουν τρόπους για να μετριάσουν τις επιπτώσεις στο περιβάλλον.