Наблюдение и эксперимент в науке о лесе

Размещено на http://www.allbest.ru//

ВВЕДЕНИЕ

Результаты наблюдений играют важную роль в научной практике, ещё со времён Аристотеля, который в свою очередь упоминал разные виды наблюдений. Так большая часть используемых научных данных полученных методом научного наблюдения естественных или экспериментально созданных объектов, условий, а также производимых ими эффектов является одной из основ научного познания.

Френсис Бэкон утверждал, что лучший способ получения новых сведений о природных явлениях -прибегнуть к опытам для развития и совершенствования научных теорий. Термин, который он использовал применим как к наблюдениям, так и результатам экспериментов. Значение для научного открытия полученных в результате наблюдения данных была важной темой для Уэвелла 1858г., Милля 1858г. и других учёных XIX века. Совсем недавно Джуда Перл 2000г., Кларк Глимор2000г., а также их ученики и коллеги тщательно исследовали этот вопрос в ходе разработки методов логического выведения утверждений о каузальных структурах из статистических особенностей данных, источником которых они являются. Но подобное исследование является исключением. По большей части философы следуют за Карлом Поппером, который вопреки заглавию одной из самых известных своих книг отстаивал мнение, что не существует такой вещи, как «логика открытия», тем самым заявляя о том, что открытие - это результат деятельности, в которой вероятен абсолютно иной результат или может быть и вовсе не предсказуемым, поэтому открытие не может быть логичным, а лишь последовательность действий в опыте или конечные факты могут являться таковыми.

В отличие от такого метода научно-практического познания как наблюдение, эксперимент, который в свою очередь осуществляется на основе теории, определяющей постановку задач исследования и интерпретацию его результатов. В эксперименте исследователь активно вмешивается в протекание изучаемого процесса с целью получить о нём определённые знания. Исследуемое явление наблюдается здесь в специально создаваемых и контролируемых условиях, что позволяет воспроизводить ход явления при повторении сходных условий. Создав искусственную систему, далее становится возможно осознанно (а иногда и неосознанно, случайно) влиять на неё путём перегруппировки её элементов, их элиминирования или замены другими элементами. Наблюдая при этом за изменяющимися следствиями, возможно раскрыть определённую причинную взаимосвязь между элементами и тем самым выявить новые свойства и закономерности изучаемых явлений. В ходе эксперимента исследователь не только контролирует и воспроизводит условия, в которых изучается объект, но и часто искусственно изменяет эти условия, варьирует их. В этом заключается одно из важных преимуществ эксперимента по сравнению с наблюдением.

Изменяя условия взаимодействия, исследователь получает большие возможности для обнаружения скрытых свойств и связей объекта. Обычно контроль и изменение условий осуществляется за счёт использования приборных устройств, которые являются орудием воздействия наблюдателя на объект.

Эксперимент как метод исследования возник в естествознании Нового времени (У. Гилберт, Г. Галилей). Впервые он получил философское осмысление в трудах Ф. Бэкона, разработавшего и первую классификацию экспериментов. До этого формы языка и рационально-предметной деятельности были одинаковыми и для вне научной практики, и для науки, различаясь лишь по целевому использованию (это различение терминологически фиксируется противопоставлением практического эмпирическому), а специфика научного познания усматривалась в психологических аспектах деятельности учёного. Лишь после триумфа механистической картины мира (И. Ньютон), давшей естествознанию принципиально новую систему предметных средств -теорию в современном смысле этого понятия, рационально - предметная деятельность в науке начинает опираться на теоретические средства - продукт своего собственного развития. Развитие экспериментальной деятельности в науке сопровождалось в теории познания борьбой рационализма и эмпиризма, по разомну понимавших соотношение эмпирического и теоретического знания. Преодоление односторонности этих направлений, развитие теоретической базы естествознания и смена господства механики сосуществованием различных теорий привели к тому, что не только средства, но и объекты эмпирического исследования начали выступать не в качестве непосредственно, эмпирически данных, а в качестве опосредованных развитием теории. Иными словами, объект включается теперь в эмпирическую деятельность в результате предшествующего развития теоретического знания и выступает в этой деятельности теоретически не познанным, фиксируемым эмпирическим языком для получения в дальнейшем теоретического результата.

РАЗДЕЛ 1. НАУКА И НАУЧНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Наука сокращает нам опыты быстротекущей жизни (А.С. Пушкин. «Борис Годунов»).

1.1 Понятие науки и классификация наук

«Наука - это сфера человеческой деятельности, функция которой - накопление и теоретическая систематизация знаний о действительности; включает как деятельность по получению нового знания, так и ее результат - сумму знаний, лежащих в основе картины мира». При этом наука является основной формой человеческого познания. Она не только вырабатывает и систематизирует новые знания о природе, обществе, мышлении и познании окружающего мира. Очень важна ее роль и как социального института в решении глобальных проблем на Земле, например: экологии, изменении климата, освоении космического пространства.

Наука занимается сбором, анализом, обобщением и объяснением фактов, выявлением закономерностей и законов, объясняющих сущность процессов или природных явлений, делает прогнозы, особенно в экономике, социологии и вероятных природных катаклизмах.

Роль науки в современном обществе неуклонно возрастает. Если XX в. был веком научно-технической революции, то начало XXI в. связывают с бурным развитием нанотехнологий. Широкое распространение получили информационные технологии. Примерами научных разработок могут служить вошедшие в нашу жизнь различные средства связи (Интернет, сотовые телефоны, современное телевидение, ГЛОНАС, GPS и др.). В ближайшем будущем науке предстоит решать важнейшие задачи, стоящие перед обществом, связанные с истощением в ряде мест полезных ископаемых, дефицитом воды, продовольствия, изменением климата, участившимися природными катаклизмами.

Наука выполняет несколько функций:

- познавательную (познание природы, общества, человека);

- мировоззренческую - разработка научного мировоззрения, научной картины мира;

- производственную - внедрение в производство новых технологий, инноваций и пр.;

- культурную, образовательную.

Существуют несколько классификаций наук. В зависимости от сферы, предмета и метода познания различают науки:

- о природе - естественные;

- об обществе - гуманитарные и социальные;

- о познании, мышлении - логика и др.

В классификаторе высшего профессионального образования выделены науки:

- естественные и математика (физика, химия, биология, география, почвоведение, гидрометеорология, экология и др.);

- гуманитарные и социально-экономические (философия, история, политология, экономика, статистика, филология, юриспруденция и др.);

- технические (строительство, металлургия, горное дело, геодезия, и др.);

- сельскохозяйственные (агрономия, лесное хозяйство, рыболовство, зоотехния и др.).

На основе связи науки с практикой выделяют фундаментальные или теоретические науки и прикладные. Вторые направлены на решение конкретных производственных, технических и социальных проблем.

В справочной литературе встречается деление науки на академическую, отраслевую, вузовскую, заводскую (производственную). В публикациях попадается термин «вневедомственная наука», когда научные исследования выполняются учеными разных ведомств, профессий, а их работа осуществляется чаще всего в небольших группах, научных кооперативах, центрах экспертиз и др.

Научные исследования лесов в России стали зарождаться в конце XVII в. Во времена царствования Петра I было заложено государственное управление лесами. Впервые по вопросам леса было издано около 200 различных документов - царских указов, указаний и распоряжений.

В 1798 г. императором Павлом I был учрежден Лесной департамент для управления лесами страны. В 1800 г. в департаменте, охватывавшем учетом леса 40 губерний, были образованы отделения. В каждой губернии были созданы местные лесные управления. По Н.В. Шелгунову, «правительство решительно хотело дать лесному управлению научный характер и водворить науку в целом сословии новых лесничих».

В 1826 г. был учрежден Ученый комитет по лесной части с обязанностью в том числе «заниматься теми делами по ученой и практической части лесоводства», чтобы «начать правильное лесоводство по губерниям».

В 1893 г. по инициативе Лесного департамента для организации научных исследований были созданы опытные участки. Позднее они были преобразованы в опытные лесничества. Научную работу в них организовывала Постоянная комиссия департамента с 1906 г. во главе с М.М. Орловым - профессором Лесного института в настоящее время Санкт-Петербургская лесотехническая академия. Многие организаторы и руководители опытных лесничеств впоследствии стали известными учеными в различных областях лесного хозяйства - С.В. Алексеев, В.Е. Граф, Г.Н. Высоцкий, Д.М. Кравчинский, А.А. Молчанов, Г.Ф. Морозов, А.В. Тюрин, В.П. Тимофеев и другие.

1.2 Методы научного исследования

Методы научного исследования - это способы познания объективной действительности. Различают всеобщие (философские), общенаучные, частные и специальные методы научного познания.

Всеобщие методы базируются на философском фундаменте - диалектике развития природы, общества и мышления. Диалектический метод включает законы единства и борьбы противоположностей, переход количественных изменений в качественные, отрицания отрицания и др. Он рекомендует относиться к объекту исследования как к объективной реальности, рассматривать явления и предметы во взаимодействии и зависимости, в непрерывном изменении, развитии. Полученные знания обязательно проверяются практикой. Философия вооружает ученого всеобщим методом мышления и общенаучными методами.

Общенаучные методы делят на эмпирико-теоретические, логико-теоретические и мыслительно-теоретические.

Эмпирико-теоретические методы исследования включают наблюдение, измерение, описание и эксперимент.

Наблюдение - познание, основанное на непосредственном восприятии явлений, предметов или их свойств в естественных условиях природной среды. При экспериментах наблюдения иногда проводят в искусственных условиях. Метод наблюдений широко применяется при иссследованиях в лесном хозяйстве - при изучении хода роста деревьев и древостоев, при лесном мониторинге с помощью наземных и аэрокосмических средств и др.

Измерение - определение численного значения измеряемой величины с помощью прибора или инструмента, фиксация количественных характеристик. При исследовании в лесу используют большое число инструментов и приборов: штангенциркули, микрометры, мерные вилки, рулетки, мерные ленты, дальномеры, высотомеры, крономеры, буссоли, нивелиры, теодолиты, измерительные лупы, параллаксометры и другие.

Описание - фиксация признаков или количества объектов при наблюдении или измерении. Описание должно быть простым и ясным, отражать важные признаки при помощи текста, рисунков, схем, графиков и т.п. Описания в лесохозяйственных исследованиях чаще всего бывают непосредственные на опытных участках и отличаются подробностью и детализацией.

Эксперимент - искусственное воспроизведение процесса или явления в заданных условиях. Он сходен с наблюдением, но имеет по сравнению с ним преимущества. Эксперимент позволяет изолировать изучаемое явление от побочных явлений и обстоятельств, в том числе от времен года, вводить дополнительные усложняющие факторы. В лесохозяйственной науке наибольшее распространение находят эксперименты в селекции и физиологии растений.

РАЗДЕЛ 2. НАБЛЮДЕНИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТ В НАУКЕ О ЛЕСЕ

2.1 Наблюдение как основа эксперимента

Общепринятыми приемами эмпирического научного исследования являются наблюдение (обсервационное исследование) и опыт (экспериментальное исследование). В каждой науке они имеют свои особенности и проводятся по определенным методикам. Однако не всегда наблюдение и опыт можно четко дифференцировать, так как наблюдение часто является составной частью опыта. Проводя наблюдение, исследователь не влияет на зависимые и независимые переменные, а лишь измеряет и регистрирует их. Наблюдения широко используют в биологии, сельском хозяйстве и других областях. Например, наблюдения характерны для метеорологии (мы наблюдаем за направлением ветра и температурой воздуха, но не можем влиять на них), популяционной биологии (мы наблюдаем распределение аллелей разных генов в популяциях живых организмов), эпифитотиологии (мы наблюдаем за распространенностью и развитием заболеваний в посевах определенной культуры в различных почвенно- климатических зонах), в этологии животных (мы наблюдаем за поведением животных, стараясь их не спугнуть) и т. д. Хотя в последнем случае мы можем предварительно создать для животного определенную ситуацию, а затем наблюдать за его поведением, то есть в одном исследовании объединить опыт и наблюдение.

Наблюдение можно определить, как регистрацию - фиксацию количественных или качественных, статичных или динамических признаков, свойств или состояний интересующего исследователя явления или процесса. Наблюдения имеют принципиальные недостатки, которые следует принимать в расчет при формулировке выводов. При проведении обсервационных исследований отмечаются значения переменных, которые мы считаем независимыми, и регистрируются соответствующие этим значениям величины зависимых переменных. Выявив определенную взаимосвязь (корреляцию) между первыми и вторыми, исследователь пытается обосновать причинно-следственные отношения между переменными. Однако насколько надежно такое доказательство? В обсервационном исследовании мы никогда не можем быть уверены, что обследованные нами группы объектов различаются только тем признаком, который мы считаем независимой переменной и по которому эти группы были сформированы. Особенно это касается ретроспективных наблюдений, когда мы имеем дело с данными, полученными в прошлом. Основная причина такой ситуации лежит в нарушении фундаментального принципа выборочного метода - равной вероятности любого члена генеральной совокупности попасть в выборку. Другими словами, при проведении наблюдений выборки часто бывают неслучайными. Тем не менее, обсервационные исследования, в том числе ретроспективные, проводили и будут проводить. Они, как правило, недорогие и позволяют собирать большие объемы информации в короткое время. Кроме того, во многих случаях полноценное экспериментальное исследование провести невозможно. Для исследователя важно помнить о принципиальной возможности неслучайных выборок при проведении наблюдений и соблюдать осторожность в выводах. В частности, важно до проведения обсервационного исследования четко задать продуманные критерии, по которым объекты будут относиться к той или иной группе, то есть четко и однозначно определить независимые переменные.

В отличие от наблюдений, в экспериментах исследователь варьирует независимыми переменными и определяет воздействие этих изменений на зависимые переменные. Эксперимент, или опыт, является таким приемом научного исследования, при котором необходимые явления или процессы вызываются, или изменяются искусственным воздействием на объект изучения, после чего регистрируются какие-либо их особенности, интересующие экспериментатора. Опыты проводят в строго контролируемых условиях. Они являются основными приемами научного исследования, так как позволяют наиболее глубоко изучать явления. Опыты потенциально могут снабдить нас более качественной информацией в сравнении с наблюдениями. Только в эксперименте можно убедительно доказать причинную связь между переменными.

Одним из основных объектов наблюдений и опытов в сельскохозяйственных и биологических науках являются растения. С учетом их автотрофности, возможности выращивания в поле и лаборатории, культивирования как интактных растений, так и культур их органов, тканей и клеток, с растениями в научных исследованиях проводят четыре типа опытов: лабораторный, вегетационный, лизиметрический и полевой. Следует иметь в виду, что различия между этими основными типами в известной степени условны, и они могут сочетаться и дополнять друг друга в конкретном исследовании. Лабораторный опыт - это исследование, осуществляемое в строго контролируемых условиях, причем в качестве изучаемых объектов могут выступать не только интактные растения, ной их отдельные части, органы или даже отдельные клетки, органеллы и макромолекулы. Например, мы можем выделить хлоропласты из разных по устойчивости к действию высоких температур сортов пшеницы и сравнить интенсивность протекания реакции Хилла при воздействии на выделенные хлоропласты разных температур. В лабораторных опытах такого рода мы работаем с органеллами растений. Вегетационный опыт - это исследование, при котором объектом изучения выступают интактные растения, выращиваемые в контролируемых условиях вегетационных домиков, теплиц, оранжерей, климатических камер и других сооружений. Сущность вегетационного метода исследований состоит в том, что растения выращивают в искусственной, но агрономически обоснованной обстановке, регулируемой экспериментатором. В условиях вегетационного опыта действие того или иного фактора изучается в наиболее «чистом» виде, при постоянстве или отсутствии действия других, не изучаемых факторов. При вегетационном опыте растения выращивают в различных вегетационных сосудах в виде водных, гравийных, песчаных или почвенных культур. Совершенствование техники вегетационного метода привело к созданию сложных инженерных сооружений - фитотронов, в климатических камерах которых можно круглый год работать с растениями, моделируя для них любые условия жизни. Лизиметрический опыт - это исследование динамики почвенных процессов и их влияния на те или иные свойства и особенности роста и развития растений в специальных лизиметрах, позволяющих учитывать и контролировать передвижение и баланс влаги и питательных веществ в естественных условиях. В отличие от вегетационных опытов, лизиметрические проводят в поле при естественных условиях освещенности, температуры и т. д. Технически лизиметры представляют собой различного рода конструкции из кирпича, бетона, металла и других материалов, в которых почва для выращивания растений отгорожена со всех сторон от окружающей почвы. Мощность слоя почвы в лизиметре может варьировать от глубины пахотного слоя до 12 м. В зависимости от способа наполнения почвой различают лизиметры с почвой естественного строения и лизиметры с насыпной почвой. Основным оборудованием лизиметра являются приспособления, позволяющие изучать и контролировать просачивание воды и растворенных в ней веществ. Лизиметрические опыты используют для изучения таких вопросов, как водный баланс под различными культурами, вымывание и перемещение питательных веществ почвы атмосферными осадками, определение транспирационных коэффициентов растений в естественных условиях и тому подобные. Следует иметь в виду, что полное отделение почвы в лизиметре от нижележащих слоев создает для растений иные водные, аэрационные и питательные режимы, чем в обычных полевых условиях. Таким образом, лизиметрические опыты занимают промежуточное положение между вегетационными и полевыми экспериментами. Как бы ни были ценны результаты лабораторных, вегетационных и лизиметрических опытов, для разработки на их основе практических рекомендаций производству, а также для разработки наиболее обоснованных теоретических моделей изучаемых явлений, связанных с ростом и развитием растений в естественных условиях, такие результаты должны быть проверены в условиях полевого опыта. Полевой сельскохозяйственный опыт - это исследование, осуществляемое в естественных, близких к производственным, условиях поля на специально выделенном участке. Основной задачей полевого опыта является установление различий между вариантами опыта для качественной и количественной оценки действия разных факторов на те или иные свойства растений, и, прежде всего, на их урожай и его качество. Полевые опыты могут сочетаться с вегетационными, что образует так называемый вегетационно-полевой опыт. При этом растения могут определенное время выращиваться в контролируемых условиях, а затем пересаживаться в поле, либо они выращиваются в поле в цилиндрических или квадратных сосудах без дна. Кроме того, в настоящее время существуют стационарные и передвижные климатические вегетационные камеры и передвижные вегетационные домики, которые позволяют на определенное время создавать для растений контролируемые климатические условия на разных этапах вегетации. Это дает возможность экспериментатору оценить влияние каждого климатического фактора на формирование урожая, что невозможно в естественных условиях.

2.2 Методы наблюдение и эксперимент в лесном деле

Перед экспериментальной наукой фактически стоит единственная задача - объяснять наблюдаемые явления. То объяснение, которое на определенный момент является общепризнанным, которому не противоречат результаты экспериментов, считается «истиной» в конкретном вопросе конкретной науки. Как только появляются факты и сведения, противоречащие устоявшемуся объяснению, оно модифицируется или полностью видоизменяется, и «истинным» считается уже новое объяснение. Любая естественная наука достигает решения этой задачи посредством эмпирических или теоретических исследований, взаимодополняющих друг друга. Только по результатам эмпирических исследований может быть построена теоретическая модель изучаемого явления. С другой стороны, без теоретического моделирования наше представление о наблюдаемом явлении так и останется массивом эмпирических данных, не имеющих рационального объяснения.

Приступая к изучению того или иного явления, исследователь обычно всегда имеет предварительное теоретическое представление о реальности, т.е. всегда имеет теоретическую модель, построенную либо умозрительно, либо на основании имеющихся данных. Научное исследование чаще всего и заключается в проверке этой модели. В результате проведенного исследования мы выявляем новые отношения между зависимыми и независимыми переменными, в эмпирических науках нет никакого другого способа представления результатов исследований, кроме как представление отношений между некоторыми количествами или качествами экспериментальных объектов, то есть признаками.

2.3 Использование фенологических наблюдений в лесном хозяйстве

Основным методом фенологических наблюдений является регистрация сроков наступления различных сезонных явлений. Наблюдения над важнейшими фазами развития интересующих растений могут проводиться в одном каком-либо пункте.

Аналогичные наблюдения могут проводиться в различных районах страны по определенной программе. Они дают возможность проследить за ходом наступления определенных фаз развития у отдельных видов в пределах всего ареала или какой-то части страны. Данные наблюдений, проведенных в течение нескольких лет в одном пункте, позволят составить календарь развития природы в этом небольшом районе, а наблюдения, проведенные во многих районах, могут быть обобщены. По материалам таких наблюдений можно составить фенологические карты, на которых будут показаны закономерности развития определенного фенологического явления в пространстве в зависимости от изменения климата в широтном и долготном направлениях.

Фенологические наблюдения ведутся над важнейшими фазами развития дикорастущих и некоторых интродуцированных древесных растений на лесных опытных станциях, в дендрариях, ботанических садах, на станциях гидрометеослужбы, в некоторых опытных лесхозах, стационарах и т. д. эксперимент лес наука опыт

Фенологические наблюдения в нашей стране имеют очень длинную историю. Они связаны с именем Петра I, который в 1721 г. писал Меньшикову: «Когда деревья станут раскидываться, то велите прислать нам листки оных понедельно, наклавши на бумагу, с подписанием чисел, дабы знать, где ранее началась весна». В то время слово «фенология» не было известно, однако Петр I превосходно понимал практическое значение наблюдений над сезонным развитием природы.

Фенологические наблюдения для лесного хозяйства так же необходимы, как и для сельского. Для лесокультурного дела исключительное значение имеют сроки посева семян древесных и кустарниковых пород и посадка сеянцев и саженцев. Фенологическими наблюдениями установлено, что наилучшим периодом для проведения лесокультурных работ является период, находящийся в границах от зацветания ольхи серой, орешника (лещины)' и ольхи черной до зацветания березы бородавчатой, так как с этим явлением совпадает набухание почек и распускание их у культивируемых в наших лесах таких пород, как сосна, дуб, клен, ясень, береза и др. Продолжительность благоприятного периода лесокультурных работ находится в зависимости от географического местоположения и резко уменьшается с севера на юг. На северо-западе европейской части России он равен 25 дням, в центральной лесостепи - 16 дням, а в восточном Заволжье - 10 дням (Тюрин, 1959, 1960).

Не менее важны фенологические наблюдения над сроками цветения древесных и кустарниковых пород и созревания лесных семян и плодов для установления периодичности плодоношения в разных районах у разных пород, учета размера урожая семян и плодов по отдельным годам, начала их опадания или рассеивания и т. д.

Изучая фазы развития древесных растений и сопутствующие им по срокам другие явления, например, кладку яиц вредными насекомыми, появление гусениц или личинок, развитие грибных болезней и т. д., можно и нужно наметить лучшие сроки борьбы с вредителями и болезнями лесных пород, а также установить критерии для их прогноза.

Весьма важны фенологические наблюдения при изучении разнообразия форм многих видов растений. Ботаникам и лесоводам хорошо известны фенологические формы дуба, ясеня, ели, осины, даже черемухи и других пород. Без фенологических наблюдений за сроками распускания листьев и цветения дуба мы не знали бы рано- и позднораспускающихся форм этой важной лесной породы, поскольку морфологически эти формы отличить нельзя.

Различаются некоторые виды деревьев и по срокам осенней раскраски листвы и листопада. Наблюдения над фазами развития осины показали, что между сроками осеннего листопада и устойчивостью осины к грибным заболеваниям существует определенная зависимость. Так, у деревьев с ранним сроком листопада число здоровых особей колеблется от 21 до 61%, у деревьев с поздним листопадом количество здоровых особей составляет 70 - 77%. Этот фенологический признак может служить хорошим ориентиром, или индикатором, для отбора здоровых деревьев осины при рубках ухода.

Важное значение для подсочного хозяйства имеет правильное определение сроков начала подсочки сосны и других подсачиваемых пород в различных районах их произрастания и подыскания для этих целей соответствующих индикаторов. Однако установление рациональных сроков подсочки возможно после проведения регулярных фенологических наблюдений не только над выделением живицы, но и над сопутствующими фенологическими явлениями из жизни леса.

Большой интерес фенологические наблюдения имеют для зеленого строительства и организации ботанических садов и дендропарков. Знание сроков развития важнейших фаз декоративных древесных растений позволяет подобрать такой ассортимент растений и так распределить их по территории, что цветущие растения будут встречаться на всех участках парка с ранней весны и до осени.

Составленный на основе фенологических наблюдений фенологический спектр для какого-либо парка или ботанического сада мог бы явиться прекрасным наглядным пособием при проведении экскурсий.

РАЗДЕЛ 3. ОБЪЕКТ НАУЧНЫХ ИССЛЕДВАНИЙ И ОРГАНИЗАЦИЯ ПОЛЕВОГО ОПЫТА

3.1 Объекты научных исследований в лесном деле

Объектами научных исследований в лесном хозяйстве могут быть как отдельные деревья, кустарники и их части (например, ствол, корни, ветви, хвоя, листва, кора, приросты по высоте, диаметру, площади сечения, объему, коэффициенты и классы формы, видовые числа), так и древостои, состоящие из множества деревьев. Однородные деревья или их части образуют совокупность, которая также подлежит изучению (например, резонансная ель, береза с капами или морозобойными трещинами коры). У древостоев и насаждений обычно исследуют особенности роста (по типам леса, классам бонитета, по составу, густоте и др.), строение, сортиментную и товарную структуры с учетом естественного происхождения (семенного, порослевого, вегетативного) или искусственного (лесные культуры) с учетом способа создания, схем смешения и размещения.

Исследуются также подрост, подлесок, напочвенный покров, почвы, лесные ландшафты, парки и лесопарки, дендропарки (дендрарии), скверы.

Важным элементом исследования является хозяйственная деятельность в лесу - лесной и лесосечный фонд, рубки главного и промежуточного пользования, почвенные условия, возобновление леса, кадастровая оценка лесных земель.

Исследуется влияние на лес климатических факторов (температуры, осадков и др.), рекреации, загрязнение лесов промышленными выбросами и пылью, изучается воздушный бассейн в городской и пригородной зонах, почвы, водный режим.

Защита от болезней и вредителей леса - одно из важнейших научных направлений в лесном хозяйстве, как и селекция, интродукция растений, озеленение городов и населенных пунктов.

Многообразные исследования проводятся по сохранению лесов от пожаров, ветровалов, снеговалов и снеголомов.

Проводятся также исследования, тематика которых является пограничной с лесным хозяйством: пчеловодство, пастьба скота, сенокошение, изучение фауны, в том числе в связи с организацией охотничьих хозяйств, и так далее.

3.2 Организация полевого опыта

Приступая к решению той или иной проблемы, исследователь, прежде всего, планирует полевой опыт. Под планированием понимают определение целей, задач и объектов исследований, разработку схемы эксперимента, выбор оптимальной структуры полевого опыта и участка для его проведения.

Планирование - важнейший элемент научных исследований, представляющий собой ряд последовательных этапов работы. К сожалению, планированию опытов не всегда уделяется должное внимание. А ведь ошибки, допущенные при планировании, нельзя исправить в дальнейшем ни тщательным проведением самой опытной работы, ни последующей статистической обработкой. Здесь уместно привести цитату из книги А. А. Любищева 1986г., который, подчеркивая очевидную необходимость осуществления исследований с минимальной затратой сил и средств, пишет, что многие исследователи видят особую заслугу в том, что проделано огромное количество проб, подвергнуто исследованию огромное количество объектов. Другие исследователи стараются заменить огромное количество объектов исследования чрезмерной точностью наблюдений, полагая, что излишняя точность никогда не помешает. Очень немногие ясно сознают, что число исследованных объектов и точность должны вытекать из конкретных условий исследования. Если же опыт неправильно организован, то педантичная точность и огромность материала ошибочных выводов не предотвратят. Получается, как говорит Р. Фишер, что не только начинают стрелять из пушек по воробьям, но, что еще печальнее, не попадают в воробьев». В наиболее общем виде, структуру планирования можно разбить на два этапа. Первый этап включает в себя такие пункты:

- выбор темы;

- определение актуальности исследований;

- формулировку целей и задач исследований;

- выбор объекта или объектов исследований;

- сбор и критический анализ имеющейся информации относительно исследуемой проблемы;

- построение и выдвижение рабочих гипотез (теоретических моделей).

Успешное проведение опыта во многом зависит от выбора темы исследований. При этом следует представлять уровень разработанности различных вопросов в области фитопатологии, их перспективность, запросы теории и практики. При выборе темы следует руководствоваться в широком понимании такими критериями как актуальность, новизна, перспективность.

Проблема, для решения которой проводится научное исследование, должна быть ясно и однозначно определена. Если она не может быть сформулирована, то она не может быть и решена. Уяснив проблему, следует поставить задачи, ответы на которые приведут нас к ее решению. Ответы на них и дают эксперименты, каждый из которых должен иметь четко сформулированную цель. Такой целью могут быть гипотезы, подлежащие проверке, или эффекты, подлежащие оценке. Вопреки этому, цели и задачи исследований довольно часто формулируются в общем виде, что затрудняет их выполнение в пределах одного опыта или исследования. Исследователю следует ограничиться рамками именно того вопроса, на который желательно получить ответ. Например, в области фитоиммунологии тему исследований вряд ли целесообразно озаглавливать как «Изучить механизмы устойчивости такой-то культуры к такому-то заболеванию». Механизмы устойчивости культурных растений к болезням изучаются уже более ста лет, и пока еще многие из них остаются неизученными. Можно ли надеяться их изучить в рамках единственной темы исследований, даже если эти исследования будет проводить большой институт?

При выборе объекта исследований следует исходить из поставленных целей и задач, хозяйственного и научного значения различных объектов, планируемых методик и здравого смысла. Вероятно, фитопатологу, работающему в Украине, нецелесообразно выбирать в качестве объекта изучения болезни кофейного дерева или банана. Изучение научной литературы является важным этапом работы, позволяющим избежать ненужного дублирования и не тратить время на «открытие открытого». Собственно говоря, формулировка темы, целей и задач исследования невозможны без знания имеющихся в данной области научных данных.

Исследователь должен хорошо знать, что в данной области науки является изученным, что остается неизученным, и ясно представлять, почему это неизученное важно изучить. Только имея эти знания, можно четко сформулировать проблему, для решения которой будут проведены эксперименты. Кроме того, исследователь никогда не делает выводы только на основании своего эксперимента, даже если этот эксперимент и был проведен несколько раз.

В расчет всегда принимается информация, приведенная в научных публикациях других специалистов. Конечно, если работа ведется в совершенно новом направлении, в котором нет никакой информации, то основой для выводов исследователя будут только его собственные данные. Однако такие ситуации в науке бывают нечасто. Знание научной литературы необходимо также для выдвижения рабочей гипотезы, то есть научного предположения о развитии явлений, на котором основывается объяснение ожидаемых в планируемом опыте результатов.

Рабочая гипотеза, выдвигаемая до проведения эксперимента (априорно), является важнейшим методологическим инструментом организации научных исследований. Она служит отправным пунктом для составления схемы опыта. Можно сказать, что сам опыт проводится для проверки рабочей гипотезы. Если результаты эксперимента не противоречат выдвинутой гипотезе, то она углубляется и развивается далее. Если же результаты эксперимента противоречат рабочей гипотезе, то она видоизменяется с учетом новых данных. Второй этап планирования опыта предусматривает разработку программы исследований.

Наиболее важными моментами этого этапа являются:

- определение разделов исследовательской работы;

- определение места и сроков их выполнения;

- составление схемы проведения опытов по каждому разделу;

- составление календарного плана работ по подготовке и проведению полевого опыта, уходу за растениями;

- составление плана фенологических наблюдений за развитием растения, возбудителей болезни и так далее с конкретным указанием сроков и частоты проведения учетов и наблюдений.

Последующими этапами полевого опыта являются: закладка, проведение опыта с фиксированием промежуточных результатов и завершение исследования с подсчетом и получением результатов проведенной работы.

ВЫВОДЫ

В ходе научно-исследовательской работы были рассмотрены такие понятия как наука, методы научного исследования, а именно эмпирически-теоретический метод исследования, включающий в себя методы наблюдение, измерение, описание и эксперимент. Было установлено, что между эмпирически-теоретическими методами исследования имеется глубокая взаимосвязь, которая дополняет каждый из методов и без которой результаты использования данных методов были бы не полными и не точными, а ведение научно-исследовательской деятельности было бы затрудненно.

Касательно темы научно-исследовательской работы наблюдение и эксперимент, как было упомянуто тесно связанны. Наблюдение - это фактическая фиксация и сбор данных в зависимости от необходимости на основе которых проводится эксперимент, опыт.

Научные методы наблюдение и эксперимент представляет большую значимость в лесном деле, благодаря которым фиксируются различные данные, выявляются природные явления. Так методом фенологических наблюдений регистрируются сроки наступления различных сезонных явлений, которые дают возможность проследить за ходом наступления определенных фаз развития у отдельных видов в пределах всего ареала или какой-то части страны. Данные наблюдений, проведенных в течение нескольких лет в одном пункте, позволят составить календарь развития природы в этом небольшом районе, а наблюдения, проведенные во многих районах, могут быть обобщены. По материалам таких наблюдений можно составить фенологические карты, на которых будут показаны закономерности развития определенного фенологического явления в пространстве в зависимости от изменения климата в широтном и долготном направлениях. Фенологические наблюдения ведутся над важнейшими фазами развития дикорастущих и некоторых интродуцированных древесных растений на лесных опытных станциях, в дендрариях, ботанических садах, на станциях гидрометеослужбы, в некоторых опытных лесхозах.

Изучая фазы развития древесных растений и сопутствующие им по срокам другие явления, например, кладку яиц вредными насекомыми, появление гусениц или личинок, развитие грибных болезней и т. д., можно и нужно наметить лучшие сроки борьбы с вредителями и болезнями лесных пород, а также установить критерии для их прогноза.

Весьма важны фенологические наблюдения при изучении разнообразия форм многих видов растений. Ботаникам и лесоводам хорошо известны фенологические формы дуба, ясеня, ели, осины, даже черемухи и других пород. Без фенологических наблюдений за сроками распускания листьев и цветения дуба мы не знали бы рано и позднораспускающихся форм этой важной лесной породы, поскольку морфологически эти формы отличить нельзя.

Различаются некоторые виды деревьев и по срокам осенней раскраски листвы и листопада. Наблюдения над фазами развития осины показали, что между сроками осеннего листопада и устойчивостью осины к грибным заболеваниям существует определенная зависимость. Так, у деревьев с ранним сроком листопада число здоровых особей колеблется от 21 до 61%, у деревьев с поздним листопадом количество здоровых особей составляет 70 - 77%. Этот фенологический признак может служить хорошим ориентиром, или индикатором, для отбора здоровых деревьев осины при рубках ухода.

Важное значение для подсочного хозяйства имеет правильное определение сроков начала подсочки сосны и других подсачиваемых пород в различных районах их произрастания и подыскания для этих целей соответствующих индикаторов. Однако установление рациональных сроков подсочки возможно после проведения регулярных фенологических наблюдений не только над выделением живицы, но и над сопутствующими фенологическими явлениями из жизни леса.

Наблюдение также ведется при проведении эксперимента, проводимого в естественной среде или же в созданных искусственно условиях. Точно так же, как и при фиксации и сборе данных для проведения опыта, исследователем фиксируются какие-либо данные.

В заключении можно добавить, что без ведения научной-исследовательской деятельности не было бы тех знаний и открытий, которые имеются на сегодняшний день в лесном хозяйстве и в науке в целом.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Ахутин А. В. История принципов физического эксперимента: от Античности до XVII века. - М., 1976.

Бэкон Ф. Новый Органон. - Л., 1935.

Большая Российская энциклопедия: в 30 т. / науч. ред. Ю.С. Осипов и др. 2004-2010. Т. 1-16.

Гук Р. Общая схема, или идея, настоящего состояния естественной философии. -В книге: Научное наследство, т. 1. - М.-Л., 1948.

Букштынов А.Д. и др. Леса (Природа мира). М.: Мысль, 1981. 315 с.

Высоцкий К.К. Закономерности строения смешанных древостоев. М.: Гослесбумиздат, 1962. 178 с.

Деревья и кустарники СССР: в 6 т. М.;Л.: АН СССР, 1949-1962.

Дынин Б. С. Метод и теория. - М., 1968.

Доспехов В.А. Планирование полевого опыта и статистическая обработка его данных. М.: Колос, 1972 г.

Капица П. Л. Эксперимент, теория, практика. -М., 1974.

Краткая Российская энциклопедия. М.: БРЭ ОНИКС XXI век, 2003. Т. 2. 1135 с.

Налимов В. В. Теория эксперимента. - М., 1971.

Рузавин Г. И. Методы научного исследования. - М., 1974.

Кузнецова Л.Н. Основы научных исследований: учеб. - практ. пособие. Челябинск: Челяб. гос. ун-т, 2004. 132 с.

Сивоконь П. Е. Методологические проблемы естественнонаучного эксперимента. - М., 1968.

Стёпин В. С., Елсуков А. Н. Методы научного познания. - Минск, 1974.

Назаров И.В. История и философия науки: учеб. пособие. Екатеринбург: Урал. гос. лесотехн. ун-т, 2007. 170 с.

Стёпин B. C. Теоретическое знание. Структура, историческая эволюция. - М., 2000.Размещено на Allbest.ru