Экосистема является минимальной структурной единицей в экологии. Признание экосистемы специфичным предметом экологии привело к тому, что методологической основой экологии стал системный подход, представляющий особое направление исследования, целью которого является изучение многообразия связей между компонентами ЭС, их разнокачественность и сопряженность, с целью получения целостной картины экосистемы.
Решаемые задачи системного подхода:
1. Определение составных компонентов ЭС и взаимодействующих с ней объектов ОС;
2. Установление структуры ЭС, т.е. совокупность ее внутренних и внешних (с ОС) связей;
3. Нахождение законов функционирования ЭС, определяющих характер изменения компонентов ЭС и связей между ними под действием внешних факторов;
Методы системного подхода:
· Полевые наблюдения
· Экспериментальные методы
· Методы моделирования
Полевые наблюдения – метод означает непосредственное наблюдение за изучаемой ЭС или ее отдельными компонентами в естественных условиях; не подразумевает вмешательство наблюдателя. Это исторически первый прием экологического исследования.
Задачи полевых наблюдений:
- Выделение основных типов ЭС и их взаимосвязей в изучаемом ландшафте;
- Определение видового состава организмов, населяющих ЭС;
- Установление основных параметров среды и их количественная оценка;
- Количественное описание структуры ЭС – описание функциональной связи между компонентами и с ОС;
- Количественное описание сопряженной динамики всех компонентов ЭС;
Начиная с 60-х гг. ХХ века начали осуществляться комплексные исследования ЭС.
Эксперимент широко используется в экологии, но в отличии от наблюдения, исследователь следит за ЭС в которой им сознательно произведены изменения структуры и функций ЭС с целью дальнейшего выявления нарушений по реакции ЭС, т.о. проверяется верность выдвинутой исследователем гипотезы.
Существуют различные категории экспериментов в зависимости от степени контроля человека за ЭС:
a) Практически неконтролируемые эксперименты: вначале опыта исследователь производит некоторые изменения и наблюдает за динамикой, например эксперимент в полевых условиях;
b) Полностью контролируемые эксперименты: производятся какие-либо изменения и осуществляется дальнейший контроль: например лабораторные исследования;
c) Классической схемой является однофакторный эксперимент, при котором исследователь выбирает один фактор, а все остальные составляющие остаются неизменными;
d) Метод многофакторных экспериментов состоит из нескольких вариантов эксперимента, в каждом из которых проводится серия опытов по нескольким факторам. В конечном итоге, в результате математической обработки исследователь получает возможность многофакторного описания того или иного процесса;
e) Стихийные эксперименты (непреднамеренные) являются следствием стихийных изменений
Метод моделирования. Стратегия моделирования заключается в попытке путем упрощения получить модель, поведение и свойства которой можно было бы эффективно изучать и прогнозировать. При этом необходимо, чтобы модель была сходна с оригиналом. В зависимости от особенностей оригинальной ЭС и задач исследования, применяются различные модели, которые по типу реализации делятся на реальные (натурные) и знаковые (идеальные).
Реальные модели отражают черты оригинала по самой природе своей физической реализации.
Знаковая модель – это условное описание системы оригинала с помощью алфавита символов и операций с ними. При этом создаются образы тех или иных свойств ЭС и тех связей, которые существуют между компонентами. Знаковые модели делятся на концептуальные и математические. Концептуальные знаковые модели – это формальный и систематизированный вариант описания ЭС, состоящий из научного текста, блок-схемы ЭС, таблиц, графиков, изображений и т.д. Методы математического моделирования разработаны для получения количественного описания ЭС.