Методы экологических исследований

1. Общее представление о биологических методах изучения организмов и их взаимоотношений с окружающей средой.

Метод исследования — это прием, совокупность процедур и операций по получению нового знания. Метод исследования опре-деляется исходя из характеристик сущности и содержания исследуемого объекта, цели и задач исследования.

Все известные методы можно разделить на эмпирические (опытные, практические способы познания) и теоретические (логические процедуры).

Эмпирические методы исследований.

Основой эмпирических методов являются чувственное познание (ощущение, восприятие, представление) и данные приборов. К числу этих методов относятся:

• наблюдение — целенаправленное восприятие явлений без вмешательства в них;

• эксперимент — изучение явлений в контролируемых и управляемых условиях;

• измерение - определение отношения измеряемой величины к

• эталону (например, метру);

• сравнение — выявление сходства или различия объектов или их признаков.

Значительным аспектом научно-исследовательской работы, в том числе и в экологии, выступает необходимость грамотного соотношения и применения полевых, лабораторных и экспериментальных методов исследования, являющихся основой биологических методик.

Полевые методы — методы изучения организмов и биологических макросистем в естественной обстановке (в природе), которые позволяют установить результат воздействия фактора или комплекса факторов на организм или макросистему, выяснить аспекты их жизнедеятельности в конкретных условиях окружающей среды.

К данным методам относятся: наблюдение, метод учета живот-ных на маршрутах, метод точечных учетов, метод пробных площадок, метод кошения, метод почвенных проб, приманочный метод учета животных (приманка естественного происхождения), метод сбора насекомых с использованием феромонных ловушек, светоловушек, почвенных ловушек и т. д.

Лабораторные методы — методы изучения организмов в ис-кусственно созданных условиях, позволяющие установить причину наблюдаемых в природе явлений. В этом случае организмы помещаются в искусственные условия, максимально приближенные к естественным.

К лабораторным методам относятся: методы изучения циклов раз-вития растений и животных, например, насекомых в инсектариях.

К этой же группе относятся и методы обработки собранных в есте-ственной обстановке материалов и данных, например, методы лабора-торной идентификации видовой принадлежности организмов, также анатомические и физиологические методы исследования организмов и т. д.

Экспериментальные методы позволяют проанализировать и спрогнозировать результаты влияния экологических факторов на организм и биологические макросистемы. Они могут быть использованы как в естественных, так и в искусственных условиях. Эксперимент в природной среде предполагает постановку отдельных особей, популяций или экосистем в искусственно созданные условия, при которой можно дозировать тот или иной экологический фактор (например, охоту) и оценить его влияние. Экспериментальные методы позволяют проанализировать воздействие отдельных факторов на жизнедеятельность организма (например, влажности, температуры, определенных веществ, других организмов) в искусственных условиях.

---

К экспериментальным методам относятся методы установления предпочитаемой пищи животными, изучение температурного преферендума животных и растений, методы влияния дозы фактора на развитие организма, методы исследования при создании лесополос, локальных мелиорированных участков и т. д.

При проведении экологических исследований используются:

Исторический подход.

Аутэкологический подход.

Популяционный подход.

Биоценотическо-экосистемный подход.

Эволюционный подход

Различаются методами и объектами и объектами исследования.

2. Специфика экологических исследований животного и растительного мира.

Проведение исследований на уровни особи, популяции, вида и сообщества.

Картографический метод при изучении популяций и сообществ.

Обилие — это количество особей вида либо всего сообщества, приходящееся на единицу площади или объема.

Относительное обилие — это отношение числа особей данного вида к общему числу особей всех видов, выраженное в процентах. Оно характеризует доминирование как преобладание одного вида над другими.

При описании растительных ассоциаций для характеристики обилия чаще всего пользуются 5-балльной шкалой Хульта: 5 — очень обильно, 4 — обильно, 3 – не обильно, 2 — мало, 1 — очень мало.

При учете животных различают разовое обилие и среднее для всего пространства за определенный период (сезон, месяц, год). Причем в данных исследованиях обилие часто называется плотностью населения.

Распределение по классам (категориям) обилия по Ренконену имеет следующий вид:

• доминанты — виды с обилием выше 5%;

• субдоминанты — виды с обилием от 2 до 5%;

• рецеденты — виды с обилием от 1 до 2%;

• субрецеденты — редкие виды, с обилием ниже 1%.

Виды, относящиеся к двум последним категориям, часто называются редкими.

Классы обилия чаще всего выделяются для таксономических групп организмов (например, для птиц, насекомых), либо для жизненных форм (например, для деревьев, травянистых растений), либо для экологических групп (например, для бентосных организмов), либо экологических групп из отдельных таксонов (например, для почвенных беспозвоночных).

Покрытие — площадь, покрываемая надземными частями того или иного вида растения в сообществе. Различают истинное покрытие (процент площади, занятой основаниями побегов растений) и проективное (процент площади, покрываемой верхними частями растений).

В травостоях эти показатели обычно определяются при помощи специальных приборов (сеточки учета, масштабные вилочки, квадрат-сетки, зеркальные сеточки), в лесоводстве — полнотой древостоя, покрытием стволами (сумма поперечного сечения всех стволов данного вида на уровне груди человека от поверхности земли), кронами или сомкнутостью крон (отношением поверхности почвы, затененной кронами деревьев, ко всей поверхности почвы пробной площади).

---

Биомасса — это общая масса особей одного вида, группы видов или сообщества в целом, приходящаяся на единицу поверхности или объема местообитания.

Выражается она в массе сырого или сухого вещества, а также углерода или азота (грамм на квадратный или кубический метр).

Биомасса растений носит название фитомассы, животных — зоомассы. По биомассе отдельных компонентов судят о количественных соотношениях масс организмов. С помощью количественного учета устанавливают разовую, начальную (в начале вегетационного периода), конечную (в конце вегетационного периода), среднюю (за какой-то период времени — месяц, год) биомассу.

Встречаемость (частота встречаемости) — это относительное число выборок, к которых представлен данный вид. Степень встречаемости зависит от относительных размеров выборки. Кроме того, чем больше выборок, тем точнее можно выявить виды, свойственные большинству из них или только некоторым.

Встречаемость характеризует распределение вида на пробной площади (выборка). Обычно на исследуемой площади намечается до 50 мелких выборок. Если вид встречается менее чем на 25% выборок — он случайный, более чем на 50% — встречаемость его высокая. В геоботанике часто рассчитывается коэффициент встречаемости, т. е. процентное отношение числа площадок, где вид зафиксирован, к общему числу площадок

Коэффициенты фаунистического и флористического сходства.

Климограммы и биоклимограммы. Определение индекса климатического эффективного увлажнения, гидротермического коэффициента и т.д.

Изучение экологической структуры сообществ.

В работах Роберта Уиттекера была предложена организация уровней экосистемного разнообразия и исследованы зависимости биоразнообразия от факторов окружающей среды.

Согласно его представлениям выделяют:

α - разнообразие – это разнообразие внутри местообитания или одного сообщества, число видов, встречающихся в данной местности При его оценке учитывается два фактора:

-видовое богатство или количество видов на определенной площади сообщества (м2, га, км2). Оно, в наиболее общем виде, увеличивается от полюсов к экватору, от холодного климата к теплому, и от ...морского к континентальному ( и наоборот- число видов уменьшается при движении от экватора к полюсам, с подъемом в горы, а в океане с удалением от берега и с глубиной).

Максимальное количество видов в большинстве случаев наблюдается в мезофитных сообществах, а в сообществах, подвергающихся стрессовым воздействиям и при обострении конкуренции разнообразие видов уменьшается;

- выровненность обилия видов - т.е. равномерность распределения видов по обилию. Она считается максимальной, если все виды в сообществе имеют равное обилие ( 4*3=12) и минимально, если один вид имеет показатели превышающие у остальных ( 5+4+2+1= 12).Этот показатель считается важнейшим при характеристике структуры сообществ.

---

Соотношение этих двух показателей хорошо проявляется при т.н «графическом» способе анализа биоразнообразия. На практике обычно применяется несколько типов графиков (ранг/обилие,частотное распределение, логарифмически нормальное распределение, модель «разломанного стержня» и др.).

β-разнообразие – разнообразие между разными местообитаниями (разнообразие сообществ на определенной территории).

степень изменяемости видового состава (растений или животных) сообществ в зависимости от условий (градиента) среды.

характеризует степень сходства или различия по присутствию или отсутствию вида. Известно 6 мер измерения этого показателя, но чаще всего применяют т.н. меру (или коэффициент) Уиттекера, которая удовлетворяет большинству критериев.

Сходство также характеризуется показателями соответствия, которые используются при сравнении флор и фаун различных сообществ. При этом сходство устанавливается как по абсолютным, так и относительным показателям. Степень сходства отражается различными показателями, но на практике чаще всего применяют индексы Жаккара, и Чекановского-Серенсена. Сходства по β-разнообразию изображают и графически

γ-разнообразие отражает разнообразие в пределах природного ландшафта и территории, структуру которой можно отразить на картах масштаба от 1 до 10км. Для расчета этого показателя используют различные уравнения, но чаще всего основываются на вычислении простой (индекс Шеннона) и сложной энтропии.

Методы математической обработки результатов лабораторных и полевых исследований, информационные технологии в моделировании и прогнозировании экологических ситуаций,

программа «Статистика».

Специальное оборудование и приборы, используемые для определения физических и химических показателей качества окружающей среды. Оптическое оборудование. Из Курса «Методы геоэкологических исследований», «Индикация состояния окружающей среды».

3. Области применения результатов исследований

Практическая значимость результатов исследований по экологии растений и животных.

---

Смотрите также файлы

• 0150.doc

• Zakon-432-z_copy.pdf

• Kachestvo_atmosfernogo_vozdukha.doc

• Вода.doc

• Загрязнение окружающей среды.doc