生態(tài)學的研究方法

生態(tài)學的研究方法摘要：本文就生態(tài)學研究的方法論進行了淺括。任何科學研究都包括兩個層面，即如何思考和如何做。生態(tài)學研究需要先對自然界或?qū)嶒炇抑械纳鷳B(tài)現(xiàn)象進行觀察記載、測計度量和實驗，再對資料數(shù)據(jù)進行分析綜合，然后用數(shù)學模型找出生態(tài)學規(guī)律。最后本文就當前生態(tài)學研究的發(fā)展趨勢進行了展望。關鍵詞：生態(tài)學，研究方法，展望ABSTRACTInthispaper,wesummarythemethodsofresearchonecology.Anyresearchesincludetwofactorsthatarehowtothinkandhowtodo.Whenstudyingecology,weneedtoobserveandrecordecologicalphenomena,thenanalysisthedata.Finally,usemathematicalmodelstofindthelawofecology.Attheendofthispaper.Weprospectthetrendofecologicalresearch.Keywords:Ecology,Methodology,Prospect生態(tài)學是研究有機體及其周圍環(huán)境相互關系的科學。任何科學研究都包括四個環(huán)節(jié)，首先根據(jù)已有理論，提出科學問題。然和通過觀察記載、測計度量和實驗收集數(shù)據(jù)，通過歸納法予以系統(tǒng)分析。再根據(jù)研究結(jié)果，演繹新的推論，最后通過實驗驗證，判斷這一過程成功與否。從50年代開始，生態(tài)學研究方法一方面趨向?qū)ｉT化，針對不同對象和問題，設計了各種專用的方法技術；另一方面是強調(diào)系統(tǒng)化，表現(xiàn)是為各類生物系統(tǒng)制定出生態(tài)綜合方法程序。生態(tài)學研究的專門化與系統(tǒng)化同時并進，彼此匯合，是學科方法體系日趨成熟的標志。下面就生態(tài)學研究的方法論進行闡述。一生態(tài)學研究的方法論1基本邏輯：歸納與演繹前提與結(jié)論之間存在或然關系（即非確定性的相互關系）的推論過程。亞里斯多德最早提到歸納法，但英國唯物主義哲學家FrancisBacon是歸納邏輯的奠基人的《新工具論》（1620）。他提倡通過歸納事實，產(chǎn)生低級的理論，再由低級的理論上升到高級的理論，最后形成公理，從而遵循從特殊到一般的過程。他的邏輯方法是對中世紀歐洲神學欺人自欺的演繹邏輯的反動，并且是近代實驗科學的方法論。歸納法在現(xiàn)代數(shù)學中的代表是概率統(tǒng)計。歸納推理所得到的結(jié)論是超出其前提的。通常經(jīng)驗主義重視歸納法,前提與結(jié)論之間存在必然聯(lián)系的推論過程。由亞里斯多德提出的三段論是最早總結(jié)出來的一種演繹推理。而古希臘時代的歐幾里德《幾何原本》代表了演繹邏輯的典范。演繹是根據(jù)已有的前提假設，確定性地推演出新的結(jié)論的過程。從而遵循從一般到一般或一般到特殊的過程。演繹法在現(xiàn)代數(shù)學方法中代表是代數(shù)。演繹推理的結(jié)論不會超過其邏輯前提。而理論思維重視演繹推理。所以歸納可以從眾多的個別事例中提出具有一般性的理論假設，而演繹則根據(jù)已有的與假設相關的確定性前提來邏輯嚴密地驗證這些假設的正確性，并且可以根據(jù)現(xiàn)有的少數(shù)確定性命題（如規(guī)律、公理等）和已知的事實發(fā)展出合乎邏輯的具體結(jié)論。2科學研究的兩個層面2.1如何思考科學分析問題，然后進行調(diào)查或?qū)嶒瀬戆l(fā)現(xiàn)新的信息。通過在一個綜合中整理和解釋這些信息，形成一個關于現(xiàn)實世界運轉(zhuǎn)的理論。理論是（我們認為我們知道的）先前的認識與我們（在現(xiàn)實世界里觀測或看到的）現(xiàn)有數(shù)據(jù)之間的對話。精通某一特定研究技能是要付出努力的，例如生態(tài)學田間實驗、植被調(diào)查與分析等，理解理論是如何用由應用它們獲得的數(shù)據(jù)構(gòu)筑起來同樣如此。毋庸置疑，我們選擇的研究問題、分析問題的方式、會受到我們所掌握的研究技能的強烈影響。因此我們建造的理論可能會偏向用我們最熟悉的研究技能獲得的信息。此時面臨的問題是理論與數(shù)據(jù)是相互關聯(lián)的。研究的這種循環(huán)屬性會強烈影響我們的發(fā)現(xiàn)－即使當我們認為我們正在走近新的問題。這就是為什么問題分析在研究之始如此重要。2.2如何做在理論與數(shù)據(jù)之間所作的反復的對話需要批判性的分析和創(chuàng)造。定義與評估必須不斷地相互作用：我們將自己的想法定義為一個理論，由此發(fā)展新的想法，通過觀測評價這些想法，然后在一個新的框架下修訂理論。然而，定義與評價之間的相互作用必須經(jīng)過批判性分析的反復磨煉。批判性分析是我們必須不斷應用的基本過程，以此使定義更精確和清晰，評價更無偏。二生態(tài)學的研究方法生態(tài)學的研究方法可以分為三大類：1）野外調(diào)查、觀測；2）實驗；3）數(shù)學模型。1野外調(diào)查、觀測的因果關系，計算結(jié)果可以再拿到現(xiàn)場檢驗。這不僅大大加快了研究進度，而且開拓了更為廣闊的研究領域?！阏f來建立數(shù)學模型的方法大體上可分為兩大類。一類是機理分析方法，一類是測試分析方法．機理分析是根據(jù)對現(xiàn)實對象特性的認識、分析其因果關系，找出反映內(nèi)部機理的規(guī)律,建立的模型常有明確的物理或現(xiàn)實意義.測試分折將研究對象視為一個“黑箱”系統(tǒng)，內(nèi)部機理無法直接尋求，可以測量系統(tǒng)的輸人輸出數(shù)據(jù)、并以此為基礎運用統(tǒng)計分析方法，按照事先確定的準則在某一類模型中選出一個與數(shù)據(jù)擬合得最好的模型。這種方法稱為系統(tǒng)辨識．將這兩種方法結(jié)合起來也是常用的建模方法。即用機理分析建立模型的結(jié)構(gòu)，用系統(tǒng)辨識確定模型的參數(shù)．數(shù)學模型僅僅是現(xiàn)實生態(tài)學系統(tǒng)的抽象，每種模型都有其一定的限度和有效范圍。生態(tài)學系統(tǒng)建模，并沒有絕對的法則，但必須從確定對象系統(tǒng)過程的真實性出發(fā)，充分把握其內(nèi)部相互作用的主導因素，提出適合的生態(tài)學假設，再采用恰當?shù)臄?shù)學形式來加以表達或描述。模型方法第一步是對模式的精確描述；通過進一步觀測確定導致所觀察到的模式的生物和環(huán)境過程，建立機制模型，進行理論解釋；并根據(jù)一定的前提條件，經(jīng)理論化邏輯推導揭示出新的現(xiàn)象。而一旦理論解釋已經(jīng)建立，就可以引導人們進行有目的的觀察或?qū)嶒灐Ｉ鷳B(tài)學模型主要包括描述模型、機制模型和預測模型3類。描述模型通常是統(tǒng)計學模型，如動植物的生長函數(shù)；機制模型，其模型參數(shù)具有較明確的生態(tài)學含義，同時具有較強的假設，如Logistic模型、Lotka-Volterra模型以及結(jié)構(gòu)種群的Leslie模型等；目前，生態(tài)學的復雜性使得這類模型在數(shù)學方法上較難實現(xiàn)。預測模型，根據(jù)生態(tài)學概念模型建立的復合模型系統(tǒng)，利用計算機進行數(shù)值計算來實現(xiàn)。算法不一定非常嚴謹，但明確地符合生態(tài)學理論。三 生態(tài)學研究方法的發(fā)展趨勢生態(tài)學研究方法發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)以下幾個方面：研究對象時空尺度的擴展。例如在空間尺度表現(xiàn)從分子到全球；在時間尺度方面表現(xiàn)為從葉片氣孔瞬時動態(tài)到地質(zhì)歷史時期；在組織水平表現(xiàn)為從個體到生物圈。相關學科方法技術的引進。隨著分子生物學的發(fā)展，分子生物學已完全融入生態(tài)學形成了一門新的學科----分子生態(tài)學。例如DNA分子標記技術和蛋白質(zhì)標記技術已種群生態(tài)學、地理變異、遺傳多樣性檢測、遺傳分化等研究中。數(shù)量化、信息化以及大規(guī)模的控制實驗。例如“3S”集成、空間數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)分析軟件等。大規(guī)模控制實驗例如生物圈“2號”、Face實驗、群落增溫實驗、計算機模擬實驗等。參考文獻[1]章家恩.生態(tài)學常用實驗研究方法與技術.化學工業(yè)出版社2007[2]張文軍.生態(tài)學研究方法.中山大學出版社2007[3]MethodsofResearchonForestPlantMolecularEcology.YANWen—de[4]黎裕，賈繼增，王天字．分子標記的種類及其發(fā)展．生物技術通報，1999[5]何興元，曾德慧．應用生態(tài)學的現(xiàn)狀與展望．應用生態(tài)學報，2004[6]ShenSM．Ccurrentsituationofappliedecologyanditsdevelopment[J]．1990。1(1)：2-9(inChinese)]．[7]ChangJianguo.ThePresentSituation，DevelopingTe