БОТАНИКА ТОМ 4 - ЭКОЛОГИЯ - 2007

12. ОСНОВЫ ЭКОЛОГИИ РАСТЕНИЙ

12.4. Биологическая изменчивость

С тех пор как проводятся научные биологические наблюдения и эксперименты, осмыслению данных мешает изменчивость. В ботанике, ориентированной на экологию, тоже желательны такие однозначные, понятные результаты, тесные функциональные связи, в идеальном случае — жесткие причинно-следственные зависимости, известные из «точных наук». К такому идеалу можно тесно приблизиться и при работе с растениями, если соблюдать определенные начальные и граничные условия. Для этого выбирают по возможности однородный растительный материал (например, клоны одного генотипа); все внешние переменные, кроме той, что интересует наблюдателя, должны быть константными или нелимитированными, а результаты должны относиться к строго определенной области исследуемой реакции. Так достигаются наибольшие точность и воспроизводимость результатов.

Данные результаты, правда, часто нельзя экстраполировать на природные условия, поскольку исключительно однофакторной зависимости или не существует, не бывает таких избранных «оптимальных» условий роста, или этот генотип не играет особой роли. При условиях наблюдений и опытов, близких к естественным, достигнутые результаты лишены подобных недостатков, но все же они очень непостоянны и поэтому трудны для статистической обработки, часто не содержат математически однозначных выражений. В области напряжений между точностью и релевантностью и вращаются экологические исследования. Иногда решение проблемы лежит в комбинации этих подходов. Какой бы из подходов не был выбран, требуется перенесение результатов выборочного контроля на участок реального мира, по возможности большой и всегда с включением в протоколы опытов или наблюдений данных биологической изменчивости (разные генотипы или происхождение вида, разные местообитания, разные виды), при этом, как правило, возрастает разброс включаемых данных, но всегда значительно повышаются и затраты труда.

Эволюция, согласно современному ее пониманию, находится в сильной связи с биологической изменчивостью. Успех существования вида в изменяющихся условиях внешней среды часто будет определяться индивидуумами, которые отклоняются от нормы (средних значений). Желательно поэтому, чтобы эксперименты или наблюдения охватывали по возможности большую изменчивость. Чем больше диапазон наблюдений, тем содержательнее и полезнее будут результаты. Вариабельность форм проявления и типов реакций имеет большое научное и практическое значение, и ее нельзя смешивать с неточностями, возникающими из-за недостатков методов измерений или наблюдений. Напротив, биологическая вариабельность нагляднее всего выявляется из документации распределения частот.

Более высокие материальные, временные и технические затраты требуются для учета внутривидовой и межвидовой биологической изменчивости, и границ жизненною пространства растения. При этом необходимо осознавать, как выгоднее получить результаты — путем углубленного исследования небольшого количества проб или путем менее углубленного исследования многочисленных проб. Сама по себе максимально достигаемая точность измерений — недостаточный критерий, чтобы ради него жертвовать учетом биологической изменчивости или созданием условий роста, близких к естественным. Немного информации о многом часто имеет большее значение, чем большая (точная) информация о немногом, если речь идет о подтверждении существующих теорий или формулировании новых. Перед постановкой опытов, требующих значительных технических затрат, нужно выяснить, не разумно ли применить менее дорогие методы, но таким образом, чтобы добиться максимально достоверных, хорошо подкрепленных показаний, которые хотя и менее точны, но безупречны в отношении достоверности документации и статистически застрахованы от биологических случайностей.

Научная экология непрерывно сталкивается с проблемой, заключающейся в том, что признанные международные правила существуют для математико-статистического выражения результатов, однако не для реальных условий и релевантности опытов и наблюдений, равно как и для выбора объектов. Последние требуют в каждом случае ясного истолкования, прежде всего в экспериментальной экологии. Кроме необходимости охвата биологической изменчивости имеется пять важнейших критериев для достижения близких к реальности и таким образом пригодных для интерпретации, а в идеальном случае и для генерализации результатов:

✵ сопряженность растения с определенной или (в идеальном случае) естественной средой почвы (почвенные организмы, в особенности микоризообразователи, доступность природных питательных веществ);

✵ выбор растения в фазе развития, соответствующей решению поставленной задачи;

✵ достаточная длительность наблюдения;

✵ репрезентативный климатический режим, т. е. дифференцированный во времени (климатические циклы), пространстве (побег — корень) и в определенных случаях;

✵ соседство других растений (конкуренция, мутуализм).

Разумеется, всегда, как и в каждом естественно научном исследовании, необходимо независимое индивидуальное и (или) пространственное повторение опытов или наблюдений, но только достигаемая этим «точность» все же не компенсирует нехватки данных в вышеупомянутых пяти критериях или биологическом разнообразии.