Долгосрочный эксперимент — это экспериментальная процедура, которая длится в течение длительного периода времени, чтобы проверить гипотезу или наблюдать явление, которое происходит крайне медленно. Какая продолжительность считается «длительной», зависит от академической дисциплины . Например, несколько сельскохозяйственных полевых экспериментов проводились более 100 лет, но гораздо более короткие эксперименты могут квалифицироваться как «долгосрочные» в других дисциплинах. Эксперимент — это «набор действий и наблюдений», подразумевающий, что одно или несколько воздействий (удобрение, субсидируемые школьные обеды и т. д.) накладываются на изучаемую систему. Поэтому долгосрочные эксперименты контрастируют с неэкспериментальными долгосрочными исследованиями, в которых манипулирование изучаемой системой невозможно (например, Большое Красное Пятно Юпитера ) или нежелательно (например, полевые наблюдения за поведением шимпанзе ).
Оксфордский электрический колокол звонит в Оксфордском университете с 1840 года, хотя есть некоторые основания полагать, что он может быть на 15 лет старше. [1]
Часы Беверли в Университете Отаго работают с 1864 года.
Эксперимент по падению смолы проводится в Университете Квинсленда с 1927 года.
Эксперимент Уильяма Джеймса Била по прорастанию проводится с 1879 года. Это старейший из текущих экспериментов в ботанике. Его завершение запланировано на 2100 год.
Эксперимент « Участки Годвина» в заповеднике Уикен-Фен в Кембриджшире , Англия, проводится с 1920-х годов и изучает различия между участками растительности, которые никогда не вырубаются, и соответственно все четыре, три или два года и каждый год.
Долгосрочные эксперименты проверяют устойчивость различных методов ведения сельского хозяйства, измеряемую тенденциями урожайности за десятилетия. Примерами служат эксперимент с травой в парке на экспериментальной станции Ротамстеда (1843–настоящее время), участки Морроу (1876–настоящее время) в Университете Иллинойса в Урбане-Шампейне , поле Санборн в Университете Миссури (1888–настоящее время), участки Магрудера (1892–настоящее время) в Университете штата Оклахома , старый поворот Оберна (1896–настоящее время) и эксперимент Хоули (1939–1982?).
Эксперименты в Ротамстеде показали, что «урожаи зерна могут поддерживаться (и даже увеличиваться) в течение почти 150 лет в монокультурах пшеницы и ячменя, при ежегодном внесении органических или неорганических удобрений». [2] Эти результаты показывают, что методы, которые некоторые сторонники устойчивого сельского хозяйства считают неустойчивыми , могут сохранять «способность фермы производить продукцию постоянно», по крайней мере, при некоторых обстоятельствах. Но даже если разнообразие культур в пространстве или времени ( севооборот ) и органические вложения не всегда необходимы для устойчивости, есть многочисленные доказательства из Ротамстеда и других мест, что они часто полезны.
Эксперимент на альпийских пастбищах проводился в Швейцарии в Шиниге Платте с 1920-х годов с целью изучения влияния человека на альпийскую среду. [3]
Эксперимент Хоули был примечателен как редкий пример долгосрочного эксперимента в органическом земледелии без внешних поставок питательных веществ. Однако примерно через 30 лет было решено начать импортировать навоз. Существуют некоторые разногласия относительно того, было ли «снижение относительной урожайности в органическом разделе» вызвано истощением питательных веществ в почве. [4]
Различные краткосрочные эксперименты использовали бобовые (в симбиозе с азотфиксирующими ризобиями ) в качестве источника азота, но хорошие краткосрочные урожаи не доказывают, что система является устойчивой. Проблема в том, что высвобождение азота из органического вещества почвы может восполнить любой дефицит азота из бобовых в течение десятилетия или более. Старый севооборот показал, что азот из бобовых может уравновесить азот, удаленный из собранного урожая в долгосрочной перспективе. Ключевым моментом является то, что азот из бобовых не удалялся, как это было бы с соей, а запахивался как зеленое удобрение. В старом севообороте зеленое удобрение выращивалось зимой для снабжения азотом летней культуры (хлопка); это было бы менее практично в более холодном климате. [ необходима цитата ]
Долгосрочные сельскохозяйственные эксперименты, начатые совсем недавно, включают эксперименты по долгосрочным исследованиям сельскохозяйственных систем в Калифорнийском университете в Дэвисе, начатые в 1993 году. [5]
В Центре астробиологии Великобритании в Эдинбургском университете и в Институте аэрокосмической медицины Немецкого аэрокосмического центра Чарльз Кокелл и Ральф Мёллер основали «500-летний микробиологический эксперимент», который начался в июле 2014 года для изучения потери жизнеспособности бактерий, устойчивых к высыханию, в течение длительных периодов. Эксперимент включает изучение вегетативных бактерий (чрезвычайно устойчивая цианобактерия Chroococcidiopsis sp.) и спорообразующих бактерий ( Bacillus subtilis ). [6] [7]
Эксперимент состоит из двух дубовых деревянных ящиков, содержащих дубликаты образцов, которые будут храниться в Эдинбургском университете и Музее естественной истории . Каждые два года в течение следующих 24 лет, а затем каждые 25 лет в течение следующих 475 лет, будут открываться тройные образцы обоих организмов, содержащиеся в стеклянных ампулах, и подсчитываться количество жизнеспособных клеток. Первая временная точка была взята в 2014 году, а последняя, как предполагается, будет взята 30 июня 2514 года. В каждом ящике эксперимент дублируется в эксперименте с уменьшенным и не уменьшенным фоновым излучением, при этом один набор образцов хранится в свинцовом ящике для уменьшения фонового излучения, что позволяет изучать влияние излучения в сочетании с высыханием на жизнеспособность в течение длительных периодов. Это было мотивировано желанием понять, как микробы переживают высыхание в пустынях, скалах, вечной мерзлоте и их потенциальное выживание в космосе. Также будут изучаться разрушение и пути деградации биомолекул. В дополнение к основному эксперименту, имеется множество образцов, включая высушенные агаровые пластины и эндолиты для исследования в течение длительных периодов времени. [ необходима ссылка ]
Один из деревянных ящиков был доставлен в Музей естественной истории 27 февраля 2015 года и будет храниться в коллекции цианобактерий.
Эксперимент по долгосрочной эволюции E. coli (LTEE), исследование экспериментальной эволюции, инициированное Ричардом Ленски , проводится с 1988 года на протяжении более 70 000 поколений. [8] [9] Эксперименты с эволюцией кукурузы в условиях искусственного отбора по содержанию масла и белка охватывают больше лет, но гораздо меньше поколений (всего 65). [10] [11]
Одомашненная серебристо-черная лисица , программа разведения которой ведется с 1959 года и дает впечатляющие результаты.
Эксперимент «Темная муха», начатый Сюити Мори (Киотский университет) в 1954 году, изучает эволюцию обычной плодовой мухи, выращенной в постоянно темной комнате в течение 57 лет (более 1400 поколений). В 2012 году третий преемник эксперимента, Наоюки Фьюз, провел полное секвенирование генома штамма и сообщил о примерно 5% изменений по сравнению с штаммом дикой природы. [12]
Национальный научный фонд США поддерживает ряд долгосрочных экологических экспериментов, в основном в экосистемах, которые в меньшей степени напрямую подвержены влиянию человека, чем большинство сельскохозяйственных экосистем. См. LTER . В Великобритании Ecological Continuity Trust работает над продвижением и обеспечением будущего долгосрочных экологических экспериментов, ведя реестр экспериментов, в которых обработки применялись в течение как минимум шести лет.
Ряд других территорий, иногда называемых недобровольными парками , можно рассматривать как долгосрочные экологические эксперименты, поскольку они были заброшены людьми и возвращены в почти дикое состояние. К ним относятся территории, заброшенные по политическим причинам, такие как Корейская демилитаризованная зона , или загрязненные окружающей средой, такие как Зона отчуждения Чернобыльской АЭС .
Исследование сердца во Фрамингеме проводится непрерывно с 1948 года.
Грантовое исследование в Лаборатории развития взрослых в отделении психиатрии в Бригаме и Женской больнице , филиале Гарвардской медицинской школы , проводит продольное исследование развития человека во взрослом возрасте , отслеживая две группы людей по мере их старения (268 выпускников Гарварда и 456 мужчин из центральной части Бостона ). Исследование продолжается с 1937 года и в настоящее время является самым продолжительным исследованием взрослой жизни из когда-либо проводившихся.