生態學實驗真實性的追求—以有效性、準確性、精確性的考量為基礎

生態學實驗真實性的追求—以有效性、準確性、精確性的考量為基礎

生態學實驗的目標是反映自然界中生物與環境之間的關係。由此,它尤其注重還原所研究現象的“真實性”(reality,又稱“實在性”)。這也使得生態學實驗和傳統科學實驗有顯著的不同,主要不同不是以實驗室中人工事實的建構為旨趣,而是以野外實驗客觀反映自然事實為目標,即以“野外實驗所獲得的認識是否與自然界中存在的相合”為目標。這是生態學實驗的“自然性特徵”,是另外一種形式的實在論,是生態學實驗必須遵循的基本原則。問題是:這一原則如何實現?生態學實驗如何在提高實驗的有效性(effectiveness)、準確性(accurary)和精確性(precision)基礎上,保證生態學實驗的“真實性”?這是生態學者以及科學哲學者必須考慮的問題。本文對這一問題做一系統探討。

確立有效性以測量真實事物

對於生態學實驗,往往是探索性的,“真實性”的實驗過程和結果往往事先並不知曉,實驗者能做的一點就是提高實驗的“有效性”。

以生態學測量實驗為例,福特(Ford D)認為,測量的“有效性”涉及的問題是:“概念被完全描述了嗎?測量了正確的事情了嗎?”具體而言,就是“‘測量的概念’應該涵蓋但不與‘來自研究的概念’或‘想象的概念’重疊”。

所謂“測量的概念”,指的是“用於檢驗假設的邏輯結果的數據”。“最為重要的是,不要預設測量準確表徵了被設計的概念。測量在有效性、準確性和精確性上可能會有限制,並且多個測量的概念會給出關於同一個‘來自研究的概念’和‘想象的概念’的信息。”

所謂“來自研究的概念”,指的是“我們在對理論中確定性更大的部分,即原理的描述中所用的思想”。“所有的研究方案都使用來自研究的某些概念,它們不是建立在其他科學家已經完成的概念的基礎上,就是建立在科學家對相同主題進行的先前研究的基礎上。”

所謂“想象的概念”,“是在形成假設的過程中所用的思想。它們可能會通過對正在接受檢驗的理論進行邏輯推理,或與其他理論進行比較推理,或者通過考慮從前未被考量過的事物而得出”。

例如,你想要形成有關控制物種A增長的理論。該物種的增長可以被想象成非常接近於分類學上與物種A 近緣的物種 B 的增長模式。由於物種 B 已被很好地研究,並且與其增長模式相關的理論也明確確立了,因此,研究者就可以將物種 B 的理論推廣到物種 A。不過,這樣做時必須做出如下假定:分類學標準界定的兩個近緣種,能被用來預測彼此的增長控制過程。如果你想把物種B的增長控制理論用於物種A的研究,則對物種A的研究來說,物種B的增長控制理論中的概念就是來自“研究的概念”;如果你想通過物種A重複已經在物種B上做過的調查,來檢驗物種B的增長控制理論的某些方面,則該研究中使用的概念就是“想象的概念”。你會使用其他信息,或許是非編碼知識來決定是否同意物種B的理論是適用的,或者是否要重複某些調查。

所謂“測量的概念應該涵蓋但不與來自研究的概念或想象的概念重疊”,指的是測量的有效性。反過來,如果被測量的東西“部分地表徵來自研究的概念或想象的概念所闡明的東西”,則就是“無效的”。

如對於植物吸收CO2情況的測量,可以用葉室封閉幾個植物葉片,並記錄氣流通過葉室後 CO2濃度的變化。不過,萊韋倫茨(Leverenz J W)和哈爾格倫(Hällgren J E)指出,這種技術的應用是存在問題的,因為“圍封”改變了葉片周圍的環境,尤其是溫度和溼度,由此導致葉室的內部條件與外部條件不同,使得測量改變了正在度量的東西,研究者無法獲得一片樹葉在自然條件下對 CO2吸收情況的純粹測量,換句話說就是,該測量沒有對CO2吸收情況給出完全有效的描述,是無效的。

為解決這一問題,可以選擇測量整個冠層。為此,可以嘗試使用渦度相關技術,對CO2濃度和垂直風速做一個短期的測量,用以計算白天降至冠層上方的CO2的實際流量。這種方法確實做到了沒有改變正在測量的過程,由此保證了相關測量的有效性。不過,在此過程中由於儀器的精密性而導致的測量結果的不準確,則是另外一個問題。

例如,“中國野生東北虎數量監測方法”的運用,也與測量的有效性相關。

對老虎的監測方法有:信息收集網絡法、傳統的樣線法、佔有法、基於獵物多度或生物量估算食肉類種群數量法等。張常智等在2002—2011年,用東北虎信息收集網絡法、樣線調查法、獵物生物量和捕食者關係法,對東北虎數量進行監測表明:1)用“老虎信息收集網絡法”研究 2006年完達山東部地區東北虎的種群現狀,結果顯示完達山東部地區2006年東北虎數量為6~9只,有1只成年雄虎,2~3只成年雌虎,2~4只亞成體虎和 1只小於 1歲的幼體虎;2)用“獵物生物量和捕食者關係法”得到完達山東部地區 2002年東北虎的密度為 0.356 只/100 km2,該地區能容納 22~27 只東北虎;3)用“樣線法”在黑龍江的老爺嶺南部和吉林省大龍嶺北部面積 1735.99 km2的區域內設置樣線 64 條,總長609 km,沒有發現東北虎足跡鏈。樣線調查的結果表明,2011年 2—3月該調查區域東北虎的數量為0只。由上述觀測結果可知,用“獵物生物量和捕食者關係法”以及“樣線法”觀測得到的老虎數量偏差較大。這是什麼原因造成的?

運用“獵物生物量和捕食者關係法”測得的老虎數量,似乎遠遠大於可能的真實數據。究其原因,主要在於:確定有蹄類特別是確定大型有蹄類動物絕對密度的調查方法,相當困難。在實際樣本調查中,或者在單個樣方統計中,由於調查隊伍的經驗有限,以及初次應用此方法時的經驗不足等因素,調查結果難免出現誤差;在調查的區域,老虎的數量確實與其捕食的有蹄類動物如鹿、麝、野兔、狼、熊、羚羊和野豬等有關,一般而言,更多數量的老虎,會導致上述動物數量的減少。不過,必須清楚,從現在的情況看,野外考察所得到的“這些有蹄類動物數量的減少”結論,很可能是人類的捕食以及相關活動導致的,而非相應的較多數量的老虎捕食所致。如果不考慮這一點,必然會導致“由獵物可獲得性調查出來的老虎數量高於實際的老虎數量”這一狀況。可以說,上述運用“獵物生物量和捕食者關係法”觀測東北虎“失效”的最重要原因,就在於在具體的測量過程中,預設的基本的概念“老虎是唯一的取食有蹄類的食肉類動物”——“測量的概念”,出現了問題,沒有涵蓋並且忽視了“研究的概念”——“其他動物以及人類對蹄類動物的數量的影響”,從而導致錯誤的測量結果。

對於“樣線法”,測得的數據為“0”,似乎也不可靠。造成這種情況的主要原因在於,沒有弄清楚“樣線法”運用的條件。其實,“樣線法”起源於俄羅斯,在俄羅斯應用悠久。此方法針對的是特定區域及整個景觀中的老虎數量的調查和監測。它基於足跡豐富度、分佈和特點,估計東北虎數量時,僅適用於東北虎以某一密度存在的情況(定居虎)。這樣,沿著路線行走時,遇見老虎足跡的幾率才較高,也才能用單位樣線長度老虎足跡密度作為東北虎真實密度的指標。

但在中國,對東北虎的生態學瞭解比較少,而且更重要的是東北虎的分佈密度極低,從而導致在絕大多數樣線中不能發現東北虎足跡,在同一樣線上發現多個老虎足跡的概率幾乎為零。此時,如果沒考慮到這一點,仍然運用“樣線法”去監測中國的東北虎,會導致其不能涵蓋“研究的概念”或“想象的概念”,造成監測結果的“無效”。

總之,通過考察生態學實驗中“測量的概念”、“研究的概念”、“想象的概念”之間的關係,努力保證實驗過程中“測量的概念”涵蓋但不與來自“研究的概念”或“想象的概念”重疊,是提高生態學實驗“有效性”並進而提高實驗“真實性”的一個有效途徑。

提高準確性以降低系統誤差

“準確性”的含義是“與事實、標準或真實情況相符合的程度”。在自然科學中,它常被稱作“準確度”,指的是被測量對象的測得值與其參考值的一致程度,故也被稱為“測量準確度”(accuracy of measurement)。準確度越高,意味著測量值與參考值越接近;反之,則越疏遠。這種“遠近”可由“系統誤差”表示,即:測量的準確性的高或低,指的是其系統誤差較小或較大,事實上是所得到的測量數據的平均值偏離參考值較少或較多。

福特對生態學中的測量準確性進行了探討。他認為,準確性指的是被測對象能被很好地不帶偏差地測量。當然,鑑於生態學測量對象和背景的複雜性,生態學實驗的測量往往是不準確的。在福特看來,所謂“不準確”,“通常是由於測量和取樣系統的技術性困難可能導致的偏差”。

如對於光合速率的野外測量,通常包括:1)在一個透明的葉室中將葉片封閉起來,使得葉片能夠被照射到;2)在葉室中通入一定量的氣流;3)使用紅外氣體分析儀測量在氣流通過葉室前後 CO

2濃度的變化;4)用CO2濃度變化乘以氣流流速來計算光合速率。

在上述實驗中,紅外氣體分析儀對於CO2濃度測量的準確性就是一個關鍵。早期的紅外氣體分析儀不太完善,使用的是實驗室標準的交流電,其響應時間很長,總是無法給出穩定的輸出。鑑此,不得不將葉室放置在葉片周圍數分鐘的時間,以確保得到較為準確的測量。不過,在此期間,如果光照強烈的話,葉室,尤其是氣體與葉室內的葉片會被加熱,從而導致測量不準確。為抵消這種過度加熱,針對葉室發展出了恆溫控制冷卻系統。

另外,氣體流速也很難測量,尤其對於小氣流,通常要封閉大量的葉片,以給出較大氣流的可測的CO2濃度差異。在測量植物水分狀況時也有類似的技術考慮,並且在解釋光合作用測量時必須考慮大氣溼度。

隨著快速響應紅外氣體分析儀和電子控制的發展,測量的穩定性得到了更好的保障,研究人員能夠在野外使用便攜式光合測量系統來測量在氣流通過葉室前後 CO

2濃度的變化。這樣的測量只要將小型葉室放置到葉片上一小段時間,在不需要複雜的溫度控制的情況下,就可完成。所有這些都提高了測量的準確性。

不過,必須注意,生態學測量實驗中的參考值的選取與傳統科學的有所不同。傳統科學實驗中的參考值,既可以來源於理論預測,也可以來源於已經完成的實驗,而不論來源於哪一個,一般都視為準確的,由此,相關實驗的準確度一般可以通過計算準確地獲得。對於生態學實驗,由於其理論往往不具有普遍性,不能涵蓋待測樣本,因此,根據理論預測不能得到準確的或普遍的參考值,參考值的選取只能依賴於已經完成的測量實驗數據的經驗統計。不過,由於經驗統計出來的相關數據可能(事實上是很可能)存在著不準確性,因此,對於某類生態學測量實驗,即使研究者擁有這樣的經驗統計數據,可以憑此獲得參考值,並且進一步衡量相應的測量數據的準確度,但是,由此完成的準確度的衡量本身有可能(事實上是很可能)不準確。更何況在較多情況下,與經驗統計數據或參考值相關的實驗沒有完成,沒有相關的參考值可以參考。此時,相應的生態學測量實驗的準確度是不能由計算得出的,只能依賴其他方法如“空白值”試驗,確定應該選擇什麼樣的實驗條件,以獲得準確的結果;或者依賴相關的理論和經驗分析,來定性地判斷該生態學測量實驗數據是否準確,或者在多大程度上準確。總氮案例之“空白值試驗”就表明了這一點。

在水質分析中,總氮測定常採用《GB 11894—89鹼性過硫酸鉀消解紫外分光光度計法》。在實際操作中,該方法經常存在空白值偏高的現象,影響測定準確度。有學者從實驗用水、過硫酸鉀、消解溫度和時間、玻璃器皿4個方面對此係統地進行了研究,並提出提高準確性的建議。

1)實驗用水。使用去離子水和超純水的測定結果與使用無氨水基本沒有差異,都達到了空白值的要求,因此在實驗中如果需要就可以使用這兩種實驗用水來代替;而新鮮蒸餾水由於沒有經過重蒸餾等處理,導致空白值較高,不宜在總氮測定實驗中使用。但由於去離子水和超純水在放置一段時間後會導致電導率上升,使空白值大大增高而達不到實驗要求,所以從提高工作效率和質量的角度考慮,可以使用新配製的去離子水,有條件的實驗室可以使用新配置的超純水。

2)過硫酸鉀。第一,關於它的純度,國產過硫酸鉀基本上很難達到國標規定的空白值要求,因此建議實驗時選用進口的過硫酸鉀,國產的過硫酸鉀必須是分析純試劑,最好經過重結晶提純後使用。第二,關於它的配置方法,過硫酸鉀溶解速度慢,常常需要加熱溶解,但在 60℃時,過硫酸鉀會分解成原子態氧和硫酸氫鉀,失去強氧化的效果。因此,當需要加熱溶解過硫酸鉀時,溫度要控制在 60℃以下。另外,應該採用 A方法(即分別稱取過硫酸鉀和氫氧化鈉,直接混合,再加水定溶),或者採用 B方法(即先配置氫氧化鈉溶液,待其溫度降至室溫後再加入過硫酸鉀溶液,兩者在加水時應緩慢加水,同時攪拌),來配置鹼性過硫酸鉀,這樣可以避免氫氧化鈉溶解時放熱使溫度升高引起局部的過硫酸鉀失效。第三,關於它的放置時間,時間過長會影響其氧化能力,鹼性過硫酸鉀的存放時間最好不要超過3天,最多不能超過7天,否則它會大大提高空白值。

3)消解溫度和時間。過硫酸鉀會隨著溫度的升高而逐步分解,但要分解完全,要求溫度達到 120℃以上,否則,殘餘的過硫酸鉀也會干擾測定結果。在實驗中,應消解時間 30 min 以上,以確保過硫酸鉀完全分解。如果所需測定的試樣成分比較複雜,含有某些難氧化的物質,則為保證消解完全,需適當延長消解時間至60 min。

4)玻璃器皿。試驗用玻璃器皿的潔淨程度對空白值有一定影響,這是由於消解過程中玻璃壁上難以清洗的有機物及其他物質混入介質中而使空白試驗值偏大。使用液酸浸泡過的玻璃器皿,其空白值明顯低於普通清洗的玻璃器皿的空白值,因此用液酸浸泡玻璃器皿是降低空白試驗值的重要手段。

上述提高總氮測定準確性的 4個方面的措施,不是直接將實驗值與參考值進行比較,而是採取其他所有可能的改變了的措施,以測定測試儀器的噪聲、試劑中的雜質、環境及操作過程中的沾汙等因素對樣品產生的綜合影響,衡量的準確準確性。一般來說,空白試驗值越低,數據離散程度越小,分析結果的精度越高,分析方法及分析操作者的測試水平越高。反之,則準確性越低,此時就要全面檢查試驗用水、試劑、量器和容器的沾汙情況、測量儀器的性能及試驗環境的狀態等,以便儘可能地降低空白試驗值。

增加精確性以實現其與真實性雙贏

生態學實驗的真實性是與其可靠性緊密關聯的。一般而言,可靠性越大,其真實性越大。而可靠性與實驗測量的精確性緊密相關。由此,增加精確性以保證可靠性和真實性,就是生態學實驗的重要目標了。

增加生態學實驗的精確性以保證可靠性

“精確性”的含義是“非常正確,精密而準確”。在大多數自然科學的應用中,“precision”被譯為“精密度”,表示的是:在相同條件下,對被測量對象進行多次反覆測量,所測得值之間的一致(符合)程度。故它也被稱為“測量精密度(precision of measurement)”。精確性所反映的是測得值的隨機誤差,精確性高意味著偶然誤差比較小,此時測量數據相對比較集中,否則,測量數據分散分佈,差異很大。一般來說,測量的“精確性”可以表示測量的可靠性,因為“精確性”越高,表示相應的測量差異性越小,由條件差異和隨機性差異引起的測量值的變動越小,所測得的值越穩定,顯著性差異就越小,測量結果就越可靠,並越能被人們接受。

例如,在古生態研究中,考察不同化石樣品中的物種丰度發現,即使這些樣品來自相同位置的地平線上的露頭或岩心部分,但是,由於實驗所獲得的樣品中的物種的丰度數據基本上不會完全一致,準確性較低,因此,對於此類古生態學實驗數值,其可靠性是值得懷疑的,也很難被人們接受。

為解決上述問題,生態學家對造成這種情況的原因進行了考察。他們猜想,造成這種情況的原因可能是原先的環境梯度、群落結構中斷或本地群落摘除變化。本寧頓(Bennington J B)和盧瑟福(Rutherford S D)對此加以系統研究,結果出人意料:造成這種情況的原因,是抽樣誤差和斑塊在露頭化石的分佈變異。相應地,改進樣品的採集工作,避免抽樣誤差以及減少“斑塊在露頭化石的分佈變異”,就成為提高這類實驗的準確性和可靠性的關鍵。

一般而言,精確性由各地的平均物種豐富度的估計值的置信區間(CI)表示,相比之下更精確的估計有較窄的置信區間。而可靠性是指重複樣品的附加條件產生等效置信區間的可能性。高可靠性意味著意外收集的重複樣品,讓周圍異常豐富的物種估計或寬或窄的置信區間在一個地方的概率很低。

仍然以上述案例為例加以說明。根據上述定義,在樣品的採集工作中,採集的樣品數量越多、樣品越大,精確性和可信性應該越好。但是,在這樣做時必須考慮到現實可行性。在實際的採樣過程中,研究者需要從野外實地基質中識別併除去無用的化石,並且還要進行計數。有時,這一工作需要耗費大量的人力、物力、財力和時間,難以承受。為解決這一難題,研究者往往會從露頭提取岩石大樣,進行簡單處理,並將經過簡單處理的樣品帶回實驗室進行研究。在露頭收集,可以以較小的額外費用獲得更多的重複樣品;在一個地方提取樣品,是基於一個地方有意義的度量標識出來的計數試樣的總數,它使得研究者不必拘泥於那些差別不大的樣本是否來自一個大樣本或多個小樣本。這樣做的目的就是,儘可能少地進行採集工作並且儘可能多地獲得相關信息。這也貫徹了以下生態學實驗的原則:精確性和可靠性是由樣本大小和抽樣數量決定的,因此需要生態學家們在設計抽樣方案時,最大限度地提高實驗的精確性和物種丰度估計的可靠性。

對於上述案例研究,本寧頓和盧瑟福改進了取樣工作:一是增加取樣工作,收集更多樣本;二是仍然增加取樣工作,收集較大樣本;三是恆定採樣工作,收集更多但較小的樣本。然後,他們進一步採用計算機模擬的方式,從兩個均勻片狀的物種丰度分佈的隨機和重複產生的樣本入手,通過編程計算以重複執行各種採樣協議,來檢驗不同級別的取樣工作,以及不同數量的重複樣品所得出的集群置信區間行為,從而最終評價並且改進取樣工作。這樣就可獲得較高的精確度和可信性。

對於精確性,在生態學實驗中,由於隨機誤差和偶然誤差幾乎無法避免,因此研究人員可以做的是要保證合理的、最低水平的取樣工作。而要做到這一點,研究人員就要增加野外和實驗室工作的時間、相關取樣區域和取樣數量和相關項目的預算。而且,在這樣做時,還要經常採取重複抽樣的方式,而且越多越好。因為,這可以在一定程度上保證較高的實驗精確性,讓實驗結果在統計意義上更具有說服性,也有助於提高普遍性。

選擇適當的實驗類型,實現精確性與逼真性的雙贏

如對於物種之間的共生群叢在生態學和分類學上是普遍存在的,並且在生態和進化的形成過程中常常起著關鍵作用。然而,通過操作並控制共生物種或者它們的棲息地,或者直接觀察它們的早期進化,去獲得相關的認識,是不可能的。因此,關於共生的形成、留存、進化的許多假說,在沒有人工系統的幫助下,都不可能被完全檢驗。

為了完全檢驗這些假說,生態學研究者建構了數學模型(mathematical models)、數字有機體(digital organisms)、人工生命系統(artificial living systems)等人工系統。對於這些系統,具有什麼特徵?它們的複雜性、可控性以及對未受干擾的自然系統的反映——真實性如何?莫梅尼(Momeni B)等在圖1中一般性地展現了這種關係。


生態學實驗真實性的追求—以有效性、準確性、精確性的考量為基礎


其中插圖顯示了可控性的不同尺度:(a)洛特卡-沃爾泰拉(Lotka-Volterra)數學模型,研究捕食者-獵物系統的動態;(b)Avida數字有機體,研究進

化;(c)構建的細菌系統,研究捕食者-獵物相互作用;(d)生物圈2號項目,研究地球生物圈的綜合生態系統

圖1 研究共生的人工系統,說明了在系統可控性與複雜性之間的權衡


根據圖 1,普遍地,從數學模型-數字有機體-人工生命系統-不受干擾的自然系統,其複雜性越來越高,可控性越來越低,真實性越來越高。數學模型和數字有機體傾向於抽象出生命系統最基本的和一般的方面,反映的是支配生態學的和進化的動力學抽象法則,其可控性最強,精確性最高,但是,它們不能徹底地對生物性質和進化變化進行取樣,而是在實驗基礎上對自然對象進行了抽象化的模型和數學處理,其複雜性最低,真實性最低,其高的精確性是以低的真實性為代價的。人工生命系統由一系列小的生命有機體組成的系統,也叫“微宇宙”,保持了自然系統中生命實體豐富的行為特徵和進化趨勢,但是,又降低了自然系統中大量相互作用的物種的網絡複雜性以及物種間的關聯度,因此,其與自然系統有較大的契合,控制性較高,精確性較高,複雜性較高,真實性與較高。不受干擾的自然系統,在這裡不是指沒有受到人類活動影響的自然系統,而是指沒有受到實驗者干擾但是可能受到人類活動影響的自然系統,由於實驗者對該對象系統沒有進行任何處理,因此相較於前述幾種系統,它的複雜性、真實性是最高的,控制性、精確性最差,其高的真實性是以差的精確性為代價的。

考察上述系統,由生態學研究者選擇人工生命系統是比較恰當的。因為,與數學模型以及數字有機體這樣的數學系統相比,人工生命系統以較差的精確性換取了較高的真實性。但是,與不受干擾的自然系統相比,人工生命系統又以較高的精確性換取了較低的真實性。因此,“人工生命系統起到了中間體的作用,填補了抽象的數學模型和不受干擾的自然系統之間的空隙。”出於生態學實驗精確性與真實性之間的雙贏或平衡,應該選擇人工生命系統進行實驗。

正是在上述認識的基礎上,莫梅尼等通過利用實驗室環境下的人工系統探索生物共生。他們認為,生命的網絡是由物種之間多樣性的共生編織的;共生從對抗性的相互作用如競爭到互利的相互作用如共棲變化;共生的起源和留存基礎如何?什麼影響了共生的生態和進化?共生體的夥伴如何進化和共同進化?這些問題通過自然系統很難回答,但是通過人工系統可以回答,因為人工系統具有降低的複雜性和可控性,非常有助於理解自然系統,可以作為自然系統有用的模型。他們描述了所形成的人工共生的多樣序列,包括自動機器的(robotic)、數字的(digital),經過遺傳工程處理的(genetically engineered)生物,以及在實驗室的環境下所具有的更自然的相互作用(more natural interactions)。這些人工系統用來研究各種共生以及推進更密切的共生群集的環境條件下的生態學和進化。人工共生的研究證實了理論的預言——對抗性的相互作用既能夠增進物種的多樣化,也能夠增進進化的速率。在幾個不同的人工共生系統中的空間棲息地和遷移格局的操縱表明,空間的異質性允許多樣性的產生和保持,並且強化了有代價的協作的穩定性。這些結果可以解釋共生關係是如何形成的,以及為什麼某些物種形成緊密的物理群叢(physical associations)。而且,一旦形成了,共生的相互作用會產生生態格局,在人工系統中的定量研究就有望揭示出來。

上面的案例表明,減少複雜性,增加控制性,人工生命系統能夠作為自然系統的有用模型發揮作用。隨著更多的人工共生系統的形成,以及它們被用來檢驗一系列關於物種相互作用的假說,去辨別普遍的、分類學上影響各種各樣的共生的生態學的和進化的原則,是可能的。從抽象的到鮮活的人工系統,已經被構建以便把握自然共生作用的本質特徵,並且回答某些關鍵的問題。

生態學實驗是複雜的,生態學實驗的“真實性”與實驗的類型及其選擇,與實驗的“有效性”“準確性”“精確性”緊密相關。一般而言,生態學實驗的“真實性”與“有效性”“準確性”是對應的,提高生態學實驗的“有效性”“準確性”會提高此實驗的“真實性”,但是,提高生態學實驗的“精確性”不一定會提高其“真實性”,因為,“準確性”與“可靠性”相對應,“準確性”越高,“可靠性”肯定越高,但其“真實性”不一定越高。鑑此,選擇合適的實驗類型,以獲得“精確性”與“真實性”的雙贏就非常重要。一般而言,選擇“微宇宙”——人工生命系統,能夠達到這一點。不過,在具體的生態學研究實踐中,究竟是採用數學系統,還是採用人工生命系統,甚至採用自然系統進行實驗,要視具體情況而定。(責任編輯 陳廣仁)

基金項目:國家社會科學基金重大項目(16ZDA112);教育部人文社會科學研究規劃基金項目(13YJA720019)

參考文獻(略)

生態學實驗真實性的追求—以有效性、準確性、精確性的考量為基礎

作者簡介:肖顯靜,華南師範大學公共管理學院哲學研究所,教授,研究方向為生態學哲學及科學技術與環境論。

注:本文發表於《科技導報》2018 年第18 期,敬請關注。


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