Innhold
- Hva er økologi?
- Observasjon og feltarbeid
- Typer data oppnådd
- Typer feltarbeidsundersøkelser
- Økologiske eksperimenter
- Manipulative eksperimenter
- Naturlige eksperimenter
- Observasjonseksperimenter
- modellering
Økologi er studiet av forholdet mellom organismer og deres miljø på jorden. Flere økologiske metoder brukes for å studere dette forholdet, inkludert eksperimentering og modellering.
Manipulative, naturlige eller observasjonseksperimenter kan brukes. Modellering hjelper til med å analysere innsamlede data.
Hva er økologi?
Økologi, studiet av hvordan organismer interagerer med miljøet og hverandre, trekker på flere andre fagområder. Miljøvitenskapen i økologi inkluderer biologi, kjemi, botanikk, zoologi, matematikk og andre felt.
Økologi undersøker artsinteraksjoner, bestandsstørrelse, økologiske nisjer, matvev, energiflyt og miljøfaktorer. For å gjøre dette, er økologer avhengige av forsiktige metoder for å samle de mest nøyaktige dataene de kan. Når data er samlet, analyserer økologer det for deres forskning.
Informasjonen hentet fra disse forskningsmetodene kan da hjelpe økologer med å finne virkninger forårsaket av mennesker eller naturlige faktorer. Denne informasjonen kan deretter brukes til å hjelpe deg med å administrere og bevare påvirkede områder eller arter.
Observasjon og feltarbeid
Hvert eksperiment krever observasjon. Økologer må observere miljøet, artene i det og hvordan disse artene samvirker, vokser og endrer seg. Ulike forskningsprosjekter krever forskjellige typer vurderinger og observasjoner.
Økologer bruker noen ganger a skrivebordsbasert vurdering, eller DBA, for å samle og oppsummere informasjon om spesifikke interesseområder. I dette scenariet bruker økologer informasjon som allerede er samlet inn fra andre kilder.
Ofte er økologer imidlertid avhengige av observasjon og feltarbeid. Dette innebærer faktisk å gå inn i habitatet for emnet av interesse for å observere det i sin naturlige tilstand. Ved å gjøre feltundersøkelser kan økologer spore populasjonsvekst av arter, observere samfunnsøkologi i handling og studere virkningen av nye arter eller andre introduserte fenomener i miljøet.
Hvert feltsted vil være forskjellig i natur, i form eller på andre måter. Økologiske metoder tillater slike forskjeller slik at forskjellige verktøy kan brukes til observasjoner og prøvetaking. Det er avgjørende at prøvetaking gjøres på en tilfeldig måte for å bekjempe skjevhet.
Typer data oppnådd
Data hentet fra observasjon og feltarbeid kan være enten kvalitative eller kvantitative. Disse to klassifiseringene av data varierer på forskjellige måter.
Kvalitative data: Kvalitative data refererer til a kvaliteten på motivet eller forholdene. Det er derfor en mer beskrivende form for data. Det måles ikke lett, og det blir samlet inn ved observasjon.
Fordi kvalitative data er beskrivende, kan de inkludere aspekter som farge, form, enten himmelen er overskyet eller solrik, eller andre aspekter for hvordan et observasjonssted kan se ut. Kvalitative data er ikke numeriske som kvantitative data. Det anses derfor som mindre pålitelig enn kvantitative data.
Kvantitativ data: Kvantitative data refererer til numeriske verdier eller mengder. Denne typen data kan måles og er vanligvis i tallform. Eksempler på kvantitative data kan inkludere pH-nivåer i jord, antall mus på et feltsted, prøvedata, saltholdighetsnivåer og annen informasjon i numerisk form.
Økologer bruker statistikk for å analysere kvantitative data. Det anses derfor som en mer pålitelig form for data enn kvalitative data.
Typer feltarbeidsundersøkelser
Direkte undersøkelse: Forskere kan direkte observere dyr og planter i miljøet. Dette kalles en direkte undersøkelse. Selv på steder så fjernt som et havbunn kan økolog studere undervannsmiljøet. En direkte undersøkelse i dette tilfellet ville innebære å fotografere eller filme et slikt miljø.
Noen prøvetakingsmetoder som brukes til å registrere bilder av sjøliv på havbunnen inkluderer videospann, vanngardin-kameraer og Ham-Cams. Ham-Cams er festet til en Hamon Grab, en prøvebøtteenhet som brukes til å samle prøver. Dette er en effektiv måte å studere dyrepopulasjoner på.
Hamon Grab er en metode for å samle sediment fra havbunnen, og sedimentet tas med på en båt for økologer å sortere gjennom og fotografere. Disse dyrene vil bli identifisert i et laboratorium andre steder.
I tillegg til en Hamon Grab, inkluderer undervannsoppsamlingsenheter en bjelke trål, som brukes til å skaffe større sjødyr. Dette innebærer å feste et nett til en stålbjelke og tråle fra baksiden av en båt. Prøvene blir brakt om bord i båten og fotografert og telt.
Indirekte undersøkelse: Det er ikke alltid praktisk eller ønskelig å observere organismer direkte. I denne situasjonen innebærer økologiske metoder å observere sporene som artene etterlater seg. Disse kan omfatte dyreflekk, føtter og andre indikatorer på deres tilstedeværelse.
Økologiske eksperimenter
Det overordnede formålet med økologiske metoder for forskning er å få data av høy kvalitet. For å gjøre dette, må eksperimentene planlegges nøye.
Hypotese: Det første trinnet i et eksperimentelt design er å komme med en hypotese eller vitenskapelig spørsmål. Deretter kan forskere komme med en detaljert plan for prøvetaking.
Faktorer som påvirker feltarbeid eksperimenter inkluderer størrelsen og formen på et område som må prøves. Størrelser på feltområdet varierer fra små til veldig store, avhengig av hvilke økologiske samfunn som studeres. Eksperimenter i dyreøkologi må ta hensyn til potensiell bevegelse og dyrestørrelse.
For eksempel ville edderkopper ikke kreve et stort feltsted for studier. Det samme vil være tilfelle når du studerer jordkjemi eller virvelløse jordsmonn. Du kan bruke en størrelse på 15 meter og 15 meter.
Urteaktige planter og små pattedyr kan kreve feltplasser på opptil 30 kvadratmeter. Trær og fugler kan trenge et par hektar. Hvis du studerer store, mobile dyr, som hjort eller bjørn, kan dette bety at du trenger et ganske stort område på flere hektar.
Å avgjøre hvor mange nettsteder det er, er også avgjørende. Noen feltstudier krever kanskje bare ett nettsted. Men hvis to eller flere naturtyper er inkludert i studien, er to eller flere feltplasser nødvendige.
Verktøy: Verktøy som brukes for feltplasser inkluderer transekter, prøvetaking av plott, plottfri prøvetaking, punktmetoden, transekt-avskjæringsmetoden og punkt-kvart metoden. Målet er å få objektive prøver av en tilstrekkelig stor mengde til at statistiske analyser vil være hørbare. Registrering av informasjon på feltdatablad hjelper i datainnsamlingen.
Et godt designet økologisk eksperiment vil ha en klar uttalelse av formål eller spørsmål. Forskere bør ta ekstraordinær forsiktighet for å fjerne skjevhet ved å gi både replikering og randomisering. Kunnskap om artene som studeres, samt organismer i dem, er av største viktighet.
resultater: Etter fullføring skal innsamlede økologiske data analyseres med en datamaskin. Det er tre typer økologiske eksperimenter som kan gjøres: manipulerende, naturlige og observasjonelle.
Manipulative eksperimenter
Manipulative eksperimenter er de som forskeren befinner seg i endrer en faktor for å se hvordan det påvirker et økosystem. Det er mulig å gjøre dette i felt eller på et laboratorium.
Denne typen eksperimenter gir interferens på en kontrollert måte. De jobber i tilfeller der feltarbeid ikke kan forekomme over et helt område, av forskjellige grunner.
Ulempen med manipulerende eksperimenter er at de ikke alltid er representative for hva som ville skje i det naturlige økosystemet. I tillegg kan manipulerende eksperimenter ikke avsløre mekanismen bak noen observerte mønstre. Det er heller ikke lett å endre variabler i et manipulerende eksperiment.
Eksempel: Hvis du ønsket å lære om øgle predasjon av edderkopper, kan du endre antall øgler i innhegninger og studere hvor mange edderkopper som ble resultatet av denne effekten.
Et større og nåværende eksempel på et manipulasjonseksperiment er gjeninnføring av ulv i Yellowstone nasjonalpark. Denne gjeninnføringen gjør det mulig for økologer å observere effekten av ulv som kommer tilbake til det som en gang var deres normale rekkevidde.
Allerede har forskere fått vite at en øyeblikkelig endring i økosystemet skjedde når ulv ble gjeninnført. Elgbes oppførsel endret seg. Økt elgdødelighet førte til en mer stabil matforsyning for både ulv og vognspisere.
Naturlige eksperimenter
Naturlige eksperimenter, som navnet tilsier, er ikke regissert av mennesker. Dette er manipulasjoner av et økosystem forårsaket av naturen. For eksempel, i kjølvannet av en naturkatastrofe, klimaendringer eller innføring av invaderende arter, representerer økosystemet selv et eksperiment.
Selvfølgelig er virkelige interaksjoner som disse ikke eksperimenter. Disse scenariene gir økologer muligheter til å studere effekten naturlige hendelser har på arter i et økosystem.
Eksempel: Økologer kunne ta en folketelling av dyr på en øy for å studere befolkningstettheten.
Hovedforskjellen mellom manipulerende og naturlige eksperimenter fra et dataperspektiv er at naturlige eksperimenter ikke har kontroller. Derfor er det noen ganger vanskeligere å bestemme årsak og virkning.
Likevel er det nyttig informasjon å hente fra naturlige eksperimenter. Miljøvariabler som fuktighetsnivåer og tetthet av dyr kan fremdeles brukes til data. I tillegg kan naturlige eksperimenter forekomme over store områder eller store strekninger av tid. Dette skiller dem ytterligere fra manipulerende eksperimenter.
Dessverre har menneskeheten forårsaket katastrofale natureksperimenter over hele kloden. Noen eksempler på disse inkluderer nedbrytning av naturtyper, klimaendringer, innføring av invasive arter og fjerning av innfødte arter.
Observasjonseksperimenter
Observasjonseksperimenter krever tilstrekkelige replikker for data av høy kvalitet. Her gjelder "regel om 10"; forskere bør samle 10 observasjoner for hver kategori som kreves. Innflytelser utenfor kan fortsatt hemme innsatsen for å samle inn data, for eksempel vær og andre forstyrrelser. Imidlertid kan bruk av 10 replikerende observasjoner være nyttig for å skaffe statistisk signifikante data.
Det er viktig å utføre randomisering, helst før du utfører observasjonseksperimenter. Dette kan gjøres med et regneark på en datamaskin. Randomisering styrker datainnsamlingen fordi den reduserer skjevhet.
Randomisering og replikering bør brukes sammen for å være effektive. Nettsteder, prøver og behandlinger bør tildeles tilfeldig for å unngå forvirrede resultater.
modellering
Økologiske metoder er avhengige av statistiske og matematiske modeller. Disse gir økologer en måte å forutsi hvordan et økosystem vil endre seg over tid eller reagere på endrede forhold i miljøet.
modellering gir også en annen måte å tyde økologisk informasjon når feltarbeid ikke er praktisk. Det er faktisk flere ulemper med å stole utelukkende på feltarbeid. På grunn av det typisk store feltarbeidet, er det ikke mulig å gjenskape eksperimenter nøyaktig. Noen ganger er til og med levetiden til organismer en hastighetsbegrensende faktor for feltarbeid. Andre utfordringer inkluderer tid, arbeid og rom.
Modellering gir derfor en metode for å effektivisere informasjon på en mer effektiv måte.
Eksempler på modellering inkluderer ligninger, simuleringer, grafer og statistiske analyser. Økologer bruker modellering for å produsere nyttige kart også. Modellering gjør det mulig å beregne data for å fylle ut hull fra prøvetaking. Uten modellering ville økologer blitt hemmet av den store mengden data som må analyseres og kommuniseres. Datamodellering gir mulighet for relativt rask analyse av data.
En simuleringsmodell muliggjør for eksempel beskrivelsen av systemer som ellers ville være ekstremt vanskelige og for kompliserte for tradisjonell beregning. Modellering lar forskere studere sameksistens, populasjonsdynamikk og mange andre aspekter ved økologi. Modellering kan bidra til å forutsi mønstre for viktige planleggingsformål, for eksempel for klimaendringer.
Menneskehetens innvirkning på miljøet vil fortsette. Det blir derfor stadig mer avgjørende for økologer å bruke økologiske forskningsmetoder for å finne måter å dempe virkningene på miljøet.