生态学工作者综合技能概述课件

生态学工作者综合技能概述生态学工作者综合技能概述引自Andrew RWatkinson 李 博 陈家宽生态学工作者综合技能概述引自Andrew RWatkins 无论你从事哪个科学领域的研究，都必须掌握一些该领域所要求的技能，或者说必须具备一些基本的素养，否则就无法在所工作的领域中取得成就。这些技能是在长期的学习和研究中培养与积累起来的，而不是从某一本书就可以完全学到的。进行扼要的说明。找一些相关的专著进行深入学习，在自己的研究工作中不断去探索和积累。无论你从事哪个科学领域的研究，都必须掌握一些该领域所要求的生态学工作者感到欣慰的莫过于在自己所从事的领域中取得科学成就一个正确的努力方向，探索一个正确的科学问题。Turkey说过，我们宁要一个正确问题的大致答案，而不要一个错误(即没有科学价值)问题的精确答案。科学问题之于科学研究犹如水之于生命；所以，科学研究的生命就是正确的科学问题。1 1提出好的科学问题提出好的科学问题生态学工作者感到欣慰的莫过于在自己所从事的领域中取得科学成就第一，要大量、广泛阅读与你从事的研究方向有关的科学文献，并对文献资料进行总结和分析，了解研究现状和研究前沿，从中你可能直接找到现成的科学问题，或找出目前在该领域的知识空白(knowledge-gap)，而填补知识的空白就是我们从事研究所要达到的目标。一篇好的、最新的综述论文不仅可以带给你许多研究进展，而且还可能带给你一系列的科学问题和启发。教科书是我们步入研究的基础和前提，但对你的研究本身则用途不大，因为教科书是传播知识的工具，我们不能依赖它。1.11.1提出一个好的科学问题的基础提出一个好的科学问题的基础第一，要大量、广泛阅读1.1提出一个好的科学问题的基础第二，要到野外到生态系统中去观察，直接去认识生态系统中生物与环境之间相互作用而表现出来的生态学现象只认识现象是博物学家的工作，而生态学家必须去揭示这种现象背后的机制，认识机制就要求你去提供各种可能的解释，即假设(hypothesis)，这样，科学问题就会涌现出来。1.11.1提出一个好的科学问题的基础提出一个好的科学问题的基础第二，要到野外1.1提出一个好的科学问题的基础第三，必须走向社会生态学研究不是纯粹的基础研究，它与社会生活有密切的关系，具有很强的应用性。走向社会去了解政策的制定者或土地的管理者需要什么，他们的需要就是我们的问题。需要去了解国家和社会的需求。1.11.1提出一个好的科学问题的基础提出一个好的科学问题的基础第三，必须走向社会1.1提出一个好的科学问题的基础第四，参加学术会议你可以了解科学家们的最新研究成果，而且往往是尚未发表的原创性研究结果。1.11.1提出一个好的科学问题的基础提出一个好的科学问题的基础第四，参加学术会议1.1提出一个好的科学问题的基础普遍性问题这是指生态学家们而不仅仅足你一个人感兴趣、能回答的，而且具有普遍的科学意义和应用价值。竞争是如何塑造生物群落的结构?扰动对物种和群落有什么影响?生态系统功能会随生物多样性的增加而增强吗?回答这些问题是生态学家长期以来的目标，但目前我们仍然无法回答好这些问题。特殊性问题这类问题可以通过研究组的努力获得具体答案。在过去30年中珊瑚礁面积减少了多少?台风对珊瑚礁的萎缩速率有多大的影响?为何珊瑚礁的褪色与温度相关?为什么加勒比海珊瑚礁的褪色不像大西洋的那么明显?通过调查和对文献的综合分析(metaanalysis)，在预定的时间内可顺利地回答这些问题。1.21.2生态科学问题类型生态科学问题类型普遍性问题1.2生态科学问题类型我们能回答的问题应该是具体的如果你申请一个自然科学基金项目，你所提出的问题也必须是具体的，否则就不能成为一个好的科学问题。一个好的生态学问题，除了它具有科学意义和应用价值外，问题具体并具有明确的目的，问题能够回答，切合实际。在设计一个研究计划时，首先要问问自己：研究的目的是什么，能实现预期的目标吗?我们能回答的问题应该是具体的第一，研究结果发表后被同行在相关刊物上引用。引用的频次越高，说明科学问题受学术界重视的程度越大。第二，研究结果或结论被生态学的教科书所引用。因为教科书是知识的载体，一旦生态学家的工作被其引用，说明他的发现就成了可以广为传播的知识。1.31.3判断问题正确性的标准判断问题正确性的标准第一，研究结果发表后被同行在相关刊物上引用。1.3判断问题正第三，研究结果或结论被政策制定者采用。这一点非常重要，因为政策是社会公共权威为解决社会公共问题，针对一定的社会生活所作出的正式的决定或安排，据此确立一定社会生活的行为准则和依据，它叮以表现为法律、政令、计划、方案、程序等多种形式，所以会影响着社会中每一个人，而科学研究的最高目标是为人类社会服务。第四，基于提出的科学问题的研究项目得到了资助(如国家自然科学基金或国际性的资助机构等)的资助，因为每一份项目申请书均将被同行评议，只有同行认可的科学问题才可能得到资助。判断问题正确性的标准判断问题正确性的标准第三，研究结果或结论被政策制定者采用。判断问题正确性的标准没有问题也没有答案没有随机选择研究地点存在观察者之间的偏差存在假重复没有适当对照问题与回答不一致无法在规定的时间内完成难以找到研究对象试图回答一个无法回答的问题2 2设计研究计划设计研究计划没有问题也没有答案2设计研究计划巴西的大西洋森林属于高度受胁的生态系统，也是大量濒危物种的庇护地。本项目将研究了解甚少的倍足纲动物。在对当地博物馆走访后，我们将在多处调查，然后收集倍足纲节动物，我们也将测量所有个体并称其质量巴西的大西洋森林属于高度受胁的生态系统，也是大量濒危物种的庇本项目的目的是研究古巴境内雷氏龟的种群大小。我们已咨询过当地的爬行动物学家，他们建议了4个雷氏龟经常出没的地点。我们将在每一个地点系统地调查20个100 m100 m的栅格，从而估计每一个地点的密度。每一个栅格将划分成10 m宽的样带以确保完全的覆盖。初步的观察表明，这些调查已发现了所有个体中的95，其密度足以用来估计总的种群大小，我们将用调查结果来估计古巴境内雷氏龟的总种群大小，这将有助于我们了解其种群现状本项目的目的是研究古巴境内雷氏龟的种群大小。我们已咨询过当地本项目的目的是确定马来西亚伐木林和非伐木林中詹氏鼠的多度。我们将比较12对毗连的伐木林和非伐木林区。老鼠数量将由三个晚上通过捕鼠器所捕到的鼠数来确定，100个捕鼠器将沿着5条样线布置，每一样条上布置20个捕鼠器，在开始的两个晚上所捕捉到的老鼠通过剪毛进行标记，如果在相继的夜晚将其重捕到的话，则不再计数。为了去掉成对地点间的天气差异所造成的影响，我们将分两组分头进行调查，一组调查伐木林地，另一组调查非伐木林地本项目的目的是确定马来西亚伐木林和非伐木林中詹氏鼠的多度。我本项目将探讨East usambara山脉海拔高度对兰花物种的影响。我们将在海拔为2502 m的Mbornole山峰上调查20条样带，在其半山腰调查20条样带，在其山基高度为500 m处的Amani调查20条样带。我们将调查每一条样带上兰花所生长的树种以及植物的大小，并对每一条样带上的数据进行分析，揭示其与海拔高度的相关性本项目将探讨East usambara山脉海拔高度对兰花物种本研究的目的是确定英格兰多西特(Dorset)一种珍稀蝴蝶对生境的要求，我们将对所有适宜的生境进行调查。对每一个发现该蝴蝶的地点，我们将记录其海拔高度、坡度、植被高度、物种组成(10个05 m。的样方)和pH等，以便了解其对生境的要求。所收集到的数据将由保护生物学家进行分析，并将其用于该物种生境的重建和管理本研究的目的是确定英格兰多西特(Dorset)一种珍稀蝴蝶对 Potg林是小羚羊(Grimms duikers)的重要生境，但是由于当地百姓对其种群的过度开发，小羚羊的数量出现了不断减少的趋势。有鉴于此，自然保护机构在这里建立了以保护小羚羊为目的的Potg林保护区，当地人不能再进入Potg林捕获小羚羊。为了使当地人合理管理自然资源，有必要更进一步认识这些物种的基础生态学。在性选择研究中最使人兴奋的领域是探讨性状的不对称性与个体质量之间的关系。在本研究中，我们准备射杀雌雄性小羚羊各40头，然后测定其肠道寄生生物的总负荷、脂肪含量、质量、大腿骨长度、两角长度。这样，我们便可以将角大小的不对称性与寄生生物负荷以及躯体状况联系起来。我们的研究报告将会送到该地区的各个村的代表 Potg林是小羚羊(Grimms duikers)的重要该野外考察的主要目的是评价分布于秘鲁Nemanki的三种主要雾林的生物多样性。这些雾林包含大量的特有种，着手保护这些雾林的行动计划即将启动。我们将在野外海拔最低的一处森林处搭上帐篷，用2周的时间适应那里的环境并熟悉植物物种，并在这段时间里，我们将穿越林道对该地区进行调查，记录所有能发现的物种，并记录生长基质的类型。然后，我们将在另外两种森林处各花1周时间，进行与上述相似的调查。通过这些数据，我们便可以评价Nemanki的生物多样性，并与其他研究较为透彻的雾林作比较。该研究成果将为管理部门选择什么森林纳入保护区提供宝贵的资料该野外考察的主要目的是评价分布于秘鲁Nemanki的三种主要有关稀有种矮河马(Choeropsts liberinsis)的研究贫乏，所以我们将在科特迪瓦(Ivory coast)的泰林(Tai Forest)研究该物种的生态学特征，其目的是估计其总的种群密度以及对生境的偏好。我们将在三种不同的生境类型中以分层取样的方法随机地选择60个随机点。为了实现距离取样，我们用GPS确定每一个点的地理位置。所记录的每一个个体和观察点之间的距离用测距仪(range finder)确定，并用软件DISTANCE将其转换成密度。与此同时，我们还将记录每一个点上的生境变量，种群密度的估计将与这些生境变量联系起来有关稀有种矮河马(Choeropsts liberinsis本项目的目的是试图预测全球环境变化对巴西蝴蝶的生态影响。我们将应用标记一重捕法(Jolly Seber法)在20个片断中测定所有物种的种群大小；蝴蝶的扩散将通过观察个体并测出其每天运动距离的方法获得；所采标本还将进行DNA分析，用以测定基因流物种的繁殖生物学将通过观察产卵地点、记录卵和幼虫在不同宿主植物上的存活状况来确定。通过该项研究，我们可以预测生境破碎化以及生境变化所导致的宿主植物分布的变化对蝴蝶的生态学后果本项目的目的是试图预测全球环境变化对巴西蝴蝶的生态影响。我们(1)具体的科学问题是什么?一个研究计划最核心的部分是其科学问题，所以设计研究计划首先是一个选择适当的科学问题的过程。一个好的科学问题必须在学术上或应用上有价值，所以围绕这样的问题所开展的调查研究，其目的是十分明确和具体的，而且能在所建议的时间框架下回答所提出的问题 (1)具体的科学问题是什么?(2)要回答的问题所需要的结果是什么?大多数研究的目的是收集大量的图和表。对于一个博士论文所涉及的问题，可能需要5060个图和表，重要的是这些图和表的数据如何收集，其意义是什么，以及如何将他们“组装”在一起，成为一个完整的故事。如果所提出的问题最终只是写成一篇论文，那么你就只需要315个图和表。这里，我们要特别建议读者：聚焦于你所需要的图和表；如果数据不用于分析的话，就不要去收集。(2)要回答的问题所需要的结果是什么?作为一种非常实用的技巧，我们可以在研究正式开始之前，将预期或可能的结果作成带或不带标尺的草图，这就逼迫你对自己将获得的结果想得比较深入。我们相信这是一个困难、痛苦但又是必经的过程。作为一种非常实用的技巧，我们可以在研究正式开始之前，将预期或(3)以何种方式展示结果?在科学研究中，结果的展示通常是用图和表的形式。数据图往往用来说明变量之间的关系和趋势，其形式往往是散点图或柱状图，而很少会用饼状图，后一种类型的图只能用于儿童读物或政治读物。当你希望读者了解研究中的特定情形时，通常用表格。在生态学中，我们有时也会用到地图，用以展示种群或物种空间分布的数据，当然这也是最好的方式，同时在地图中用饼状图来说明不同地点上不同年龄个体的比例也是可以的。有时，研究结果也可以用经验模型来展示，甚至简单的数据还可以在正文中简要描述。(3)以何种方式展示结果?(4)完成有效分析需要多大的数据量?我们通常会问：在生态学中进行有效的数据分析需要多少数据，例如为了估计存活率，我们需要标记多少个个体；为了描述一个种群内个体的空间分布，我们需要调查多大的面积?根据我们的经验，在缺乏其他任何信息的情况下，对一个散点图来说，我们需要的样本大小为20左右；但是如果差异不大，或分散明显，那么这一样本数量将显得不够，但如果趋势明显且较为一致，那么即使样本更小也是可以接受的。值得注意的是，有效数据的大小还与所研究实体的空间分布格局有关，空间异质性越高，需要的数据量也越大。不过，总的数据量是等于满足第二步中所计划的所有图、表所需要的数据。(4)完成有效分析需要多大的数据量?(5)获取数据所必要的程序是什么?通常，设计一套可操作的程序来获取数据是明智的。例如，如果我们想了解生态系统对季风过后的反应，那么我们便可以设计下面的程序收集生态系统受干扰以后的数据：a在每一个区域内收集50个85m85 m样方的数据；b记录每一个样方中所有的植物；c估计每一个物种的盖度；d采集所有不能被识别物种的标本存入标本馆，以便日后鉴定；e记录周围植被的类型、坡度、水环境状况以及取样地是否曾经被伐或火烧等等。(5)获取数据所必要的程序是什么?(6)所需的数据是否能在允许的时间内收集到?要做好这一步，首先要确定可用的时间，这就是说除了诸如生病、天气不允许、购买设备与材料、仪器出问题以及处理其他事物等所耗掉的时间以外，你所能利用的时间；做计划时。开一份有关具体工作的清单以及每一项工作的次数，例如在一个生长季节内沿着一条500 m的样带测定互花米草的高度并记录其无性系小株的密度6次。估计每一次所需要的时问为多长尽管有时这种时间的估计不容易，但是你可以向那些曾经做过类似工作的人请教。最后，考虑时间是否充足。(6)所需的数据是否能在允许的时间内收集到?(7)根据允许的时间修改计划 由于大多数人在做计划时往往野心勃勃，不太切合实际，所以分配时间时就会显得非常困难。在实际的计划过程中，常常需要重新考虑步骤14。实际上，这种重新考虑对一个研究计划来说也是至关重要的。重新思考也常常意味着不同步骤之问的调整，以使科学问题、图表、程序和时间的分配互相协调起来。在某些极端的情况下，允许的时间不足以让我们来回答一个真正有价值的问题，这时我们所面对的选择是：要么启动这样一个注定没有好结果的研究项目，要么就是重新设计一个可以完成的计划。(7)根据允许的时间修改计划(8)准备记录表 许多研究项目需要预先准备记录表，而且这一准备常常很关键，因为记录表反映了前面几个步骤的合理性。有了记录表以后，该记录的数据不会遗漏，结果也会显得更便于分析。在野外条件下，定量变异似乎是非常简单的事，但实际上需要很强的技巧，例如在数据采集方法的选择上需要达到某种平衡，有些方法简单，所获得的数据可能不精确因而没用，而有些方法产生的结果很好，但过于耗时，两者均不可取，这时就需要对其进行权衡，进行适当的取舍。变量数和样本大小之间也存在类似的权衡。对于同样的工作量，研究者常犯的一个错误是，收集的数据过于详细，行家们常常喜欢对每一个地点进行准确测定，但是有时只是进行比较，此时就没有必要花费很多精力来进行精确的测定，进行简单的排序就可以满足这一要求。另一个常犯的错误是，想测定的相关变量太多，其后果是哪一个也没有足够大的样本以保证取样的精度。避免这类问题的最好办法是，在计划研究课题时，明确所研究的科学问题以及回答该问题所需的数据。如果你的研究最终以论文的形式发表，一共需要多少幅图、表?回答了这一问题，你也就知道了哪些数据对你是有用的。(8)准备记录表(9)启动研究并迎战现实 当你完成了项目的计划以后，你应该心中有数，你的计划中所聚焦的问题是有意义的，项目的各个环节是可行和切合实际的。然而，一旦数据的收集开始，你往往会感到计划显得不足，似乎有些数据无法收集到，尽管有些数据能收集到，但是比预想的费时多了，当然你也会发现你所建议的研究很有趣。值得注意的是，对任何研究计划所做出的一时冲动的变动往往帮助不大，一旦发现有问题的话，最好是尽早进行倒退计划过程(reverse planning process)，对完整的研究计划进行修改。经历这样一个痛苦的改进过程，并对整个计划进行全面的审视后，调整计划才会更快、更有针对性。(9)启动研究并迎战现实生态学是一门实验性学科，野外取样是我们获取原始数据的最重要途径之一，然而要使获取的数据有效并具有代表性不是一件很容易的事情。实际上，有时学生获取了大量的野外实验数据，可就是没什么价值，由此所付出的艰辛也只能付之一炬。根据我们平时对学生的观察，发现学生在进行野外取样调查时，通常会犯一些共同的错误，这里我们列举其中20个最常见的错误，供读者参考，希望有助于读者的取样实践，避免取样方法上的不足，提高数据质量。3 3取样调查常见的错误取样调查常见的错误生态学是一门实验性学科，野外取样是我们获取原始数据的最重要途(1)不了解所研究的物种：不熟悉所研究的物种会给研究结果的解释以及实验偏差的分析带来不便。(2)对调查研究的目的不明确：常言道：“磨刀不误砍柴工”，做科学研究更是如此。在我们的调查研究正式开始之前，必须认真考虑所要回答的科学问题究竟是什么，需要什么样的数据才能回答好所提出的科学问题，以及获得数据以后如何进行描述和数据分析。只有做到胸有成竹，才能使研究工作事半功倍。(3)对一个或少数几个面积大的区域而不是对大量面积小的区域进行调查：我们知道，单个计数不能提供自然的变异，也无法了解任何变化所产生的生态学意义，这种局限也可能发生在通常采用的样方调查中。(4)没有提供关于取样的详细和准确的信息：生态学研究特别重视空间和时间信息，但是我们常常会发现取样记录中缺乏这类信息或不详尽。有时，取样记录缺乏有意义的空间信息，例如，“地点A在大树后面”或“马路旁”，这类信息当时是有用的，但是事后却毫无意义。目前，便携式GPs应用十分广泛，而且它还具有储存和导航等多种功能，所以GPS为避免这一问题提供了非常有效的手段。(5)只对物种多度高的地点进行取样：由于显而易见的原因，野外调查常常会集中在物种分布比较集中的地点，然而这样的取样常常是有偏的(biased)；如果我们不知道物种分布稀少区域的密度，就无法确定种群的总大小。(1)不了解所研究的物种：不熟悉所研究的物种会给研究结果的解(6)改变监测的方法：为了便于对不同年份或不同空问区域的种群或群落进行有效比较，在方法论上应该保持完全一致；当然，如果研究本身就是对不同方法进行比较，那就另当别论了。(7)在有关管理的实验研究中没有对照：对于有关管理的实验研究，其目的是认识所研究的系统如何对管理实践的改变作出反应，而没有对照的研究体系将无从比较，无法从研究结果来设计管理方案。(8)对所采用的方法持不诚实的态度：生态学是研究自然系统中的生物有机体与其所处环境之间的关系，是对客观存在的现象及其本质的探讨，不能有半点的不诚实。例如，如果你在风平浪静、温暖的夜晚调查了某一地区的飞蛾种群，或者是你有意将捕虫网(pitfalll traps)放在最可能捕捉到飞蛾的地方，这本身是允许的，只是你应该实事求是地描述，而不能说成是随机取样；否则，另一个研究者在不同的夜晚或随机地用捕虫网进行取样，他会得出这样的结论：该物种的多度已经降低了。这种结论的差异显然是对方法的描述不诚实所造成的。(9)认为通过罐诱法所得到的种群密度就是绝对密度：除少数的稀有物种之外，一般我们不能确定一个物种总个体数的精确值，所以我们必须对其种群进行取样。通过取样所得到的密度只是种群密度的估计值，而不是绝对值，这也是我们为什么要在样本平均值后加上取样误差(如标准误或标准差)的原因。(10)假设不同生境中的取样效率相似：在野外条件下，生境的物理结构和植被结构的差异会影响着几乎每一种调查技术，所以常常会混淆比较的结果。(6)改变监测的方法：为了便于对不同年份或不同空问区域的种群(11)与设定的样带发生偏离：当我们在一个自然保护区里，设定一条监测某种蝴蝶数量的样带，在某一年中，你可能发现其数量有了显著的增加，这可能是因为在那一年里有临时的调查队员爬上树篱而看到远处的蝴蝶群，而并不是蝴蝶的种群数量有了明显的增加。(12)对调查技术的某些假设不熟悉：每一种技术均有其特定的假设，所以了解这些假设将有助于分析数据的局限性。例如，生态学常常采用随机取样方法对所测参数进行估计，这一取样方法的前提假设是，每一个“样品”单位具有相等的被选择机会(即概率)；如果满足不了这一假设，就必须选用其他的取样方法。(13)想当然地认为有人会为你鉴定所有的标本：大多数分类学家有大量的标本需要鉴定。但一个科研项目的完成通常有时问的限制，不会坐等你将标本送出鉴定，所以生态学家应该具有较好的分类学知识和鉴定物种的能力。(14)收集过多的标本，甚至远远超出自身的处理能力：这一方面是浪费时间，另一方面也存在科学伦理方面和生物多样性保护的问题。(15)假设他人会以与你相同的方式和热情收集数据：每个人收集数据的方式会稍有不同，这会影响到调查结果，所以在必须有多人收集数据时，应事先对收集方法进行标准化，或给予适当的培训，以使收集的数据具有可比性。(11)与设定的样带发生偏离：当我们在一个自然保护区里，设定(16)没有将收集的资料保存在将来可以重新获取的地方：例如，一个英格兰自然保护区的管理人员可以很容易地从早期的研究计划中找到他的前任对一种稀有兰花进行调查研究的具体日期，但是却找不到有关其数量方面的记录。(17)过于相信调查结果：事实上，每一次调查均会有一定程度的偏差和不精确之处，在生态学研究中，这是允许的，但是我们必须对其进行评价，以保证数据的质量。(18)不向世人展示你的发现：有些研究者收集到数据和得到结果之后，既不自己发表也不将其给他人发表，而是将其锁在抽屉里。(19)咬的比嚼的多：研究前没有好好计划，而且目的也不明确，所以在收集数据时常常是“眉毛胡子一把抓”，缺乏针对性，该收集的往往没有收集到而不该收集的却收集到了，数据归数据，问题仍是问题。(20)不了解准确性和精确性的差异：混淆准确性和精确性可能会有可怕的后果(Townsend，2003)，所以，区分两者的差异是重要的。准确性是指有关所测定值与真实值之问的一致程度；而精确性是指同一属性(性状)的不同测定值之间的相互一致程度，我们通常用标准误与平均值之比来定量描述。(16)没有将收集的资料保存在将来可以重新获取的地方：例如，生态学工作者综合技能概述课件时间管理看似一项令人厌烦的工作，但是从以往的研究经历来看，许多研究项目未能成功就是因为时间不够，这主要是因为项目的建议人没有考虑过有效时间这一问题。如果项目不能实现，就应该立即考虑修改项目或作某些调整，而不是轻易启动或放弃某些内容。在时间的管理方面，我们这里强调如下几方面。4 4时间管理时间管理时间管理看似一项令人厌烦的工作，但是从以往的研究经历来看，许(1)估计总的时间 确定有效时间：有效时间往往是指有效的天数，是除掉诸如生病、大气不允许、购买设备与材料、仪器出问题以及处理其他事务等所耗掉的时问以后，你所能利用的时间。计划时，一定要切合实际。下面我们来看两个例子。例1，假如你想在一片森林里的每一个点上记录鸟的数量，每数一个点之后，测量5棵树的胸径，然后走300 m到另一个点，在开始数这一个点前等上5min，所有的记录必须在早上6：30和10：00点之间完成，那么你一天能数多少个点呢?这是一道简单的算术题。例2，如果你想在你家的周同或其他你所熟悉地点的林中，以200 m的间隔设立5个25 m25 m的样方，对其中所有树进行鉴定，记录并测量胸径，请计算一下这需要多长时问，注意鉴定树种是要花时间的。(1)估计总的时间 此外，你需要考虑时间是否充足，时间分配是否合理。如果有多余的时间，你可以增加调查的内容；如果时间不够，你就要考虑去掉其中部分内容。此外，你需要考虑时间是否充足，时间分配是否合理。如果有多余例1如果你想评价为了促进生物多样性保护而在英格兰南部农场设立的农业环境项目的效率，你计划走访20个农场，但只有12周的时间。为了了解这些项目以及参与该项目的农民的具体情况，你必须前往设在伦敦的政府办公室获取这些资料。为了得到这些农民的支持，你打算通过DEFRA办公室与他们电话联系。请注意，农民在这一地区的居住是非常分散的。在每一个参与该计划的农场，你要对20个50 m50 m样方内的植物进行鉴定和计数，并采集10个直径5 cm、深10 cm的土芯；作为对照，你还要在对照区域内采集相同数目的样本。根据经验，1 h可以做4个样方，取土样相对较快，但是需要对土芯样本进行室内处理：淘洗、分离种子并计数。根据同事的经验，1天只能处理10个土芯样，如果一周工作5天，你就能够自己估算出可否在规定的期限内完成该计划。例1如果你想评价为了促进生物多样性保护而在英格兰南部农场设立例2有时，整个研究可以被划分成几个时间段来进行。在此情况下，可以借助日历来作计划。时间段的单位可以是小时、天、周或月，这取决于计划有多长。例如，我们有一个去马来西亚的沙巴研究飞蛾的项目。飞蛾取样耗时5天，并将在每月之初进行，标记释放与重捕耗时8天，进行的次数尽可能地多。7天的植被调查可以在任何时候进行，7天的社会调查可以在与当地百姓比较熟悉以后进行，越晚效果应该越好。在对结果进行初步分析以后，将向当地相关部门汇报。结束后的行装打点需要2天。整个研究项目将在1月1日至3月中旬进行。例3假设你是一名保护组织的官员，想雇佣两位生物学家来比较尽可能多的森林类型，研究鸟类群落与伐木强度的关系。每一伐木森林的调查需要2天时间。这两名生物学家将一起工作，用标准化的方法布网一共需要3天，而且必须在3月份和4月份的前半个月完成。每片森林需要花一天时间进行林中布道以便于在林间来回走动，这需要在两位生物学家的监督下进行。该研究的主要结果将进行必要的分析，然后向三个主要的政府部门汇报。这些生物学家对这份工作非常热爱，而且愿意努力工作，但是雇佣他们是很昂贵的，因为他们的背景很好，所以尽管你希望这份工作做得尽可能地好，但是你还是应尽可能用最短的时间。重要的是，他们又要调查尽可能多的森林。请你按需要制订一份工作计划，其中应包括所调查的森林数量以及调查人员到达和离开的时间。例4当调查研究包含有性质不同的几部分工作内容时，则需要对时间进行分块；此时可以将日历进行细分。将日历的每一列划分成几类，并包含相应的约束条件，以便统筹安排时间。例如，你准备进行哺乳动物的调查，并将研究其与植被、土壤类型以及土地利用的关系，研究工作始于6月1日止于8月1日。哺乳动物和植被调查应尽可能详尽，为了使结果可靠，在时间允许的条件下应调查尽可能多的地点。哺乳动物的调查一般是在早晨进行，一条样带需要一个早晨(即半天)，采用标准的哺乳动物调查方法。每一地点的植被调查必须全面，一个地点需要3个半天。如果还能对每一个地点进行鸟类调查也将十分有意义，但不作硬性要求，注意每一个地点需要两个早晨。当地研究所的所长6月份不在研究所，但是等到他回来之后，他答应提供有关土地类型以及过去管理的资料。与其见面并提取相关数据需要2个半天时间。此外，还要求你对那些出现地衣植物的地点采集其标本，为此每一个地点需要耗时2个半天(上午或下午均可)，不过这一工作的优先度最低。有关数据的分析必须在离开调查地点之前完成，这项工作将需要6个半天，注意在开始数据分析之前，必须先拿到研究所一方提供的相关数据。根据这些要求，计划你的研究项目。例2有时，整个研究可以被划分成几个时间段来进行。在此情况下，(2)甘特设计图 当有多个调查者参加同一项工作时，甘特设计图(Gantt charts)可以用来作为分配时间的工具，这可以与前面所谈到的方法一起使用。下面是利用甘特没计图的一个例子(2)甘特设计图生态学工作者综合技能概述课件对生态学家来说，调查记录表是非常重要的“设备”。但是由于每一个研究计划均有其特殊性，所以要从供货商那里买到适合于每一个研究项目的记录表是很困难的。通常情况下，研究人员只能根据各自的要求来设计、印制自己的记录表。当然，生态学家除了记录表，还可以用记录本，各有各的优点(Sutherland，1996)。5 5记录表记录表对生态学家来说，调查记录表是非常重要的“设备”。但是由于每一(1)记录表的优点 一旦完成，便可以安全地保存下来，当然最好是复印一份，保存在别处，以做到万无一失；易于将记录表中的数据输入计算机；便于检查是否每一个必需的数据均已收集，因为只要检查表中的每一个格子是否已填满即可；强迫你考虑与研究项目有关的数据如何收集；容易将记录表展示给同事，以得到有关的改进意见；由于记录表基本反映了研究方法，只要展示给同行，就很容易得到同行对研究方法的批评、改进意见；生态学研究的成功在很大的程度上取决于数据量，记录表的张数可作为明确目标。(2)记录本的优点 在野外条件下便于使用，尤其是当气候潮湿、多风时，更是如此；便于偶然的观察(如偶然观察到一个与你目前研究不相关的物种)；便于记录其他的细节(如识别性特征或调查不同地点的日志)；可以用来拍打蚊虫；如果还没有设计好研究，又不想让别人发现研究是否有用时，记录本很理想；尽管收集了很多数据，但是大部分数据可能暂时没有分析价值，这时可以用其不让别人知道这一点；尽管记录本有可能丢失，但是这里面内容的用途并不大；即使真的丢了，也不会有太大的影响。(1)记录表的优点(3)记录表的种类 根据研究性质的不同，记录表可以分为三种类型。一次性记录表：所有需要记录的内容一次完成。连续性记录表：每一次调查完成其中的一部分，每次的数据添加到表格之中。更新性记录表：大多数数据只记录一次，其后的调查记录额外的新数据。(3)记录表的种类(4)记录表的例子 例1我们需要对一系列经常有水鸟出现的湖群进行调查，记录鱼鹰的食性以及营巢成功率。这时，需要用不同类型的记录表来记录不同类型的参数：用一次性的记录表记录湖的环境数据；用连续性记录表记录计数数据；用连续性记录表记录鱼鹰的食性数据；用更新性记录表记录营巢的数据。例2我们需要对一系列的点样方进行计数，收集环境数据，记录所有兰花的数量、开花时间以及稀有物种的种子生产状况。这时，仍然需要用不同的表格记录不同类型的数据：用一次性的记录表记录其环境数据；用连续性记录表记录兰花的数据；用更新性记录表记录稀有兰花的数据(4)记录表的例子生态学是一门强调异质性和不确定性的学科，所以统计学在生态学中占有非常重要的地位，是生态学中最为重要的工具之一。一个不懂统计学的人是很难做好生态学研究的。这里我们不涉及具体的统计学内容，只是强调生态学研究中应该注意的几个统计学问题。6 6数据的分析与统计学数据的分析与统计学生态学是一门强调异质性和不确定性的学科，所以统计学在生态学中(1)描述性统计量的合理使用 统计学在生态学中的用途之一是通过特定的样本来描述数据，目的是对你所采样的总体在某一个参数上做出一般性的说明。生态学中，最常用的描述指标是样本平均，常用x表示，即为一组样本的算术平均。另一个常用的描述性统计量是标准差(standard devmion，SD)，即样本方差的平方根，它反映样本内的变异程度。为什么我们必须用描述变异性的指标来说明变异程度呢?我们可以看一个例子，这里有两个样本，样本大小均为9，样本1的9个观察值为：7，17，12，8，42，30，15，23，26；样本2的9个观察值为：23，20，17，24，16，21，18，22，19，我们可以很容易计算出它们的平均值，均为20；但是样本内的变异性比样本2大，其标准差分别为114和29。如果这两个样本是由两个不同的调查小组完成且来自一个总体，那么第一组所取得的样本质量要比第二组差得多。同时，我们也可以通过样本的标准差来计算其他反映变异程度的指标，例如标准误(standard error of the mean，SE，常用Sx表示和95的置信区间(confidence intervals)(由标准误派生而来)，这两个指标常用来表示样本的平均作为总体平均真值的可靠性。前者表明，由其所组成的区间有6826的概率包含总体的平均值；而95的置信区间是一个更广的取值范围，总体真值落在该范围的概率为95。所以，标准误越大(95的置信区间也越大)，样本平均作为总体真值的可靠性越小。总之，无论报道哪一个描述性统计量，应该很清楚目的是什么，统计学的误用不仅不能说明问题，反而会扭曲数据，这一点必须牢记在心。(1)描述性统计量的合理使用(2)零假设的重要性 零假没(null hypothesis)或称无差异假设是指所取样的两个或多个种群之间，或使用的两个或两个以上的处理之问，抑或所获得的观察结果与预期结果之问没有差异，也意味着所观察到的差异完全由丰JL会所造成。例如，蝙蝠在捕食飞蛾时不分个体大小；来自高、低纬度的拟南芥种群在种子大小上没有差异；豌豆实验种群中黄色种子与绿色种子的比率与预期的3：1没有差异；蝴蝶种群的多度不受夏季温度的影响等等。而与零假设相对的即为工作假设(working hypothesis)或称备择假设(alternative hypothesis)。生态学家常常就是为了确定其数据是否能合理地拒绝零假设而接受备择假设，因而对其所获的数据进行特定的检验。生态学家的实验甚至研究就是建立在某个零假设的基础上。(2)零假设的重要性现在，我们来看一个假想的例子。为了认识赤霉酸对黄豆种子萌发的影#向，可以用赤霉酸处理种子中的一半，而另一半作为对照，在适当的条件下让其萌发。结果发现被处理过的种群其胚根的平均长度为6.0 mm，而没有被处理的种群胚根长度只有52mm。在这个实验中，零假设是赤霉酸对黄豆种予的萌发没有影响，也就是说被赤霉酸处理过和没有处理过的种群之间不存在胚根长度的差异；而备择假没是它们的胚根长度存在差异，亦即赤霉酸影响萌发中的黄豆胚根的长度。根据实验结果会得出结论：零假设被证伪而拒绝没有差异的假设，即两个种群的胚根长度存在差异。还会进一步提出，这种差异是与赤霉酸的存在与否有关。但是，也有可能结果完全是机会所造成，即零假设是对的，而不能被拒绝，尤其是如果实验样本的标准差很大时，这是完全可能的。只要通过适当的统计检验，就很容易知道错误地拒绝零假设的可能性有多大。现在，我们来看一个假想的例子。为了认识赤霉酸对黄豆种子萌发的 在上述的例子中，可以选择t检验或方差分析(analysis of variance，ANOVA)进行统计分析。不过，t一检验只适用两个样本之间的比较，当样本多于两个时，就必须用方差分析，这样可以降低犯I类错误(即错误地拒绝零假设)的风险。这两种方法均会产生一个检验的统计量，据此，可以用它与5或1概率水平的临界值进行比较，从而判断是否接受零假设。在生态学中，如果这一概率小于5(p005)，我们就拒绝零假设，与p005相关的结果就认为是统计学上显著。零假设的拒绝并不等于零假设是错误的，而只能说明根据数据，错误地拒绝零假设的概率小到几乎不可能。在上述的例子中，可以选择t检验或方差分析(analysis(3)进行统计检验必须满足相关的基本假设 在进行统计检验时，首先要特别注意的是数据必须满足所选用的统计检验的基本条件。有些统计检验如，一检验只能用于频度数据，而许多其他的方法，则是用于连续变量，如方差分析、t一检验以及Pearson相关等等，我们将其统称为参数检验。这里需要记住的是，我们不能想当然地假设参数检验适合于你的数据，而必须在进行正式的分析之前先检查数据，只有当数据满足了所选用检验的基本条件以后才能应用。事实上，所有的参数检验均对所取样总体的样本有一定的前提假设。具体来讲，这些检验均要求用来比较的每一样本内的观察值必须服从正态分布；所以，在进行任何参数检验时，必须检查数据是否满足这一假设，这可以用KolmogorovSmirnov方法检测变量的正态性。如果数据不能满足这一条件，所获数据就必须进行数据转换，然后再检查转换后的数据是否满足这一假设；如果满足的话，就可以用转换后的数据来进行检验。常用的数据转换有对数转换、平方根转换、倒数转换、反正弦转换以及CoxBox转换等。(3)进行统计检验必须满足相关的基本假设如果转换后的数据还不能满足这一假设，就应该考虑用非参数或无特定分布的统计检验方法。非参数检验不要求总体的分布有具体的形状，它也可以用于连续变量，但是没有参数检验那么有效。非参数检验的方法也很多，生态学中常用的有Kruskal一wallis检验、Mannwhitneyu检验以及Spearman秩相关等)。如果转换后的数据还不能满足这一假设，就应该考虑用非参数或无特第二个应满足的基本假设是取样的独立性(independent sampling)，即一个观察的结果不受其他观察结果的影响。然而，在生态学研究中常常会因为下列原因而不能满足这一假设：实验单位在处理之间的分配没有随机化；空间自相关(spatial autocorrelation)，即空间上相近的重复彼此相互关联；时间自相关(serial autocorelation)，即时间上相隔较近的取样比相隔较远的取样更为相似；重复测定，即对相同实验单位的重复测定。以上四种情况均是导致数据违背独立性的原因。在统计检验中，违背数据独立性这一基本假设的后果要么是F值太大，出现所谓的杂散效应(spurious effects)(即犯I型错误)，要么是F太小而不能检验出本来有显著差异的结果(即犯II型错误)。在野外区块实验设计中，有时会出现区块内的差异大于处理间差异的结果，这很可能就是由于取样的非独立性所致。为了满足独立性假设，在取样或实验设计时应针对非独立性产生的原因，避免上述四种情况的发生，即不要收集非独立的数据，对实验处理进行随机分配，用预实验或已有的知识来避免时间和空间上的自相关，如可以用地统计学(geostatistics)方法来检测是否存在空间自相关现象，尽可能不要对同一个实验实体进行重复测定，每一次使用一个新的实验单位。第二个应满足的基本假设是取样的独立性(independent第三个条件是方差齐性(homogeneity of variance)，即各处理的误差方差应具备齐性，它们有一个公共的总体方差。相比之下，方差齐性比独立性对结果的影响更大。虽然在各处理的样本含量相等时，可以减少不齐性的影响，但是不等于没有影响，所以在做方差分析之前应先作多个方差齐性的检验。只有在具备方差齐性的条件下才可作方差分析，否则方差分析的结果并不可信。多个方差的齐性可用Bartlett检验(Bartlett test),经Bartlett检验发现各处理组之间的方差不具齐性时需对数据进行转换，使之满足方差齐性这一假设，然后再做方差分析。第三个条件是方差齐性(homogeneity of vari(4)关于“显著”在生态学中，“显著”(形容词：significant；名词：significance)一词用得非常普遍，如果说不是每篇文章中都出现的话，它至少在涉及统计学的论文中一定会出现。需要注意的是，在生态学文献中，显著一词的用法是很严格的，也就是说，只要用到这一词，就意味着进行过某种统计检验，如t一检验、方差分析或两个变量之间的相关或回归分析等等，而且概率水平小于O05(即PO05)；否则是不能用的。同时，我们在用它描述结果的时候，一定要跟着一个统计量，如t一值、F一值等，并加上自由度和概率水平(如t=269，df=18，p005)。这个例子一方面说明统计检验在生态学中的重要性，另一方面说明在描述结果，尤其是提到“差异显著”时，为什么一定要附加统计量和P值。当我们在描述回归分析的结果时，同样也要提供相关的统计量。例如，当描述的研究所涉及的自由度很小时，即便相关系数很高，变量之间的相关性也不一定显著；而当自由度比较高时，较低的相关系数也并不意味着变量之问没有显著的相关性。所以，在描述相关分析或线性回归结果时，仅有相关系数是不够的，还应该加上自由度以及P值。为什么要求这么严格呢?(5)统计软件 计算机软件的出现大大地简化了数据的分析，尤其是使那些复杂的计算得以实现。对生态学家来说，有几个商业软件非常有用。SYSTAT：由SYSTAT Software，lnc出品，兼具很强的统计和绘图功能，生态学中所涉及的统计分析几乎都可以由它完成，而且用户还可以根据自己的要求编写统计和绘图程序。STATISTICA：由StatSoft，lnc出品，统计功能也很强，生态学中所涉及的统计分析几乎都可以由它实现，不过其所输出的图形效果并不太好。SAS(Statistic Analysis System)：由SAS Institute Inc出品，其名字足以说明了它的性质。它是一个统计分析系统，用户可以根据自己的要求进行编程，进行各种复杂的统计分析，功能强大，可以装载在主机上供整个单位使用，当然也可以用于个人计算机。DeltaGraph：由SPSS，Inc出品，是一个专门用来绘图的软件，同时还可以进行线性和非线性拟合，输出的图形非常美观，图形的编辑功能亦很强，输出的图能达到出版的质量。(5)统计软件7 7生态学研究的道德与行为准则生态学研究的道德与行为准则7生态学研究的道德与行为准则生态学工作者综合技能概述课件8 8学术交流学术交流8学术交流9 9论文写作论文写作9论文写作生态学工作者综合技能概述课件生态学工作者综合技能概述课件生态学工作者综合技能概述课件获得自然科学基金资助获得自然科学基金资助做好科学研究做好科学研究获得自然科学基金资助与一、获得项目资助的个人见解一、获得项目资助的个人见解二、高质量申请书的标准二、高质量申请书的标准三、如何完成申请书三、如何完成申请书四、项目的评审与要求四、项目的评审与要求五、做好科学研究五、做好科学研究目的目的一、获得项目资助的个人见解目的获得项目资助获得项目资助做好科学研究做好科学研究前提前提保障保障良性循环良性循环获得项目资助做好科学研究前提保障良性循环问题：如何获得项目资助问题：如何获得项目资助？答案：打好基础！答案：打好基础！所有的评议专家都愿意资助有可能取得成功的项目！所有的评议专家都愿意资助有可能取得成功的项目！问题：如何获得项目资助？答案：打好基础！所有的评议专家都愿意两个方面的基础：1)研究能力研究生（硕士、博士）期间的科研训练；进修期间的科研训练；博士后期间的科研训练。2)工作积累博士后期间的科学研究；以往的科学研究。两个方面的基础：具体体现：具体体现：1)研究能力具有做科学研究的思维；掌握了解决问题的研究策略。2)工作积累具备基本的实验条件；发表了科研论文；研究已有一定工作基础。具体体现：二、高质量申请书的标准二、高质量申请书的标准总的原则：总的原则：1 1、符合基金项目的要求、符合基金项目的要求2 2、反映出学科的发展趋势、反映出学科的发展趋势3 3、体现、体现出项目的科学性、创新性和可行性出项目的科学性、创新性和可行性二、高质量申请书的标准总的原则：1 1、符合基金项目的要求、符合基金项目的要求 研究性质研究性质NSFCNSFC定位：定位：支持基础研究，引导源头创新。面上项目面上项目：自由选题重点项目：重点项目：有条件的自由申请和宏观指导下的领域申请重大项目：重大项目：先立项后申请重大研究计划：重大研究计划：宏观指导下的领域申请国家杰出青年基金：国家杰出青年基金：自由选题1、符合基金项目的要求 研究性质重点项目：重点项目：1)“有条件的自由申请有条件的自由申请”-“800字关于取得重要创新进展的情况说明”已有文章发表（IF6）基础上的进一步研究；有重要苗头基础上的进一步研究。2)“宏观指导下的领域申请宏观指导下的领域申请”根据项目指南中公布的招标领域。重点项目：面上项目面上项目约20 30万元/项/3年重点项目重点项目 约100200万元/项/4年重大项目重大项目 约500800万元/项/4 5年重大研究计划重大研究计划由面上和重点项目群组成国际合作与交流国际合作与交流视情况而定 资助强度资助强度资助强度资助强度面上项目约20 30万元/项/3年 资助强度v 科学性科学性1)“立论依据立论依据”部分科学的分析过程，并提出部分科学的分析过程，并提出 研究问题研究问题论述拟研究问题的科学意义固然重要，但更为重要的是对提出拟要研究问题的过程分析，要求必须严谨、科学。反例：意义重要，没人报导，所以我来研究。科学性“立论依据”部分科学的分析过程，并提出2)2)“研究方案研究方案”部分的科学性部分的科学性研究方案必须围绕研究目的设计，不能文不对题。比如：基因功能研究：必须已克隆基因；基因表达产物的组织或细胞定位和时间表达规律；转基因或基因敲除后所表现出的性状或生理功能变化。“研究方案”部分的科学性体现创新性的几个方面：1)概念创新2)方法创新3)实验材料创新4)研究方案创新v 创新性体现创新性的几个方面：创新性 1)概念创新l 在长期工作积累中所产生的一种概念上的新认识，是拟要研究内容的重要工作假说，是对以往认识的突破。l 是最难、最能体现水平的创新。概念创新 在长期工作积累中所产生的一种概念上2)方法创新 完全新的方法完全新的方法 已有方法的改良已有方法的改良 已有方法在新的领域中的应用已有方法在新的领域中的应用方法创新的条件：1、需求驱动新方法的产生2、跨学科交叉方法创新 完全新的方法方法创新的条件：l 方法学是解决问题的利箭l 有新的方法，就有新的数据！l 方法学研究是我国生命科学研究领域中的一个 长期薄弱！方法学是解决问题的利箭v 可行性可行性1)研究方案的可行性 每个实验得到预期结果的可能性大小；所有实验后达到研究目的可能性大小。2)申请人和研究组成员的研究能力 研究者的研究能力和条件；与本项目申请的工作基础；发表的研究论文。可行性研究方案的可行性三、如何完成申请书三、如何完成申请书申请人应清楚：申请人应清楚：1 1、本领域的研究进展和趋势、本领域的研究进展和趋势2 2、自己的优势和不足、自己的优势和不足3 3、所采用的研究策略、所采用的研究策略4 4、可行性自我分析、可行性自我分析三、如何完成申请书申请人应清楚：1 1、本领域的研究进展和趋势、本领域的研究进展和趋势研究题目和研究内容要：研究题目和研究内容要：体现本领域的研究现状（至少）体现本领域的发展趋势（尽量）作用：作用：不难决定应投送哪一个学科 引起评议专家的兴趣1、本领域的研究进展和趋势研究题目和研究内容要：2 2、自己的优势和不足、自己的优势和不足 在整个申请书中应充分体现出自己的优势，在整个申请书中应充分体现出自己的优势，使优势成为申请书的一个亮点；尽可能弥补自身使优势成为申请书的一个亮点；尽可能弥补自身的不足。的不足。2、自己的优势和不足 在整个申请书中应充分体现出体现优势：体现优势：研究能力，工作积累1)研究能力研究经验；发表的文章；掌握的研究模式和研究手段。2)工作积累初步实验中有意义的研究苗头；研究材料；新的或改良的研究方法和研究模式。突出自己的优势的同时，不能在其他方面出现纰漏。体现优势：研究能力，工作积累突出自己的优势的同时，不能在其他弥补不足：弥补不足：研究能力 与人合作 工作没积累是无法弥补的（最好暂时不要申请）弥补不足：研究能力3 3、所采用的研究策略、所采用的研究策略提出研究问题之后，应清楚采用什么样的研究策略可以达到研究目的。提出研究问题之后，应清楚采用什么样的研究策略可以达到研究目的。研究模式 研究方法 整体研究思路3、所采用的研究策略提出研究问题之后，应清楚采用什么样的研究4 4、可行性自我分析、可行性自我分析 针对研究方案中每个实验成功的可能性，针对研究方案中每个实验成功的可能性，以及达到研究目标的可行性分析，不要求把握以及达到研究目标的可行性分析，不要求把握十足，但要求心中有底。十足，但要求心中有底。4、可行性自我分析 针对研究方案中每个实验成功的 早准备（查全资料）早