Биологические методы применяются для изучения живых объектов. Они очень разнообразны. Так, для характеристики растительного покрова применяются методы геоботаники.
  Растительные сообщества являются важнейшим экологическим объектом. Именно они определяют состав живых организмов, их разнообразие и количество. Для того чтобы дать характеристику растительности на больших участках, применяются метод ключевых участков, или метод трансект. В качестве ключевого участка берется небольшая площадка (1 м²) с характерной для данной экосистемы растительностью и детально описывается. Определяются ее видовой состав, высота растений (ярусность), их плотность (обилие), вегетативное состояние (цветение или увядание) и ряд других характеристик в зависимости от целей исследования. Затем полученные результаты ин- терполируются на большие территории при условии их однообразия. В другом случае исследование растительности, например подсчет деревьев, ведется при прохождении по определенному маршруту – трансекту. При применении метода трансекта удается дать характеристику крупным лесным массивам. Результаты обследования деревьев должны включать в себя их видовую принадлежность, количество взрослых деревьев и поросли, их высоту, а также другие характеристики в зависимости от целей исследования. Деревья подсчитываются по обе стороны от маршрута на ширину 2–3 м. Затем данные, полученные на небольшом участке, интерполируются на весь лесной массив при условии, что эта экосистема однородна и там нет крупных болот, озер или гор.
  Численность животных, например почвенных организмов, определяется аналогично методу ключевых участков. На небольшом, характерном для данной экосистемы участке вынимается почва и производится подсчет ее обитателей. Затем эти данные интерполируются на весь массив.
  Среди многочисленных методов учета птиц чаще всего применяется тот же метод трансект, только ширина полосы учета достаточно велика. Она варьирует от 25 м по каждую сторону от маршрута, если он проходит в лесу или другой закрытой местности, до 250 м в открытой степи. Сами птицы учитываются не только визуально, но и по голосам (для различения их требуется определенный навык). Протяженность маршрута вычисляется по времени его прохождения, умноженному на скорость движения. Иногда при пеших маршрутах используется так называемый шагомер, а при учетах с автомобиля пользуются спидометром. Причем скорость движения для достоверности учетных данных не должна превышать 50–60 км/ч. На воде проводятся количественные учеты птиц с лодки или другого судна.
  Помимо маршрутных в орнитологии применяются также площадочные методы учета. Заслуживает упоминания метод пятиминуток, когда в течение 5 мин с одной точки учитываются все птицы в радиусе, доступном для их опознания визуально и по голосу. Затем учет повторяется в другой точке и т. д. Площадь учетного круга должна быть определена для каждого типа местности в зависимости от обзора и акустики.
  Млекопитающие, большинство из которых ведет очень скрытный (часто ночной) образ жизни, мало поддаются непосредственному наблюдению. Их учитывают либо с помощью выставляемых на определенной площади ловушек, либо по следам (особенно зимой, по снегу). Для учета крупных зверей, обитающих на обширных просторах степей и пустынь, применяют так называемые аэровизуальные методы. При этом животных считают прямо с борта небольшого самолета или вертолета, пролетающего на высоте 100–200 м. Именно таким методом ведут зоологи Казахстана регулярные учеты сайгаков, джейранов, архаров и некоторых других млекопитающих. Еще более точные данные получают в результате применения аэрофотосъемки. Так подсчитывают тюленей и копытных в огромных скоплениях, а также гнезда колониальных птиц.
  Большой арсенал методов учета численности у энтомологов. Пользуясь основным классическим методом кошения, идущий исследователь производит 100 взмахов сачком по траве, после чего подсчитывает количество добычи по видам животных. Для подсчета обитателей кроны отдельно стоящего куста под ним устанавливают выпуклостью вниз зонтик большого диаметра и на него стряхивают сидящих на кусте насекомых и других беспозвоночных животных.
  Математические методы и компьютерное моделирование в экологии позволяют просчитывать возможные изменения экологической ситуации в том или ином случае. Так, при моделировании можно предположить, к каким последствиям приведет увеличение или сокращение численности какого-либо вида для экосистемы в целом. В случае вредного выброса каких-либо веществ эти методы позволят оценить ущерб, роль мероприятий по его ликвидации и время, необходимое для восстановления экологического равновесия. Прежде чем приступать к изменению экологической обстановки, например в случае акклиматизации нового вида в условиях Казахстана, необходимо учесть все последствия. Нужно помнить, что результаты моделирования только в том случае будут достоверными, если в компьютерную программу были заложены безошибочные исходные данные. Надежные сведения, например, об интенсивности размножения, о питании, скорости роста, проценте смертности и динамике численности, могут быть получены только в ходе полевых и лабораторных исследований.
  На территории нашей страны действуют мониторинговые службы, фиксирующие различные показатели состояния окружающей среды.
  Значение случайной выборки и использование статистических ме­тодов анализа данных. Применение математических и статистических методов обработки данных позволяет исследователю выявить и предотвратить ошибки, допускаемые при анализе результатов исследования.
  В практике невозможно исследовать все биологические объекты, их показатели или все компоненты биологической системы. Поэтому, для того чтобы сделать достоверные предположения об изучаемом явлении, используют только обследованные части – выборки. Выборка – это исследованная часть чего-либо, некоей генеральной совокупности. Методом выборки пользуются не только биологи, но и социологи, фармакологи, маркетологи, экономисты и т. д. В идеале выборка должна отражать все свойства генеральной совокупности. Так, например, если исследуется некий лесной массив, то достоверной выборкой не может быть его опушка или берег лесного озера, так как организмы, обитающие на берегу или на опушке, будут явно отличаться от обитателей основной лесной чащи.
  Основными условиями достоверности выборки являются:
  1) ее типичность – соответствие генеральной совокупности;
  2) случайность (при случайной выборке снижается вероятность недостоверности);
  3) максимальный объем (чем больше выборка, тем выше ее достоверность).
  Так в физиологии человека при анализе достоверности тех или иных диагностических методик выборки менее 30 объектов вообще считаются недостоверными. Для исследования организма человека минимально пригодной считается выборка в 50 испытуемых. Достоверным в той или иной степени считается объем выборки от 200 до 1000–2500 человек.
  Одной из самых надежных манипуляций для повышения достоверности считается сравнение результатов независимо проведенных исследований двух и более выборок.
  Какие бы методы сбора данных исследователи ни использовали, для статистической обработки результатов они применяют три основных показателя:
  1) выявление совокупностей;
  2) средняя арифметическая величина (или среднее значение);
  3) среднее квадратическое значение.
  Остановимся на двух из используемых показателей несколько подробнее.
  Выявление совокупности – это измерение значения того или иного показателя и его распределение в популяции (экосистеме или иной исследуемой биологической системе). Например, показатель роста учащихся. Допустим, вы измерили рост всех учащихся в параллели 11 классов. Эти показатели можно записать, используя алфавитные списки учеников классов, указывая напротив каждой фамилии ученика его рост. При этом, допустим, в вашей школе три 11 класса и соответственно три списка. Если вы решите правильно оформить полученные данные в виде выявленной совокупности, вам будет необходимо составить таблицу, отражающую максимальный и минимальный рост, а также степень встречаемости каждого показателя. То есть такая таблица будет иметь следующие ячейки и включать в себя информацию о росте учеников всех трех классов в совокупности: