2.5. Методи екологічних досліджень

Екологія – це комплексна наука. Вона використовує широкий арсенал різноманітних методів, які можна поділити на три основні групи:

1. методи, за допомогою яких збирається інформація про стан екологічних об’єктів: рослин, тварин, мікроорганізмів, екосистем, біосфери;

2. методи обробки отриманої інформації, згортання, ущільнення та узагальнення;

3) методи інтерпретації отриманих фактичних матеріалів. Будь-яке екологічне дослідження починається зі спостережень,

відмітною рисою яких є невтручання спостерігача в перебіг процесів. Такі спостереження можуть здійснюватися, так би мовити, неозброєним оком, що було характерним для екології першої половини XX століття. В останні десятиріччя екологічні спостереження ведуться із застосуванням різноманітних приладів та технічних засобів. Це вже начебто і не спостереження в побутовому значенні цього слова, а отримання інформації про стан об’єктів.

У сучасній екології спостереження за допомогою приладів -один з основних методів дослідження. Шлях до нього був досить довгим – від мальовничих описів картин природи, чудові взірці яких зустрічаються в працях А. Гумбольдта, А. Уоллеса, Ч. Дарвіна в першій половині XIX століття, до сучасних комп’ютерних баз даних видового складу, параметрів середовища тих чи інших екосистем. Для вивчення властивостей природного середовища – повітря, води та ґрунту – застосовуються досить різноманітні прилади та устаткування, до обслуговування яких доводиться залучати спеціально підготовлені інженерні кадри. Специфічними є також і методи вивчення живих організмів. Для їх реалізації необхідні спеціалісти-біологи.

Особливістю сучасних екологічних спостережень за допомогою приладів є комплексність та довгостроковість, коли на одній і тій же ділянці екосистеми ведуться протягом досить великого відрізку часу спостереження за живими організмами та факторами середовища. Для реалізації комплексних спостережень створюються спеціальні стаціонари, що розміщуються в типових і особливо характерних біотопах так, щоб вони давали найбільш характерну інформацію про екосистему.

Крім комплексних спостережень, на стаціонарах може проводитись глобальний моніторинг екосистем і біосфери в цілому. Так, серією стаціонарів був організований глобальний моніторинг концентрації вуглекислого газу в атмосфері. За допомогою літаків, супутників та спеціальних ракет проводиться моніторинг стану озонового екрану нашої планети.

Як міждисциплінарна наука екологія широко застосовує метод експерименту. Його суть полягає в тому, що до екосистеми свідомо вноситься якась зміна, і через деякий час зіставляються результати спостережень на контрольній (вона обов’язкова) та експериментальній ділянках екосистеми. Але такі класичні од-нофакторні експерименти в екології мало реальні. Тут більш доречні багатофакторні експерименти, коли змінюються значення відразу багатьох факторів, а стан екосистеми в кінці експерименту оцінюється за багатьма параметрами.

Прикладом екологічного експерименту може служити внесення мінеральних добрив у замкнену водойму з реєстрацією розміру первинної біопродукції та взаємозв’язків різних груп організмів; штучне витоптування й ущільнення ґрунту в лісах чи на луках для встановлення впливу рекреації (відпочинку населення) на ці екосистеми тощо. Широкої популярності набули результати комплексних польових експериментів, проведених у 1956-64 роках у лісових біогеоценозах під керівництвом ВМ. Сукачова. Всесвітнє значення мають численні експерименти, здійснені в 1964-1974 роках за так званою Міжнародною біологічною програмою (МБП). В її реалізації взяли участь учені практично всіх країн світу, і вона дала дуже важливі результати по встановленню основних глобальних закономірностей біопродук-ційного процесу.

Значну роль в екології відіграють модельні експерименти. Вони проводяться в спеціальних лабораторних установках і полягають у вирощуванні окремих видів рослин чи розведенні тварин у контрольованих екологічних умовах. У результаті таких експериментів було отримано чимало цікавих даних і висновків. Класичними є лабораторні експерименти з інфузоріями, виконані Г.Ф. Гаузе в 1933-45 роках. У них уперше було виявлено роль щільності популяції і хижацтва в народжуваності, смертності і підсумковій чисельності особин. В.М. Сукачов у середині XX сторіччя провів польові модельні експерименти (що вже стали класичними) з вирощування окремих видів вищих рослин при підвищеній щільності їх розміщення, які показали, що відмирання особин у таких випадках має гомеостазуючий характер, сприяючи збереженню популяції.

Екологія широко використовує результати стихійних експериментів, які ставить сама природа або які є наслідком виробничої діяльності людини. Відоме виверження вулкану Кракатау, що сталося наприкінці XIX століття, знищило все живе на ряді островів Південно-Східної Азії. Ці острови були використані для вивчення природного ходу заростання та заселення вулканічних покладів. Чимало корисної інформації додає вивчення масових вирубок лісу, створення великих водосховищ і т.п.

ЗО

У результаті спостережень та експериментів у розпорядженні еколога накопичується сукупність наукових фактів. Але за науковий факт не можна приймати результати будь-якого спостереження. Важливим критерієм достовірності результатів спостережень та експериментів є відтворність. Вона досягається, як правило, багаторазовим повторенням спостережень та експериментів. Результати таких повторюваних спостережень або обліків у сукупності складають так звану вибірку. Відповідне статистичне опрацювання даних дослідження дозволяє оцінити рівень статистичної достовірності результатів та вважати їх науковим фактом.

Певним джерелом фактів для еколога є літературні дані та службова інформація. Використання літературних даних цілком допустиме з урахуванням репутації автора та з посиланням на нього. Складніше буває з використанням службової інформації. Вона нерідко «захищена», тому слід отримати дозвіл на ознайомлення з нею. З іншого боку, усім відомі випадки, коли службова інформація (особливо щодо якості природного середовища) упереджено викривлялася чи приховувалася. Населення м. Києва після Чорнобильської аварії не мало своєчасних достовірних відомостей про забруднення радіоактивними речовинами атмосфери та водойм у місті та передмісті. Повністю була викривлена та прихована від населення південного Уралу інформація про викиди радіоактивних речовин на початку 1950-х років.