Conţinut
- Ce este ecologia?
- Observație și lucru pe teren
- Tipuri de date obținute
- Tipuri de sondaje de lucru pe teren
- Experimente ecologice
- Experimente manipulative
- Experimente naturale
- Experimente observaționale
- Modelare
Ecologie este studiul relației dintre organisme și mediul lor de pe pământ. Mai multe metode ecologice sunt utilizate pentru a studia această relație, inclusiv experimentarea și modelarea.
Se pot folosi experimente manipulative, naturale sau observaționale. Modelarea ajută la analiza datelor colectate.
Ce este ecologia?
Ecologie, studiul modului în care organismele interacționează cu mediul lor și reciproc, se bazează pe alte câteva discipline. Știința de mediu a ecologiei include biologie, chimie, botanică, zoologie, matematică și alte domenii.
Ecologia examinează interacțiunile speciilor, dimensiunea populației, nișele ecologice, pânzele alimentare, fluxul de energie și factorii de mediu. Pentru a face acest lucru, ecologii se bazează pe metode atente pentru a colecta cele mai precise date pe care le pot. Odată colectate datele, ecologii o analizează pentru cercetarea lor.
Informațiile obținute din aceste metode de cercetare pot ajuta ecologii să găsească impacturi cauzate de oameni sau factori naturali. Aceste informații pot fi apoi utilizate pentru a ajuta la gestionarea și conservarea zonelor sau speciilor afectate.
Observație și lucru pe teren
Fiecare experiment necesită observare. Ecologii trebuie să observe mediul, speciile din interiorul său și modul în care speciile respective interacționează, cresc și se schimbă. Diferite proiecte de cercetare necesită diferite tipuri de evaluări și observații.
Ecologii folosesc uneori a evaluare la birousau DBA, pentru a colecta și rezuma informații despre anumite domenii de interes. În acest scenariu, ecologiștii folosesc informații deja colectate din alte surse.
Însă, deseori, ecologii se bazează observația și munca de teren. Aceasta presupune de fapt intrarea în habitatul subiectului de interes pentru a-l observa în starea sa naturală. Făcând studii de teren, ecologiștii pot urmări creșterea populației speciilor, observă ecologia comunității în acțiune și studiază impactul oricărei specii noi sau a altor fenomene introduse în mediu.
Fiecare loc de câmp va diferi prin natură, formă sau în alte moduri. Metodele ecologice permit astfel de diferențe, astfel încât diferite instrumente pot fi utilizate pentru observații și eșantionare. Este crucial ca eșantionarea să fie făcută la întâmplare pentru a combate prejudecățile.
Tipuri de date obținute
Datele obținute în urma observației și lucrărilor de teren pot fi calitative sau cantitative. Aceste două clasificări ale datelor variază în moduri distincte.
Date calitative: Datele calitative se referă la calitatea subiectului sau a condițiilor. Prin urmare, este un mai mult descriptiv forma de date. Nu este ușor măsurat și este colectat prin observație.
Deoarece datele calitative sunt descriptive, ar putea include aspecte precum culoarea, forma, dacă cerul este tulbure sau însorit sau alte aspecte privind aspectul unui site de observație. Datele calitative nu sunt numerice precum datele cantitative. Prin urmare, este considerat mai puțin fiabil decât datele cantitative.
Date cantitative: Datele cantitative se referă la valori sau cantități numerice. Aceste tipuri de date pot fi măsurate și sunt de obicei sub formă de număr. Exemple de date cantitative pot include nivelurile de pH în sol, numărul de șoareci într-un loc de câmp, date de eșantion, niveluri de salinitate și alte informații sub formă numerică.
Ecologiștii folosesc statistici pentru a analiza datele cantitative. Prin urmare, este considerată o formă de date mai fiabilă decât datele calitative.
Tipuri de sondaje de lucru pe teren
Sondaj direct: Oamenii de știință pot observa direct animalele și plantele din mediul lor. Aceasta se numește sondaj direct. Chiar și în locuri la fel de îndepărtate ca pe fundul mării, ecologul poate studia mediul subacvatic. Un sondaj direct în acest caz ar presupune fotografierea sau filmarea unui astfel de mediu.
Unele metode de eșantionare utilizate pentru înregistrarea imaginilor vieții mării pe malul mării includ sanii video, camerele de perdea de apă și Ham-Cams. Ham-Cam-urile sunt atașate la un Hamon Grab, un dispozitiv de găleată pentru colectarea probelor. Acesta este un mod eficient de a studia populațiile de animale.
Hamon Grab este o metodă de colectare a sedimentelor din litoralul mării, iar sedimentele sunt duse pe o barcă pentru ca ecologii să poată sorta și fotografia. Aceste animale vor fi identificate într-un laborator în altă parte.
În plus față de un Hamon Grab, dispozitivele de colectare subterană includ o traul cu fascicul, care este utilizat pentru a obține animale de mare mai mari. Aceasta implică atașarea unei plase la o grindă de oțel și traul din spatele unei bărci. Probele sunt aduse la bordul navei și fotografiate și numărate.
Sondaj indirect: Nu este întotdeauna practic sau de dorit să observați direct organismele. În această situație, metodele ecologice implică observarea urmelor pe care speciile le lasă în urmă. Acestea ar putea include împrăștierea animalelor, picioarele și alți indicatori ai prezenței lor.
Experimente ecologice
Scopul general al metodelor ecologice pentru cercetare este de a obține date de înaltă calitate. Pentru a face acest lucru, experimentele trebuie planificate cu atenție.
Ipoteză: Primul pas în orice proiectare experimentală este să vină cu o ipoteză sau o întrebare științifică. Apoi, cercetătorii pot veni cu un plan detaliat pentru eșantionare.
Factorii care afectează experimentele de lucru pe teren includ dimensiunea și forma unei zone care trebuie să fie eșantionate. Mărimile terenului variază de la mici până la foarte mari, în funcție de ce comunități ecologice sunt studiate. Experimentele în ecologia animalelor trebuie să țină seama de mișcarea și mărimea potențială a animalelor.
De exemplu, păianjenii nu ar necesita un site mare de teren pentru studiu. Același lucru ar fi valabil și atunci când studiem chimia solului sau nevertebratele solului. Puteți utiliza o dimensiune de 15 metri cu 15 metri.
Plantele erbacee și mamiferele mici ar putea necesita terenuri de până la 30 de metri pătrați. Copacii și păsările ar putea avea nevoie de câteva hectare. Dacă studiați animale mari, mobile, cum ar fi căprioarele sau urșii, acest lucru ar putea însemna necesitatea unei zone destul de mari de câteva hectare.
Decizia cu privire la numărul de site-uri este, de asemenea, crucială. Unele studii de teren ar putea necesita un singur site. Dar dacă două sau mai multe habitate sunt incluse în studiu, sunt necesare două sau mai multe situri.
Instrumente: Instrumentele utilizate pentru site-urile de câmp includ transecte, trasee de prelevare de probe, prelevare de probe fără complot, metoda punctului, metoda transect-interceptare și metoda punct-sfert. Scopul este de a obține eșantioane imparțiale dintr-o cantitate suficient de mare pentru ca analizele statistice să fie mai solide. Înregistrarea informațiilor pe fișele tehnice de câmp ajută la colectarea datelor.
Un experiment ecologic bine conceput va avea o declarație clară de scop sau de întrebare. Cercetătorii ar trebui să aibă grijă extraordinară pentru a elimina prejudecata, oferind atât replicarea cât și randomizarea. Cunoștințele despre speciile studiate, precum și despre organismele din ele sunt esențiale.
Rezultate: După finalizare, datele ecologice colectate ar trebui analizate cu un computer. Există trei tipuri de experimente ecologice care pot fi făcute: manipulativ, natural și observațional.
Experimente manipulative
Experimentele manipulative sunt cele în care cercetătorul modifică un factor pentru a vedea cum afectează un ecosistem. Este posibil să faceți acest lucru în teren sau într-un laborator.
Aceste tipuri de experimente asigură interferența într-o manieră controlată. Aceștia lucrează în cazuri în care munca de teren nu poate avea loc pe o întreagă zonă, din diverse motive.
Dezavantajul experimentelor manipulative este că acestea nu sunt întotdeauna reprezentative pentru ceea ce s-ar întâmpla în ecosistemul natural. În plus, experimentele manipulative ar putea să nu dezvăluie mecanismul din spatele niciunui model observat. De asemenea, nu este ușor să schimbi variabilele într-un experiment manipulativ.
Exemplu: Dacă doriți să aflați despre predarea șopârlelor de păianjeni, puteți modifica numărul de șopârlele din incinte și puteți studia câte păianjeni au rezultat din acest efect.
Un exemplu mai mare și actual al unui experiment de manipulare este reintroducerea lupilor în Parcul Național Yellowstone. Această reintroducere permite ecologiștilor să observe efectul lupilor care se întorc la ceea ce a fost odată domeniul lor normal.
Deja, cercetătorii au aflat că o schimbare imediată a ecosistemului a avut loc odată cu reintroducerea lupilor. Comportamentele turmei de Elk s-au schimbat. Creșterea mortalității de elani a dus la o aprovizionare cu alimente mai stabilă atât pentru lupi cât și pentru mâncătorii de morcovi.
Experimente naturale
Experimentele naturale, așa cum sugerează și numele lor, nu sunt direcționate de oameni. Acestea sunt manipulări ale unui ecosistem cauzate de natură. De exemplu, în urma unui dezastru natural, schimbări climatice sau introducerea speciilor invazive, ecosistemul în sine reprezintă un experiment.
Desigur, interacțiunile din lumea reală precum acestea nu sunt cu adevărat experimente. Aceste scenarii oferă ecologilor oportunități de a studia efectele evenimentelor naturale asupra speciilor dintr-un ecosistem.
Exemplu: Ecologii ar putea lua un recensământ de animale pe o insulă pentru a studia densitatea populației lor.
Principala diferență între experimente manipulative și naturale din perspectiva datelor este că experimentele naturale nu au controale. Prin urmare, uneori este mai greu de determinat cauza și efectul.
Cu toate acestea, există informații utile care pot fi obținute din experimente naturale. Variabilele de mediu precum nivelul de umiditate și densitatea animalelor pot fi utilizate în continuare în scopuri de date. În plus, experimente naturale pot avea loc pe zone mari sau pe perioade mari de timp. Acest lucru îi distinge în continuare de experimentele manipulative.
Din păcate, umanitatea a provocat experimente naturale catastrofale pe tot globul. Unele exemple dintre acestea includ degradarea habitatului, schimbările climatice, introducerea speciilor invazive și eliminarea speciilor native.
Experimente observaționale
Experimentele observaționale necesită replici adecvate pentru date de înaltă calitate. Regula din 10 se aplică aici; cercetătorii ar trebui să strângă 10 observații pentru fiecare categorie necesară. Influențele exterioare pot îngreuna eforturile de colectare a datelor, cum ar fi vremea și alte tulburări. Cu toate acestea, folosirea a 10 observații de replicare poate dovedi utilă pentru obținerea de date semnificative statistic.
Este important să efectuați randomizarea, de preferință înainte de a efectua experimente de observație. Acest lucru se poate face cu o foaie de calcul de pe un computer. Randomizarea consolidează colectarea datelor, deoarece reduce prejudecățile.
Randomizarea și replicarea trebuie utilizate împreună pentru a fi eficiente. Site-urile, eșantioanele și tratamentele ar trebui să fie alocate la întâmplare pentru a evita rezultate confundate.
Modelare
Metodele ecologice se bazează foarte mult pe modele statistice și matematice. Acestea oferă ecologilor o modalitate de a prezice modul în care un ecosistem se va schimba în timp sau va reacționa la schimbarea condițiilor din mediu.
Modelare oferă, de asemenea, un alt mod de a descifra informațiile ecologice atunci când munca pe teren nu este practică. De fapt, există mai multe dezavantaje de a ne baza doar pe munca de teren. Din cauza scării tipice mari a muncii pe teren, nu este posibil să se reproducă experimente exact. Uneori, chiar durata de viață a organismelor este un factor de limitare a ratei pentru munca de teren. Alte provocări includ timpul, forța de muncă și spațiul.
Prin urmare, modelarea oferă o metodă prin care să se eficientizeze informațiile într-o manieră mai eficientă.
Exemple de modelare includ ecuații, simulări, grafice și analize statistice. Ecologiștii folosesc modelarea pentru a produce hărți utile. Modelarea permite calcularea datelor pentru a completa golurile din eșantionare. Fără modelare, ecologii ar fi împiedicați de cantitatea mare de date care trebuie analizate și comunicate. Modelarea computerului permite analiza rapidă a datelor.
Un model de simulare, de exemplu, permite descrierea sistemelor care altfel ar fi extrem de dificile și prea complexe pentru calculul tradițional. Modelarea permite oamenilor de știință să studieze coexistența, dinamica populației și multe alte aspecte ale ecologiei. Modelarea poate ajuta la prezicerea tiparelor în scopuri de planificare cruciale, precum schimbările climatice.
Impactul umanității asupra mediului va continua. Prin urmare, devine tot mai crucial pentru ecologiști să utilizeze metode de cercetare ecologică pentru a găsi modalități de atenuare a efectelor asupra mediului.