Введение

Экспериментальное исследование эмпирического извлечения информации в течение длительного периода времени. Долгосрочный эксперимент – это экспериментальная процедура, продолжающаяся в течение длительного времени, для проверки гипотезы или наблюдения явления, происходящего с крайне низкой скоростью. Что считается "длительным" периодом, зависит от области науки. Например, некоторые сельскохозяйственные полевые эксперименты проводятся более 100 лет, но в других областях гораздо более короткие эксперименты могут считаться "долгосрочными". Эксперимент – это "совокупность действий и наблюдений", подразумевающая воздействие одного или нескольких факторов (удобрений, субсидированных школьных обедов и т.д.) на изучаемую систему. Таким образом, долгосрочные эксперименты отличаются от неэкспериментальных долгосрочных исследований, в которых манипулирование изучаемой системой невозможно (например, Большое красное пятно Юпитера) или нецелесообразно (например, полевые наблюдения за поведением шимпанзе).

В физике

Оксфордский электрический колокол звонит в Оксфордском университете с 1840 года, хотя есть основания полагать, что он может быть старше на 15 лет. Часы Беверли в Университете Отаго идут с 1864 года. Эксперимент с каплей смолы в Университете Квинсленда проводится с 1927 года.

В ботанике

Эксперимент Вильяма Джеймса Била по прорастанию семян проводится с 1879 года. Это самый старый непрерывно продолжающийся эксперимент в ботанике. Завершение эксперимента запланировано на 2100 год. Эксперимент Godwin Plots, проводимый в заповеднике Уикен Фен в Кембриджшире, Англия, начался в 1920-х годах и изучает различия между участками растительности, которые никогда не скашиваются, и участками, скашиваемыми раз в четыре, три, два года или ежегодно.

В сельскохозяйственных исследованиях

Долгосрочные эксперименты проверяют устойчивость различных методов ведения сельского хозяйства, измеряя тенденции урожайности на протяжении десятилетий. Примеры включают эксперимент с парковой травой на экспериментальной станции Ротамстед (1843 г. – настоящее время), Morrow Plots (1876 г. – настоящее время) в Университете Иллинойса в Урбане-Шампейне, Sanborn Field в Университете Миссури (1888 г. – настоящее время), Magruder Plots (1892 г. – настоящее время) в Университете штата Оклахома, Auburn's Old Rotation (1896 г. – настоящее время) и эксперимент Хогли (1939–1982 гг.?). Эксперименты в Ротамстеде показали, что «урожайность зерновых может поддерживаться (и даже увеличиваться) почти 150 лет в монокультурах пшеницы и ячменя при ежегодном внесении органических или неорганических удобрений». Эти результаты показывают, что методы, которые некоторые сторонники устойчивого сельского хозяйства считают неустойчивыми, могут сохранять «способность фермы производить продукцию бесконечно», по крайней мере, в определенных условиях. Но даже если разнообразие культур в пространстве или времени (севооборот) и органические удобрения не всегда необходимы для устойчивости, существует множество доказательств из Ротамстеда и других мест, подтверждающих, что они часто полезны. Эксперимент на альпийских пастбищах проводится в Швейцарии на Шиниге-Платте с 1920-х годов, изучая влияние человека на альпийскую среду. Эксперимент Хогли был примечателен как редкий пример долгосрочного эксперимента в органическом сельском хозяйстве без внешнего внесения питательных веществ. Однако спустя около 30 лет было решено начать ввозить навоз. Существуют разногласия относительно того, был ли «снижение относительной урожайности на органическом участке» вызвано истощением питательных веществ в почве. В различных краткосрочных экспериментах бобовые (в симбиозе с азотфиксирующими ризобиями) использовались в качестве источника азота, но хорошая краткосрочная урожайность не доказывает устойчивость системы. Проблема в том, что высвобождение азота из органического вещества почвы может компенсировать недостаток азота из бобовых в течение десятилетия и более. Old Rotation показал, что азот из бобовых может компенсировать азот, удаляемый с урожаем в долгосрочной перспективе. Важно отметить, что азот из бобовых не удалялся, как это было бы с соей, а запахивался в почву в качестве зеленого удобрения. В Old Rotation зеленое удобрение выращивалось зимой для обеспечения азотом летних культур (хлопка); это было бы менее целесообразно в более холодных климатах. К долгосрочным сельскохозяйственным экспериментам, начатым позднее, относятся долгосрочные исследования сельскохозяйственных систем в UC Davis, начатые в 1993 году.

В микробиологии

В Центре астробиологии Великобритании при Эдинбургском университете и в Институте аэрокосмической медицины при Немецком аэрокосмическом центре Чарльз Кокель и Ральф Мёлер основали "500-летний микробиологический эксперимент", начатый в июле 2014 года для изучения потери жизнеспособности бактерий, устойчивых к высушиванию, в течение длительных периодов времени. Эксперимент включает изучение вегетативных бактерий (крайне толерантных цианобактерий Chroococcidiopsis sp.) и спорообразующих бактерий (Bacillus subtilis). Эксперимент состоит из двух дубовых ящиков, содержащих дублированные образцы, 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 последующих 475 лет, будут вскрываться тройные образцы обоих организмов, находящихся в стеклянных ампулах, и проводиться подсчет количества жизнеспособных клеток. Первая точка отбора была выполнена в 2014 году, а последняя запланирована на 30 июня 2514 года. Внутри каждого ящика эксперимент дублируется в вариант с пониженным и не пониженным фоновым излучением, при этом один набор образцов хранится в свинцовом ящике для уменьшения влияния фонового излучения, что позволит изучить воздействие радиации в сочетании с высушиванием на жизнеспособность в течение длительных периодов. Эксперимент был инициирован стремлением понять, как микробы выживают при высыхании в пустынях, породах, вечной мерзлоте и их потенциальную выживаемость в космосе. Также будет исследовано разрушение и механизмы деградации биомолекул. Помимо основного эксперимента, существует ряд образцов, включая высушенные агаровые пластинки и эндолиты, предназначенные для длительного изучения. Один из деревянных ящиков был доставлен в Музей естественной истории 27 февраля 2015 года и будет храниться в цианобактериальной коллекции.

В эволюционной биологии

Эксперимент по долгосрочной эволюции кишечной палочки (LTEE), исследование в области экспериментальной эволюции, начатое Ричардом Ленски, продолжается с 1988 года и насчитывает более 70 000 поколений. Эксперименты по эволюции кукурузы под воздействием искусственного отбора по содержанию масла и белка длятся больше лет, но включают гораздо меньше поколений (всего 65). Программа разведения одомашненной серебристой лисы, начатая в 1959 году, продолжается и демонстрирует впечатляющие результаты. Эксперимент "Темная муха", начатый Сюичи Мори (Киотский университет) в 1954 году, изучает эволюцию обычной плодовой мушки, выращенной в постоянной темноте в течение 57 лет (более 1400 поколений). В 2012 году третий руководитель эксперимента, Наоюки Фузэ, выполнил полное секвенирование генома штамма и сообщил о примерно 5% отличиях от штамма дикого типа.

В экологии

Национальный научный фонд США поддерживает ряд долгосрочных экологических экспериментов, преимущественно в экосистемах, которые в меньшей степени подвергаются прямому воздействию человека, чем большинство сельскохозяйственных экосистем. См. LTER. В Великобритании Ecological Continuity Trust занимается продвижением и обеспечением будущего долгосрочных экологических экспериментов, поддерживая реестр экспериментов, в которых обработка проводилась в течение как минимум шести лет. Ряд других территорий, иногда называемых невольными парками, можно рассматривать как долгосрочные экологические эксперименты, поскольку они были заброшены людьми и вернулись к почти дикому состоянию. К ним относятся территории, заброшенные по политическим причинам, такие как Корейская демилитаризованная зона, или из-за экологического загрязнения, например, зона отчуждения Чернобыльской АЭС.

В медицине и психологии

Исследование Фреймингема проводится непрерывно с 1948 года. Грант-исследование, проводимое в Лаборатории изучения развития взрослого человека при отделении психиатрии больницы Бригама и Женщины, входящей в состав Гарвардской медицинской школы, является продольным исследованием развития человека во взрослом возрасте. В рамках исследования наблюдаются две группы участников в процессе старения (268 выпускников Гарвардского университета и 456 мужчин из неблагополучных районов Бостона). Исследование ведется с 1937 года и в настоящее время является самым продолжительным исследованием взрослой жизни, когда-либо проводившимся.