Методи екологічних досліджень

Специфіка екологічних досліджень — аналіз біологічних систем різного рівня організації (організм, популяція, біоце­ноз, екосистема, біосфера), їх відношення до навколишнього середовища.

Методичну основу сучасної екології складає поєднання системного підходу, натурних спостережень, експерименту та моделювання.

Система — сукупність взаємопов’язаних елементів, що утворюють єдність. Системний підхід — головний методич­ний принцип в екології. Він передбачає вивчення елемен­тів системи та взаємозв’язків між ними. Для дослідження біологічних систем можуть застосовуватися методи різних наук: біохімії, генетики, ботаніки, мікробіології, анато­мії, фізіології, зоології, фізики, математики тощо. Еколо­гія давно вже перестала бути чисто описовою дисциплі­ною. У сучасній екології переважають кількісні методи: вимірювання, розрахунки та статистичний аналіз, моделю­вання.

Методи екології можна поділити на п’ять груп (Акимова, Кузьмін, Хаскін, 2001).

1. Методи реєстрації параметрів і оцінки стану навколиш­нього середовища — необхідна частина будь-якого екологіч­ного дослідження. До цих методів належать метеорологічні спостереження, вимірювання вологості, температури, ос­вітленості, хімічного складу повітря, води та ґрунту, оцін­ка техногенного забруднення навколишнього середовища, рослинних і тваринних організмів, реєстрація показників прозорості та солоності води, фізико-хімічних показни­ків ґрунтів, вимірювання радіаційного фону, напруженості фізичних полів, бактеріальної забрудненості, часу настан­ня фенологічних фаз розвитку рослин та інших чин­ників.

До першої групи методів належать також моніторинг (пе­ріодичне або безперервне стеження за станом екологічних об’єктів та якістю навколишнього середовища) і біоіндикація (використання для контролю якості середовища особливо чутливих до чинників екологічного середовища організмів та угруповань).

2. Методи кількісного обліку організмів, оцінки біомаси та продуктивності рослин і тварин. Ці методи лежать в основі вивчення природних угруповань — біоценозів. Для цього застосовуються підрахунки кількості особин на контроль­них ділянках, в об’ємах води, повітря та ґрунту; марш­рутні обліки; вилов та мічення тварин; спостереження за їх переміщеннями; аерокосмічна реєстрація чисельності стад, скупчень риби, густоти деревостанів, стану посівів, урожайності полів. Дана інформація необхідна для управ­ління екосистемами, запобігання загибелі видів і змен­шення біологічного різноманіття. Визначення біомаси та продуктивності екосистем дозволяє оцінити біопродук- ційний потенціал окремих територій і акваторій, а також глобальний природний фон органічної речовини та межі її використання.

3. Методи дослідження впливу факторів середовища на життєдіяльність організмів — найрізноманітніша група еко­логічних методів. Вони здійснюються за допомогою спо­стереження у природі та проведення експериментів у ла­бораторних умовах. Спостереження — вивчення біологічної системи у природних умовах шляхом фіксації певних її ознак. Експеримент — дослідження, коли об’єкт ставлять в умови, за яких можна вивчати дію певного фактора або групи факторів на систему. Експеримент носить активний аналітичний характер, оскільки може виявити причинно- наслідкові зв’язки в аналізі розвитку біосистем (наприклад, вплив техногенного забруднення на рослини, дія меліорації на рослинність і тваринний світ, пестицидів на організми, радіації на ліси). Експеримент передбачає дослід, відтво­рення об’єкта пізнання, перевірку гіпотез про закономір­ності зв’язку явищ. Методом експерименту встановлюють­ся оптимальні та граничні умови існування, критичні та летальні дози хімічних забруднювачів, гранично допустимі концентрації шкідливих речовин, що лежать в основі еко­логічного нормування. Цей метод важливий при оцінці порівняльної стійкості видів рослин і екосистем до дії екстремальних екологічних факторів (морозостійкості, по­сухостійкості, газостійкості, солестійкості тощо), а також при вивченні адаптацій (пристосувань організмів до різних умов середовища).

4. Методи вивчення взаємин між організмами у багатови­дових угрупованнях складають важливу частину дослідження екосистем. Вони передбачають натурні спостереження та лабораторні дослідження трофічних відносин, проведення дослідів із переносом «міток» радіоактивних ізотопів, що дозволяє визначити кількість органічної речовини, яка пе­реходить від однієї ланки ланцюга живлення до іншої (від рослин до травоїдних тварин, а від травоїдних до хижаків). Особливе значення має експериментальна методика ство­рення та дослідження штучних угруповань і екосистем (ла­бораторне моделювання природних взаємодій організмів між собою і навколишнім середовищем).

5. Методи математичного та імітаційного моделювання. Го­ловна мета побудови та використання моделей в екології — можливість прогнозування динаміки розвитку біосистем. Це особливо важливо, якщо екосистема піддається зовнішнім, антропогенним впливам. Прогноз віддалених екологічних наслідків техногенезу дозволяє передбачити та зменшити негативні ефекти, вносити корективи у прийняті рішення. Прийоми глобального моделювання, доведені до моделей, заснованих на проблемно-прогнозному підході, дозволяють розглядати варіанти сценаріїв і будувати обґрунтовані про­гнози глобального розвитку.

Методи прикладної екології:

• створення банків даних екологічної інформації та геоін- формаційних систем (ГІС-технологій);

• комплексний еколого-економічний аналіз стану те­риторій для екологічної оцінки та поліпшення екологічної обстановки;

• методи інженерно-екологічних пошуків для оптималь­ного проектування, розміщення, будівництва та реконструк­ції цивільних і господарських об’єктів;

• методи екологічно орієнтованого проектування об’єктів на принципах і розрахунках екологічної відповідності;

• технологічні методи зниження токсичних відходів під­приємств і виробничих комплексів, шкідливого впливу при­строїв і виробів на навколишнє середовище та здоров’я людей;

• методи екологічної регламентації господарської діяль­ності: екологічний моніторинг; екологічна атестація та пас­портизація господарських об’єктів і територіальних природ­но-виробничих комплексів; екологічна експертиза; прогноз негативного впливу проектованих і споруджуваних об’єктів на навколишнє середовище (Акимова, Кузьмін, Хаскін, 2001).

В Україні, як і в інших країнах колишнього СРСР, особ­ливе значення для системних екологічних досліджень мало створення та розвиток науки біогеоценології, основні ме- тодічні підходи якої розроблені В. М. Сукачовим, М. В. Дилі- сом, С. В. Зонном, М. С. Гіляровим та багатьма іншими видатними вченими.

1.4.