Contenu
- Qu'est-ce que l'écologie?
- Observation et travail sur le terrain
- Types de données obtenues
- Types d'enquêtes sur le terrain
- Expériences écologiques
- Expériences de manipulation
- Expériences Naturelles
- Expériences d'observation
- La modélisation
Écologie est l’étude des relations entre les organismes et leur environnement terrestre. Plusieurs méthodes écologiques sont utilisées pour étudier cette relation, notamment les expériences et la modélisation.
Des expériences de manipulation, naturelles ou observationnelles peuvent être utilisées. La modélisation aide à analyser les données collectées.
Qu'est-ce que l'écologie?
Écologie, l’étude de la façon dont les organismes interagissent avec leur environnement et entre eux, s’appuie sur plusieurs autres disciplines. La science environnementale de l'écologie intègre la biologie, la chimie, la botanique, la zoologie, les mathématiques et d'autres domaines.
L'écologie examine les interactions entre les espèces, la taille de la population, les niches écologiques, les réseaux trophiques, les flux d'énergie et les facteurs environnementaux. Pour ce faire, les écologistes s'appuient sur des méthodes minutieuses pour collecter les données les plus précises possible. Une fois les données collectées, les écologistes les analysent pour leurs recherches.
Les informations obtenues grâce à ces méthodes de recherche peuvent ensuite aider les écologistes à identifier les impacts causés par l'homme ou des facteurs naturels. Ces informations peuvent ensuite être utilisées pour aider à gérer et à conserver les zones ou les espèces touchées.
Observation et travail sur le terrain
Chaque expérience nécessite une observation. Les écologistes doivent observer l'environnement, les espèces qui le composent et la manière dont ces espèces interagissent, croissent et changent. Différents projets de recherche nécessitent différents types d’évaluations et d’observations.
Les écologistes utilisent parfois un évaluation documentaire, ou DBA, pour collecter et résumer des informations sur des domaines d’intérêt spécifiques. Dans ce scénario, les écologistes utilisent des informations déjà recueillies auprès d'autres sources.
Cependant, les écologistes comptent souvent sur observation et travail de terrain. Cela implique de pénétrer dans l'habitat du sujet qui l'intéresse pour l'observer dans son état naturel. En effectuant des enquêtes sur le terrain, les écologistes peuvent suivre la croissance de la population des espèces, observer l’écologie des communautés en action et étudier l’impact de toute nouvelle espèce ou de tout autre phénomène introduit dans l’environnement.
Chaque site sur le terrain sera de nature différente, de forme ou autre. Les méthodes écologiques permettent de telles différences, de sorte que différents outils peuvent être utilisés pour les observations et l'échantillonnage. Il est essentiel que l'échantillonnage soit effectué de manière aléatoire pour lutter contre les biais.
Types de données obtenues
Les données obtenues à partir des observations et des travaux sur le terrain peuvent être qualitatives ou quantitatives. Ces deux classifications de données varient de manière distincte.
Données qualitatives: Les données qualitatives se réfèrent à une qualité du sujet ou des conditions. C'est donc un plus descriptif forme de données. Il n'est pas facile à mesurer et il est recueilli par observation.
Comme les données qualitatives sont descriptives, elles peuvent inclure des aspects tels que la couleur, la forme, que le ciel soit nuageux ou ensoleillé, ou d’autres aspects de l’aspect d’un site d’observation. Les données qualitatives ne sont pas numériques comme les données quantitatives. Il est donc considéré comme moins fiable que les données quantitatives.
Données quantitatives: Les données quantitatives se réfèrent à valeurs numériques ou quantités. Ces types de données peuvent être mesurés et se présentent généralement sous forme numérique. Des exemples de données quantitatives peuvent inclure les niveaux de pH dans le sol, le nombre de souris dans un site de terrain, les données d'échantillon, les niveaux de salinité et d'autres informations sous forme numérique.
Les écologistes utilisent des statistiques pour analyser des données quantitatives. Il est donc considéré comme une forme de données plus fiable que les données qualitatives.
Types d'enquêtes sur le terrain
Enquête directe: Les scientifiques peuvent observer directement les animaux et les plantes dans leur environnement. Ceci s'appelle une enquête directe. Même dans des endroits aussi éloignés que les fonds marins, les écologistes peuvent étudier l'environnement sous-marin. Dans ce cas, une enquête directe impliquerait de photographier ou de filmer un tel environnement.
Parmi les méthodes d'échantillonnage utilisées pour enregistrer des images de la vie marine sur le fond marin figurent les traîneaux vidéo, les caméras à rideau d'eau et les Ham-Cam. Les Ham-Cam sont attachés à un Hamon Grab, un seau à échantillons utilisé pour collecter des échantillons. C'est un moyen efficace d'étudier les populations animales.
Le Hamon Grab est une méthode de collecte des sédiments du fond de la mer. Les sédiments sont ensuite transférés sur un bateau afin que les écologistes puissent les trier et les photographier. Ces animaux seront identifiés dans un laboratoire situé ailleurs.
Outre un Hamon Grab, les dispositifs de collecte sous-marine comprennent un chalut à faisceau, qui est utilisé pour obtenir des animaux marins plus grands. Cela implique la fixation d'un filet à une poutre en acier et le chalutage à l'arrière d'un bateau. Les échantillons sont apportés à bord du bateau, photographiés et comptés.
Enquête indirecte: Il n’est pas toujours pratique ni souhaitable d’observer directement les organismes. Dans cette situation, les méthodes écologiques consistent à observer les traces laissées par ces espèces. Ceux-ci pourraient inclure des crottes d'animaux, des pattes et d'autres indicateurs de leur présence.
Expériences écologiques
L'objectif primordial des méthodes écologiques de recherche est d'obtenir des données de haute qualité. Pour ce faire, les expériences doivent être soigneusement planifiées.
Hypothèse: La première étape de tout plan expérimental consiste à formuler une hypothèse ou une question scientifique. Les chercheurs peuvent ensuite élaborer un plan d'échantillonnage détaillé.
Les facteurs qui affectent les expériences sur le terrain comprennent la taille et la forme d'une zone à échantillonner. La taille des sites de terrain varie de petite à très grande, en fonction des communautés écologiques étudiées. Les expériences en écologie animale doivent prendre en compte les mouvements potentiels et la taille des animaux.
Par exemple, les araignées n'auraient pas besoin d'un grand site pour être étudiées. La même chose serait vraie lors de l'étude de la chimie du sol ou des invertébrés du sol. Vous pouvez utiliser une taille de 15 mètres sur 15 mètres.
Les plantes herbacées et les petits mammifères peuvent nécessiter des sites d’une surface allant jusqu’à 30 mètres carrés. Les arbres et les oiseaux pourraient avoir besoin de quelques hectares. Si vous étudiez de gros animaux mobiles, tels que des cerfs ou des ours, vous pourriez avoir besoin d'une superficie assez grande de plusieurs hectares.
Décider du nombre de sites est également crucial. Certaines études sur le terrain pourraient ne nécessiter qu'un seul site. Mais si deux ou plusieurs habitats sont inclus dans l’étude, deux sites ou plus sur le terrain sont nécessaires.
Outils: Les outils utilisés pour les sites de terrain comprennent les transects, les parcelles d'échantillonnage, l'échantillonnage sans parcelle, la méthode par points, la méthode d'interception de transects et la méthode des quartiers. L'objectif est d'obtenir des échantillons non biaisés d'une quantité suffisamment élevée pour que les analyses statistiques soient plus saines. L'enregistrement d'informations sur les fiches de données de terrain facilite la collecte de données.
Une expérience écologique bien conçue aura un objectif ou une question claire. Les chercheurs doivent faire très attention à supprimer les biais en fournissant à la fois une réplication et une randomisation. La connaissance des espèces étudiées ainsi que des organismes qui les composent est primordiale.
Résultats: Une fois terminé, les données écologiques collectées doivent être analysées avec un ordinateur. Il existe trois types d’expériences écologiques: manipulatrice, naturelle et observationnelle.
Expériences de manipulation
Les expériences de manipulation sont celles dans lesquelles le chercheur modifie un facteur pour voir comment cela affecte un écosystème. Il est possible de le faire sur le terrain ou en laboratoire.
Ces types d'expériences fournissent des interférences de manière contrôlée. Ils travaillent dans les cas où le travail sur le terrain ne peut pas se faire sur une zone entière, pour diverses raisons.
L'inconvénient des expériences de manipulation est qu'elles ne sont pas toujours représentatives de ce qui se passerait dans l'écosystème naturel. De plus, les expériences de manipulation pourraient ne pas révéler le mécanisme derrière les modèles observés. Il n’est pas non plus facile de changer les variables dans une expérience de manipulation.
ExempleSi vous souhaitez en savoir plus sur la prédation des araignées par les lézards, vous pouvez modifier le nombre de lézards dans leurs enclos et étudier le nombre d’araignées résultant de cet effet.
Un exemple plus vaste et actuel d’expérience de manipulation est la réintroduction de loups dans le parc national de Yellowstone. Cette réintroduction permet aux écologistes d’observer l’effet du retour des loups sur ce qui était autrefois leur territoire normal.
Les chercheurs ont déjà appris qu'un changement immédiat de l'écosystème s'était produit après la réintroduction des loups. Les comportements du troupeau de wapitis ont changé. La mortalité accrue des wapitis a conduit à un approvisionnement en nourriture plus stable pour les loups et les charognards.
Expériences Naturelles
Les expériences naturelles, comme leur nom l'indique, ne sont pas dirigées par l'homme. Ce sont des manipulations d'un écosystème causées par la nature. Par exemple, à la suite d'une catastrophe naturelle, du changement climatique ou de l'introduction d'espèces invasives, l'écosystème lui-même représente une expérience.
Bien entendu, de telles interactions dans le monde réel ne sont pas vraiment des expériences. Ces scénarios offrent aux écologistes l'occasion d'étudier les effets d'événements naturels sur les espèces d'un écosystème.
Exemple: Les écologistes pourraient effectuer un recensement des animaux sur une île pour étudier leur densité de population.
La principale différence entre les expériences manipulatrices et les expériences naturelles du point de vue des données est que les expériences naturelles ne disposent pas de contrôles. Par conséquent, il est parfois plus difficile de déterminer la cause et l’effet.
Néanmoins, il existe des informations utiles à tirer des expériences naturelles. Des variables environnementales telles que les niveaux d'humidité et la densité d'animaux peuvent toujours être utilisées à des fins de données. De plus, des expériences naturelles peuvent avoir lieu sur de vastes zones ou de vastes périodes. Cela les distingue davantage des expériences de manipulation.
Malheureusement, l’humanité a provoqué des expériences naturelles catastrophiques à travers le monde. Parmi ceux-ci, citons la dégradation de l'habitat, le changement climatique, l'introduction d'espèces envahissantes et l'élimination d'espèces indigènes.
Expériences d'observation
Les expériences d'observation nécessitent des réplications adéquates pour des données de haute qualité. La «règle de 10» s'applique ici; les chercheurs devraient collecter 10 observations pour chaque catégorie requise. Des influences extérieures peuvent encore entraver les efforts de collecte de données, telles que les conditions météorologiques et d’autres perturbations. Cependant, l’utilisation de 10 observations répétées peut s’avérer utile pour obtenir des données statistiquement significatives.
Il est important d’effectuer une randomisation, de préférence avant d’effectuer des expériences d’observation. Cela peut être fait avec une feuille de calcul sur un ordinateur. La randomisation renforce la collecte de données car elle réduit les biais.
La randomisation et la réplication doivent être utilisées ensemble pour être efficaces. Les sites, les échantillons et les traitements doivent tous être assignés au hasard pour éviter des résultats confondus.
La modélisation
Les méthodes écologiques reposent largement sur des modèles statistiques et mathématiques. Ceux-ci fournissent aux écologistes un moyen de prédire comment un écosystème changera avec le temps ou réagira aux conditions changeantes de l'environnement.
La modélisation fournit également un autre moyen de déchiffrer les informations écologiques lorsque le travail sur le terrain n’est pas pratique. En fait, le fait de s’appuyer uniquement sur le travail sur le terrain présente plusieurs inconvénients. En raison de l’ampleur généralement considérable du travail sur le terrain, il n’est pas possible de reproduire les expériences avec exactitude. Parfois, même la durée de vie des organismes est un facteur limitant pour le travail sur le terrain. Les autres défis incluent le temps, le travail et l'espace.
La modélisation fournit donc une méthode permettant de rationaliser les informations de manière plus efficace.
Des exemples de modélisation comprennent des équations, des simulations, des graphiques et des analyses statistiques. Les écologistes utilisent également la modélisation pour produire des cartes utiles. La modélisation permet aux calculs de données de combler les lacunes de l'échantillonnage. Sans modélisation, les écologistes seraient gênés par la quantité de données à analyser et à communiquer. La modélisation informatique permet une analyse relativement rapide des données.
Un modèle de simulation, par exemple, permet de décrire des systèmes qui seraient autrement extrêmement difficiles et trop complexes pour le calcul traditionnel. La modélisation permet aux scientifiques d'étudier la coexistence, la dynamique des populations et de nombreux autres aspects de l'écologie. La modélisation peut aider à prévoir les tendances pour des objectifs de planification cruciaux, tels que le changement climatique.
L’impact de l’humanité sur l’environnement se poursuivra. Il devient donc de plus en plus crucial pour les écologistes d’utiliser des méthodes de recherche écologique pour trouver des moyens d’atténuer les effets sur l’environnement.