Тақырыпты табысты меңгеру үшін 7-сыныпқа арналған оқулықтан 1–3-параграфтарды қайталаңдар.
Биологиялық әдiстер тiрi зерзаттарды зерделеу үшiн қолданылады. Олардың түрi сан алуан. Мәселен, өсiмдiктер жабынын сипаттауда геоботаникалық әдiстер қолданылады.
Өсiмдiктер бiрлестiгi маңызды экологиялық зерзат болып табылады. Тiрi ағзалар құрамын, олардың саналуандығын және санын анықтайды. Үлкен үлескiлердегi өсiмдiктерге сипаттама беру үшiн түйiндемелi үлескiлер әдiсi немесе трансект әдiсi қолданылады. Түйiндемелi үлескi ретiнде шағын аудан (1х1 м) алынады да, оның өсiмдiктерi егжей-тегжейлi сипаттап жазылады. Оның түрлiк құрамы, өсiмдiктiң биiктiгi (белдеуқабаттылығы), олардың тығыздығы (молдығы), өсiмдiлiк күйi (гүлдеу немесе солу) және зерттеу мақсаттарына байланысты басқа сипаттамасы анықталады. Бұдан соң алынған нәтижелер олардың бiркелкi жағдайлары кезiнде үлкен аумақта қажеттiгiне қарай өзгертiледi. Өсiмдiктердi басқа жағдайда, мысалы, ағаштарды санағандағы зерттеу кезiнде белгiлi жолбағыт (маршрут) бойынша – трансект әдiсi пайдаланылады. Трансект әдiсiн қолданған кезде iрi орман алабына сипаттама беруге мүмкiндiк туады. Ағаштарды тексеру нәтижелерi түрлiк тиесiлiктi, ересек ағаштар мен жас шыбықтар санын және зерттеу мақсатына байланысты басқа сипаттамаларды қамтиды. Жолбағыттың екi жағынан енi 2–3 м ендіктегі өсiп тұрған ағаштар сана лады. Бұдан соң шағын үлескiден алынған деректер, егер ондағы экожүйе бiркелкi болып, iрi батпақ, көлдер немесе таулар жоқ болған жағдайда бүкiл орман алабына интерполяцияланады.
Жануарлардың, мысалы, топырақ ағзаларының саны түйiндемелi үлескiлер әдiсiне ұқсас анықталады. Тап осы экожүйеге тән шағын үлескiден топырақ алынады да, ондағы тұрғындарға есеп жүргiзiледi. Соңынан бұл деректер бүкіл алқапқа интерполяцияланады.
Құстардың есебiн жүргiзетiн көптеген әдiстерден көбiнесе трансект әдiсi қолданылады, алайда алынатын жолақтың енi өте үлкен болуы керек. Олар жолбағыттың екi жағын бойлай 25 метрден, егер орманға немесе басқа тұйық жерлерден өтетiн болса, жолбағыттан 250 метрге дейiн ашық даламен өтедi. Құстарды тек қана көзбен шолып байқаумен шектелмей, дауыстары бойынша да есепке алады (дауысты анықтау үшiн белгiлi дағды болуы қажет). Жолбағдардың ұзақтығы оның жүрiп өткен жолын табу үшiн қозғалыс уақытын жылдамдығына көбейту арқылы есептейдi. Кейде жаяу жолбағдар кезiнде адым өлшеуiш, ал автомобильмен есеп жүргiзгенде спидометр пайдаланылады. Мұның өзiнде есептеу деректерi сенiмдi болу үшiн қозғалыс жылдамдығы сағатына 50–60 шақырымнан аспауы керек. Судағы құстар санының есебiн қайық немесе басқа кемелерде жүрiп алады.
Орнитологияда жолбағдардан басқа алаңдық есептеу әдiсi де қолданылады. Мұнда 5 минуттық есептеудi еске түсiрудiң мәнi зор. Бiр нүктеде тұрып, 5 минут бойы көзбен шамалап көру және дауысынан тану арқылы аумақтағы барлық құстарды есепке алады. Бұдан соң, есеп жүргiзу басқа нүктеде қайталанады. Есеп жүргiзу шеңберiнiң ауданы жергiлiктi жердегi көзбен шолу және дыбыстың естiлу шамасына қарай анықталады. Тіршілік ету дағдысы көпшiлiгiнде өте жасырын (көбiнесе түнде) жүретiн сүтқоректiлердi бақылау оңайға соқпайды. Оларды белгiлi аумаққа аулағыштар қоюдың жәрдемiмен немесе iздерi бойынша (әсiресе қыста, қардағы iздерiне қарай) анықтайды. Кең-байтақ далада және шөлдi мекендейтiн iрi аңдардың есебiн жүргiзу үшiн ауада көзбен шолу әдiстерiн (аэровизуалды әдiстер) қолданады. Сонымен бiрге жерден 100–200 м биiктiкте ұшып жүрген шағын ұшақтан немесе тiкұшақтан жануарларды тiкелей санайды. Қазақстан зоологтары да осы әдiспен бөкендердiң, қарақұйрықтардың, арқарлардың және кейбiр басқа сүтқоректiлердiң есебiн үнемi жүргiзедi. Әуеде суретке түсiрудi қолдану нәтижесiнде бұдан да нақтылы деректер алынады. Итбалықтардың, тұяқтылардың орасан көп жинақталған жерiндегi, сондай-ақ шоғырлы құстар ұясының санын да осылай есептейдi.
Энтомологтарда санды есепке алу әдiстерi өте мол. Негiзiнен үлгi тұтар сермеу әдiсiн пайдаланып, зерттеушi жүрiп келе жатып шолпуықпен шөптi 100 рет сермеп, соңынан шолпуыққа түскен жануарлар түрiнiң санын есептейдi. Бунақденелiлердi (және басқа жәндiктердi) есептеу үшiн бұта бөрiкбасының жеке топтасқан шоғырының астына алымы үлкен қолшатырды сабын жоғары қаратып төңкерiп, бұтадағы бунақденелiлердi сiлкiлеп, қолшатырға түсiредi.
Экологиядағы математикалық әдiстер мен компьютерлiк үлгiлеу қандай да жағдайдағы экологиялық жағдаяттардың мүмкiндiгi бар өзгерiстерiн санауға мүмкiндiк бередi. Мәселен, үлгiлеу кезiнде тұтас алынған экожүйе үшiн белгілі бір түр санын арттыру мен кемiтудiң қандай нәтижелерге апаратынын алдын ала болжауға болады. Бұл әдiстер белгілі бір зиянды заттар шығарындысы болған жағдайда олардың келтiрген залалын, оны жою жөнiндегi шараның және экологиялық тепе-теңдiктi сақтауға қажеттi уақытты бағалауға мүмкiндiк бередi. Экологиялық жағдайдың өзгеруiне кiрiспестен бұрын, мысалы, Қазақстан жағдайларында жаңа түрдi жерсiндiрген кезде, барлық салдарлардың қажеттiгiн ескеру керек.
Кездейсоқ іріктеменің маңызы және мәліметтерді талдаудың статистикалық әдістерін қолдану.
Мәліметтерді өңдеудің математикалық-статистикалық әдістерін қолдану зерттеушіге зерттеу нәтижелерін талдау кезінде жіберілетін қателерді анықтауға және қате жібермеуге мүмкіндік береді.
Практикада барлық биологиялық нысандарды, олардың көрсеткіштерін немесе биологиялық жүйенің барлық құрамбөліктерін зерттеу мүмкін емес. Сондықтан зерттелетін құбылыс туралы сенімді болжам жасау үшін, тек зерттелген бөліктер – іріктеме қолданылады. Іріктеме – бір нәрсенің, қандай да бір маңызды жиынтықтың зерттелген бөлігі. Іріктеме әдісін биологтар ғана емес, социологтар, фармакологтар, маркетологтар, экономистер және т.б. мамандар қолданады. Шын мәнінде, іріктеме маңызды жиынтықтың барлық қасиеттерін көрсетуі тиіс. Мысалы, егер қандай да бір орман массиві зерттелетін болса, оның шеті не орман көлінің жағасы сенімді іріктеме болып табылмайды, себебі көл жағасында немесе орман шетінде тіршілік ететін ағзалар негізгі орман ішінде мекендеушілерден айқын айырмашылық жасайды.
Іріктеме анықтығының негізгі жағдайы:
1) оның типтілігі – маңызды жиынтыққа сәйкестігі;
2) кездейсоқтық (кездейсоқ іріктеме кезінде анық емес ықтималдылығы төмендейді);
3) максимал көлем (іріктеме неғұрлым көп болса, оның анықтығы соғұрлым жоғары болады). Мысалы, 30-дан аз нысандар іріктемесі кезінде адам физиологиясында қандай да бір диагностикалық әдістемелердің анықтығын талдағанда анық емес деп есептейді. Адам ағзасын зерттеу үшін ең аз дегенде 650 сыналушы таңдау жарамды деп есептеледі. 200 адамнан бастап 1000–2500 адамға дейінгі іріктеме көлемі анық деп есептеледі.
Анықтықты арттыру үшін ең сенімді әрекеттердің біріне екі және одан көп іріктемелерге жүргізілген зерттеулерге тәуелсіз нәтижелерді салыстыру жатады.
Зерттеушілер мәліметтерді жинаудың қандай әдістерін пайдаланса да, нәтижелерді статистикалық өңдеу үшін олар негізгі үш көрсеткішті қолданады:
1) жиынтықты анықтау;
2) орташа арифметикалық шама немесе қарапайым «орташа мән»;
3) орташа квадрат мән.
Қолданылатын екі әрбір көрсеткішке біршама нақты тоқталайық.
Жиынтықты анықтау – қандай да бір көрсеткіштің мәнін және оның популяцияда таралуын (экожүйеде немесе басқа зерттелетін биологиялық жүйеде) өлшеу. Мысалы, оқушылардың бойының көрсеткіші. 11-сыныптағы барлық оқушылардың бойын өлшедік дейік. Бұл көрсеткіштерді сыныптағы оқушылардың алфавиттік тізімін қолданып, тұсына бойының биіктігін көрсетіп жазуға болады. Бірақ бұл кезде мектепте үш 11-сынып болса, сәйкесінше 3 тізім болады. Егер алынған мәліметтерді анықталған жиынтық ретінде дұрыс рәсімдеуді шешсең, максимал және минимал бойды, әр көрсеткіштің кездесу жиілігін көрсетіп кесте құрастыру керек. Яғни мұндай кестеде мынадай ұяшықтар және барлық үш сыныптағы оқушылардың бойы туралы ақпарат жиынтығы болады:
Мұндай іріктеменің таза гипотезалық екені түсінікті. Үш сыныпта бойы 162 см-ден 150 см-ге дейін болатын оқушылардың болу ықтималдылығы аз, ал бойы 169 см болатын оқушы саны – 26. Бұл кесте мысал ретінде беріліп тұр, яғни шынайы мәліметтер емес. Бірақ осындай кестелер қалай құрастырылатынын көріп, одан алуға болатын мәліметтер туралы қорытынды жасауға болады. Бұл – «белгілердің өзгеру шегі», яғни оның максимал және минимал мәні – 186 және 148 см. Сәйкесінше, олардың «таралу ауқымы» – дисперсия орташа мәннен 38 см немесе 23,5%-ды құрайды. Едәуір жиі кездесетін көрсеткіш – 169, екінші жиі кездесетін көрсеткіш – 175, ал максимал сирек кездесетін көрсеткіш төртеу – 186, 179, 167 және 148. Осы мәліметтер негізінде «белгілердің кездесуі» графигін немесе вариациялық қатар құрастыруға болады.
Орташа арифметикалық шама нұсқалардың барлық көрсеткіштерінің нұсқа санына бөлінген саны екенін білесіңдер. Яғни осы іріктеме үшін орташа бой биіктігі: 161,7 см:
186+182х2+179+175х16+172х7+171х3+169х26+167+165х4+162х2+150х+х6+146х2+148/75=161,7.
Орташа арифметикалық шама бірқатар қасиетке ие: 1) егер іріктеменің әрбір мәніне бір шаманы қосса не азайтса немесе бір шамаға көбейтсе не бөлетін болса, онда орташа арифметикалық шама сол шамаға артады не азаяды; 2) жиынтықтың жеке нұсқаларының ауытқуының алгебралық қосындысының осы жиынтықтың орташа арифметикалық шамасынан ауытқуы нөлге тең; 3) жиынтық нұсқаларының орташа арифметикалық шамадан ауытқуының квадрат қосындысы – кез келген басқа шаманың ауытқу квадраты қосындысынан аз.
Орташа арифметикалық шама іріктемені сипаттайтын маңызды параметр болып табылады. Ол техника, медицина мен биологиядағы кез келген жиынтықты сипаттау үшін қолданылады. Бұл – іріктемені құрайтын жиынтықтың жалпы сипаттамасы. Кейде орташа арифметикалық шама мәні шын мәнінде болмайды, мысалы, 4,5 ұрпақ немесе өлшеген кезде миллиметр ескерілмесе де бой биіктігі – 161,7 см. Бұл мағынада орташа арифметикалық шама абстрактілі шама болып табылады, сонымен қатар ол іріктемеде белгінің типтік жағдайын сипаттайтын нақты шама.
Биологиялық әдістер: геоботаникалық әдіс, түйіндемелі үлескі, трансект әдіс, алаңдық есептеу әдісі, сермеу әдісі, математикалық әдіс, орташа арифметикалық шама немесе орташа мән, орташа квадрат мәні.
Білу және түсіну:
1. Көл маңайында орналасқан орманның бір үлескісіндегі ағаштарды санап, бүкіл орман массивіндегі олардың саны туралы пікір айтуға болмайтынын түсіндіріңдер.
2. Бір аумақтағы жануарлар популяциясының алуантүрлілігі мен саны арасындағы байланысты анықтаңдар. Бұл көрсеткіштер сол экожүйеде өсетін өсімдіктерге қалай байланысты болады?
Қолдану:
1. Аэровизуалды және аэрофототүсіру әдістері не үшін қолданылады?
2. Орманда немесе жабық мекен ортасында техникалық прогреске дейін сүтқоректілерді санаудың қандай әдісі қолданылғанын салыстырыңдар.
Талдау:
1. Қазақстанда сүтқоректілерді санаудың қандай әдісі қолданылатынын мысалдар келтіріп дәлелдеңдер. Ол әдіс не себепті және қандай жануарларды санау үшін қолданылатынын түсіндіріңдер.
2. Сүтқоректілерді транспект әдісі арқылы санауға болмайтыны және (немесе) есептеудің аудандық әдісін қолданбау себебі туралы пікірлеріңді айтыңдар.
Синтез:
1. Құстарды санау кезінде тек визуалды әдіс қолданылмайтынын талқылаңдар. Құстарды санаудың қандай әдістерін білетіндеріңді айтыңдар.
2. Белгілі аумақта жаңа түрдің жерсінуі туралы мәліметтерді қалай алуға болатыны туралы талқылаңдар.
Бағалау:
1. Қоршаған ортаны қорғау саласында компьютерлік модельдеу әдістерін пайдалану туралы реферат жазыңдар. Ол біздің елімізде және басқа елдерде қалай қолданылады?
2. «Қандай да бір аумақта жаңа түр мекендеген кезде компьютерлік модельдеу әдістерін пайдаланудың экономикалық және экологиялық салдарын бағалаңдар».