Введение

"Измеряй все измеримое и сделай неизмеримое измеримым"

Галилео Галилей (1564-1642)

Введение

Биометрия как наука

Современный эколог должен не только хорошо знать свою специальность, но и приобщаться к исследовательской работе, вносить посильный вклад в сокровищницу знаний о природе.

Знания о природе приобретаются в основном путем наблюдений, сравнения и опыта. Причем под наблюдением в широком смысле подразумевают процесс планомерного добывания и накопления фактов независимо от того, как оно осуществляется – в эксперименте или непосредственным описанием изучаемого предмета.

"Факты – это воздух ученого, – писал И.П. Павлов. – Без них ваши "теории" – пустые потуги"¹ Только опираясь на прочный фундамент фактов можно рассчитывать на успех в работе.

Но факты – это еще не наука. Как груда строительных материалов не является зданием, так и масса накопленных фактов не составляет содержание науки. Только сведенные в некую систему факты приобретают определенный смысл, позволяют извлечь заключенную в них информацию. Эта работа требует от исследователя не только профессионального мастерства, но и умения правильно планировать эксперименты, анализировать их результаты, делать из фактов научно обоснованные выводы. Система таких знаний и составляет содержание биометрии – науки, призванной играть хотя и вспомогательную, но весьма важную роль в экологических исследованиях.

Термин "биометрия" ввел в науку Ф. Гальтон в 1889 году, имея в виду новое направление в биологии и антропологии, связанное с применением математических методик в исследовательской работе.

Затем Г. Дункер в 1889 году предложил другое название – "вариационная статистика", – которое также вошло в обиход. Так появились разные названия одного и того же предмета, хотя буквальный смысл их не одинаков. Понятие "биометрия" (от греч. bios – жизнь и metron – мера) означает измерение биологических объектов, а термин "вариационная статистика" (от лат. variatio – измерение, колебание и status – состояние, положение вещей) понимают как статистическую обработку результатов измерений. Оба термина недостаточно точны. Отсюда попытки заменить их термином "биологическая статистика" (А.В. Леонтович, 1909; П.Ф. Рокицкий, 1973), который также не лишен недостатков.

Учитывая отсутствие общепринятого названия предмета, Ю.Л. Помярский в 1935 году пришел к выводу, что из всех предложенных терминов наиболее удачным следует считать термин "биометрия", как наиболее четко отражающий содержание этого предмета. Следуя этому выводу, мы будем пользоваться первоначальным термином "биометрия", как более кратким и удобным в обращении, применяя его в том смысле, который он приобрел после классических работ Р. Фишера в 1958 году.

Специфика биометрии, ее место в системе биологических наук

С формальной точки зрения биометрия представляет совокупность математических методов, принимаемых в биологии и заимствованных главным образом из области математической статистики и теории вероятностей. Однако отождествлять биометрию с математической статистикой и теорией вероятностей нельзя.

Биометрия имеет свою специфику, свои отличительные черты и занимает определенное место в системе биологических наук. Современная биометрия – это раздел биологии, содержанием которого является планирование наблюдений и статистическая обработка их результатов; математическая статистика и теория вероятностей – разделы математики, теоретические, фундаментальные науки, рассматривающие массовые явления без относительно к специфике составляющих их элементов.

А биометрия – прикладная наука, исследующая конкретные биологические объекты с применением математических методов. Биометрия возникла из потребностей биологии и опирается преимущественно на индуктивный метод, отталкиваясь от конкретных фактов, которые она анализирует с помощью математических методов.

Характерной особенностью биометрии является также то, что ее методы применяют при анализе не отдельных фактов, а их совокупностей, т.е. явлений массового характера, в сфере которых обнаруживаются закономерности, не свойственные единичным наблюдениям.

История развития биометрии

Биометрия в своем историческом развитии прошла долгий и сложный путь – от чисто словесного описания биологических объектов к их измерениям, от статистических сводок и таблиц к статистическому анализу массовых явлений. В истории биометрии можно отметить несколько периодов, или этапов.

Первый период, описательный, берет свое начало в ХVII столетии. В это время происходит переход от словесного описания и элементарного количественного учета биологических объектов к их числовым характеристикам. Измерения рассматриваются как метод научного познания живой природы.

Второй период, начавшийся в первой половине ХІХ в., ознаменован работами А. Кетле (1796-1874) – бельгийский антрополог и статистик. ("О человеке и развитии его способностей или оной социальной физики" (1835), "О социальной системе и законах, управляющих ею" (1848), "Антропология" (1871)). В это время закладываются основы биометрии как науки, целью которой является не описания явлений, а их анализ, направленный на открытие статистических закономерностей, которые действуют в сфере массовых явлений. Биометрию рассматривают одновременно и как науку, и как метод научного познания.

Третий период, формалистический, характеризуется возникновением и развитием английской биометрической школы во главе с Ф. Гальтоном (1822-1911) и К. Пирсон (1857-1936). В это время создают математический аппарат биометрии и предпринимают попытки его к изучению проблемы наследственности и изменчивости организмов.

Четвертый период, рационалистический, начинается с 1902 г. классическими исследованиями датского ученого В. Когансена (1857-1927), показавшего, что в области биологических исследований первое место должно принадлежать биологическому эксперименту, а не математике. Математические методы должны применятся как вспомогательный аппарат при обработке экспериментальных данных.

Пятый период в развитии биометрии открывают классические работы Стьюдента [В. Госсет (1876-1937)] и Р. Фишера (1890-1962). В это время создаются основы теории малой выборки, теории планирования экспериментов, вводятся в содержание биометрии новые термины и понятия. Все эти новшества связаны с революцией в биологии, с ломкой устаревших принципов и понятий в области исследовательской работы, с усилением процесса математизации биологии. Происходит все более заметная специализация биометрии, применения ее методов в самых различных областях биологии, медицины, антропологии и других смежных науках.

1 Павлов И.П. Избр. тр.М., 1964.с.37