Эксперименты играют решающую роль в науке. Они необходимы для проверки гипотез; при проведении экспериментов определенные факторы, интересующие ученых, подвергают различным изменениям, оставляя неизменными все другие факторы (или по крайней мере принимая во внимание их воздействие). Поэтому эксперименты являются наилучшим средством определения причин и следствий.
В экологии проведение экспериментов затруднено в основном из-за масштабности происходящих процессов, из-за присущей окружающему миру изменчивости и из-за многочисленности сложных связей между различными факторами, которые (нередко косвенным образом) влияют на систему. Можно, конечно, постараться отразить все это разнообразие в экспериментах, но тогда они станут более сложными и им будет трудно дать биологическую интерпретацию. Важно также осознавать, что все эксперименты в той или иной степени условны и являются компромиссами.
Крайнюю степень удаленности от реального мира представляют собой лабораторные эксперименты; с их помощью хорошо исследовать механизмы процессов и явления, протекающие при жизни нескольких поколений. Лабораторные эксперименты можно рассматривать как количественные биологические модели — нечто среднее между математическими моделями и реальным миром.
В полевых экспериментах часто измеряют реакцию системы на возмущения (например, удаляя виды или добавляя питательные вещества); это основной вид экспериментов современной экологии. Однако из-за большой стоимости и требований материальной базы полевые эксперименты ограничены как во времени (2–3 года), так и в пространстве (несколько квадратных метров), хотя в последнее время наметились перемены в положительную сторону.
Проводить эксперименты возможно не всегда как по этическим или экономическим соображениям, так и из-за масштаба процессов. Определенную помощь, несмотря на связанные с ними проблемы, предоставляют так называемые естественные эксперименты. При этом ученые не проводят никаких целенаправленных действий, они просто наблюдают то, что происходит в природе (поэтому они наиболее «реалистичны» и наименее точны), сравнивая факты с тем, что было предсказано теорией. Однако некоторые явления при этом могут быть вызваны не одним, а несколькими процессами, поэтому связь между причиной и следствием устанавливается не совсем однозначная.
См. также статьи «Модели в экологии», «Обобщения в экологии».
