L'ecologia è lo studio della relazione tra gli organismi e il loro ambiente sulla terra. Diversi metodi ecologici sono usati per studiare questa relazione, inclusi sperimentazione e modellistica.

Possono essere usati esperimenti manipolativi, naturali o osservativi. La modellazione aiuta ad analizzare i dati raccolti.
Cos'è l'ecologia?

Ecologia
, lo studio di come gli organismi interagiscono con il loro ambiente e con l'altro, attinge a molte altre discipline. La scienza ambientale dell'ecologia comprende biologia, chimica, botanica, zoologia, matematica e altri campi.

L'ecologia esamina le interazioni tra specie, dimensioni della popolazione, nicchie ecologiche, reti alimentari, flusso di energia e fattori ambientali. Per fare ciò, gli ecologi si affidano a metodi accurati per raccogliere i dati più accurati che possono. Una volta raccolti i dati, gli ecologi li analizzano per le loro ricerche.

Le informazioni acquisite da questi metodi di ricerca possono quindi aiutare gli ecologi a trovare gli impatti causati dall'uomo o da fattori naturali. Queste informazioni possono quindi essere utilizzate per aiutare a gestire e conservare aree o specie colpite.
Osservazione e lavoro sul campo

Ogni esperimento richiede osservazione. Gli ecologi devono osservare l'ambiente, le specie al suo interno e il modo in cui tali specie interagiscono, crescono e cambiano. Diversi progetti di ricerca richiedono diversi tipi di valutazioni e osservazioni.

Gli ecologi a volte usano una valutazione basata su scrivania, o DBA, per raccogliere e sintetizzare informazioni su specifiche aree di interesse. In questo scenario, gli ecologisti utilizzano le informazioni già raccolte da altre fonti.

Spesso, tuttavia, gli ecologi si basano sull'osservazione e sul lavoro sul campo. Ciò comporta effettivamente andare nell'habitat del soggetto di interesse per osservarlo nel suo stato naturale. Effettuando indagini sul campo, gli ecologi possono tracciare la crescita della popolazione delle specie, osservare l'ecologia della comunità in azione e studiare l'impatto di eventuali nuove specie o altri fenomeni introdotti nell'ambiente.

Ogni area di campo differirà per natura, forma o in altri modi. I metodi ecologici consentono tali differenze in modo da poter utilizzare diversi strumenti per osservazioni e campionamento. È fondamentale che il campionamento sia effettuato in modo casuale per combattere i pregiudizi.
Tipi di dati ottenuti

I dati ottenuti dall'osservazione e dal lavoro sul campo possono essere qualitativi o quantitativi. Queste due classificazioni dei dati variano in modi distinti.

Dati qualitativi: i dati qualitativi si riferiscono a una qualità del soggetto o delle condizioni. È quindi una forma di dati più descrittiva. Non è facilmente misurabile e viene raccolto mediante l'osservazione.

Poiché i dati qualitativi sono descrittivi, potrebbero includere aspetti quali colore, forma, se il cielo è nuvoloso o soleggiato, o altri aspetti di come un'osservazione il sito potrebbe apparire. I dati qualitativi non sono numerici come i dati quantitativi. È quindi considerato meno affidabile dei dati quantitativi.

Dati quantitativi: i dati quantitativi si riferiscono a valori o quantità numerici. Questi tipi di dati possono essere misurati e sono generalmente in forma numerica. Esempi di dati quantitativi potrebbero includere i livelli di pH nel suolo, il numero di topi in un sito di campo, i dati del campione, i livelli di salinità e altre informazioni in forma numerica.

Gli ecologi usano le statistiche per analizzare i dati quantitativi. È quindi considerata una forma di dati più affidabile rispetto ai dati qualitativi.
Tipi di indagini sul lavoro sul campo

Indagine diretta: gli scienziati possono osservare direttamente gli animali e le piante nel loro ambiente. Questo si chiama sondaggio diretto. Anche in luoghi remoti come un fondo marino, l'ecologo può studiare l'ambiente sottomarino. Un sondaggio diretto in questo caso comporterebbe fotografare o filmare un simile ambiente.

Alcuni metodi di campionamento utilizzati per registrare immagini di vita marina sul fondo del mare includono slitte video, telecamere a cortina d'acqua e Ham-Cam. Le Ham-Cam sono collegate ad un Hamon Grab, un dispositivo a secchio per campioni usato per raccogliere campioni. Questo è un modo efficace per studiare le popolazioni animali.

Hamon Grab è un metodo per raccogliere sedimenti dal fondo del mare e il sedimento viene portato su una barca per consentire agli ecologi di smistare e fotografare. Questi animali saranno identificati in un laboratorio altrove.

Oltre ad un Hamon Grab, i dispositivi di raccolta subacquea includono una rete a strascico, che viene utilizzata per ottenere animali marini più grandi. Ciò comporta l'attaccamento di una rete a una trave d'acciaio e la pesca a strascico dalla parte posteriore di una barca. I campioni vengono portati a bordo della barca e fotografati e contati.

Indagine indiretta: non è sempre pratico o desiderabile osservare direttamente gli organismi. In questa situazione, i metodi ecologici comportano l'osservazione delle tracce lasciate da queste specie. Questi potrebbero includere scat di animali, impronte e altri indicatori della loro presenza.
Esperimenti ecologici

Lo scopo generale dei metodi ecologici per la ricerca è quello di ottenere dati di alta qualità. Per fare ciò, gli esperimenti devono essere pianificati con cura.

Ipotesi: il primo passo in qualsiasi progetto sperimentale è quello di elaborare un'ipotesi o una domanda scientifica. Quindi, i ricercatori possono elaborare un piano dettagliato per il campionamento.

I fattori che influenzano gli esperimenti di lavoro sul campo includono le dimensioni e la forma di un'area che deve essere campionata. Le dimensioni del sito variano da piccole a molto grandi, a seconda delle comunità ecologiche che vengono studiate. Gli esperimenti di ecologia animale devono tenere conto dei potenziali movimenti e dimensioni degli animali.

Ad esempio, i ragni non richiederebbero un grande campo di studio per lo studio. Lo stesso sarebbe vero quando si studia chimica del suolo o invertebrati del suolo. Puoi usare una dimensione di 15 metri per 15 metri.

Le piante erbacee e i piccoli mammiferi potrebbero richiedere aree di campo fino a 30 metri quadrati. Gli alberi e gli uccelli potrebbero aver bisogno di un paio di ettari. Se stai studiando animali grandi e mobili, come cervi o orsi, ciò potrebbe significare avere bisogno di una superficie abbastanza grande di diversi ettari.

Anche decidere il numero di siti è cruciale. Alcuni studi sul campo potrebbero richiedere un solo sito. Ma se due o più habitat sono inclusi nello studio, sono necessari due o più siti di campo.

Strumenti: Gli strumenti utilizzati per i siti di campo includono transetti, grafici di campionamento, campionamento senza trama, il metodo del punto, l'intercetta di transetto metodo e il metodo punto-trimestre. L'obiettivo è ottenere campioni imparziali di una quantità sufficientemente elevata da rendere più efficaci le analisi statistiche. La registrazione delle informazioni sulle schede dati sul campo aiuta nella raccolta dei dati.

Un esperimento ecologico ben progettato avrà una chiara dichiarazione di scopo o domanda. I ricercatori dovrebbero prestare particolare attenzione a rimuovere i pregiudizi fornendo sia la replicazione che la randomizzazione. La conoscenza delle specie studiate e degli organismi al loro interno è fondamentale.

Risultati: Al termine, i dati ecologici raccolti devono essere analizzati con un computer. Esistono tre tipi di esperimenti ecologici: manipolativi, naturali e osservativi.
Esperimenti manipolativi

Gli esperimenti manipolativi sono quelli in cui il ricercatore altera un fattore per vedere come influenza un ecosistema. È possibile farlo sul campo o in laboratorio.

Questi tipi di esperimenti forniscono interferenze in modo controllato. Funzionano nei casi in cui il lavoro sul campo non può svolgersi su un'intera area, per vari motivi.

Il rovescio della medaglia degli esperimenti manipolativi è che non sono sempre rappresentativi di ciò che accadrebbe nell'ecosistema naturale. Inoltre, esperimenti manipolativi potrebbero non rivelare il meccanismo alla base di qualsiasi modello osservato. Inoltre, non è facile cambiare le variabili in un esperimento manipolativo.

Esempio: se volessi conoscere la predazione di lucertole di ragni, potresti modificare il numero di lucertole in recinti e studiare quanti ragni sono risultati da questo effetto .

Un esempio più ampio e attuale di esperimento di manipolazione è la reintroduzione dei lupi nel Parco Nazionale di Yellowstone. Questa reintroduzione consente agli ecologisti di osservare l'effetto dei lupi che ritornavano a quello che una volta era il loro intervallo normale.

I ricercatori hanno già appreso che un immediato cambiamento nell'ecosistema si è verificato dopo la reintroduzione dei lupi. I comportamenti della mandria di alci sono cambiati. L'aumento della mortalità degli alci ha portato a un approvvigionamento alimentare più stabile sia per i lupi che per i mangiatori di carogne.
Esperimenti naturali

Gli esperimenti naturali, come suggerisce il nome, non sono diretti dagli umani. Queste sono manipolazioni di un ecosistema causate dalla natura. Ad esempio, sulla scia di un disastro naturale, i cambiamenti climatici o l'introduzione di specie invasive, l'ecosistema stesso rappresenta un esperimento.

Naturalmente, le interazioni del mondo reale come queste non sono realmente esperimenti. Questi scenari offrono agli ecologisti l'opportunità di studiare gli effetti degli eventi naturali sulle specie in un ecosistema.

Esempio: gli ecologisti potrebbero fare un censimento degli animali su un'isola per studiare la loro densità di popolazione.

La principale differenza tra esperimenti manipolativi e naturali dal punto di vista dei dati è che gli esperimenti naturali non hanno controlli. Pertanto a volte è più difficile determinare la causa e l'effetto.

Tuttavia, ci sono informazioni utili da ottenere da esperimenti naturali. Le variabili ambientali come i livelli di umidità e la densità degli animali possono ancora essere utilizzate per scopi di dati. Inoltre, esperimenti naturali possono verificarsi su vaste aree o vasti periodi di tempo. Ciò li distingue ulteriormente dagli esperimenti manipolativi.

Sfortunatamente, l'umanità ha causato esperimenti naturali catastrofici in tutto il mondo. Alcuni esempi includono degrado dell'habitat, cambiamenti climatici, introduzione di specie invasive e rimozione di specie autoctone.
Esperimenti osservazionali

Gli esperimenti osservativi richiedono repliche adeguate per dati di alta qualità. La "regola del 10" si applica qui; i ricercatori dovrebbero raccogliere 10 osservazioni per ciascuna categoria richiesta. Le influenze esterne possono ancora ostacolare gli sforzi per raccogliere dati, come il tempo e altri disturbi. Tuttavia, l'utilizzo di 10 osservazioni replicanti può rivelarsi utile per ottenere dati statisticamente significativi.

È importante eseguire la randomizzazione, preferibilmente prima di eseguire esperimenti osservativi. Questo può essere fatto con un foglio di calcolo su un computer. La randomizzazione rafforza la raccolta dei dati perché riduce la distorsione.

La randomizzazione e la replica dovrebbero essere usate insieme per essere efficaci. Siti, campioni e trattamenti dovrebbero essere assegnati in modo casuale per evitare risultati confusi.
Modellistica

I metodi ecologici si basano fortemente su modelli statistici e matematici. Questi forniscono agli ecologisti un modo per prevedere in che modo un ecosistema cambierà nel tempo o reagirà alle mutevoli condizioni dell'ambiente.

La modellazione fornisce anche un altro modo per decifrare le informazioni ecologiche quando il lavoro sul campo non è pratico. In effetti, ci sono diversi inconvenienti nel fare affidamento esclusivamente sul lavoro sul campo. A causa della tipica scala di lavoro sul campo, non è possibile replicare esattamente gli esperimenti. A volte anche la durata della vita degli organismi è un fattore limitante per il lavoro sul campo. Altre sfide includono il tempo, il lavoro e lo spazio.

La modellazione, quindi, fornisce un metodo per semplificare le informazioni in modo più efficiente.

Esempi di modellazione includono equazioni, simulazioni, grafici e statistiche analisi. Gli ecologi usano la modellazione anche per produrre mappe utili. La modellazione consente di calcolare i dati per colmare le lacune del campionamento. Senza la modellistica, gli ecologi sarebbero ostacolati dalla mera quantità di dati che devono essere analizzati e comunicati. La modellazione al computer consente un'analisi relativamente rapida dei dati.

Un modello di simulazione, ad esempio, consente la descrizione di sistemi che sarebbero altrimenti estremamente difficili e troppo complessi per il calcolo tradizionale. La modellistica consente agli scienziati di studiare la coesistenza, le dinamiche della popolazione e molti altri aspetti dell'ecologia. La modellistica può aiutare a prevedere modelli per scopi di pianificazione cruciali, ad esempio per i cambiamenti climatici.

L'impatto dell'umanità sull'ambiente continuerà. Diventa quindi sempre più cruciale per gli ecologisti utilizzare metodi di ricerca ecologica per trovare modi per mitigare gli effetti sull'ambiente.