Rozdział 1 Wstęp
Jeżeli chodzi o zdobywanie wiedzy, to można być nieukiem albo samoukiem,
innej możliwości nie ma
(zasłyszane)
1.1 Czego czytelnik[1] powinien się spodziewać po tej książce?
Książka ta opiera się na trzech ważnych założeniach: (1) ekologia jest nauką o przejawach życia - a więc należy do domeny biologii; (2) biologia jest eksperymentalną nauką przyrodniczą (science), dlatego obowiązują w niej pewne rygory metodologiczne; (3) książka niniejsza jest podręcznikiem uniwersyteckim, co stawia przed czytelnikiem określone wymagania.
Założenia te tylko wydają się banalne. Omówię je po kolei, zaczynając od ostatniego. Otóż uniwersytet jest to szczególna instytucja, gdzie na dłuższy czas - od kilku do kilkudziesięciu lat - gromadzą się ludzie w wieku od lat 18 do 80 po to, aby się dowiadywać. Uniwersytet służy dowiadywaniu się; innymi słowy, jego funkcją jest zdobywanie, przetwarzanie i przekazywanie informacji, umiejętności i kompetencji. Idea uniwersytetu jest znacznie starsza niż najwcześniejsze nawet koncepcje informatyczne. Zadania uniwersytetów były takie same od zarania ich istnienia w średniowiecznej Europie (tj. od XII wieku), a nawet wcześniej - bo od czasów słynnej Akademii Platona czy Likejonu Arystotelesa (a więc od IV wieku p.n.e.).
Członkowie społeczności akademickiej dowiadują się na różne sposoby tego, co ich interesuje: bardzo często od siebie nawzajem - w rozmowach i dyskusjach, na seminariach, a także na wykładach i na ćwiczeniach. Dowiadujemy się różnych rzeczy, przeszukując umiejętnie różne banki informacji (a to jest sztuka, którą należy poznać na uniwersytecie), a więc czytając książki i czasopisma w bibliotekach lub przeszukując internetowe bazy danych naukowych (czego też się trzeba nauczyć). Wreszcie, o wielu sprawach dowiadujemy się bezpośrednio, badając otaczający nas świat.
Czynności te wykonują wszyscy członkowie społeczności akademickiej - od studentów I roku po emerytowanych profesorów. Tym różni się uniwersytet od szkoły: celem jego istnienia nie jest czynne nauczanie i bierne poddawanie się nauczaniu, tylko indywidualne, samodzielne dowiadywanie się, na wszelkie możliwe sposoby. Nie każdy "uniwersytet" jest uniwersytetem. Znaczenie tego pojęcia uległo rozmyciu, ale każdy student każdej wyższej uczelni, jeżeli zechce, może studiować metodą uniwersytecką.
Studiowanie na uniwersytecie służy rozwijaniu umiejętności (także praktycznych) w zdobywaniu, gromadzeniu, przetwarzaniu i przekazywaniu informacji. Przy obecnym ogromie zgromadzonej wiedzy jest to zawsze umiejętność ograniczona do wybranej dziedziny. Po absolwencie uniwersytetu należy zatem oczekiwać, że potrafi stawiać pytania i poszukiwać na nie odpowiedzi (to jest istota rozwiązywania problemów), nie zaś - zaledwie - przypominać sobie i powtarzać biegle wyuczone odpowiedzi na standardowe, ciągle te same pytania. Do jego warsztatu - oprócz elementarnej umiejętności docierania do informacji - należy jeszcze aparat krytyczny i znajomość właściwej dla danej dziedziny wiedzy metodologii (a więc zbioru reguł gwarantujących wysoką skuteczność procesu dowiadywania się).
Krytycyzm jest następną cechą odróżniającą uniwersytet od szkół zawodowych, choćby tak godnych szacunku jak wyższe uczelnie techniczne czy rolnicze. Jest ze wszech miar słuszne, aby przyszły inżynier, leśnik czy nawet lekarz zapamiętał trwale i dokładnie znaczną liczbę faktów i gotowych recept na szybkie i skuteczne działanie w sytuacjach, z którymi przyjdzie mu się borykać w codziennej pracy zawodowej. Nie będzie miał zazwyczaj potrzeby ani możliwości podawania w wątpliwość i ciągłego sprawdzania wszystkich przesłanek. Natomiast istotą metody uniwersyteckiej jest nawyk ustawicznego rewidowania poglądów, sprawdzania na pozór bezspornie ustalonych faktów, konfrontowania odmiennych stanowisk, umiejętność odsiewania ziarna od plew.
Studiowanie polega na korzystaniu ze wszystkich możliwych źródeł informacji, jakie ma do zaoferowania uczelnia. Dla adepta ekologii ofertę stanowi wybór wykładów, ćwiczeń, seminariów i innych zajęć prowadzonych w ramach różnych kursów ekologii. Ale to tylko część możliwości. Są jeszcze książki i czasopisma naukowe w bibliotekach. Są liczne seminaria i gościnne wykłady - na które wstęp ma każdy, kto zechce w nich uczestniczyć. Jest też szeroka oferta kursów i wykładów dostępnych w internecie - wiele znakomitych, prowadzonych przez wybitnych naukowców - z noblistami włącznie. Warto poszukać interesujących tematów. A przede wszystkim jest grono nauczycieli akademickich gotowych odpowiadać na pytania studentów. Podręcznik to tylko jeden z elementów uniwersyteckiej oferty, i to wcale nie najważniejszy.
1.2 O metodzie naukowej
Biologia jest jedną z przyrodniczych nauk eksperymentalnych. Co to właściwie znaczy? Co wynika z tego stwierdzenia dla ekologii? W języku polskim brak rozróżnienia ogółu wszystkich nauk i eksperymentalnych nauk przyrodniczych (po angielsku i francusku zwanych science, po niemiecku Naturwissenschaften). Eksperymentalne nauki przyrodnicze odznaczają się specyficzną dla nich metodologią i pragmatyką, dzięki którym budowany przez nie obraz rzeczywistości cechuje niespotykana w innych dziedzinach wiedzy ludzkiej wiarygodność. Brak zrozumienia dla tej różnicy powoduje, że osiągnięcia nauk przyrodniczych czasem bywają traktowane równie nieufnie, co arbitralne sądy formułowane przez przedstawicieli innych dziedzin. Zdarza się również, że poglądy niespełniające elementarnych kryteriów przynależności do domeny nauk przyrodniczych same usiłują się przedstawić jako takie, co prowadzi do zamętu.
Ekologia jest szczególnie podatna na obie te tendencje. Jest dziedziną stosunkowo młodą, wiele swoich zasad formułuje w języku potocznym (lub pozornie bardzo podobnym do języka potocznego), zajmuje się m.in. zagadnieniami, które wszystkich obchodzą. Dlatego nie sposób uprawiać ekologii, nie zastanowiwszy się przedtem, na czym polega specyfika eksperymentalnych nauk przyrodniczych. Problematyka jest obszerna i frapująca, warta dodatkowych lektur, których poniższe uwagi nie mogą zastąpić.
Musimy jednak ustalić znaczenie terminów, które w potocznym języku polskim uległy daleko idącemu rozmyciu, co często prowadzi do nieporozumień. Po polsku słowem "nauka" możemy określić każdą działalność poznawczą (od astronomii do filmoznawstwa), nie tylko badawczą, lecz także uczenie się i nauczanie ("nauka angielskiego", "nauka jazdy"), a nawet pouczanie, czyli przekonywanie do określonych hierarchii wartości ("nauki przedmałżeńskie", "dać komuś nauczkę"). W tym podręczniku naukę będziemy rozumieć podobnie jak angielskie "science" - działania polegające na zdobywaniu nowej wiedzy w formie udokumentowanych i uzasadnionych wyjaśnień, podlegające bardzo ścisłym rygorom metodycznym.
W szerszym znaczeniu termin ten może obejmować również świat abstrakcji (tzw. nauki formalne, jak logika czy matematyka; ryc. 1.1). W węższym znaczeniu nauka zajmuje się badaniem tego, co uważamy za obiektywną rzeczywistość materialną. Tak zdefiniowany obszar nazywany jest umownie naukami eksperymentalnymi (co nie znaczy, że polegają one wyłącznie na eksperymentowaniu). Obiektywna rzeczywistość to przede wszystkim szeroko rozumiana przyroda (stąd termin nauki przyrodnicze, ryc. 1.1), nie tylko przyroda ożywiona (jak najczęściej rozumiemy to słowo w potocznej polszczyźnie), przyrodą zajmuje się też fizyka (która bywa zaliczana do "nauk ścisłych" - nieściśle, bo razem z matematyką, która w większości nie jest nauką eksperymentalną). Ale do obiektywnej rzeczywistości należy również człowiek i jego działalność, dlatego do nauk eksperymentalnych zaliczane są także nauki społeczne: antropologia, psychologia i socjologia, pod warunkiem, że stosują się do tych samych rygorów metodologicznych, co pozostałe nauki eksperymentalne.
Rycina 1.1. Schemat zakresów pojęciowych słowa "nauka" (w sensie zbliżonym do angielskiego "science"). W rzeczywistości granice między tymi obszarami nie są ostre. Strzałki wskazują na wzajemne zależności, przekazywanie wiedzy i inspiracje. Nauki formalne bardzo silnie uczestniczą w badaniach należących do domeny nauk eksperymentalnych i same w pewnym stopniu mogą czerpać inspirację z ich obszaru, podobnie jak nauki podstawowe z nauk stosowanych. W poszczególnych kategoriach wymieniono tylko przykłady dyscyplin i zastosowań. Ekologia jest przyrodniczą nauką eksperymentalną, poddziedziną biologii
Jednak szerzej rozumiane nauki społeczne wykraczają poza obszar nauk eksperymentalnych, do domeny humanistyki, której metody badań i kryteria poprawności zasadniczo różnią się od stosowanych w naukach eksperymentalnych. Humanistyka obejmuje twórcze i poznawcze działania w dziedzinach, takich jak filozofia, prawo, filologia, literaturoznawstwo, teologia, medioznawstwo, muzykologia, historia sztuki i wielu innych, których wspólną cechą jest odnoszenie się nie tylko do obiektywnych faktów, lecz także (albo przede wszystkim) do subiektywnych hierarchii wartości, czego naukom eksperymentalnym robić nie wolno.
Granica między domeną nauk eksperymentalnych i humanistycznych bywa nieostra. Do obszaru nauk humanistyki mogą czasem być zaliczone badania par excellence eksperymentalne (np. prowadzone przez muzykologów badania percepcji różnych stylów muzyki w świetle fizjologii i psychologii), ale nie odwrotnie. Trzeba bardzo mocno podkreślić, że nacisk na odróżnianie nauki (science) od humanistyki (humanities), inaczej "nauk humanistycznych", nie ma żadnego związku z wartościowaniem jednych względem drugich. Jedne i drugie są tak samo niezbędne dla trwania i rozwoju cywilizacji i kultury, jedne i drugie posługują się właściwymi dla siebie procedurami, kryteriami poprawności i wiarygodności, tylko nie wolno ich mylić. Tak jak w obszarze sztuk pięknych odróżniamy malarstwo od muzyki, nie sugerując, że któraś z tych dziedzin twórczości jest lepsza albo ważniejsza od drugiej. Ale to nie znaczy, że muzyk może uprawiać swoją dziedzinę, posługując się pędzlem, a malarz - saksofonem (chyba że chodzi o sztuki przewrotnie zwane "eksperymentalnymi").
Wszystkie obszary nauk formalnych i eksperymentalnych mogą dotyczyć wyłącznie poznawania i wyjaśniania obiektywnej rzeczywistości, ale przecież jednym z głównych motywów uprawiania nauki jest zmienianie tej rzeczywistości; można zatem wyodrębnić zakresy nauk podstawowych i nauk stosowanych, które posługują się tą samą metodologią i wzajemnie się inspirują, z pożytkiem dla działań praktycznych (ryc. 1.1). Pamiętając o tych rozróżnieniach, dalej dla wygody obszar przyrodniczych nauk eksperymentalnych będziemy nazywali jednym słowem: nauka. Nauka jest to metodyczne badanie obiektywnej rzeczywistości przyrodniczej. Metoda naukowa ma za zadanie umożliwić jak największą skuteczność badań, tj. minimalizację błędów wnioskowania i maksymalizację szybkości procesu poznawczego. Metoda naukowa powstała w wyniku doświadczeń i ma charakter pragmatyczny, a nie dogmatyczny. Teoretycy nauki i filozofowie nadal prowadzą zasadnicze spory metodologiczne. Jednocześnie jednak nauki przyrodnicze wypracowały optymalną metodę postępowania. Badania naukowe nie prowadzą do poznania prawd absolutnych. Istotą wszystkich nauk przyrodniczych jest ich hipotetyczny charakter: przyjmowany obraz rzeczywistości jest najlepszy z możliwych dotychczas do osiągnięcia, ale jest przyjęty tylko tymczasowo, do chwili osiągnięcia jeszcze lepszego poznania. Reguły metodologii nauk służą temu, aby obraz świata uzyskany przez naukę był możliwie najwierniejszy obiektywnej rzeczywistości. O tym, że ta zgodność jest rzeczywiście duża, świadczą następujące fakty:
- spójność (niesprzeczność) wszystkich nauk przyrodniczych,
- skuteczność w przewidywaniu nieznanych faktów,
- skuteczność zastosowań praktycznych.
Kryteria te korzystnie odróżniają przyjętą w naukach przyrodniczych metodologię od innych sposobów wyjaśniania zjawisk naturalnych, np. magii. W obrębie samych nauk przyrodniczych konsekwentne stosowanie poprawnej metodologii charakterystyczne jest dla najszybciej rozwijających się dziedzin (dzisiaj jest to np. biologia molekularna czy fizyka). Podobnie ośrodki badawcze czy "szkoły naukowe" stosujące poprawną metodologię dystansują te grupy uczonych, które do poprawnej metodologii nie przywiązują wystarczającej wagi. Biologia rosyjska długo nie mogła się podźwignąć z upadku, jakiego doznała w latach 40. i 50. ubiegłego wieku, kiedy to zarzucono poprawną metodologię badawczą na rzecz postulatów ideologicznych (w swojej istocie nieróżniących się od myślenia magicznego).
Naukę należy odróżniać od sumy wiedzy na jakiś temat. Poznanie naukowe nie polega na prostym gromadzeniu i porządkowaniu faktów (chociaż te czynności stanowią zazwyczaj wstęp do odkrywczych badań naukowych). Istotą poznania naukowego jest wyjaśnianie; nauka zbliża się do tego poprzez tworzenie hipotetycznych modeli: uproszczonych opisów rzeczywistości (np. werbalnych, matematycznych czy choćby graficznych), umożliwiających przewidywanie - czyli stawianie dalszych hipotez. Proces ten nie ma końca i nauka (eksperymentalna nauka przyrodnicza) z definicji nie może się stać systemem zamkniętym. Jest charakterystyczne dla laików, iż postrzegają oni tzw. kryzysy w poszczególnych dziedzinach nauki jako obraz ich słabości. Nic błędniejszego. Rozwój nauki, postęp w poznawaniu świata dokonuje się wtedy, gdy kwestionuje się przyjęte wcześniej teorie i odrzuca się z pozoru dobrze ugruntowane przekonania. Poprawna metodologia nauk przyrodniczych gwarantuje bowiem, iż zaprzeczenie poprzednio uznawanej teorii polega na zaproponowaniu lepszej, wyjaśniającej więcej znanych faktów i pozwalającej na dalej idące przewidywania. W naukach przyrodniczych nie ma miejsca na arbitralną krytykę ani na argumenty spoza domeny, np. ideologiczne.
Poznanie naukowe (ramka 1.1) zaczyna się zazwyczaj od pojedynczych spostrzeżeń, które nasuwają obserwatorowi pomysły na temat sposobu ich wyjaśnienia. W początkach nauki nowożytnej stosowano głównie wnioskowanie dedukcyjne. Wyciągano logiczne wnioski z ogólnych przesłanek, poszczególne zjawiska wyjaśniano według z góry przyjętej doktryny. Jednostkowe, naoczne obserwacje traktowano jako nieomylne. Konstruowano system współzależności, od którego oczekiwano, aby był niesprzeczny. Takie postępowanie bardzo dobrze sprawdzało się w odniesieniu do obserwacji astronomicznych, geograficznych czy prostych obserwacji fizycznych (Kopernik też tak postępował). Jednorazowa obserwacja - jeśli nie jest czymś zupełnie nadzwyczajnym - nie budzi jednak żadnych refleksji. Dopiero wielokrotne obserwowanie powtarzalnych zjawisk może nasunąć myśl, że kryje się za nimi coś więcej niż zbieg okoliczności. Toteż obserwacje powtarzano. Ale fakty przyrodnicze nigdy nie powtarzają się dokładnie. Galileusz "oszukiwał": musiał zaniedbywać liczne odchylenia spodziewanych wyników swoich doświadczeń. Tak samo Mendel - po prostu odrzucił wyniki tych eksperymentów, które dokładnie nie pasowały do jego hipotezy. Geniusz tych ludzi (inaczej: nieomylna intuicja) sprawił, że dokonali wielkich odkryć, mimo iż sposób ich postępowania był daleki od doskonałości.
Ramka 1.1.
Etapy poznania naukowego
Postulaty metodologiczne
Obserwacja indywidualnych faktów
Obserwowane fakty muszą być powtarzalne. Pojedyncze spostrzeżenia nie są zazwyczaj przedmiotem poznania naukowego
Uogólnienie - hipoteza indukcyjna
Ocena poprawności wnioskowania indukcyjnego: statystyczne badanie powtarzalności wzorców (statystyka opisowa)
Przewidywanie: hipotezy falsyfikowalne
Dedukcyjne "odgadywanie" konsekwencji przyjętej indukcyjnie hipotezy
Testowanie hipotez: eksperymenty i ukierunkowane obserwacje
Celem jest próba obalenia hipotezy. Udowodnienie hipotezy nie jest możliwe na gruncie nauk empirycznych
Hipotezy umocnione. Tymczasowo przyjęte twierdzenia o szczegółowych zagadnieniach danej dziedziny nauki
Umocnione są te hipotezy, których mimo prób nie udało się obalić (fakty przewidziane na ich podstawie zostały potwierdzone eksperymentem lub obserwacją)
Teoria: hipoteza "wyższego rzędu" - tymczasowo przyjęte twierdzenie obejmujące szeroką klasę zagadnień danej dziedziny nauki
Teorię wyprowadza się z umocnionych hipotez szczegółowych w drodze dedukcyjnego, poprawnego wnioskowania (obowiązują zasady logiki formalnej)
Teoria stanowi zarazem "program badawczy": poddawana jest ustawicznej falsyfikacji poprzez wyszukiwanie logicznych sprzeczności wewnątrz teorii oraz generowanie i testowanie coraz nowych falsyfikowalnych hipotez
Teoria umocniona: "paradygmat"
Pojedyncze obserwacje sprzeczne z dobrze umocnioną teorią (paradygmatem) należy traktować ostrożnie, gdyż najczęściej są wynikiem błędów obserwacji. Nagromadzenie faktów sprzecznych z przyjętym paradygmatem musi jednak spowodować zastąpienie go inną, lepiej umocnioną teorią ("Rewolucja naukowa")
Dedukcja przednaukowa nie mogła funkcjonować skutecznie w naukach przyrodniczych, zwłaszcza w biologii. Tam po prostu nie da się utworzyć niesprzecznego systemu na podstawie jednostkowych obserwacji. Potrzeba zrodziła wynalazek indukcji, systematycznej metody wnioskowania na podstawie zbioru licznych obserwacji, które nie są jednak dokładnymi powtórzeniami i w rozumowaniu dedukcyjnym prowadziłyby do sprzeczności. Indukcja stanowi niezbędne stadium w poznawaniu świata. Metodę tę rozwijano i doskonalono od czasów Bacona (XVII wieku) po filozofów Koła Wiedeńskiego (XX wieku). Rozwój nauk przyrodniczych ujawnił jednak słabości metody indukcyjnej. Jedna z nich polega na trudnościach praktycznych z oceną wiarygodności uogólnień indukcyjnych. Powtarzane obserwacje - zwłaszcza ilościowe - mogą się bardzo różnić, nawet jeżeli dotyczą tego samego zjawiska, dlatego że obserwowane układy podlegają rozmaitym wpływom, niemożliwym do wyeliminowania; do tego dochodzą różne błędy pomiaru. W biologii źródło zmienności obserwacji jest jeszcze głębsze niż na przykład w fizyce: każdy organizm żywy (z wyjątkiem identycznych genetycznie klonów) zbudowany jest według indywidualnego programu, a nawet osobniki genetycznie identyczne mogą się różnić fenotypowo. Wynikami badań przyrodniczych są więc rozkłady statystyczne, a nie absolutne liczby lub niewątpliwe stwierdzenia. Trudności tej zaradzono z początkiem XX wieku, rozwijając metody wnioskowania statystycznego, bez których uprawianie nauk przyrodniczych jest dzisiaj zupełnie nie do pomyślenia.
Jedną z zalet metody indukcyjnej miał być jej obiektywizm: wnioski wyciąga się tylko na podstawie empirycznych faktów, bez wcześniejszych założeń. W naukach eksperymentalnych stanowiłoby to wielką zaletę, gdyby tylko było możliwe. Jeżeli się głębiej zastanowić, okazuje się, że nie tylko wnioski, ale i nawet sam wybór obiektu obserwacji podyktowany jest jakimiś wcześniejszymi spostrzeżeniami, założeniami lub nawet uprzedzeniami. Próba uwolnienia się od takich założeń prowadzi do chaotycznego gromadzenia obserwacji, w nadziei, że posłużą kiedyś do wyciągnięcia ważnych konkluzji. Literaturę naukową obciąża ogromny balast w postaci rezultatów takiej twórczości.
Okazuje się jednak, iż działaniem skutecznym jest właśnie śmiałe stawianie apriorycznych hipotez, to znaczy odgadywanie konsekwencji, jakie mogą wynikać z wcześniej uogólnionych spostrzeżeń indukcyjnych. Hipotezy te muszą być oczywiście spójne logicznie. W przypadku ilościowych badań złożonych systemów (np. biologicznych) jedynym sposobem sformułowania hipotezy i zbadania jej logicznej spójności oraz wyprowadzania sprawdzalnych doświadczalnie przewidywań bywa często skonstruowanie modelu matematycznego. Kluczowym etapem badań naukowych jest jednak poddawanie hipotezy testom (w drodze obserwacji lub eksperymentów), które mogłyby ją obalić. Przyjmuje się, że poprawne naukowo są tylko tak sformułowane wypowiedzi (hipotezy lub teorie), które mogłyby zostać obalone w drodze doświadczalnej. Celem badań nie jest więc udowodnienie hipotezy lub teorii - do czego aspirowała metoda indukcyjna - lecz próba ich falsyfikacji. Hipoteza, której nie udaje się obalić, zyskuje status hipotezy utwierdzonej, a jeżeli dotyczy szerszej klasy zjawisk - staje się obowiązującą teorią. Ale tylko do czasu, kiedy ponawiane wciąż próby falsyfikacji nie okażą się skuteczne. Współczesna metodologia łączy wnioskowanie dedukcyjne z metodami indukcyjnymi, wzbogaconymi o statystykę.
Postęp w nauce polega więc na zgadywaniu (nie można przecenić tu znaczenia intuicji twórczej, ale podstawowe znaczenie ma biegłość w logicznym rozumowaniu) i sprawdzaniu, czy trafnie odgadnięto. Gromadzenie danych jest czynnością pomocniczą.
Kolejność działań w badaniach z zakresu przyrodniczych badań eksperymentalnych można przedstawić według schematu pokazanego na rycinie 1.2. Początkiem jest (1) pomysł: jaka tajemnica jest ważna do wyjaśnienia? Poprzedzić go może (2) obserwacja (zauważenie jakiegoś faktu), w każdym razie obserwacja - poszukiwanie wzorców w czasie i przestrzeni, które nie są wynikiem losowych wydarzeń, jest pierwszym etapem, po którym nastąpi próba odgadnięcia, na czym polega ów nielosowy wzorzec. Stworzenie modelu (3), opisującego (hipotetycznie) odkryte zjawisko, jest zapisem ogólnej hipotezy (przy tym sięgamy do wcześniej już utwierdzonych teorii). Na jego podstawie możemy generować testowalne hipotezy szczegółowe (4), aby w drodze eksperymentu sprawdzić, czy mamy rację. Następnie wykonujemy eksperyment (5). Jeżeli testy statystyczne jego wyników nie zaprzeczą naszemu modelowi (6) - możemy go (tymczasowo) zaakceptować i zająć się kolejnymi hipotezami, które mogłyby mu zaprzeczyć (7). Jeżeli chociaż jedna hipoteza szczegółowa zaprzeczy naszemu modelowi, musimy go zastąpić jakimś innym (8), który mógłby wyjaśnić zaobserwowane zjawisko i oprzeć się kolejnym testom falsyfikującym. Może się zdarzyć, że kolejne próby zakwestionują wstępne obserwacje (9) albo nawet od dawna utwierdzoną teorię, na podstawie której konstruowaliśmy nasz model. Dopiero po zbadaniu wielu hipotez szczegółowych, które sprawdzą wiarygodność wyjściowych obserwacji i poprawność samego modelu, możemy przejść do kolejnych pomysłów i uogólnień składających się na teorię danego zakresu eksperymentalnych badań przyrodniczych (10).
Weźmy taki przykład (zmyślony): są doniesienia, że spada różnorodność roślin kwiatowych i coraz mniej jest zapylających je owadów. Znamy biologię pszczół, wiemy, że od jakości pokarmu zależy ich sukces rozrodczy. Zakładamy, że zapylacze muszą mieć w pokarmie wszystkie potrzebne składniki w odpowiedniej ilości i proporcjach, wiemy, że pyłek różnych gatunków roślin może mieć rozmaity skład chemiczny. Stawiamy zatem ogólną hipotezę: sukces rozrodczy zapylaczy zależy od różnorodności gatunkowej dostępnych gatunków kwiatów. Jak to sprawdzić? Wszystkiego naraz się nie da, trzeba testować konkretne hipotezy szczegółowe. Oto pierwsza hipoteza: "populacje pszczół (Apis mellifera) mających dostęp do łąk z dużą różnorodnością mają wyższy sukces rozrodczy niż te, które mają dostęp do monokultur".
Rycina 1.2. Schemat postępowania zgodnie z metodologią w projekcie badawczym w dziedzinie eksperymentalnych nauk przyrodniczych (objaśnienia w tekście) (wg Underwood, 1997, zmienione)
Jedną grupę uli stawiamy na skraju łąki o bardzo dużym bogactwie gatunków kwiatów, drugą grupę w pobliżu ogromnych monokultur rzepaku. Po odpowiednim czasie sprawdzamy, jaki był średni sukces rozrodczy w jednej i drugiej grupie i, stosując odpowiednie testy statystyczne, sprawdzamy, czy różnica między nimi jest istotna. Jeżeli tak - nasza hipoteza nie zaprzecza ogólnemu modelowi, ale nadal wszystkiego nie wiemy, więc stawiamy kolejne hipotezy szczegółowe: może chodzi o jeden konkretny gatunek rośliny na łące, zawierający ważny składnik pokarmowy, a nie o różnorodność? A może gdyby to była monokultura lucerny, wynik byłby inny? A może inne gatunki zapylaczy zachowują się inaczej? Żeby uogólnić nasze wyniki i wzmocnić wiarygodność ogólnego modelu, musimy przeprowadzić wiele takich eksperymentów i obserwacji, ostatecznie będziemy mieli dobrze ugruntowaną wiedzę na temat przyczyn zagrożenia zapylaczy w ekosystemach. Publikujemy wyniki w międzynarodowym czasopiśmie, tymczasem inny badacz, np. we Włoszech, postanawia sprawdzić, czy tak samo jest z pszczołami w obszarze śródziemnomorskim i powtarza eksperymenty (potwierdzając lub zaprzeczając). Ten naiwnie uproszczony, zmyślony przykład miał tylko zilustrować, na czym polega wnioskowanie i weryfikacja nawet najprostszych stwierdzeń w obrębie eksperymentalnych nauk przyrodniczych (problem w tym przykładzie jest prawdziwy, dużo bardziej skomplikowane badania na ten temat rzeczywiście trwają w skali międzynarodowej). Jeżeli w rzetelnym czasopiśmie popularno-naukowym pojawi się jedno zdanie: "uczeni stwierdzili, że zanik zapylaczy spowodowany jest redukcją różnorodności roślin kwiatowych", będzie za nim stała dokumentacja setek eksperymentów, opublikowanych w dziesiątkach publikacji naukowych.
Dyscyplina metodologiczna jest fundamentem sukcesu nauk eksperymentalnych. Drugim filarem tych nauk jest wypracowana przez pokolenia badaczy pragmatyka prowadzenia badań i upowszechniania ich wyników. Według nieco wyidealizowanego scenariusza odbywa się to następująco. Najpierw trzeba się wystarać o fundusze. W tym celu badacz lub zespół uczonych musi przygotować skrupulatny projekt badań, w którym przedstawia swój pomysł i jego znaczenie, formułuje testowalne hipotezy, opisuje metody, których chce użyć. Zanim dysponent środków na badania naukowe przyzna odpowiednią dotację, projekt jest oceniany przez kilku ekspertów - badaczy pracujących w tej samej dziedzinie, którzy powinni wykryć ewentualne wady logiczne hipotez lub nieadekwatność proponowanych metod. Badacz, który otrzyma dotację i przystąpi do badań, musi dokumentować wszystkie wyniki z wielką starannością. Wie bowiem, że w razie uzyskania ważnych rezultatów inni uczeni będą chcieli powtórzyć badania w swoich laboratoriach. Każda niedokładność wyjdzie na jaw, a wykrycie fałszerstwa oznacza definitywny koniec kariery. Wyniki badań nabierają znaczenia dopiero w chwili, gdy dowiadują się o nich inni ludzie. Ogromnie ważnym etapem w badaniach naukowych jest więc ich publikowanie[2]. Najczęściej polega ono na ogłoszeniu krótkiego artykułu w jednym z czasopism naukowych. Publikacja taka bywa poprzedzona wygłoszeniem referatu na zjeździe lub sympozjum, bądź rozesłaniem maszynopisu do zainteresowanych kolegów pocztą (zwykłą lub elektroniczną), ale te formy ogłaszania wyników mają tylko znaczenie pomocnicze. Istotny jest za to wybór odpowiedniego czasopisma spośród tysięcy innych tytułów. Sens całej pracy badawczej zależy bowiem od tego, czy wyniki dotrą do zainteresowanych. Czasopisma różnią się nie tylko zakresem tematycznym, lecz także jakością merytoryczną i zasięgiem oddziaływania. Czasopisma naukowe drukują tylko część nadesłanych prac, kierując się przy wyborze opinią dwóch lub trzech recenzentów - badaczy pracujących w tej samej dziedzinie co autor, którzy sprawdzają, czy praca nie zawiera błędów lub niedociągnięć, czy napisana jest jasno i czy wnosi coś istotnie nowego do nauki. Im ostrzejsze kryteria selekcji, tym lepszą renomę wyrabia sobie dane czasopismo. Każdy badacz wie bowiem, że właśnie w tym periodyku znajdzie najważniejsze i najciekawsze wyniki badań, a publikowane w nim prace są najczęściej cytowane. Specjalne instytucje prowadzą działalność informacyjną o ogromnym zasięgu, publikując streszczenia opublikowanych prac, donosząc też o liczbie cytowań poszczególnych artykułów i o "sile przebicia" (impact factor) różnych czasopism[3]. Ułatwia to wyszukiwanie ważnych publikacji i śledzenie rozwoju danej dziedziny. Renomowane czasopisma naukowe przeważnie mają charakter międzynarodowy: międzynarodowy skład rady redakcyjnej oraz grono recenzentów i autorów z całego świata. Obowiązującym językiem komunikacji jest angielski. Wyniki wąsko specjalistycznych doniesień z czasopism naukowych zbierane są co jakiś czas w artykułach przeglądowych, a najważniejsze z nich trafiają wreszcie do monograficznych opracowań książkowych i do podręczników. Warunkiem zaakceptowania wyników badań przez ogół społeczności naukowej jest więc przejście przez kilka sit o drobnych oczkach oraz potwierdzenie wyników przez różnych badaczy w niezależnych laboratoriach.
Takie normy postępowania obowiązują na całym świecie, chociaż nie wszyscy i nie wszędzie się do nich stosują. Zdarza się czasem, że uczeni fałszują wyniki. Zdarza się, że ogłaszają wyniki na konferencji prasowej, zamiast starać się je opublikować w recenzowanym czasopiśmie. Zdarza się wreszcie, że wysyłają swoje wyniki tylko do niestarannie redagowanych czasopism o niewielkim zasięgu. Kończy się to zawsze jednakowo: zepchnięciem na margines nauki.
1.3 Ekologia współczesna
Słowo "ekologia", oznaczające pierwotnie dział biologii zajmujący się badaniem związków między organizmami oraz między organizmami a środowiskiem - obecnie stało się terminem wieloznacznym. W języku potocznym może oznaczać ochronę środowiska, ideologię polityczną, postawę życiową, doktrynę filozoficzno-religijną, a nawet samo zagrożenie środowiska ludzkiego ("ekologia daje się nam we znaki"); słowa tego używa się w celu określenia sposobu życia gatunków ("ekologia pająka krzyżaka") i sposobu produkowania różnych przedmiotów ("ekologiczny papier toaletowy"). Można przypuszczać, że w swoim pierwotnym znaczeniu słowo "ekologia" używane jest najrzadziej. Nie ma na to żadnej rady. Żywy język ma swoje prawa, a próby przywracania wyrazom ich pierwotnych znaczeń to walka z wiatrakami. W historii nauki mamy wiele przykładów wyemancypowania się pewnych pojęć poprzez niewielkie, lecz dobitne zmiany morfologiczne oznaczających je terminów; dzięki temu nie myli nam się astrologia z astronomią, a chemia z alchemią. Zanim ktoś wynajdzie nowe słowo, oznaczające ten aspekt biologii - eksperymentalnej nauki przyrodniczej - która para się badaniem wzajemnych związków między organizmami, lub inaczej: zjawiskiem życia obserwowanym w skali szerszej niż życie pojedynczych osobników - musimy za każdym razem precyzować, o jaką ekologię nam chodzi.
Przede wszystkim koniecznie trzeba dokonać odróżnienia ekologii od ochrony środowiska. Pierwsza jest nauką przyrodniczą zajmującą się zjawiskami trwającymi na Ziemi od kilku miliardów lat, dotyczącymi wszystkich form życia: od bakterii po orangutany, dla której Homo sapiens jest tylko jednym z gatunków (prawda, że dosyć wyjątkowym). Ochrona środowiska natomiast to praktyczna działalność ludzi, jedna z gałęzi techniki; jak wszystkie przejawy cywilizacji, ochrona środowiska dotyczy przede wszystkim człowieka. Stara się - jak każda technika - kształtować warunki naszego życia w sposób, jaki w danej chwili wydaje nam się pożądany. Wykorzystuje w tym celu dorobek, a czasem także narzędzia wielu nauk eksperymentalnych - w tym również ekologii (oba te obszary spotykają się za pośrednictwem nauk stosowanych - ryc. 1.1). Dokonując rozróżnienia ochrony środowiska i ekologii, można przywołać analogię z medycyną i fizjologią: ta pierwsza jest działalnością praktyczną, druga zaś - dziedziną biologii. Tak jak nie można sobie wyobrazić skutecznej medycyny, która nie opierałaby się na wynikach badań fizjologii - tak ochrona środowiska nie może się obejść bez dorobku naukowego ekologii. I odwrotnie, tak jak praktyka lekarska inspiruje badania podstawowe w zakresie fizjologii, tak działalność praktyczna w zakresie ochrony środowiska wywiera wpływ na kierunki badań podstawowych w ekologii. Analogia rozciąga się jeszcze dalej: nieuctwo i ciemnota, odejście od poprawnej metodologii lub utrata zaufania do dorobku nauk eksperymentalnych mają podobne skutki w medycynie i w ochronie środowiska: pojawiają się znachorstwo, magia i zabobony - bezskuteczne paliatywy w rodzaju różnych odmian "medycyny alternatywnej" i "ekologii głębokiej", działalność przeciw szczepieniom i zwalczanie GMO.
Stwierdzenie, że ochrona środowiska w odróżnieniu od ekologii nie jest eksperymentalną nauką przyrodniczą - w żadnej mierze nie oznacza, że ta druga jest czymś lepszym od tej pierwszej. Takie stawianie sprawy nie ma w ogóle sensu. Nikt przy zdrowych zmysłach nie powie przecież, że praktyczna medycyna jest czymś gorszym od podstawowej fizjologii.
Problemy, z którymi boryka się ochrona środowiska, to przeważnie skutki działalności człowieka, bardzo dotkliwe dla niego samego, zwłaszcza w ciągu ostatnich kilkudziesięciu lat. To zaś, czym zajmuje się ekologia, to naturalne zjawiska, występujące w biosferze od miliardów lat; na tym tle cała historia cywilizacji ludzkiej, a nawet czas trwania naszego gatunku, są zaledwie epizodem. Co więcej, zmiany w biosferze powodowane przez człowieka są niewielkie w porównaniu z katastrofami, jakie już się wydarzały wskutek działalności innych organizmów (jak choćby gigantyczny kataklizm sprzed dwóch miliardów lat wywołany uwolnieniem tlenu do atmosfery przez organizmy fotosyntetyzujące) lub na skutek zderzeń Ziemi z asteroidami. Jednak to, co może wydawać się błahostką w skali czasu geologicznego, dla nas, ludzi, może być sprawą życia i śmierci. Nic też dziwnego, że fakty, na które naukowa ekologia spogląda z dystansem, z punktu widzenia ochrony środowiska człowieka budzą emocje. Właśnie dlatego konieczne jest zrozumienie, na czym polegają procesy przebiegające w biosferze, odróżnianie zjawisk naturalnych od skutków działalności człowieka - tak samo jak poznanie fizjologii organizmu i bezbłędne odróżnianie jego naturalnych czynności od choroby.
Drugim istotnym problemem jest wyodrębnienie ekologii spośród domeny biologii. Wiele podręczników powtarza za Odumem (1977) jego sugestywną metaforę biologii jako tortu, który można dzielić na pionowe sektory "taksonomiczne" (ornitologia, algologia, entomologia) i poziome warstwy dziedzin (fizjologia, cytologia czy wreszcie ekologia). To obrazowe porównanie pozostawia jednak wrażenie, że biologia jako dziedzina składa się z osobnych i równoważnych poddziedzin (kto by zechciał, mógłby sobie z tortu Oduma wydłubać jednolity kawałek - np. "fizjologię owadów" lub "ekologię glonów"). Tymczasem biologia jest dziedziną znacznie bardziej homogenną; jak we wszystkich eksperymentalnych naukach przyrodniczych, można się w niej dopatrzyć struktury hierarchicznej: obiektem zainteresowań biologii jest zjawisko życia; jej trzon stanowią najogólniejsze teorie wyjaśniające to zjawisko, a więc zasady fizyki oraz autonomiczna dla biologii teoria ewolucji. Wszystkie poddziedziny biologii wyodrębnia się ze względów praktycznych - nie można przecież zajmować się całą biologią naraz. Gałęzie te można nazwać programami badawczymi biologii. Zjawisko życia można badać w różnych jego przejawach, uprawiając biologię cząsteczek, komórek, organizmów, ekosystemów czy całej biosfery, badając procesy chemiczne, elektryczne czy też zachowania osobników.
Ekologia jest jednym z programów badawczych biologii, jednym z głównych filarów nauki o życiu, bo życie nie jest zjawiskiem dotyczącym pojedynczych organizmów. Ekologia zajmuje się interakcjami między organizmami i funkcjonowaniem ich zespołów. To, co ekologię wyróżnia, to nie tyle przedmiot badań, którym może być zarówno populacja pierwotniaków w akwarium, jak i las deszczowy na Nowej Gwinei, ile typowe stawiane przez nią pytania. Przykładowo można wymienić kilka takich zagadnień:
- Na czym polega równowaga w układach biologicznych?
- Skąd się bierze i dzięki czemu utrzymuje się różnorodność gatunkowatakich układów?
- W jaki sposób różnorodność wpływa na funkcjonowanie ekosystemów?
- Na czym polega regulacja liczebności populacji organizmów?
- Co ogranicza tempo procesów biologicznych?
- Co determinuje wzorce rozmieszczenia organizmów w przestrzeni?
- Na czym polega przystosowanie poszczególnych organizmów do środowiska?
Wiele z tych i podobnych pytań postawiono już na samym początku rozwoju ekologii. Inne pojawiły się w trakcie badań.
Sięgając po podręczniki ekologii, natrafiamy na dalsze podziały: jest i ekologia mrówek, i ekologia jezior. Jest ekologia populacji i ekologia krajobrazu. Delimitacje te mają charakter wyłącznie pragmatyczny, a zakres zainteresowania różnych ekologii szczegółowych jest wytyczony czysto arbitralnie. Także dawniejszy podział na autekologię (życie poszczególnych organizmów w ich środowisku) i synekologię (ekologię zbiorowisk organizmów: zespołów, biocenoz i ekosystemów) stracił obecnie na znaczeniu. Skoro biologia nie składa się z oddzielnych części, to tym bardziej ekologia nie jest podzielna. Ze względu na nasilenie pewnych kierunków można dzisiaj mówić o badaniu dwóch aspektów życia zbiorowisk organizmów w biosferze: (1) masowych zjawisk termodynamicznych i biogeochemicznych, w skali całej biosfery lub w skali jej funkcjonalnych podjednostek - ekosystemów, oraz (2) problemu kształtowania się różnorodności gatunkowej. Ten drugi problem sprowadza się do badania zespołów organizmów: wielogatunkowych biocenoz i jednogatunkowych populacji oraz koewoluujących gatunków. Nie bez inspiracji ze strony ochrony środowiska, ekologia współczesna zdaje się koncentrować na tych dwóch aspektach życia biosfery. Z jednej strony interesują nas mechanizmy, którym życie na Ziemi zawdzięcza swoją trwałość, z drugiej - chcielibyśmy wiedzieć, czy trwałość biosfery ma związek z jej gatunkową różnorodnością. Ten pierwszy aspekt obejmie badania przepływu energii i obiegu pierwiastków w biosferze i w poszczególnych ekosystemach, drugi zaś - dynamikę liczebności populacji, stosunki między populacjami, powstawanie adaptacji i ewolucję historii życiowych. Pierwsze podejście traktuje wszystkie organizmy jak cząsteczki w wielkim reaktorze chemicznym biosfery, drugie - widzi poszczególne osobniki wyposażone w unikatowe programy genetyczne, współpracujące lub konkurujące między sobą o zasoby i podlegające doborowi naturalnemu. Oba podejścia badają jednak to samo zjawisko: życie biosfery, i oferują dla jego przejawów wyjaśnienia komplementarne, a nie konkurencyjne. Wyniki badań będą miały znaczenie praktyczne dopiero wtedy, gdy staną się cząstką jednolitej, dobrze umocnionej teorii. Ekologia takiej teorii jeszcze nie posiada.
Ekolodzy starający się zrozumieć mechanizmy trwałości biosfery za punkt wyjścia biorą dane o bilansach energii i materii w ekosystemach. Mierzą biomasę organizmów, ilość zawartej w niej energii i składników chemicznych, szacują tempo przepływu energii i obiegu pierwiastków; starają się ustalić tempo produkcji i rozkładu materii organicznej przez organizmy żywe i odgadnąć, od czego ono zależy i co je ogranicza. Obserwują wzajemne związki między globalnymi procesami biogeochemicznymi a zmianami klimatu w skali całej planety. Używają metod statystycznych i komputerów, aby upewnić się co do wiarygodności swoich pomiarów i wyliczyć bilans materii i energii w złożonych układach. Aby móc zidentyfikować przyczyny zaburzeń takiego bilansu, dokonują obserwacji ekosystemów w długich odcinkach czasowych, sięgając też po dane paleobiologiczne. Na podstawie zaobserwowanych korelacji między zmianami bilansu energii i materii w ekosystemach a różnymi czynnikami środowiskowymi próbują odgadnąć mechanizmy tych zjawisk; badają modele matematyczne ekosystemów, a wnioski przedstawiają w postaci hipotez, które weryfikują przez konfrontację wynikających z nich przewidywań z kolejnymi obserwacjami i wynikami eksperymentów.
Badacze zainteresowani problemem zmian różnorodności gatunkowej pytają przede wszystkim o to, ile jest gatunków w biosferze, jakie mają rozmieszczenie i zasięgi; starają się ustalić zmiany liczebności populacji - badając zagęszczenie i budując modele teoretyczne, pozwalające śledzić jego zmiany. Aby zrozumieć mechanizmy regulacji zagęszczenia populacji, konstruują hipotezy, które testują w eksperymentach laboratoryjnych i terenowych. Oba podejścia nie są jednak od siebie ostro odgraniczone.
Kolejne lata przynoszą postępy w badaniach ekologicznych. Zmiany na miarę rewolucji naukowej dokonały się przede wszystkim dzięki postępom ekologii ewolucyjnej i badaniom całej biosfery w skali globalnej. Te ostatnie mogły się rozwinąć dzięki nowemu narzędziu: badaniom kosmicznym, które rzuciły nowe światło na zjawiska odbywające się na naszym globie, ale przede wszystkim przyczyniły się do rozwoju metod i instrumentów, które - zastosowane do badań Ziemi - zupełnie zrewolucjonizowały ekologię. Zjawiska biogeochemiczne i klimatyczne można badać w skali globalnej, mając w polu widzenia całą planetę (tak jak cytolog widzi całą komórkę pod mikroskopem), zamiast - jak dawniej-rekonstruować procesy globalne na podstawie wyników wyrywkowych, lokalnych pomiarów. Między innymi dzięki satelitom dowiedzieliśmy się rewelacji na temat życia na powierzchni i w głębi oceanów. Miały w tym swój udział nowe wynalazki w dziedzinie badań podmorskich. Rozwój techniki poszedł tak daleko, że dane satelitarne są powszechnie dostępne dla wszystkich zainteresowanych (metody te są szerzej omówione w rozdziale 7 i dodatku 1). Wielkie znaczenie miał rozwój paleobiologii, dzięki czemu obserwacje biosfery można było rozciągnąć w czasie o miliardy lat i dostrzec dynamiczne zmiany w biosferze; w tej dziedzinie - podobnie jak w badaniach biogeochemicznych współczesnych ekosystemów - do postępu przyczyniło się upowszechnienie metod pomiaru składu izotopowego (izotopów stabilnych) próbek biologicznych i geologicznych. Ze wszystkich dziedzin biologii ekologia i biologia molekularna okazały się chyba najbardziej czułe na rozwój i upowszechnienie komputerów. Bez nich trudno by było sobie wyobrazić badania ekosystemów i wykorzystywanie danych satelitarnych.
Biologia molekularna dostarczyła wszystkim dziedzinom współczesnej biologii narzędzi otwierających niedostępne przedtem obszary poznawcze. Metody molekularne (nie tylko techniki badań, lecz także wiedza o molekularnych aspektach życia) stosowane są w tak wielu kierunkach badań ekologicznych, że wzmianki o tych metodach pojawiają się w prawie wszystkich rozdziałach tego podręcznika (osobno omówione w dodatku 3).
Obok nowinek technicznych, na rozwój współczesnej ekologii wpłynęły istotne zmiany w podejściu do badań, co przejawia się coraz silniejszą integracją ekologii z biologią ewolucyjną z jednej, a naukami o Ziemi z drugiej strony. Teoria ewolucji stanowi szkielet całej biologii. Zbliżenie ekologii do biologii ewolucyjnej nie tylko pozwala ekologii wyjaśniać takie zjawiska, jak kształtowanie różnorodności zespołów czy powstawanie adaptacji, lecz także przyczynia się do zwiększenia dyscypliny metodologicznej. Biologia ewolucyjna wyprzedza bowiem ekologię pod tym względem. Natomiast wnioski wyciągnięte z badań ekosystemowych w coraz większej skali przestrzennej, w szczególności krążenia pierwiastków napędzanego siłami fizycznymi i działalnością żywych organizmów, przyczyniły się do integracji biologicznych aspektów ekologii z biogeochemią i klimatologią; wyodrębnia się nowa dyscyplina nauk przyrodniczych - nazywana nauką o systemie Ziemi (Earth system science).
Uogólnianie wyników badań w obszarze ekologii jest trudniejsze niż w innych dziedzinach biologii. Badając ekosystemy - z których każdy jest złożonym układem, jedynym w swoim rodzaju - nie można powtarzać precyzyjnie zaprojektowanych eksperymentów na wielu identycznych obiektach, jak to można robić, badając organizmalne, komórkowe lub molekularne procesy na laboratoryjnych muszkach i myszkach. Jednak od czasu, gdy ekologia stała się nowoczesną, eksperymentalną nauka przyrodniczą - czyli od połowy XX wieku - nagromadziła się ogromna liczba publikacji omawiających poszczególne problemy na różnych przykładach. Nowoczesne metody analizy porównawczej danych (metaanaliza - więcej o tej metodzie w rozdziale 10) pozwalają na tej podstawie wyciągać dobrze uwiarygodnione ogólne wnioski, dzięki czemu dokonał się postęp w rozumieniu funkcjonowania biosfery).
Literatura uzupełniająca
Podręczniki i lektura pomocnicza w zakresie ekologii ogólnej
Andel van T.H., 2012: Nowe spojrzenie na starą planetę. Zmienne oblicze Ziemi. Wydanie 2. WN PWN, Warszawa (cała książka ciekawa; do problematyki ekologicznej odnoszą się niektóre rozdziały).
Begon M., Mortimer M., 1999: Ekologia populacji. Studium porównawcze zwierząt i roślin. WN PWN, Warszawa (jeden z najlepszych podręczników ekologii, nie tylko populacyjnej, dostępny obecnie w języku polskim; dotyczy zwłaszcza zagadnień: populacyjnych, demograficznych, ewolucyjnych, a także historii życiowych).
Colinvaux P., 1985: Dlaczego tak mało jest wielkich drapieżników. PWN, Warszawa (książka popularna, świetnie się czyta - lektura zalecana, bo znakomicie wyjaśnia sens ekologii jako nauki).
Czarnowski M.S., 1978: Zarys ekologii roślin lądowych. PWN (oryginalne dzieło demonstrujące różne zastosowania matematyki w ekologii).
Falińska K., 2019: Ekologia roślin. Podstawy teoretyczne, populacje, zbiorowiska, procesy. Wydanie 3. WN PWN, Warszawa (nowoczesny i szczegółowy podręcznik dotyczący wybranych zagadnień ekologii roślin).
Górecki A., Kozłowski J., Gębczyński M. (red.), 1987: Ćwiczenia z ekologii. Podręcznik dla studentów biologii ogólnej i biologii środowiskowej. UJ-FUW, Kraków-Białystok (jedyny podręcznik do ćwiczeń z ekologii w jęz. polskim).
Krebs Ch.J., 2011: Ekologia. Wydanie 4. WN PWN, Warszawa (bardzo obszerny, nowoczesny podręcznik ekologii ogólnej).
Lampert W., Sommer U., 1996: Ekologia wód śródlądowych. WN PWN, Warszawa (nowoczesny podręcznik ekologii naukowej, bynajmniej niezawężający tej nauki do zagadnień hydrobiologicznych).
Łomnicki A., 2012: Ekologia ewolucyjna. WN PWN, Warszawa.
Mackenzie A., Ball A.S., Virdee S.R., 2019: Ekologia (krótkie wykłady). Wydanie 2. WN PWN, Warszawa.
MacArthur R.H., Connel J.H., 1971: Biologia populacji. PWRiL, Warszawa (dzieło klasyczne, dlatego warto poczytać; ale w stosunku do Begona i Mortimera [1999] - przestarzałe).
Pianka E.R., 1981: Ekologia ewolucyjna. PWN, Warszawa (dziś już przestarzały i dostępny tylko w antykwariacie, ale klasyczny podręcznik ekologii - nie tylko ewolucyjnej; dobry wykład na temat niszy ekologicznej, adaptacji, zagadnień populacyjnych).
Wydawnictwa obcojęzyczne
Begon M., Townsend C.R., Harper J.L., 2005: Ecology: from Individuals to ecosystems, Wydanie 4, Blackwell (uchodzi za najlepsze współczesne kompendium ekologii ogólnej - bardzo obszerne, jest raczej encyklopedią niż podręcznikiem).
Colinvaux P., 1993: Ecology 2. John Wiley&Sons, Inc., New York (jeden z najlepiej napisanych podstawowych podręczników ekologii).
Cotgreave P., Forseth I., 2002: Introductory ecology. Blackwell.
Łomnicki A., 1988: Population ecology of individuals. Princeton Univ. Press, Princeton (pełny wykład teorii Łomnickiego i pokrewnych zagadnień z ekologii populacyjno-ewolucyjnej).
Relyea R., Ricklefs R.E., 1990: Ecology. The economy of nature, Wydanie 8. Freeman, New York (bardzo obszerne kompendium, aktualizowane w kolejnych wydaniach).
Begon M., Howarth J.L., Townsend C.R., 2014: Essentials of ecology. Wydanie 4. Blackwell (skrócona i przystępniejsza wersja podręcznika Begona, Harpera i Townsenda).
Wybrane czasopisma ekologiczne
1. Popularne i przeglądowe
"Świat Nauki" (polska mutacja "Scientific American")
"Wiedza i Życie"
"Wszechświat"
"Wiadomości Ekologiczne"
TREE (Trends in Ecology and Evolution) (W. Brytania)
2. Niektóre specjalistyczne czasopisma naukowe
"Annual Reviews of Ecology", "Evolution and Systematics" (USA)
"Ecology" (USA)
"Oikos" (Szwecja)
" Frontiers in Ecology and the Environment" (USA)
"Functional Ecology" (W. Brytania)
"Global Change Biology" (W. Brytania)
"Journal of Animal Ecology" (W. Brytania)
"Oecologia" (Niemcy)
"Acta Oecologica" (Francja)
"Polish Journal of Ecology" (Polska)
"Nature" (W. Brytania)
"Nature Ecology and Evolution" (USA)
"Science" (USA)
Wybrane witryny internetowe, na których można znaleźć ciekawe i wiarygodne informacje z zakresu naukowej ekologii i zagadnień pokrewnych
W Internecie można znaleźć bardzo wiele źródeł rzetelnej informacji naukowej, na poziomie profesjonalnym i popularnym. Niestety, znacznie więcej adresów internetowych otwiera dostęp do informacji pseudonaukowych, błędnych lub celowo sfałszowanych, które na pierwszy rzut oka czasem trudno odróżnić od prawdziwych. Wiele adresów zawierających słowo "ecology" nie ma wiele wspólnego z naukową ekologią, a zajmuje się raczej ochroną środowiska i ochroną przyrody, ideologią ochrony wartości (w sposób rzetelny - albo wbrew ustaleniom nauki). Dlatego poszukiwanie informacji w Internecie wymaga umiejętności i ostrożności. Można ufać źródłom związanym ze znanymi uniwersytetami i instytucjami naukowo-badawczymi. Studenci uniwersytetów mają dostęp do profesjonalnych baz danych naukowych i instytucji udostepniających wyłącznie rzetelne publikacje naukowe (Science Citation Index - Web of Science, Institute for Scientific Information, Philadelphia i Scopus, Elsevier B.V.), warto szybko nauczyć się, jak z nich korzystać. Poniższa lista to tylko wybrane przykłady sprawdzonych, ogólnodostępnych źródeł wiedzy naukowej.
1. Astronomia, kosmologia
http://skywievcafe.com (popularnonaukowa witryna dostarczająca bieżących informacji astronomicznych)
2. Obrazy i dane satelitarne na temat Ziemi
https://sentinel.esa.int/web/sentinel/missions (dostęp do obrazów satelitarnych Europejskiej Agencji Kosmicznej, ESA - European Space Agency)
https://scihub.copernicus.eu (bezpłatny dostęp do oryginalnych danych ze wszystkich satelitów ESA)
http://earthobservatory.nasa.gov/observatory/index.html (obrazy satelitarne oraz wyczerpujące komentarze i wyjaśnienia)
https://eospso.nasa.gov (dostęp do obrazów satelitarnych programu Earth Observing System, satelity Terra i Aqua)
http://svs.gsfc.nasa.gov (wizualizacja danych satelitarnych)
http://www.ngdc.noaa.gov/ (Narodowy Bank Danych Geofizycznych USA)
https://asterweb.jpl.nasa.gov/TerraLook.asp (dostęp do obrazów satelitarnych)
https://eos.com/lv/ (LandViewer: źródło danych satelitarnych i bezpłatnych narzędzi do ich obsługi)
3. Czasopisma naukowe i popularnonaukowe
Czołowe czasopisma naukowe zawierające również materiały przeglądowe i popularnonaukowe
http://www.nature.com/
http://www.sciencemag.org/
http://www.trends.com/tree/
http://www.oikosjournal.org
https://scholar.google.pl/schhp?hl=pl (darmowa wyszukiwarka internetowa, umożliwiająca poszukiwanie publikacji naukowych z wielu dziedzin i udostępniająca te publikacje)
Czasopisma popularnonaukowe
http ://www.nationalgeographic.com/
http://www.newscientist.com/
http://www.sciam.com/ (miesięcznik "Scientific American")
http://www.swiatnauki.pl/ (miesięcznik "Świat Nauki" ("Scientific American")
https://www.wiz.pl (miesięcznik "Wiedza i życie")
4. Ekologia globalna, biogeochemia, zmiany klimatyczne
http://www.globalchange.gov/index.php3 (portal U.S. Global Change Research Program - udostępnia naukowe dane nt. zmian globalnych)
https://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/ (CO2, m.in. aktualne dane z Mauna Loa]
https://population.un.org/wpp/ (aktualne dane demografczne o populacji ludzkiej całego świata ONZ)
https://www.prb.org/worldpopdata/ (portal międzynarodowej organizacji Population Reference Bureau zajmującej się analizą i udostępnianiem danych o populacji całego świata)
https://www.usgs.gov/science/science-explorer/Biology+and+Ecosystems (portal amerykańskiej agencji naukowej - US Geological Survey, zajmującej się analizą i udostępnianiem danych o funkcjonowaniu systemu Ziemi, biosfery)
5. Ekosystemy Ziemi, mapy, dane liczbowe
https://www.ncei.noaa.gov/maps-and-geospatial-products (witryna Narodowego Centrum Informacji Środowiskowej USA, udostępniająca dane i przyrodnicze mapy tematyczne z różnych regionów świata)
https://www.ncdc.noaa.gov/gosic/global-terrestrial-observingsystem-gtos (witryna instytucji Global Terrestrial Observing System zajmującej się klimatem Ziemi)
http://www.fao.org/home/en/ (portal Organizacji Narodów Zjednoczonych do spraw Wyżywienia i Rolnictwa - FAO, udostępniająca m.in. dane nt. funkcjonowania biosfery)
https://www.bdl.lasy.gov.pl/portal/mapy (szczegółowe dane na temat polskich lasów, w tym mapy urządzeniowe)
6. Różnorodność biologiczna: różne grupy organizmów, ilustracje, zdjęcia itd.
http://www.insectimages.org
http://www.reefbase.org (rafy koralowe)
http://www.coris.noaa.gov (rafy koralowe)
http://www.gbif.net/ (Global Biodiversity Information Facility - dane o różnorodności gatunkowej wielu krajów i całego świata)
https://www.iucn.org (Międzynarodowa Unia Ochrony Przyrody; aktualne dane o bioróżnorodności i jej zagrożenach)
7. Organizacje, instytucje badawcze i dydaktyczne
http://www.eko.uj.edu.pl/ (Instytut Nauk o Środowisku Uniwersytetu Jagiellońskiego)
http://www.iop.krakow.pl/ (Instytut Ochrony Przyrody PAN)
http://www.esa.org/issues.htm (The Ecological Society of America - ważne problemy ekologii)
8. Oprogramowanie edukacyjne
https://cbs.umn.edu/populus/download-populus (doskonały program symulacyjny do nauki ekologii populacyjnej. Freeware)
http://www.tucows.com/preview/205410/EcoBeaker (popularny program do nauki ekologii, komercyjny)
Lektury z zakresu metodologii i filozofii eksperymentalnych nauk przyrodniczych
1. Popularnie ujęte krótkie zarysy
Arzenbacher A., 2018: Wprowadzenie do filozofii. Wydanie 4. WAM, Kraków.
Bocheński J.M. 1992: Współczesne metody myślenia. Wyd. "W drodze", Poznań.
Chalmers A. 1993: Czym jest to, co zwiemy nauką? Rozważania o naturze, statusie i metodach nauki. Wprowadzenie do współczesnej filozofii nauki. Siedmioróg, Wrocław.
Heller M., 2019: Filozofia nauki. Wydanie 3. Copernicus Center Press, Kraków.
2. Eseje, literatura uzupełniająca
Amsterdamski S., 1994: O patologii życia naukowego: casus Łysenko, s. 155-203, [w:] S. Amsterdamski, Tertium non datur? Szkice i polemiki. WN PWN, Warszawa.
Barbour Ian G., 2015: Mity, modele, paradygmaty. Wydanie 2, poprawione. Copernicus Cener Press, Kraków.
Grobler A., 2006: Metodologia nauk. Aureus/Znak, Kraków.
Heller M., Życiński J., 2014: Wszechświat - maszyna czy myśl? Wydanie 2. Copernicus Center Press, Kraków.
Snow C.P., 1999: Dwie kultury. Prószyński i S-ka, Warszawa.
Sokal A., Bricmont J., 2004: Modne bzdury. O nadużywaniu pojęć z zakresu nauk ścisłych przez postmodernistycznych intelektualistów. Prószyński i S-ka, Warszawa.
Ziman J., 1968: Społeczeństwo nauki. PIW (Biblioteka Myśli Współczesnej), Warszawa.
3. Ważne dzieła oryginalne
Feyerabend P.K., 1996: Przeciw metodzie. Wyd. Siedmioróg, Wrocław.
Kuhn T., 1974: Struktura rewolucji naukowych. PIW, Warszawa.
Lakatos I., 1995: Pisma z filozofii nauk empirycznych. WN PWN, Warszawa.
Popper K.R., 2002: Logika odkrycia naukowego. WN PWN, Warszawa.
Popper K.R., 1992: Wiedza obiektywna. Ewolucyjna teoria epistemologiczna. WN PWN, Warszawa.
