NộI Dung
- Sinh thái học là gì?
- Quan sát và thực địa
- Các loại dữ liệu thu được
- Các loại khảo sát công việc hiện trường
- Thí nghiệm sinh thái
- Thí nghiệm thao tác
- Thí nghiệm tự nhiên
- Thí nghiệm quan sát
- Làm người mẫu
Sinh thái học là nghiên cứu về mối quan hệ giữa các sinh vật và môi trường của chúng trên trái đất. Một số phương pháp sinh thái được sử dụng để nghiên cứu mối quan hệ này, bao gồm thử nghiệm và mô hình hóa.
Các thí nghiệm điều khiển, tự nhiên hoặc quan sát có thể được sử dụng. Mô hình hóa giúp phân tích dữ liệu thu thập được.
Sinh thái học là gì?
Sinh thái học, nghiên cứu về cách các sinh vật tương tác với môi trường của chúng và nhau, dựa trên một số ngành khác. Khoa học môi trường của sinh thái kết hợp sinh học, hóa học, thực vật học, động vật học, toán học và các lĩnh vực khác.
Sinh thái học kiểm tra sự tương tác của loài, kích thước quần thể, hốc sinh thái, lưới thức ăn, dòng năng lượng và các yếu tố môi trường. Để làm điều này, các nhà sinh thái học dựa vào các phương pháp cẩn thận để thu thập dữ liệu chính xác nhất họ có thể. Sau khi dữ liệu được thu thập, các nhà sinh thái học sau đó phân tích nó cho nghiên cứu của họ.
Thông tin thu được từ các phương pháp nghiên cứu này sau đó có thể giúp các nhà sinh thái tìm thấy các tác động gây ra bởi con người hoặc các yếu tố tự nhiên. Thông tin này sau đó có thể được sử dụng để giúp quản lý và bảo tồn các khu vực hoặc loài bị ảnh hưởng.
Quan sát và thực địa
Mỗi thí nghiệm đòi hỏi phải quan sát. Các nhà sinh thái học phải quan sát môi trường, các loài trong đó và cách các loài đó tương tác, phát triển và thay đổi. Các dự án nghiên cứu khác nhau đòi hỏi các loại đánh giá và quan sát khác nhau.
Các nhà sinh thái học đôi khi sử dụng một đánh giá dựa trên bànhoặc DBA, để thu thập và tóm tắt thông tin về các lĩnh vực quan tâm cụ thể. Trong kịch bản này, các nhà sinh thái học đang sử dụng thông tin đã được thu thập từ các nguồn khác.
Tuy nhiên, thường thì các nhà sinh thái học dựa vào quan sát và công tác hiện trường. Điều này đòi hỏi thực sự đi vào môi trường sống của đối tượng quan tâm để quan sát nó trong trạng thái tự nhiên của nó. Bằng cách thực hiện khảo sát thực địa, các nhà sinh thái học có thể theo dõi sự tăng trưởng dân số của các loài, quan sát hoạt động sinh thái cộng đồng và nghiên cứu tác động của bất kỳ loài mới hoặc các hiện tượng được giới thiệu khác trong môi trường.
Mỗi trang web lĩnh vực sẽ khác nhau về bản chất, hình dạng hoặc theo những cách khác. Phương pháp sinh thái cho phép có sự khác biệt như vậy để các công cụ khác nhau có thể được sử dụng để quan sát và lấy mẫu. Điều quan trọng là việc lấy mẫu phải được thực hiện một cách ngẫu nhiên để chống lại sự thiên vị.
Các loại dữ liệu thu được
Dữ liệu thu được từ quan sát và công việc hiện trường có thể là định tính hoặc định lượng. Hai phân loại dữ liệu khác nhau theo những cách riêng biệt.
Dữ liệu định tính: Dữ liệu định tính đề cập đến một chất lượng của môn học hoặc điều kiện. Do đó, nó là một mô tả dạng dữ liệu. Nó không dễ dàng đo lường, và nó được thu thập bằng quan sát.
Bởi vì dữ liệu định tính là mô tả, nó có thể bao gồm các khía cạnh như màu sắc, hình dạng, cho dù bầu trời nhiều mây hay nắng hay các khía cạnh khác về cách nhìn của một địa điểm quan sát. Dữ liệu định tính không phải là số như dữ liệu định lượng. Do đó, nó được coi là ít đáng tin cậy hơn dữ liệu định lượng.
Dữ liệu định lượng: Dữ liệu định lượng đề cập đến giá trị số hoặc số lượng. Những loại dữ liệu này có thể được đo lường và thường ở dạng số. Ví dụ về dữ liệu định lượng có thể bao gồm mức độ pH trong đất, số lượng chuột trong một khu vực hiện trường, dữ liệu mẫu, mức độ mặn và các thông tin khác ở dạng số.
Các nhà sinh thái học sử dụng số liệu thống kê để phân tích dữ liệu định lượng. Do đó, nó được coi là một dạng dữ liệu đáng tin cậy hơn dữ liệu định tính.
Các loại khảo sát công việc hiện trường
Khảo sát trực tiếp: Các nhà khoa học có thể quan sát trực tiếp động vật và thực vật trong môi trường của chúng. Điều này được gọi là một cuộc khảo sát trực tiếp. Ngay cả ở những nơi xa xôi như đáy biển, nhà sinh thái học có thể nghiên cứu môi trường dưới nước. Một cuộc khảo sát trực tiếp trong trường hợp này sẽ đòi hỏi phải chụp ảnh hoặc quay một môi trường như vậy.
Một số phương pháp lấy mẫu được sử dụng để ghi lại hình ảnh của cuộc sống dưới đáy biển bao gồm xe trượt video, máy quay màn nước và Ham-Cam. Ham-Cam được gắn vào Hamon Grab, một thiết bị xô mẫu được sử dụng để thu thập mẫu. Đây là một cách hiệu quả để nghiên cứu quần thể động vật.
Hamon Grab là một phương pháp thu thập trầm tích từ đáy biển và trầm tích được đưa lên thuyền để các nhà sinh thái học phân loại và chụp ảnh. Những con vật này sẽ được xác định trong phòng thí nghiệm ở nơi khác.
Ngoài Hamon Grab, các thiết bị thu thập dưới đáy biển bao gồm một lưới kéo chùm, được sử dụng để thu được các động vật biển lớn hơn. Điều này đòi hỏi phải gắn một cái lưới vào một chùm thép và kéo từ phía sau thuyền. Các mẫu được đưa lên thuyền và chụp ảnh và đếm.
Khảo sát gián tiếp: Không phải lúc nào cũng thực tế hoặc mong muốn quan sát trực tiếp các sinh vật. Trong tình huống này, các phương pháp sinh thái đòi hỏi phải quan sát các dấu vết mà các loài để lại. Chúng có thể bao gồm phân động vật, chân và các chỉ số khác về sự hiện diện của chúng.
Thí nghiệm sinh thái
Mục đích bao quát của các phương pháp sinh thái cho nghiên cứu là để có được dữ liệu chất lượng cao. Để làm điều này, các thí nghiệm phải được lên kế hoạch cẩn thận.
Giả thuyết: Bước đầu tiên trong bất kỳ thiết kế thử nghiệm nào là đưa ra một giả thuyết hoặc câu hỏi khoa học. Sau đó, các nhà nghiên cứu có thể đưa ra một kế hoạch chi tiết để lấy mẫu.
Các yếu tố ảnh hưởng đến thí nghiệm công việc hiện trường bao gồm kích thước và hình dạng của một khu vực cần được lấy mẫu. Kích thước trang web hiện trường từ nhỏ đến rất lớn, tùy thuộc vào cộng đồng sinh thái nào đang được nghiên cứu. Các thí nghiệm trong sinh thái động vật phải tính đến khả năng di chuyển và kích thước của động vật.
Ví dụ, nhện sẽ không yêu cầu một trang web lớn để nghiên cứu. Điều tương tự cũng sẽ đúng khi nghiên cứu hóa học đất hoặc động vật không xương sống trong đất. Bạn có thể sử dụng kích thước 15 mét x 15 mét.
Cây thân thảo và động vật có vú nhỏ có thể yêu cầu các khu vực rộng tới 30 mét vuông. Cây và chim có thể cần một vài ha. Nếu bạn đang nghiên cứu các động vật lớn, di động, chẳng hạn như hươu hoặc gấu, điều này có thể có nghĩa là cần một diện tích khá rộng vài ha.
Quyết định số lượng các trang web cũng rất quan trọng. Một số nghiên cứu thực địa có thể chỉ cần một trang web. Nhưng nếu hai hoặc nhiều môi trường sống được đưa vào nghiên cứu, hai hoặc nhiều địa điểm thực địa là cần thiết.
Công cụ: Các công cụ được sử dụng cho các vị trí hiện trường bao gồm các mặt cắt, các ô lấy mẫu, lấy mẫu không có âm mưu, phương pháp điểm, phương pháp chặn ngang và phương pháp điểm quý. Mục tiêu là để có được các mẫu không thiên vị với số lượng đủ cao mà các phân tích thống kê sẽ hợp lý hơn. Ghi thông tin trên bảng dữ liệu trường hỗ trợ trong việc thu thập dữ liệu.
Một thí nghiệm sinh thái được thiết kế tốt sẽ có một tuyên bố rõ ràng về mục đích hoặc câu hỏi. Các nhà nghiên cứu nên chăm sóc đặc biệt để loại bỏ sự thiên vị bằng cách cung cấp cả sao chép và ngẫu nhiên. Kiến thức về các loài đang được nghiên cứu cũng như các sinh vật trong đó là tối quan trọng.
Các kết quả: Sau khi hoàn thành, dữ liệu sinh thái được thu thập phải được phân tích bằng máy tính. Có ba loại thí nghiệm sinh thái có thể được thực hiện: thao túng, tự nhiên và quan sát.
Thí nghiệm thao tác
Các thí nghiệm thao tác là những thí nghiệm mà nhà nghiên cứu thay đổi một yếu tố để xem làm thế nào nó ảnh hưởng đến một hệ sinh thái. Có thể làm điều này trong lĩnh vực này hoặc trong phòng thí nghiệm.
Những loại thí nghiệm này cung cấp nhiễu trong một cách có kiểm soát. Họ làm việc trong trường hợp công việc tại hiện trường không thể xảy ra trên toàn bộ khu vực, vì nhiều lý do.
Nhược điểm của các thí nghiệm thao túng là chúng không phải luôn luôn đại diện cho những gì sẽ xảy ra trong hệ sinh thái tự nhiên. Ngoài ra, các thử nghiệm thao tác có thể không tiết lộ cơ chế đằng sau bất kỳ mẫu nào được quan sát. Cũng không dễ để thay đổi các biến trong một thí nghiệm thao túng.
Thí dụ: Nếu bạn muốn tìm hiểu về việc săn mồi thằn lằn của nhện, bạn có thể thay đổi số lượng thằn lằn trong chuồng và nghiên cứu xem có bao nhiêu con nhện phát sinh từ hiệu ứng này.
Một ví dụ lớn hơn và hiện tại của một thí nghiệm thao túng là việc đưa sói trở lại Công viên quốc gia Yellowstone. Sự giới thiệu lại này cho phép các nhà sinh thái học quan sát ảnh hưởng của những con sói trở lại với những gì đã từng là phạm vi bình thường của chúng.
Các nhà nghiên cứu đã biết rằng một sự thay đổi ngay lập tức trong hệ sinh thái đã xảy ra một khi sói được giới thiệu lại. Hành vi bầy đàn thay đổi. Tỷ lệ tử vong của nai sừng tấm tăng lên dẫn đến nguồn cung cấp thực phẩm ổn định hơn cho cả chó sói và người ăn thịt.
Thí nghiệm tự nhiên
Các thí nghiệm tự nhiên, như tên gọi của chúng, không được hướng dẫn bởi con người. Đây là những thao tác của một hệ sinh thái do thiên nhiên gây ra. Ví dụ, sau thảm họa thiên nhiên, biến đổi khí hậu hoặc giới thiệu các loài xâm lấn, hệ sinh thái tự nó đại diện cho một thí nghiệm.
Tất nhiên, các tương tác trong thế giới thực như đây không phải là những thử nghiệm thực sự. Những kịch bản này cung cấp cho các nhà sinh thái học cơ hội nghiên cứu các tác động của các sự kiện tự nhiên đối với các loài trong một hệ sinh thái.
Thí dụ: Các nhà sinh thái học có thể lấy một cuộc điều tra dân số về động vật trên một hòn đảo để nghiên cứu mật độ dân số của chúng.
Sự khác biệt chính giữa các thí nghiệm thao túng và tự nhiên từ góc độ dữ liệu là các thí nghiệm tự nhiên không có kiểm soát. Do đó đôi khi khó xác định nguyên nhân và kết quả.
Tuy nhiên, có những thông tin hữu ích thu được từ các thí nghiệm tự nhiên. Các biến môi trường như độ ẩm và mật độ của động vật vẫn có thể được sử dụng cho mục đích dữ liệu. Ngoài ra, các thí nghiệm tự nhiên có thể xảy ra trên các khu vực rộng lớn hoặc trải dài thời gian. Điều này tiếp tục phân biệt chúng với các thí nghiệm thao túng.
Thật không may, loài người đã gây ra những thí nghiệm tự nhiên thảm khốc trên toàn cầu. Một số ví dụ trong số này bao gồm suy thoái môi trường sống, biến đổi khí hậu, giới thiệu các loài xâm lấn và loại bỏ các loài bản địa.
Thí nghiệm quan sát
Các thí nghiệm quan sát đòi hỏi phải nhân rộng đầy đủ cho dữ liệu chất lượng cao. Quy tắc của 10 điểm 10 áp dụng tại đây; các nhà nghiên cứu nên thu thập 10 quan sát cho mỗi loại cần thiết. Những ảnh hưởng bên ngoài vẫn có thể cản trở nỗ lực thu thập dữ liệu, như thời tiết và các xáo trộn khác. Tuy nhiên, sử dụng 10 quan sát sao chép có thể chứng minh hữu ích cho việc thu thập dữ liệu có ý nghĩa thống kê.
Điều quan trọng là phải thực hiện ngẫu nhiên, tốt nhất là trước khi thực hiện các thí nghiệm quan sát. Điều này có thể được thực hiện với một bảng tính trên máy tính. Ngẫu nhiên tăng cường thu thập dữ liệu vì nó làm giảm sự thiên vị.
Ngẫu nhiên và nhân rộng nên được sử dụng cùng nhau để có hiệu quả. Các trang web, mẫu và phương pháp điều trị nên được chỉ định ngẫu nhiên để tránh kết quả bị nhầm lẫn.
Làm người mẫu
Phương pháp sinh thái phụ thuộc rất nhiều vào các mô hình thống kê và toán học. Chúng cung cấp cho các nhà sinh thái học một cách để dự đoán một hệ sinh thái sẽ thay đổi theo thời gian như thế nào hoặc phản ứng với các điều kiện thay đổi trong môi trường.
Làm người mẫu cũng cung cấp một cách khác để giải mã thông tin sinh thái khi công việc hiện trường không thực tế. Trên thực tế, có một số nhược điểm khi chỉ dựa vào công việc tại hiện trường. Bởi vì quy mô công việc hiện trường thường lớn, không thể sao chép chính xác các thí nghiệm. Đôi khi, ngay cả tuổi thọ của sinh vật là một yếu tố giới hạn tỷ lệ cho công việc thực địa. Những thách thức khác bao gồm thời gian, lao động và không gian.
Mô hình hóa, do đó, cung cấp một phương pháp để hợp lý hóa thông tin theo cách hiệu quả hơn.
Ví dụ về mô hình hóa bao gồm các phương trình, mô phỏng, đồ thị và phân tích thống kê. Các nhà sinh thái học sử dụng mô hình để sản xuất bản đồ hữu ích là tốt. Mô hình hóa cho phép tính toán dữ liệu để điền vào các khoảng trống từ lấy mẫu. Nếu không lập mô hình, các nhà sinh thái học sẽ bị cản trở bởi lượng dữ liệu cần được phân tích và truyền đạt. Mô hình máy tính cho phép phân tích dữ liệu tương đối nhanh.
Ví dụ, một mô hình mô phỏng cho phép mô tả các hệ thống cực kỳ khó khăn và quá phức tạp đối với phép tính truyền thống. Mô hình hóa cho phép các nhà khoa học nghiên cứu về sự cùng tồn tại, động lực dân số và nhiều khía cạnh khác của sinh thái học. Mô hình hóa có thể giúp dự đoán các mô hình cho các mục đích lập kế hoạch quan trọng, chẳng hạn như đối với biến đổi khí hậu.
Nhân loại có tác động đến môi trường sẽ tiếp tục. Do đó, nó trở nên quan trọng hơn bao giờ hết đối với các nhà sinh thái học sử dụng các phương pháp nghiên cứu sinh thái để tìm cách giảm thiểu các tác động đến môi trường.