生態(tài)實(shí)驗(yàn)的目的是反映自然界中生物體與其環(huán)境之間的關(guān)系。 因此，它特別注重還原所研究現(xiàn)象的“真實(shí)性”（也稱“真實(shí)性”）。 這也使得生態(tài)實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)顯著不同。 主要區(qū)別不是基于實(shí)驗(yàn)室中人工事實(shí)的構(gòu)建，而是基于現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)中自然事實(shí)的客觀反映。 是否與自然界存在的一致”是目標(biāo)。這是生態(tài)實(shí)驗(yàn)的“自然特性”，是現(xiàn)實(shí)主義的另一種形式，也是生態(tài)實(shí)驗(yàn)必須遵守的基本原則。問題是：這個原則如何實(shí)現(xiàn)？如何在提高實(shí)驗(yàn)的有效性（）、準(zhǔn)確性（）和精密度（）的基礎(chǔ)上保證生態(tài)實(shí)驗(yàn)的“真實(shí)性”？這是生態(tài)學(xué)家和科學(xué)哲學(xué)家必須考慮的問題。對此問題進(jìn)行闡述。

建立有效性以檢測真實(shí)事物

對于生態(tài)實(shí)驗(yàn)來說，它們通常是探索性的。 實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果的“真實(shí)性”無法提前得知。 實(shí)驗(yàn)者唯一能做的就是提高實(shí)驗(yàn)的“有效性”。

以生態(tài)檢測實(shí)驗(yàn)為例，雪鐵龍（FordD）認(rèn)為，檢測的“有效性”涉及到一個問題：“概念是否被充分描述？是否檢測到了正確的東西？” 具體來說，就是“‘測量概念’應(yīng)該包含但不與‘研究得出的概念’或‘想象的概念’重疊”。

所謂“測量概念”，是指“用來檢驗(yàn)假設(shè)的邏輯結(jié)果的數(shù)據(jù)”。 “最重要的是，不要預(yù)設(shè)這些檢測準(zhǔn)確地表征了其設(shè)計(jì)概念。檢測可能在有效性、準(zhǔn)確性和精密度方面存在局限性，并且多個檢測概念將提供有關(guān)同一“研究衍生”概念的信息。 ’和‘想象的概念’?！?/p>

所謂“研究中的概念”是指“我們在描述理論中比較確定的部分，即原理時所使用的思想”。 “所有研究方案都使用研究中的各個概念，這些概念要么建立在其他科學(xué)家已經(jīng)完成的概念的基礎(chǔ)上，要么建立在科學(xué)家對同一主題的原創(chuàng)研究的基礎(chǔ)上?！?/p>

所謂“想象的概念”“是在產(chǎn)生假設(shè)的過程中使用的想法。它們可以通過對正在檢驗(yàn)的理論進(jìn)行邏輯推理，或者通過與其他理論進(jìn)行比較，或者通過考慮從事物中衍生出來來發(fā)展”。

舉例來說，您想要生成一個關(guān)于控制物種 A 衰退的理論?？梢韵胂笤撐锓N的衰退密切遵循物種 B 的衰退模式，而物種 B 在分類學(xué)上與物種 A 相關(guān)。因?yàn)槲锓NB 已得到充分研究，并且與其衰退模式相關(guān)的理論也已建立，研究人員可以將物種 B 的理論推廣到物種 A。但是，這必須在可以使用按分類標(biāo)準(zhǔn)劃分的兩個密切相關(guān)的物種的假設(shè)下進(jìn)行來預(yù)測對方的衰落控制過程。 如果要將物種B的衰退控制理論應(yīng)用到物種A的研究中，那么對于物種A的研究，物種B的衰退控制理論中的概念來自于“研究的概念”； 如果你想重復(fù)通過物種A已經(jīng)對物種B進(jìn)行了調(diào)查來檢驗(yàn)物種B衰退控制理論的各個方面，那么本研究中使用的概念就是“想象的概念”。 您將使用其他信息（實(shí)際上是非編碼知識）來決定是否同意物種 B 的理論適用，或者是否重復(fù)個別調(diào)查。

所謂“測量的概念應(yīng)包括但不與研究或想象的概念重疊”，是指測試的有效性。 相反，如果測試的內(nèi)容“部分代表了研究或想象中的概念所揭示的內(nèi)容”，那么它就是“無效的”。

例如，對于動物吸收CO2的檢測，可以將幾根動物莖桿用葉室密封，記錄氣流通過葉室后CO2含量的變化。 然而，（JW）和（H?JE）強(qiáng)調(diào)，這些技術(shù)的應(yīng)用是有問題的，因?yàn)椤皣o(hù)”改變了莖周圍的環(huán)境，尤其是氣溫和溫度，從而導(dǎo)致葉片受損。 腔室的內(nèi)部條件與外部條件不同，從而導(dǎo)致檢測改變被測量的內(nèi)容。 研究人員很難獲得自然條件下葉子吸收二氧化碳的純檢測結(jié)果。 完全有效的描述是無效的。

為了解決這個問題，可以選擇檢測整個冠層。 因此，可以嘗試使用渦流相關(guān)技術(shù)對二氧化碳含量和垂直風(fēng)速進(jìn)行短期測量，以估計(jì)夜間落在樹冠上方的二氧化碳的實(shí)際通量。 這些技術(shù)不會改變被檢測的過程，從而保證了相關(guān)檢測的有效性。 然而，這個過程中由于儀器精度造成的測試結(jié)果不準(zhǔn)確又是一個問題。

比如，使用《我國野生東北虎數(shù)量檢測方法》也關(guān)系到檢測的有效性。

老虎檢測方法包括：信息采集網(wǎng)絡(luò)法、傳統(tǒng)樣線法、占有法、根據(jù)獵物豐度或生物量計(jì)算食肉種群數(shù)量的方法等。2002年至2011年，張昌智等人對老虎進(jìn)行了檢測。 采用老虎信息采集網(wǎng)絡(luò)法、樣線調(diào)查法、獵物生物量和捕食者關(guān)系法等方法對西伯利亞虎的數(shù)量進(jìn)行了檢測。 《2006年完達(dá)山北部東北虎種群狀況研究》，結(jié)果顯示實(shí)驗(yàn)室超純水電導(dǎo)率，2006年完達(dá)山北部東北虎數(shù)量為6-9只，其中成年雄性虎1只，2-2只。成年雌性虎3只，亞成年虎2～4只，1歲以上幼魚虎1只；2）2002年完達(dá)山北部東北虎的密度采用“獵物生物量與捕食者關(guān)系法”得到0.356只/，該地區(qū)可容納東北虎22～27只；3）采用“樣帶法”，在四川老爺嶺以南、大龍嶺以東1735.99km2的面積內(nèi)設(shè)置了64個樣帶。山東省，全長609km，未發(fā)現(xiàn)東北虎足跡鏈。線樣線調(diào)查結(jié)果顯示，2011年2月至2011年3月，調(diào)查區(qū)域內(nèi)東北虎數(shù)量為零。從上述觀測結(jié)果來看，可以看出，“獵物生物量與捕食者關(guān)系法”與“樣線法”得到的老虎數(shù)量存在較大誤差。 造成這種情況的原因有哪些？

雖然“獵物生物量與捕食者關(guān)系法”測得的老虎數(shù)量遠(yuǎn)小于可能的真實(shí)數(shù)據(jù)。 主要原因是有蹄類動物的確定相當(dāng)困難，特別是確定小型有蹄類動物絕對密度的調(diào)查方法。 在實(shí)際抽樣調(diào)查中，或者在單個樣本的統(tǒng)計(jì)中，由于調(diào)查團(tuán)隊(duì)的經(jīng)驗(yàn)有限，以及初次應(yīng)用該方法的經(jīng)驗(yàn)不足，調(diào)查結(jié)果不可避免地存在偏差； 有蹄類動物，如鹿、麝、野兔、狼、熊、羚羊和野豬。 一般來說，老虎的數(shù)量越多，這些植物的數(shù)量就會減少。 但必須明確的是，從目前的情況來看，實(shí)地調(diào)查得出的“這些有蹄類動物數(shù)量減少”的結(jié)論很可能是人類狩獵及相關(guān)活動造成的，而不是相應(yīng)的老虎數(shù)量增多所致。由食物引起的狩獵。 如果不考慮到這一點(diǎn)，勢必會出現(xiàn)獵物可獲得性調(diào)查的老虎數(shù)量低于實(shí)際老虎數(shù)量的情況。 可以說，東北虎上述使用“獵物生物量與捕食者關(guān)系法”的“失敗”，最重要的原因是在具體檢測過程中，預(yù)設(shè)的基本概念“老虎是唯一的動物” “有蹄類食肉植物”——“測量概念”，有問題，沒有包括和忽略了“研究概念”——“其他植物和人類對有蹄類動物數(shù)量的影響”，從而造成了錯誤的測試結(jié)果。

對于“樣線法”，測量的數(shù)據(jù)為“0”，盡管并不可靠。 造成這些情況的主要原因是“樣線法”的適用條件尚未明確。 雖然，“線橫斷法”起源于印度，并且在印度使用了很長時間。 該方法旨在調(diào)查和檢測特定區(qū)域和整個水景中的老虎數(shù)量。 它基于足跡的豐度、分布和特征，僅適用于東北虎以一定密度存在的情況（遷徙虎）。 這樣，沿路線行走時，遇到虎足跡的概率較高，單位樣帶寬度內(nèi)虎足跡的密度可以作為東北虎真實(shí)密度的指標(biāo)。

然而，在中國，人們對東北虎的生態(tài)了解相對較少，但更重要的是，東北虎的分布密度極低。 因此，大部分?jǐn)嗝娑颊也坏轿鞑麃喕⒌淖阚E，而且多個虎跡的幾率幾乎為零。 此時，如果不考慮到這一點(diǎn)，用“斷面法”來檢測中國東北虎，就會導(dǎo)致其無法納入“研究概念”或“想象概念”，導(dǎo)致“無效”檢測結(jié)果。

事實(shí)上，通過考察生態(tài)實(shí)驗(yàn)中的“測量概念”、“研究概念”和“想象概念”之間的關(guān)系，我們試圖確保實(shí)驗(yàn)過程中的“測量概念”包括但不來自于“研究概念”或“想象概念”的重疊是提高生態(tài)實(shí)驗(yàn)“有效性”進(jìn)而提高“真實(shí)性”的有效途徑。

增強(qiáng)確定性以增加系統(tǒng)偏差

“準(zhǔn)確性”是指“與事實(shí)、標(biāo)準(zhǔn)或現(xiàn)實(shí)相符的程度”。 在自然科學(xué)中，常稱為“準(zhǔn)確度”，是指被檢測物體的測量值與其參考值的一致程度，因此也稱為“測量精度”（of）。 準(zhǔn)確度越高，檢測值越接近參考值； 不然越惡心。 這些“遠(yuǎn)和近”可以用“系統(tǒng)偏差”來表示，即檢測精度高或低意味著系統(tǒng)偏差小或大，實(shí)際上是獲得的檢測數(shù)據(jù)的平均值與參考偏差較小值或更多。

豐田用生態(tài)學(xué)解釋了檢測的準(zhǔn)確性。 在他看來，準(zhǔn)確度是指能夠無誤差地檢測被測物體。 事實(shí)上，鑒于生態(tài)檢測對象和背景的復(fù)雜性，生態(tài)實(shí)驗(yàn)的檢測往往是不準(zhǔn)確的。 在豐田看來，所謂的“不準(zhǔn)確”“通常是檢測和采樣系統(tǒng)的技術(shù)困難可能導(dǎo)致的錯誤”。

例如，光合速度的現(xiàn)場檢測一般包括： 1）將莖封閉在透明葉室中，以便對莖進(jìn)行照射； 2）向葉室內(nèi)引入一定量的氣流； 3）采用紅外二氧化碳分析儀檢測氣流通過葉室前后CO2含量的變化； 4) 用CO2含量的變化除以氣流速度來估算光合速率。

在上述實(shí)驗(yàn)中，紅外二氧化碳分析儀是CO2含量檢測準(zhǔn)確的關(guān)鍵。 早期的紅外二氧化碳分析儀尚未成熟，它們使用實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)交流電。 響應(yīng)時間很長，總是很難給出穩(wěn)定的輸出。 因此，葉室必須放置在莖周圍幾分鐘，以確保更準(zhǔn)確的檢測。 但在此期間，如果光照較強(qiáng)，葉室，特別是葉室外的二氧化碳和莖會被加熱，導(dǎo)致檢測不準(zhǔn)確。 為了抵消這些過熱，為腔室開發(fā)了恒溫控制冷卻系統(tǒng)。

另外，CO2流量也很難測量，特別是對于平均流量，一般必須密封大量的閥桿才能給出較大氣流的CO2含量的可測量差異。 在測量動物水狀況時也適用類似的技術(shù)考慮，并且在解釋光合作用測量時必須考慮大氣溫度。

隨著快速響應(yīng)紅外二氧化碳濃度分析儀和電子控制的發(fā)展，檢測的穩(wěn)定性得到了更好的保證，研究人員可以在現(xiàn)場使用便攜式光合檢測系統(tǒng)來檢測氣流通過二氧化碳前后CO2含量的變化。葉室。 這種測試可以通過簡單地將一個大的葉室短時間地放置在莖上來完成，而不需要復(fù)雜的氣候控制。 所有這些都增強(qiáng)了檢測的確定性。

但必須注意的是，生態(tài)檢測實(shí)驗(yàn)中參考值的選取與傳統(tǒng)科學(xué)中不同。 傳統(tǒng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)中的參考值可以來自理論預(yù)測，也可以來自已經(jīng)做過的實(shí)驗(yàn)，無論來自哪一種，通常都被認(rèn)為是準(zhǔn)確的。 因此，相關(guān)實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性通常可以通過估計(jì)來準(zhǔn)確獲得。 對于生態(tài)實(shí)驗(yàn)來說，由于理論往往不具有普適性，因此無法包含待測試的樣本。 因此，基于理論預(yù)測無法得到準(zhǔn)確或籠統(tǒng)的參考值，參考值的選取只能依靠已經(jīng)完成的檢測實(shí)驗(yàn)。 數(shù)據(jù)的實(shí)證統(tǒng)計(jì)。 然而，由于經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)收集的相關(guān)數(shù)據(jù)可能（事實(shí)上，很有可能）存在不準(zhǔn)確性，因此，對于某些類型的生態(tài)測試實(shí)驗(yàn)，研究人員雖然有這樣的經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，但可以根據(jù)它們獲得參考值。 并且進(jìn)一步判斷相應(yīng)檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。 然而這樣完成的準(zhǔn)確度判斷可能（事實(shí)上，很有可能）是不準(zhǔn)確的。 甚至很多情況下，與經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)或參考值相關(guān)的實(shí)驗(yàn)還沒有完成，也沒有相關(guān)的參考值可以參考。 此時，相應(yīng)的生態(tài)檢測實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性無法通過估計(jì)獲得，只能依靠“空白值”測試等其他方法來確定應(yīng)選擇哪些實(shí)驗(yàn)條件才能獲得準(zhǔn)確的結(jié)果； 或者依靠相關(guān)理論和實(shí)證分析來定性地判斷生態(tài)檢測實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確，或者準(zhǔn)確到什么程度。 濁度案例的“空白值測試”表明了這一點(diǎn)。

在水質(zhì)分析中，灰分含量的測定常采用《-89酸性過硝酸鉀消解紫外分光光度計(jì)法》。 該方法在實(shí)際操作中經(jīng)常出現(xiàn)空白值過高的現(xiàn)象，影響測量的準(zhǔn)確性。 有學(xué)者從實(shí)驗(yàn)用水、過硝酸鉀、消解濕度和時間、玻璃器皿四個方面對此進(jìn)行了系統(tǒng)研究，并提出了提升準(zhǔn)確性的建議。

1）實(shí)驗(yàn)用水。 使用去離子水和超純水的測量結(jié)果與使用無氯氣體的測量結(jié)果基本相同，均滿足空白值的要求。 因此，如有必要，實(shí)驗(yàn)中可以交替使用這兩種實(shí)驗(yàn)用水； 而新鮮的分餾水則因?yàn)闆]有經(jīng)過重分餾處理，導(dǎo)致空白值較高，所以不適合用于比濁實(shí)驗(yàn)。 但由于去離子水和超純水使用一段時間后濁度會增加，導(dǎo)致空白值大幅增加，無法滿足實(shí)驗(yàn)要求。 因此，從提高工作效率和質(zhì)量的角度考慮，可以使用新配制的去離子水。 離子水，有條件的實(shí)驗(yàn)室可以使用新配置的超純水。

2）過硝酸鉀。 首先，就其含量而言，國產(chǎn)過硝酸鉀基本難以達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的空白值要求，因此建議實(shí)驗(yàn)中使用進(jìn)口過硝酸鉀。 國產(chǎn)過硝酸鉀必須是分析純試劑，最好經(jīng)過結(jié)晶純化后反復(fù)使用。 其次，從其配置方法來看，高硝酸鉀的熔化速度較慢，往往需要加熱溶解，但在60℃時，高硝酸鉀會分解成原子氧和硫酸氫鉀，失去強(qiáng)氧化作用。 因此，需要加熱溶解過硝酸鉀時，溫度應(yīng)控制在60℃以下。 另外，應(yīng)采用A法（即將過硝酸鉀和氫氧化鈉分別命名，直接混合，然后加鹽固定溶液），或采用B法（即將氫氧化鈉堿液先配制，待溫度降至100℃后加入高硝酸鉀堿液，加鹽時輕輕加鹽并同時攪拌）配置酸性高硝酸鉀，可防止氫氧化鈉溶解時散失熱量而引起升溫下降，導(dǎo)致過硝酸鉀部分失效。 第三，關(guān)于其儲存時間，時間過長會影響其氧化能力，酸性過硝酸鉀的儲存時間不宜超過3天，最多7天，否則會大大增加空白值。

3）消化溫度和時間。 隨著溫度下降，高硝酸鉀會逐漸分解，但要完全分解，溫度必須在120℃以上，否則殘留的高硝酸鉀也會干擾測量結(jié)果。 實(shí)驗(yàn)中消解時間應(yīng)大于30min，以保證過硝酸鉀完全分解。 如果待測樣品成分比較復(fù)雜，且富含個別難熔物質(zhì)，為保證消解完全，消解時間應(yīng)適當(dāng)延長至60分鐘。

4）玻璃器皿。 試驗(yàn)所用玻璃器皿的清潔度對空白值有一定影響。 這是因?yàn)橄膺^程中玻璃壁上的有機(jī)物和其他無法清洗的物質(zhì)混入介質(zhì)中，使空白測試值過大。 玻璃器皿經(jīng)液酸暴露的空白值明顯高于普通清洗過的玻璃器皿，因此玻璃器皿經(jīng)液酸暴露是提高空白試驗(yàn)值的重要手段。

上述四種提高濁度測定準(zhǔn)確度的措施并不是直接將實(shí)驗(yàn)值與參比值進(jìn)行比較，而是采取一切其他可能改變的措施，測量測試儀器的噪聲、試劑中的雜質(zhì)、環(huán)境和操作過程中的腐蝕等誘因?qū)悠返男纬伞⑴袛嗟臏?zhǔn)確性產(chǎn)生綜合影響。 一般來說，空白試驗(yàn)值越低，數(shù)據(jù)離散程度越小，分析結(jié)果的準(zhǔn)確性越高，分析方法和分析操作人員的測試水平越高。 反之，精度越低，此時需要綜合檢測試驗(yàn)用水、試劑、測量裝置和容器的腐蝕情況、測量儀器的性能以及試驗(yàn)環(huán)境的狀態(tài)等，以便盡可能降低空白試驗(yàn)值。

降低精度實(shí)現(xiàn)與真實(shí)性的雙贏

生態(tài)實(shí)驗(yàn)的真實(shí)性與其可靠性密切相關(guān)。 一般來說，可靠性越大，其真實(shí)性就越大。 可靠性與實(shí)驗(yàn)檢測的準(zhǔn)確性密切相關(guān)。 因此，降低精度以保證可靠性和真實(shí)性是生態(tài)實(shí)驗(yàn)的重要目標(biāo)。

降低生態(tài)實(shí)驗(yàn)精度以保證可靠性

“精確”的含義是“非常正確、精確、準(zhǔn)確”。 在大多數(shù)自然科學(xué)應(yīng)用中，“”被翻譯為“精密度”，意思是：在相同條件下，對被測對象進(jìn)行反復(fù)測試，測量值之間的一致（重合）程度。 所以又稱為“測量精度（的）”。 準(zhǔn)確度反映了測量值的隨機(jī)偏差。 準(zhǔn)確度高意味著偶然偏差相對較小。 此時檢測數(shù)據(jù)相對集中。 否則檢測數(shù)據(jù)分散、分布，差異很大。 一般來說，檢測的“準(zhǔn)確度”可以代表檢測的可靠性，因?yàn)椤皽?zhǔn)確度”越高，相應(yīng)檢測的差異越小，由條件差異和隨機(jī)性引起的測量值的變化也越小，測量值越穩(wěn)定，表觀差異越小，測試結(jié)果越可靠和可接受。

例如，在古生態(tài)研究中，檢查不同化石樣本中的物種產(chǎn)量發(fā)現(xiàn)，雖然此類樣本來自于同一位置地平線上的露頭或核心部分，但由于實(shí)驗(yàn)獲得的樣本中物種的產(chǎn)量數(shù)據(jù)基本不完全一致，準(zhǔn)確率較低。 因此，這一古生態(tài)實(shí)驗(yàn)值的可靠性值得懷疑，難以被人們接受。

為了解決上述問題，生態(tài)學(xué)家研究了導(dǎo)致這些情況的因素。 他們推測，這些情況可能是由于預(yù)先存在的環(huán)境梯度、群落結(jié)構(gòu)的破壞或當(dāng)?shù)厝郝淝谐淖兓斐傻摹?本寧頓（JB）和盧瑟福（SD）對此進(jìn)行了系統(tǒng)研究，結(jié)果出乎意料：造成這些情況的原因是采樣偏差和露頭化石中斑塊的分布變化。 相應(yīng)地，改進(jìn)樣本采集、防止采樣偏差、減少“露頭化石斑塊分布變異”成為提高此類實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確性和可靠性的關(guān)鍵。

一般來說，精度由每個位置的平均物種豐富度值的置信區(qū)間 (CI) 表示，相比之下，更精確的值的置信區(qū)間更窄。 信度是指重復(fù)樣本的附加條件形成等效置信區(qū)間的可能性。 高可靠性意味著重復(fù)樣本是偶然收集的，并且在一處存在置信區(qū)間寬或窄的異常豐富物種的可能性很低。

以上述案例為例進(jìn)行說明。 根據(jù)上述定義，在樣本采集中，采集的樣本越多、樣本規(guī)模越大，其準(zhǔn)確性和可靠性就應(yīng)該越好。 并且，在這樣做時，必須考慮實(shí)用性。 在實(shí)際采樣過程中，研究人員需要從野外野外基質(zhì)中識別并去除無用的化石，并對它們進(jìn)行計(jì)數(shù)。 有時，這項(xiàng)工作需要大量的人力、物力、財(cái)力和時間，這是難以承受的。 為了解決這一困境，研究人員常常從露頭中提取大量巖石樣本實(shí)驗(yàn)室超純水電導(dǎo)率，進(jìn)行簡單處理，然后將處理后的樣本帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行研究。 在露頭采集中，只需少量額外成本即可獲得更多重復(fù)樣本； 在某個地點(diǎn)采集樣本是基于在某個地點(diǎn)進(jìn)行有意義的測量所標(biāo)記的計(jì)數(shù)樣本總數(shù)，這迫使研究人員不能遵守這些條件。 差異不大的樣本是來自一個大樣本還是多個小樣本。 這樣做的目的是盡可能少做收集工作，獲得盡可能多的相關(guān)信息。 這也貫徹了生態(tài)實(shí)驗(yàn)的以下原則：準(zhǔn)確性和可靠性是由樣本量和采樣數(shù)量決定的，因此要求生態(tài)學(xué)家在設(shè)計(jì)采樣計(jì)劃時要最大限度地提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性和物種生產(chǎn)力。

對于上述案例研究，本寧頓和盧瑟福修改了采樣工作：一是降采樣以收集更多樣本；二是進(jìn)行降采樣以收集更多樣本。 二是下采樣以收集更大的樣本； 較小的樣本。 隨后，他們進(jìn)一步采用計(jì)算機(jī)模擬的方法，從兩個隨機(jī)重復(fù)形成的均勻塊狀物種產(chǎn)量分布的樣本開始，通過編程估計(jì)重復(fù)執(zhí)行各種抽樣契約，來檢驗(yàn)不同水平的抽樣工作以及聚類置信區(qū)間。不同數(shù)量的重復(fù)的行為，從而最終評估和改進(jìn)采樣工作。 這會帶來更高的準(zhǔn)確性和可靠性。

為了準(zhǔn)確性，在生態(tài)實(shí)驗(yàn)中，由于隨機(jī)偏差和機(jī)會偏差幾乎無法避免，研究人員能做的就是確保合理的、最低水平的采樣。 為此，研究人員需要減少現(xiàn)場和實(shí)驗(yàn)室工作的時間、相關(guān)的采樣面積和樣本數(shù)量以及相關(guān)項(xiàng)目的預(yù)算。 并且，在這樣做的過程中，時不時地重復(fù)采樣，并且越多越好。 因?yàn)檫@可以在一定程度上保證較高的實(shí)驗(yàn)精度，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果在統(tǒng)計(jì)意義上更具說服力，也有助于提高泛化能力。

選擇正確的實(shí)驗(yàn)類型，實(shí)現(xiàn)精度和保真度的雙贏

例如，物種之間的共生關(guān)聯(lián)在生態(tài)學(xué)和分類學(xué)中無處不在，但在生態(tài)學(xué)和進(jìn)化的產(chǎn)生中往往發(fā)揮著關(guān)鍵作用。 然而，通過操縱和控制共生物種或其棲息地，或直接觀察其早期進(jìn)化來獲得相關(guān)知識是不可能的。 因此，如果沒有人工系統(tǒng)的幫助，許多關(guān)于共生的出現(xiàn)、持續(xù)和進(jìn)化的假設(shè)就無法得到充分檢驗(yàn)。

為了充分檢驗(yàn)這一假設(shè)，生態(tài)學(xué)研究人員構(gòu)建了物理模型 ( )、數(shù)字生物 ( ) 和人工生命系統(tǒng) ( ) 等人工系統(tǒng)。 這個系統(tǒng)有什么特點(diǎn)呢？ 它們的復(fù)雜性、可控性以及對未受干擾的自然系統(tǒng)的反映——有多真實(shí)？ (B) 等人在圖 1 中概括地說明了這些關(guān)系。

插圖顯示了不同程度的可控性：(a) Lotka- (Lotka-) 物理模型，研究捕食者-被捕食系統(tǒng)的動力學(xué)； (b) Avida 數(shù)字有機(jī)體，研究

(c) 已建立的用于研究捕食者與獵物相互作用的真菌系統(tǒng)； (d) 研究月球生物圈綜合生態(tài)系統(tǒng)的生物圈2號項(xiàng)目

圖 1 研究了共生人工系統(tǒng)，說明了系統(tǒng)可控性和復(fù)雜性之間的權(quán)衡

根據(jù)圖1，總體來說，從物理模型——數(shù)字生物體——人工生命系統(tǒng)——未受干擾的自然系統(tǒng)來看，其復(fù)雜性越來越高，可控性越來越低，真實(shí)性越來越高。 物理模型和數(shù)字生物往往代表生命系統(tǒng)最根本、最常見的方面，以最大的可控性和精確性反映支配生態(tài)和進(jìn)化的動態(tài)象征規(guī)律，它們不能完全精確地采樣生物特性和進(jìn)化變化，而是具有在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上對自然物體進(jìn)行具體模型和物理處理，復(fù)雜度最低，真實(shí)性也最低，其高精度是建立在低真實(shí)性基礎(chǔ)上的。 昂貴。 人工生命系統(tǒng)是由一系列微小生物體組成的系統(tǒng)，又稱“微觀世界”，它保持了自然系統(tǒng)中生命體豐富的行為特征和進(jìn)化趨勢，但增加了自然系統(tǒng)中相互作用的物種數(shù)量。系統(tǒng)。 網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性和物種之間的關(guān)聯(lián)程度，因此，它與自然系統(tǒng)有更大的契合度，更高的可控性、更高的準(zhǔn)確性、更高的復(fù)雜性和更高的真實(shí)性。 這里的未受干擾的自然系統(tǒng)并不是指沒有受到人類活動影響的自然系統(tǒng)，而是指沒有受到實(shí)驗(yàn)者干擾，并且由于實(shí)驗(yàn)者沒有對物體進(jìn)行任何實(shí)驗(yàn)而可能受到人類活動影響的自然系統(tǒng)。學(xué)科體系。 對于任何處理，與上述系統(tǒng)相比，其復(fù)雜性和真實(shí)性是最高的，而其可控性和準(zhǔn)確性是最差的。 它的高真實(shí)性是以低準(zhǔn)確性為代價(jià)的。

綜合考慮以上系統(tǒng)，生態(tài)學(xué)研究人員選擇人工生命系統(tǒng)更為合適。 因?yàn)椋c數(shù)字生物等物理模型和物理系統(tǒng)相比，人工生命系統(tǒng)以較低的精度換取了較高的真實(shí)感。 And, with , life trade for lower . For this , " life play the role of an , the gap and ." For the win-win or the and of , the life be for .

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