Ekologie - Ecology

Ekologie

Ekologie se zabývá celým rozsahem života, od drobných bakterií až po procesy, které pokrývají celou planetu. Ekologové studují mnoho různorodých a složitých vztahů mezi druhy, jako je predace a opylování . Rozmanitost života je organizována do různých stanovišť , od suchozemských (středních) po vodní ekosystémy .

Část série na
Biologie
Věda o životě
Index Obrys Glosář Historie ( časová osa )
Klíčové komponenty Buněčná teorie Ekosystém Vývoj Fylogeneze Vlastnosti života Přizpůsobování Zpracování energie Růst Objednat Nařízení Reprodukce Reakce na životní prostředí Domény a království života Archaea Bakterie Eukarya ( Zvířata , Houby , Rostliny , Protisté )
Pobočky Anatomie Biotechnologie Botanika Buněčná biologie Ekologie Evoluční biologie Genetika mořská biologie Mikrobiologie Molekulární biologie Mykologie Neurověda Paleontologie Phycology Fyziologie Protistologie Virologie Zoologie
Výzkum Biolog ( seznam) Seznam cen biologie Seznam časopisů Seznam metod výzkumu Seznam nevyřešených problémů
Aplikace Zemědělská věda Biomedicínské vědy Zdravotnická technologie Pharming
Biologický portál  Kategorie
proti t E

Ekologie (z řečtiny : οἶκος , „dům“ a -λογία , „studium“) je studium vztahů mezi živými organismy, včetně lidí, a jejich fyzickým prostředím [1] , [2] . Ekologie zvažuje organismy na úrovni jednotlivce, populace , komunity , ekosystémů a biosféry . Ekologie se překrývá s úzce souvisejícími vědami o biogeografii , evoluční biologii , genetice , etologii a přírodní historii . Ekologie je odvětví biologie a není synonymem pro environmentalismus .

Ekologie je mimo jiné studium:

• Životní procesy, interakce a adaptace
• Pohyb materiálů a energie živými komunitami
• Nástupnickou vývoj ekosystémů
• Spolupráce, konkurence a predace v rámci druhů a mezi nimi .
• Četnost , biomasa a distribuci organizmů v souvislosti s prostředím .
• Vzory biodiverzity a její vliv na ekosystémové procesy

Ekologie má praktické uplatnění v biologii ochrany , managementu mokřadů, hospodaření s přírodními zdroji ( agroekologie , zemědělství , lesnictví , agrolesnictví , rybolov ), plánování města ( městská ekologie ), zdraví komunity , ekonomie , základní a aplikovaná věda a sociální interakce člověka ( ekologie člověka) ).

Slovo „ekologie“ („Ökologie“) vytvořil v roce 1866 německý vědec Ernst Haeckel a koncem 19. století se stalo přísnou vědou . Evoluční koncepce související s adaptací a přirozeným výběrem jsou základními kameny moderní ekologické teorie .

Ekosystémy jsou dynamicky interagující systémy organismů , společenství , která tvoří, a neživých složek jejich prostředí. Ekosystémové procesy, jako je primární produkce , koloběh živin a speciální konstrukce , regulují tok energie a hmoty prostředím. Ekosystémy mají mechanismy biofyzické zpětné vazby, které moderují procesy působící na živé ( biotické ) a neživé ( abiotické ) součásti planety. Ekosystémy udržují funkce podporující život a poskytují ekosystémové služby, jako je produkce biomasy (potraviny, palivo, vláknina a medicína), regulace klimatu , globální biogeochemické cykly , filtrace vody , tvorba půdy , kontrola eroze , ochrana před povodněmi a mnoho dalších přírodních vlastností vědecké, historické, ekonomické nebo vnitřní hodnoty.

Úrovně, rozsah a rozsah organizace

Rozsah ekologie obsahuje širokou škálu interagujících úrovní organizace zahrnujících mikroúrovně (např. Buňky ) do fenoménů planetárního měřítka (např. Biosféra ) . Ekosystémy například obsahují abiotické zdroje a interagující formy života (tj. Jednotlivé organismy, které se agregují do populací, které se agregují do odlišných ekologických společenství). Ekosystémy jsou dynamické, nesledují vždy lineární postupnou cestu, ale vždy se mění, někdy rychle a někdy tak pomalu, že může trvat tisíce let, než ekologické procesy způsobí určité postupné fáze lesa. Oblast ekosystému se může velmi lišit, od malé po obrovskou. Jediný strom má malý význam pro klasifikaci lesního ekosystému, ale je kriticky důležitý pro organismy žijící v něm a na něm. Během života jednoho listu může existovat několik generací populace mšic . Každá z těchto mšic zase podporuje různorodá bakteriální společenství. Povahu spojení v ekologických komunitách nelze vysvětlit tím, že budeme detailně znát podrobnosti o každém druhu, protože vznikající schéma není ani odhaleno, ani předpovězeno, dokud není ekosystém studován jako integrovaný celek. Některé ekologické principy však vykazují kolektivní vlastnosti, kde součet složek vysvětluje vlastnosti celku, například porodnost populace se rovná součtu jednotlivých porodů za určený časový rámec.

Hlavní subdisciplíny ekologie, populační (nebo komunitní ) ekologie a ekosystémové ekologie vykazují rozdíl nejen v rozsahu, ale také ve dvou kontrastních paradigmatech v této oblasti. První se zaměřuje na distribuci a hojnost organismů, zatímco druhý se zaměřuje na toky materiálů a energií.

Hierarchie

Rozsah ekologické dynamiky může fungovat jako uzavřený systém, například mšice migrující na jednom stromu, a zároveň zůstávají otevřené s ohledem na vlivy v širším měřítku, jako je atmosféra nebo klima. Ekologové proto klasifikují ekosystémy hierarchicky analýzou dat shromážděných z jemnějších jednotek měřítka, jako jsou vegetační asociace , klima a typy půd , a integrují tyto informace k identifikaci vznikajících vzorců jednotné organizace a procesů, které fungují na místní, regionální, krajinné a chronologické úrovni. váhy.

Aby bylo možné strukturovat studium ekologie do koncepčně zvládnutelného rámce, je biologický svět organizován do vnořené hierarchie , v rozsahu od genů po buňky , tkáně , orgány , organismy , druhy , populace , komunity , ekosystémy , do biomů a až na úroveň biosféry . Tento rámec tvoří panarchy a vykazuje nelineární chování; to znamená, že „účinek a příčina jsou nepřiměřené, takže malé změny kritických proměnných, jako je počet fixátorů dusíku , mohou vést k nepřiměřeným, možná nevratným změnám vlastností systému“.

Biodiverzita

Biodiverzita (zkratka „biologické rozmanitosti“) popisuje rozmanitost života od genů po ekosystémy a pokrývá všechny úrovně biologické organizace. Termín má několik interpretací a existuje mnoho způsobů, jak indexovat, měřit, charakterizovat a reprezentovat jeho složitou organizaci. Biodiverzita zahrnuje druhovou diverzitu , ekosystémovou rozmanitost a genetickou rozmanitost a vědci se zajímají o to, jak tato rozmanitost ovlivňuje složité ekologické procesy fungující na těchto úrovních a mezi nimi. Biodiverzita hraje důležitou roli v ekosystémových službách, které ze své podstaty udržují a zlepšují kvalitu života člověka. Priority ochrany a techniky řízení vyžadují různé přístupy a úvahy k řešení plného ekologického rozsahu biologické rozmanitosti. Přírodní kapitál, který podporuje populace, je rozhodující pro zachování ekosystémových služeb a migrace druhů (např. Říční výběhy ryb a kontrola ptačího hmyzu) byla implikována jako jeden z mechanismů, kterými dochází ke ztrátám těchto služeb. Porozumění biologické rozmanitosti má praktické uplatnění pro plánovače ochrany druhů a ekosystémů, protože poskytují doporučení pro poradenství poradenským firmám, vládám a průmyslu.

Místo výskytu

Biodiverzita korálového útesu . Korály se přizpůsobují a upravují své prostředí vytvářením koster uhličitanu vápenatého . To poskytuje podmínky pro růst budoucím generacím a vytváří stanoviště pro mnoho dalších druhů.

Dlouhoocasý broadbill buduje své hnízdo

Stanoviště druhu popisuje prostředí, ve kterém se druh vyskytuje, a typ společenství, které v důsledku toho vzniká. Přesněji řečeno, „stanoviště lze definovat jako oblasti v environmentálním prostoru, které se skládají z více dimenzí, z nichž každá představuje biotickou nebo abiotickou proměnnou prostředí; tj. Jakákoli složka nebo charakteristika životního prostředí přímo související (např. Pícní biomasa a kvalita) nebo nepřímo (např. nadmořská výška) k využití místa zvířetem. “ Biotopem může být například vodní nebo suchozemské prostředí, které lze dále kategorizovat jako horský nebo alpský ekosystém. Posuny stanovišť poskytují důležitý důkaz konkurence v přírodě, kde se jedna populace mění vzhledem k stanovištím, která zaujímá většina ostatních jedinců tohoto druhu. Například jedna populace druhu tropické ještěrky ( Tropidurus hispidus ) má zploštělé tělo vzhledem k hlavním populacím, které žijí v otevřené savaně. Populace, která žije v izolovaném skalním výchozu, se skrývá ve štěrbinách, kde její zploštělé tělo nabízí selektivní výhodu. K posunům stanovišť dochází také ve vývojové historii života obojživelníků a u hmyzu, který přechází z vodních na suchozemská stanoviště. Biotop a stanoviště se někdy používají zaměnitelně, ale první z nich platí pro prostředí komunity, zatímco druhé platí pro prostředí druhu.

Výklenek

Termitiště s různou výškou komínů reguluje výměnu plynu, teplotu a další parametry prostředí, které jsou potřebné k udržení vnitřní fyziologie celé kolonie.

Definice mezery pocházejí z roku 1917, ale G. Evelyn Hutchinson dosáhl koncepčních pokroků v roce 1957 zavedením široce přijaté definice: „soubor biotických a abiotických podmínek, ve kterých je druh schopen přetrvávat a udržovat stabilní velikost populace“. Ekologická nika je ústředním pojmem v ekologii organismů a je rozdělena na základní a realizovanou mezeru. Základním výklenkem je soubor podmínek prostředí, za kterých je druh schopen přetrvávat. Realizovaný výklenek je souborem environmentálních a ekologických podmínek, za kterých druh přetrvává. Hutchinsonovský výklenek je definován více technicky jako „ euklidovský hyperprostor, jehož rozměry jsou definovány jako environmentální proměnné a jehož velikost je funkcí počtu hodnot, které mohou hodnoty prostředí předpokládat a pro které má organismus pozitivní kondici “.

Biogeografické vzorce a distribuce rozsahu jsou vysvětleny nebo předpovězeny prostřednictvím znalosti vlastností druhu a specifických požadavků daného druhu . Druhy mají funkční rysy, které jsou jedinečně přizpůsobeny ekologickému výklenku. Znak je měřitelná vlastnost, fenotyp nebo charakteristika organismu, která může ovlivnit jeho přežití. Geny hrají důležitou roli v souhře vývoje a environmentálního vyjádření vlastností. Rezidentní druhy vyvíjejí vlastnosti, které jsou přizpůsobeny selekčním tlakům jejich místního prostředí. To jim obvykle poskytuje konkurenční výhodu a odrazuje podobně přizpůsobené druhy od překrývajícího se geografického rozsahu. Princip konkurenčního vyloučení říká, že dva druhy nemohou koexistovat neomezeně dlouho tím, že žijí ze stejného omezujícího zdroje ; jeden bude vždy konkurovat druhému. Když se podobně přizpůsobené druhy geograficky překrývají, bližší kontrola odhalí jemné ekologické rozdíly v jejich stanovištích nebo dietních požadavcích. Některé modely a empirické studie však naznačují, že poruchy mohou stabilizovat koevoluci a sdílenou mezerovou obsazenost podobných druhů obývajících druhově bohatá společenství. Stanoviště plus výklenek se nazývá ekotop , který je definován jako celá řada environmentálních a biologických proměnných ovlivňujících celý druh.

Výklenková konstrukce

Organismy jsou vystaveny tlakům na životní prostředí, ale také upravují svá stanoviště. Regulační zpětné vazby mezi organismy a jejich prostředím může ovlivnit podmínky z lokální (např bobr rybník ) na celosvětovém měřítku, v průběhu času, a dokonce i po smrti, jako tlející klády nebo kyselina křemičitá kostra vkladů z mořských živočichů. Proces a koncepce ekosystémového inženýrství se vztahují k výklenkové konstrukci , ale první se týká pouze fyzických modifikací stanoviště, zatímco druhý také bere v úvahu evoluční důsledky fyzických změn na životní prostředí a zpětnou vazbu, která to způsobuje v procesu přirozeného výběru . Inženýři ekosystému jsou definováni jako: „organismy, které přímo nebo nepřímo modulují dostupnost zdrojů jiným druhům tím, že způsobují změny fyzického stavu v biotických nebo abiotických materiálech. Přitom upravují, udržují a vytvářejí stanoviště.“

Koncept ekosystémového inženýrství stimuloval nové ocenění vlivu, který organismy mají na ekosystém a evoluční proces. Termín „konstrukce výklenku“ je častěji používán v souvislosti s podceňovanými mechanismy zpětné vazby přirozeného výběru, které přenášejí síly na abiotický výklenek. Příklad přirozeného výběru prostřednictvím ekosystémového inženýrství se vyskytuje v hnízdech sociálního hmyzu , včetně mravenců, včel, vos a termitů. Ve struktuře hnízda se objevuje homeostáza nebo homeoréza, která reguluje, udržuje a brání fyziologii celé kolonie. Termitiště, například, udržuje konstantní vnitřní teplotu díky konstrukci klimatizačních komínů. Struktura samotných hnízd podléhá silám přirozeného výběru. Hnízdo navíc může přežít po sobě jdoucí generace, takže potomstvo zdědí jak genetický materiál, tak starší mezeru, která byla postavena před jejich časem.

Biome

Biomy jsou větší organizační jednotky, které kategorizují regiony zemských ekosystémů, zejména podle struktury a složení vegetace. Existují různé metody k definování kontinentálních hranic biomů, jimž dominují různé funkční typy vegetativních společenstev, jejichž distribuce je omezena podnebím, srážkami, počasím a dalšími environmentálními proměnnými. Biomy zahrnují tropický deštný prales , mírný širokolistý a smíšený les , mírný listnatý les , tajgu , tundru , horkou poušť a polární poušť . Jiní vědci nedávno kategorizovali další biomy, jako jsou lidské a oceánské mikrobiomy . Pro mikroba je lidské tělo stanovištěm a krajinou. Mikrobiomy byly objeveny převážně díky pokrokům v molekulární genetice , které odhalily skryté bohatství mikrobiální rozmanitosti na planetě. Oceánský mikrobiom hraje významnou roli v ekologické biogeochemii oceánů planety.

Biosféra

Největší škálou ekologické organizace je biosféra: celkový součet ekosystémů na planetě. Ekologické vztahy regulují tok energie, živin a klima až do planetárního měřítka. Například dynamická historie složení CO ₂ a O ₂ v planetární atmosféře byla ovlivněna biogenním tokem plynů pocházejících z dýchání a fotosyntézy, přičemž hladiny v průběhu času kolísají ve vztahu k ekologii a vývoji rostlin a živočichů. Ekologická teorie byla také použita k vysvětlení samoregulačních regulačních jevů v planetárním měřítku: například hypotéza Gaia je příkladem holismu aplikovaného v ekologické teorii. Gaia hypotéza uvádí, že existuje vznikající zpětnovazební smyčka generovaná metabolismem živých organismů, která udržuje teplotu jádra Země a atmosférické podmínky v úzkém samoregulačním rozsahu tolerance.

Populační ekologie

Populační ekologie studuje dynamiku populací druhů a to, jak tyto populace interagují s širším prostředím. Populace se skládá z jedinců stejného druhu, kteří žijí, interagují a migrují stejným výklenkem a stanovištěm.

Primárním zákonem populační ekologie je malthusiánský růstový model, který říká: „Populace bude růst (nebo klesat) exponenciálně, pokud prostředí, v němž žijí všichni jednotlivci v populaci, zůstane konstantní“. Zjednodušené populační modely obvykle začínají čtyřmi proměnnými: smrt, narození, imigrace a emigrace .

Příklad úvodního populačního modelu popisuje uzavřenou populaci, například na ostrově, kde imigrace a emigrace neprobíhá. Hypotézy jsou vyhodnoceny s odkazem na nulovou hypotézu, která uvádí, že pozorovaná data vytvářejí náhodné procesy. V těchto ostrovních modelech popisuje rychlost změny populace:

${\displaystyle {\frac {\operatorname {d} N(t)}{\operatorname {d} t}}=bN(t)-dN(t)=(b-d)N(t)=rN(t),}$

kde N je celkový počet jedinců v populaci, b a d jsou ceny na osobu narození a smrti v tomto pořadí, a R je rychlost na hlavu změny populace.

Pomocí těchto modelovacích technik byl Malthusův populační princip růstu později transformován do modelu známého jako logistická rovnice od Pierra Verhulsta :

${\displaystyle {\frac {\operatorname {d} N(t)}{\operatorname {d} t}}=rN(t)-\alpha N(t)^{2}=rN(t)\left({\frac {K-N(t)}{K}}\right),}$

kde N (t) je počet jedinců měřený jako hustota biomasy jako funkce času, t , r je maximální míra změny na obyvatele, běžně známá jako vnitřní rychlost růstu, a je to součinitel shlukování, který představuje snížení rychlosti růstu populace na přidanou osobu. Vzorec uvádí, že rychlost změny velikosti populace ( ), se zvýší na přiblížení rovnováze, kde ( ), pokud jsou v rovnováze míry zvýšení a shlukování, . Běžný, analogický model fixuje rovnováhu jako K , která je známá jako „nosnost“. ${\displaystyle \alpha }$${\displaystyle \mathrm {d} N(t)/\mathrm {d} t}$${\displaystyle \mathrm {d} N(t)/\mathrm {d} t=0}$${\displaystyle r/\alpha }$${\displaystyle r/\alpha }$

Populační ekologie staví na těchto úvodních modelech, aby dále porozuměla demografickým procesům ve skutečných studijních populacích. Mezi běžně používané typy dat patří životní historie , plodnost a pozůstalost a ty jsou analyzovány pomocí matematických technik, jako je maticová algebra . Informace se používají ke správě populací volně žijících živočichů a stanovování kvót na sklizeň. V případech, kdy jsou základní modely nedostatečné, mohou ekologové přijmout různé druhy statistických metod, jako je informační kritérium Akaike , nebo použít modely, které se mohou stát matematicky složitými, protože „s údaji je současně konfrontováno několik konkurenčních hypotéz“.

Metapopulace a migrace

Pojem metapopulace byl v roce 1969 definován jako „populace populací, které místně vyhynou a znovu se rozeznají“. Ekologie metapopulace je dalším statistickým přístupem, který se často používá v ochranářském výzkumu . Metapopulační modely zjednodušují krajinu na skvrny různé úrovně kvality a metapopulace jsou spojeny migračním chováním organismů. Migrace zvířat se odlišuje od ostatních druhů pohybu, protože zahrnuje sezónní odchod a návrat jedinců z prostředí. Migrace je také fenoménem na úrovni populace, stejně jako migrační trasy, po nichž následovaly rostliny, když obsadily severní postlaciální prostředí. Ekologové rostlin používají pylové záznamy, které se hromadí a stratifikují v mokřadech, k rekonstrukci načasování migrace a rozptýlení rostlin vzhledem k historickému a současnému podnebí. Tyto migrační trasy zahrnovaly rozšíření rozsahu, protože populace rostlin se rozšiřovala z jedné oblasti do druhé. Existuje větší taxonomie pohybu, jako je dojíždění, hledání potravy, územní chování, stagnace a pohyb v rozmezí. Rozptýlení se obvykle odlišuje od migrace, protože zahrnuje jednosměrný trvalý přesun jedinců z jejich rodné populace do jiné populace.

V terminologii metapopulace jsou migrující jednotlivci klasifikováni jako emigranti (když opouštějí region) nebo imigranti (když vstupují do regionu) a lokality jsou klasifikovány buď jako zdroje, nebo jako propady. Místo je obecný termín, který označuje místa, kde ekologové odebírají populace, jako jsou rybníky nebo vymezené oblasti vzorkování v lese. Zdrojové záplaty jsou produktivní stránky, které generují sezónní zásobu mladistvých, kteří migrují na jiná místa oprav. Umyvadla jsou neproduktivní stránky, které přijímají pouze migranty; populace v lokalitě zmizí, pokud ji nezachrání sousední zdrojová záplata nebo nebudou příznivější podmínky prostředí. Metapopulační modely zkoumají dynamiku oprav v průběhu času, aby odpověděly na potenciální otázky týkající se prostorové a demografické ekologie. Ekologie metapopulací je dynamický proces zániku a kolonizace. Malé skvrny nižší kvality (tj. Propady) jsou udržovány nebo zachraňovány sezónním přílivem nových imigrantů. Dynamická struktura metapopulace se rok od roku vyvíjí, kde některé záplaty jsou propady v suchých letech a jsou zdrojem, když jsou podmínky příznivější. Ekologové vysvětlují strukturu metapopulace kombinací počítačových modelů a terénních studií .

Komunitní ekologie

Mezidruhové interakce, jako je predace, jsou klíčovým aspektem ekologie komunity .

Komunitní ekologie je studium interakcí mezi sbírkou druhů, které obývají stejnou geografickou oblast. Ekologové komunity studují determinanty vzorců a procesů pro dva nebo více interagujících druhů. Výzkum v ekologii komunity by mohl měřit druhovou diverzitu v pastvinách ve vztahu k úrodnosti půdy. Může to také zahrnovat analýzu dynamiky dravec-kořist, konkurence mezi podobnými druhy rostlin nebo vzájemné interakce mezi kraby a korály.

Ekosystémová ekologie

Břehové lesa v Bílých horách , New Hampshire (USA), je příkladem ekosystému ekologie

Ekosystémy mohou být stanoviště v biomech, které tvoří integrovaný celek a dynamicky reagující systém s fyzickými i biologickými komplexy. Ekosystémová ekologie je věda o určování toků materiálů (např. Uhlíku, fosforu) mezi různými pooly (např. Stromová biomasa, půdní organický materiál). Ekologové ekosystémů se pokoušejí určit základní příčiny těchto toků. Výzkum v ekosystémové ekologii by mohl změřit primární produkci (g C/m^2) v mokřadu ve vztahu k rozkladu a spotřebě (g C/m^2/r). To vyžaduje pochopení komunitních vazeb mezi rostlinami (tj. Prvovýrobci) a rozkladači (např. Houbami a bakteriemi),

Základní koncept ekosystému lze vysledovat až do roku 1864 v publikované práci George Perkins Marsh („Člověk a příroda“). V rámci ekosystému jsou organismy propojeny s fyzickými a biologickými složkami svého prostředí, na které jsou adaptovány. Ekosystémy jsou komplexní adaptivní systémy, kde interakce životních procesů vytváří samoorganizující se vzorce v různých měřítcích času a prostoru. Ekosystémy jsou široce kategorizovány jako suchozemské , sladkovodní , atmosférické nebo mořské . Rozdíly vyplývají z povahy jedinečného fyzického prostředí, které formuje biologickou rozmanitost v každém z nich. Novějším přírůstkem do ekosystémové ekologie jsou technoecosystems , které jsou ovlivněny nebo primárně výsledkem lidské činnosti.

Potravinové sítě

Zobecněná potravní síť vodních ptáků z Chesapeake Bay

Food web je archetypální ekologická síť . Rostliny zachycují sluneční energii a využívají ji k syntéze jednoduchých cukrů během fotosyntézy . Jak rostliny rostou, akumulují živiny a jsou sežrány pasoucími se býložravci a energie je spotřebou přenášena řetězcem organismů. Zjednodušené lineární cesty krmení, které se pohybují od bazálních trofických druhů ke špičkovým spotřebitelům, se nazývají potravinové řetězce . Větší propletený vzor potravinových řetězců v ekologickém společenství vytváří složitou potravní síť. Potravinové sítě jsou typem koncepční mapy nebo heuristického zařízení, které se používá k ilustraci a studiu cest energetických a materiálových toků.

Potravinové sítě jsou vzhledem k reálnému světu často omezené. Kompletní empirická měření jsou obecně omezena na konkrétní stanoviště, jako je jeskyně nebo rybník, a principy získané ze studií mikrokosmu potravinového webu jsou extrapolovány na větší systémy. Krmné vztahy vyžadují rozsáhlá zkoumání střevních obsahů organismů, které lze obtížně dešifrovat, nebo lze použít stabilní izotopy ke sledování toku výživných diet a energie potravní sítí. Navzdory těmto omezením zůstávají potravinové sítě cenným nástrojem pro pochopení komunitních ekosystémů.

Potravinářské sítě vykazují principy ekologického vzniku díky povaze trofických vztahů: některé druhy mají mnoho slabých krmných článků (např. Všežravci ), zatímco některé jsou specializovanější s méně silnými krmivovými články (např. Primární predátoři ). Teoretické a empirické studie identifikují náhodné vznikající vzorce několika silných a slabých vazeb, které vysvětlují, jak jsou ekologická společenství v průběhu času stabilní. Potravinové sítě se skládají z podskupin, kde jsou členové komunity spojeni silnými interakcemi a slabé interakce se vyskytují mezi těmito podskupinami. To zvyšuje stabilitu potravinového pásu. Krok za krokem se kreslí čáry nebo vztahy, dokud se nezobrazí pavučina života.

Trofické úrovně

Trofická pyramida (a) a potravní síť (b) ilustrující ekologické vztahy mezi tvory, které jsou typické pro severní boreální pozemský ekosystém. Trofická pyramida zhruba představuje biomasu (obvykle měřeno jako celková suchá hmotnost) na každé úrovni. Rostliny mají obecně největší biomasu. Vpravo od pyramidy jsou uvedena jména trofických kategorií. Některé ekosystémy, například mnoho mokřadů, se neorganizují jako přísná pyramida, protože vodní rostliny nejsou tak produktivní jako suchozemské rostliny s dlouhou životností, jako jsou stromy. Ekologické trofické pyramidy jsou typicky jedním ze tří druhů: 1) pyramida čísel, 2) pyramida biomasy nebo 3) pyramida energie.

Trofická úroveň (z řeckého troph , τροφή, trophē, což znamená „jídlo“ nebo „krmení“) je „skupina organismů získávajících podstatnou většinu své energie z nižší sousední úrovně (podle ekologických pyramid ) blíže k abiotickému zdroji. " Odkazy v potravních sítích primárně spojují vztahy mezi krmením nebo trofismus mezi druhy. Biodiverzitu v ekosystémech lze organizovat do trofických pyramid, ve kterých vertikální dimenze představuje krmné vztahy, které se dále odstraňují ze základny potravinového řetězce směrem k vrcholným predátorům, a horizontální dimenze představuje hojnost nebo biomasu na každé úrovni. Když je relativní početnost nebo biomasa každého druhu roztříděna na příslušnou trofickou úroveň, přirozeně se třídí do „pyramidy čísel“.

Druhy jsou široce kategorizovány jako autotrofní (nebo primární producenti ), heterotrofní (nebo spotřebitelé ) a Detritivores (nebo rozkládající ). Autotrofy jsou organismy, které produkují vlastní potravu (produkce je větší než dýchání) fotosyntézou nebo chemosyntézou . Heterotrofy jsou organismy, které se musí živit jinými pro výživu a energii (dýchání převyšuje produkci). Heterotrofy lze dále rozdělit na různé funkční skupiny, včetně primárních konzumentů (přísní býložravci), sekundárních konzumentů ( masožraví dravci, kteří se živí výhradně býložravci) a terciárních konzumentů (dravci, kteří se živí kombinací býložravců a predátorů). Všežravci nepatří úhledně do funkční kategorie, protože jedí rostlinné i živočišné tkáně. Bylo navrženo, že všežravci mají větší funkční vliv jako predátoři, protože ve srovnání s býložravci jsou při pastvě relativně neefektivní.

Trofické úrovně jsou součástí holistického nebo komplexního systémového pohledu na ekosystémy. Každá trofická úroveň obsahuje nepříbuzné druhy, které jsou seskupeny, protože sdílejí společné ekologické funkce, což poskytuje makroskopický pohled na systém. Zatímco pojem trofických úrovní poskytuje vhled do toku energie a ovládání shora dolů v potravinových sítích, je znepokojen výskytem všežravosti ve skutečných ekosystémech. To vedlo některé ekology, aby „zopakovali, že představa, že druhy se jasně agregují do diskrétních, homogenních trofických úrovní, je fikce“. Nedávné studie nicméně ukázaly, že skutečné trofické úrovně existují, ale „nad trofickou úrovní býložravců jsou potravinové sítě lépe charakterizovány jako zamotaná síť všežravců“.

Keystone druhy

Mořské vydry , příklad klíčového druhu

Klíčovým druhem je druh, který je spojen s nepoměrně velkým počtem dalších druhů v potravní síti . Klíčové druhy mají nižší úrovně biomasy v trofické pyramidě vzhledem k důležitosti jejich role. Mnoho spojení, která klíčový druh drží, znamená, že udržuje organizaci a strukturu celých komunit. Ztráta klíčového druhu má za následek řadu dramatických kaskádových efektů, které mění trofickou dynamiku, další spojení s potravním webem a mohou způsobit vyhynutí jiných druhů.

Mořské vydry ( Enhydra lutris ) jsou běžně uváděny jako příklad klíčového druhu, protože omezují hustotu mořských ježků, kteří se živí řasami . Pokud jsou ze systému odstraněny mořské vydry, ježci se pasou, dokud záhony řasy nezmizí, což má dramatický dopad na strukturu komunity. Předpokládá se například, že lov mořských vyder vedl nepřímo k vyhynutí krávy Stellerovy ( Hydrodamalis gigas ). Zatímco koncepce klíčových druhů byla široce používána jako nástroj ochrany , byla kritizována za to, že je špatně definována z provozního hlediska. Je obtížné experimentálně určit, jaké druhy mohou hrát klíčovou roli v každém ekosystému. Teorie potravinového webu navíc naznačuje, že druhy lichoběžníkového zkreslení nemusí být běžné, takže není jasné, jak obecně lze model druhových kamenů použít.

Složitost

Složitost je chápána jako velké výpočetní úsilí potřebné k sestavení mnoha interagujících částí překračujících iterativní paměťovou kapacitu lidské mysli. Globální vzorce biologické rozmanitosti jsou složité. Tato biokomplexita vychází ze souhry ekologických procesů, které fungují a ovlivňují vzorce v různých měřítcích, které do sebe navzájem gradují , jako jsou přechodové oblasti nebo ekotóny pokrývající krajinu. Složitost pramení ze souhry mezi úrovněmi biologické organizace jako energie a hmota je integrována do větších celků, které překrývají menší části. „Co byly celky na jedné úrovni, staly se částmi na vyšší úrovni.“ Vzory v malém měřítku nemusí nutně vysvětlovat jevy velkého rozsahu, jinak zachycené ve výrazu (vytvořeném Aristotelem) „součet je větší než části“.

„Složitost v ekologii je nejméně šesti různých typů: prostorová, časová, strukturální, procesní, behaviorální a geometrická.“ Z těchto principů ekologové identifikovali vznikající a samoorganizující se jevy, které působí v různých environmentálních stupnicích vlivu, od molekulárních po planetární, a ty vyžadují různá vysvětlení na každé integrační úrovni . Ekologická složitost souvisí s dynamickou odolností ekosystémů, které přecházejí do vícenásobně se měnících ustálených stavů řízených náhodnými výkyvy historie. Dlouhodobé ekologické studie poskytují důležité záznamy k lepšímu pochopení složitosti a odolnosti ekosystémů v delších časových a širších prostorových měřítcích. Tyto studie jsou řízeny Mezinárodní dlouhodobou ekologickou sítí (LTER). Nejdelším existujícím experimentem je Park Grass Experiment , který byl zahájen v roce 1856. Dalším příkladem je studie Hubbard Brook , která funguje od roku 1960.

Holismus

Holismus zůstává kritickou součástí teoretického základu současných ekologických studií. Holismus se zabývá biologickou organizací života, která se sama organizuje do vrstev vznikajících celých systémů, které fungují podle neredukovatelných vlastností. To znamená, že vzorce vyššího řádu celého funkčního systému, jako je ekosystém , nelze předvídat ani pochopit jednoduchým součtem částí. „Nové vlastnosti se objevují proto, že komponenty interagují, ne proto, že se mění základní povaha komponent.“

Ekologické studie jsou nutně celostní, na rozdíl od redukcionistických . Holismus má tři vědecké významy nebo použití, které se ztotožňují s ekologií: 1) mechanistická složitost ekosystémů, 2) praktický popis vzorů v kvantitativních redukcionistických termínech, kde lze identifikovat korelace, ale nic se nechápe na příčinných vztazích bez odkazu na celý systém , což vede k 3) metafyzické hierarchii, kde jsou kauzální vztahy větších systémů chápány bez odkazu na menší části. Vědecký holismus se liší od mystiky, která si přivlastnila stejný termín. Příklad metafyzického holismu je identifikován v trendu zvýšené vnější tloušťky ve skořápkách různých druhů. Důvod zvýšení tloušťky lze pochopit odkazem na principy přirozeného výběru pomocí predace, aniž by bylo nutné odkazovat nebo rozumět biomolekulárním vlastnostem vnějších skořepin.

Vztah k evoluci

Ekologie a evoluční biologie jsou považovány za sesterské obory věd o živé přírodě. Přírodní výběr , životní historie , vývoj , adaptace , populace a dědičnost jsou příklady konceptů, které se rovnoměrně spojují s ekologickou a evoluční teorií. Morfologické, behaviorální a genetické rysy lze například mapovat na evoluční stromy za účelem studia historického vývoje druhu ve vztahu k jeho funkcím a rolím v různých ekologických podmínkách. V tomto rámci se analytické nástroje ekologů a evolucionistů překrývají, protože organizují, klasifikují a zkoumají život prostřednictvím společných systematických principů, jako je fylogenetika nebo lineární systém taxonomie . Tyto dva obory se často objevují společně, například v názvu časopisu Trends in Ecology and Evolution . Neexistuje žádná ostrá hranice oddělující ekologii od evoluce a více se liší ve svých oblastech aplikovaného zaměření. Obě disciplíny objevují a vysvětlují vznikající a jedinečné vlastnosti a procesy působící v různých prostorových nebo časových měřítcích organizace. I když hranice mezi ekologií a evolucí není vždy jasná, ekologové studují abiotické a biotické faktory, které ovlivňují evoluční procesy, a evoluce může být rychlá, vyskytuje se v ekologických časových intervalech krátkých jako jedna generace.

Behaviorální ekologie

Sociální zobrazení a barevné variace u různě přizpůsobených druhů chameleonů ( Bradypodion spp.). Chameleoni mění svou barvu kůže tak, aby odpovídala jejich pozadí jako obranný mechanismus chování, a také používají barvu ke komunikaci s ostatními členy svého druhu, jako jsou dominantní (levé) versus submisivní (pravé) vzorce zobrazené u výše uvedených tří druhů (AC).

Všechny organismy mohou projevovat chování. I rostliny vyjadřují komplexní chování, včetně paměti a komunikace. Behaviorální ekologie je studium chování organismu v jeho prostředí a jeho ekologických a evolučních důsledků. Etologie je studium pozorovatelného pohybu nebo chování u zvířat. To by mohlo zahrnovat vyšetřování pohyblivých spermií rostlin, mobilní fytoplanktonu , zooplanktonu plavání směrem k ženské vajíčko, pěstování hub weevils je páření tanec z mloka , nebo společenských setkání améby .

Adaptace je ústředním sjednocujícím konceptem v behaviorální ekologii. Chování lze zaznamenat jako rysy a zdědit jej téměř stejným způsobem jako barvu očí a vlasů. Chování se může vyvíjet prostřednictvím přirozeného výběru jako adaptivní rysy udělující funkční nástroje, které zvyšují reprodukční zdatnost.

Mutualismus: křískovití ( Eurymela fenestrata ) jsou chráněny mravenci ( Iridomyrmex purpureus ) v mutualistic vztahu. Mravenci chrání listonožce před predátory a stimulují krmení v listech a na oplátku listonožci krmení rostlinami vyzařují z jejich konečníku medovici, která poskytuje energii a živiny pečujícím mravencům.

Interakce predátor-kořist jsou úvodním konceptem do studií potravinového webu a ekologie chování. Druhy kořisti mohou vykazovat různé druhy přizpůsobení chování predátorům, jako je vyhýbání se, útěk nebo obrana. Mnoho druhů kořisti se potýká s několika predátory, kteří se liší stupněm představovaného nebezpečí. Aby se organismy přizpůsobily svému prostředí a mohly čelit predátorským hrozbám, musí vyrovnat své energetické rozpočty, protože investují do různých aspektů své životní historie, jako je růst, krmení, páření, socializace nebo úprava jejich stanoviště. Hypotézy předpokládané v behaviorální ekologii jsou obecně založeny na adaptivních principech zachování, optimalizace nebo účinnosti. Například „hypotéza vyhýbání se predátorům citlivá na hrozby předpovídá, že kořist by měla posoudit stupeň ohrožení, které představují různí predátoři, a přizpůsobit jejich chování podle aktuální úrovně rizika“ nebo „[k optimální vzdálenosti pro zahájení letu dochází tam, kde očekávaná kondice po setkání je maximalizována, což závisí na počáteční kondici kořisti, výhodách, které lze dosáhnout neuniknutím, nákladech na energetický útěk a očekávané ztrátě kondice v důsledku rizika predace. “

V behaviorální ekologii zvířat se setkáváme s propracovanými sexuálními projevy a držením těla. Ptáků-of-paradise , například, zpívat a zobrazovat komplikované ornamenty během námluv . Tyto displeje slouží dvojímu účelu signalizace zdravých nebo dobře přizpůsobených jedinců a žádoucích genů. Displeje jsou poháněny sexuálním výběrem jako reklama kvality vlastností mezi nápadníky .

Kognitivní ekologie

Kognitivní ekologie integruje teorii a pozorování z evoluční ekologie a neurobiologie , především kognitivní vědy , aby pochopila, jaký vliv má interakce zvířat s jejich stanovištěm na jejich kognitivní systémy a jak tyto systémy omezují chování v rámci ekologického a evolučního rámce. "Kognitivní vědci však donedávna nevěnovali dostatečnou pozornost základnímu faktu, že kognitivní rysy se vyvinuly v konkrétních přírodních podmínkách. S ohledem na selekční tlak na poznávání může kognitivní ekologie přispět intelektuální soudržností k multidisciplinárnímu studiu poznání." Kognitivní ekologie je studií zahrnující „spojování“ neboli interakce mezi organismem a prostředím a je úzce spjata s enaktivismem , což je pole založené na názoru, že „... musíme vidět organismus a prostředí ve vzájemné specifikaci a výběru. .. ".

Sociální ekologie

Sociálně-ekologické chování je pozoruhodné u sociálního hmyzu , slizových forem , sociálních pavouků , lidské společnosti a nahých mol-krys, kde se vyvinul eusocialismus . Sociální chování zahrnuje recipročně prospěšné chování mezi příbuznými a hnízdními partnery a vyvíjí se z výběru příbuzných a skupin. Výběr příbuzných vysvětluje altruismus prostřednictvím genetických vztahů, přičemž altruistické chování vedoucí ke smrti je odměněno přežitím genetických kopií distribuovaných mezi přeživšími příbuznými. Sociální hmyz, včetně mravenců , včel a vos, je pro tento typ vztahu nejslavněji studován, protože mužští droni jsou klony, které sdílejí stejné genetické složení jako každý jiný muž v kolonii. Naproti tomu skupinoví výběrové nalézají příklady altruismu mezi negenetickými příbuznými a vysvětlují to výběrem působícím na skupinu; přičemž pro skupiny se stává selektivně výhodné, pokud jejich členové navzájem vyjadřují altruistické chování. Skupiny s převážně altruistickými členy přežijí lépe než skupiny s převážně sobeckými členy.

Coevolution

Čmeláci a květiny, které opylují, se vyvíjely souběžně, takže oba se stali na sobě závislými na přežití.

Parazitismus: pavoukovec sklízeče parazitovaný roztoči . Sklízeč je konzumován, zatímco roztoči mají prospěch z cestování a krmení ze svého hostitele.

Ekologické interakce lze široce klasifikovat na hostitelský a přidružený vztah. Hostitel je jakákoli entita, která v sobě skrývá jinou, která se nazývá přidružená. Vztahy uvnitř druhu, které jsou vzájemně nebo recipročně prospěšné, se nazývají vzájemnosti . Mezi příklady vzájemnosti patří mravenci pěstující houby využívající zemědělskou symbiózu, bakterie žijící ve střevech hmyzu a dalších organismů, komplex opylování můry fíkovců a juky , lišejníky s houbami a fotosyntetickými řasami a korály s fotosyntetickými řasami. Pokud mezi hostitelem a spolupracovníkem existuje fyzické spojení, nazývá se tento vztah symbióza . Přibližně 60% všech rostlin má například symbiotický vztah s arbuskulárními mykorhizními houbami žijícími v jejich kořenech a tvořící síť výměny sacharidů za minerální živiny .

Nepřímé vzájemnosti se vyskytují tam, kde organismy žijí odděleně. Například stromy žijící v rovníkových oblastech planety dodávají kyslík do atmosféry, která udržuje druhy žijící ve vzdálených polárních oblastech planety. Tento vztah se nazývá komenzalismus, protože mnoho dalších získává výhody čistého vzduchu zdarma nebo bez poškození stromů dodávajících kyslík. Pokud společník prospívá, zatímco hostitel trpí, tento vztah se nazývá parazitismus . Ačkoli paraziti kladou náklady na svého hostitele (např. Poškozením reprodukčních orgánů nebo propagulí , popíráním služeb prospěšného partnera), jejich čistý vliv na kondici hostitele není nutně negativní, a proto se stává obtížně předvídatelným. Koevoluce je také poháněna konkurencí mezi druhy nebo mezi členy stejného druhu pod hlavičkou vzájemného antagonismu, jako jsou trávy soutěžící o růstový prostor. Red královna hypotéza , například předpokládá, že paraziti vystopovat a specializovat na místně společných genetických obranných systémů svého hostitele, který pohání evoluce pohlavního rozmnožování diverzifikovat genetickou volební populací reagujících na antagonistického tlaku.

Biogeografie

Biogeografie (sloučení biologie a geografie ) je srovnávací studie geografické distribuce organismů a odpovídající evoluce jejich vlastností v prostoru a čase. Journal of Biogeography byla založena v roce 1974. Biogeography a ekologie podíl mnoho z jejich disciplinární kořeny. Například teorie ostrovní biogeografie , kterou vydali Robert MacArthur a Edward O. Wilson v roce 1967, je považována za jeden ze základů ekologické teorie.

Biogeografie má v přírodních vědách dlouhou historii týkající se prostorového rozložení rostlin a živočichů. Ekologie a evoluce poskytují vysvětlující kontext pro biogeografické studie. Biogeografické vzorce vyplývají z ekologických procesů, které ovlivňují distribuci rozsahu, jako je migrace a šíření . a z historických procesů, které rozdělují populace nebo druhy do různých oblastí. Biogeografické procesy, které vedou k přirozenému rozdělení druhů, vysvětlují velkou část moderního rozložení zemské bioty. Rozdělení linií v druhu se nazývá vicariance biogeografie a je to subdisciplína biogeografie. Existují také praktické aplikace v oblasti biogeografie týkající se ekologických systémů a procesů. Například rozsah a distribuce biologické rozmanitosti a invazivních druhů reagujících na změnu klimatu je vážným problémem a aktivní oblastí výzkumu v kontextu globálního oteplování .

r/K teorie výběru

Populační ekologická koncepce je teorie výběru r/K, jeden z prvních prediktivních modelů v ekologii používaných k vysvětlení vývoje životní historie . Předpokladem r/K selekčního modelu je, že tlaky přirozeného výběru se mění podle hustoty osídlení . Například když je ostrov poprvé kolonizován, hustota jednotlivců je nízká. Počáteční nárůst velikosti populace není omezen konkurencí a ponechává dostatek dostupných zdrojů pro rychlý růst populace. Tyto rané fáze růstu populace zažívají na přirozeném výběru síly nezávislé na hustotě , které se říká r -výběr. Jak se populace stává přeplněnější, blíží se k únosnosti ostrova, což nutí jednotlivce silněji soutěžit o méně dostupných zdrojů. V přeplněných podmínkách zažívá populace síly přirozeného výběru závislé na hustotě, nazývané K -výběr.

V modelu výběru r/K je první proměnná r vnitřní míra přirozeného nárůstu velikosti populace a druhá proměnná K je nosnost populace. Různé druhy vyvíjejí různé strategie životní historie zahrnující kontinuum mezi těmito dvěma selektivními silami. An r -selektované druh je ten, který má vysoké porodnosti, nízké úrovně rodičovské investice a vysokou míru úmrtnosti před jedinci dosáhnou dospělosti. Evoluce upřednostňuje vysokou míru plodnosti u R -vybraných druhů. Mnoho druhů hmyzu a invazivních druhů vykazuje r -vybrané vlastnosti . Naproti tomu druh vybraný K má nízkou plodnost, vysokou úroveň rodičovských investic do mladých a nízkou úmrtnost, jak jednotlivci dospívají. Lidé a sloni jsou příklady druhů vykazujících vlastnosti vybrané z K , včetně dlouhověkosti a účinnosti přeměny více zdrojů na méně potomků.

Molekulární ekologie

Důležitý vztah mezi ekologií a genetickou dědičností předchází moderním technikám molekulární analýzy. Molekulární ekologický výzkum se stal proveditelnějším s rozvojem rychlých a přístupných genetických technologií, jako je polymerázová řetězová reakce (PCR) . Vzestup molekulárních technologií a příliv výzkumných otázek do této nové ekologické oblasti vyústil v publikaci Molecular Ecology v roce 1992. Molekulární ekologie využívá ke studiu genů v evolučním a ekologickém kontextu různé analytické techniky. V roce 1994 John Avise také hrál vedoucí roli v této oblasti vědy vydáním své knihy Molekulární značky, přírodní historie a evoluce . Novější technologie otevřely vlnu genetické analýzy do organismů, které kdysi bylo obtížné studovat z ekologického nebo evolučního hlediska, jako jsou bakterie, houby a hlístice . Molekulární ekologie vytvořila nové paradigma výzkumu pro zkoumání ekologických otázek považovaných za jinak neřešitelné. Molekulární vyšetřování odhalilo dříve zakryté detaily v drobných spletitostech přírody a vylepšené rozlišení při zkoumání otázek o behaviorální a biogeografické ekologii. Molekulární ekologie například odhalila promiskuitní sexuální chování a několik mužských partnerů ve vlaštovkách dříve považovaných za sociálně monogamní . V biogeografickém kontextu manželství mezi genetikou, ekologií a evolucí vyústilo v novou subdisciplínu zvanou fylogeografie .

Ekologie člověka

Ekologie je biologická věda stejně jako lidská věda. Ekologie člověka je interdisciplinární výzkum ekologie našeho druhu. „Ekologii člověka lze definovat: (1) z bioekologického hlediska jako studium člověka jako ekologické dominance v rostlinných a živočišných společenstvech a systémech; (2) z bioekologického hlediska jako jednoduše další zvíře ovlivňující a ovlivňované svým fyzickým prostředím ; a (3) jako lidská bytost, nějak odlišná od života zvířat obecně, interagující s fyzickým a upraveným prostředím výrazným a kreativním způsobem. Skutečně interdisciplinární ekologie člověka se s největší pravděpodobností zaměří na všechny tři. " Termín byl formálně zaveden v roce 1921, ale mnoho sociologů, geografů, psychologů a dalších oborů se zajímalo o lidské vztahy k přírodním systémům již před staletími, zejména na konci 19. století.

Ekologické složitosti, kterým lidské bytosti čelí díky technologické transformaci planetárního biomu, přinesly antropocén . Unikátní soubor okolností vyvolal potřebu nové sjednocující vědy zvané spojené lidské a přírodní systémy, která staví na, ale přesahuje oblast lidské ekologie. Ekosystémy se spojují s lidskými společnostmi prostřednictvím kritických a všeobjímajících funkcí podporujících život, které udržují. Jako uznání těchto funkcí a neschopnosti tradičních metod ekonomického oceňování vidět hodnotu v ekosystémech došlo k nárůstu zájmu o sociálně - přírodní kapitál , který poskytuje prostředky k tomu, aby bylo možné zhodnotit stav a využití informací a materiálů pramenící z ekosystémových statků a služeb . Ekosystémy produkují, regulují, udržují a dodávají služby kritické nezbytnosti a prospěšné pro lidské zdraví (kognitivní a fyziologické), ekonomiky, a dokonce poskytují informační nebo referenční funkci jako živá knihovna poskytující příležitosti pro vědu a kognitivní rozvoj u dětí zapojených do složitost přírodního světa. Ekosystémy se významně vztahují k lidské ekologii, protože jsou základním základem globální ekonomiky jako každé komodity a kapacita pro výměnu v konečném důsledku vychází z ekosystémů na Zemi.

Restaurování a správa

Ekologie je zaměstnaná věda o obnově, opravě narušených lokalit pomocí lidských zásahů, v řízení přírodních zdrojů a při posuzování vlivů na životní prostředí . Edward O. Wilson v roce 1992 předpověděl, že 21. století „bude érou obnovy v ekologii“. Ekologická věda vzrostla v průmyslových investicích do obnovy ekosystémů a jejich procesů v opuštěných lokalitách po narušení. Manažeři přírodních zdrojů v lesnictví například zaměstnávají ekology, aby vyvíjeli, přizpůsobovali a implementovali metody založené na ekosystémech do fází plánování, provozu a obnovy využívání půdy. Ekologická věda se používá v metodách udržitelné sklizně, řízení chorob a vypuknutí požáru, v řízení populace ryb, pro integraci využívání půdy s chráněnými oblastmi a komunitami a při ochraně v komplexní geopolitické krajině.

Vztah k životnímu prostředí

Prostředí ekosystémů zahrnuje jak fyzické parametry, tak biotické atributy. Je dynamicky propojen a obsahuje zdroje pro organismy kdykoli během jejich životního cyklu. Stejně jako ekologie má pojem životní prostředí různé koncepční významy a překrývá se s pojmem příroda. Životní prostředí „zahrnuje fyzický svět, sociální svět lidských vztahů a vybudovaný svět lidské tvorby“. Fyzické prostředí je mimo úroveň zkoumané biologické organizace, včetně abiotických faktorů, jako je teplota, záření, světlo, chemie, klima a geologie. Biotické prostředí zahrnuje geny, buňky, organismy, členy stejného druhu ( konspecifika ) a další druhy, které sdílejí stanoviště.

Rozdíl mezi vnějším a vnitřním prostředím je však abstrakcí rozdělující život a prostředí na jednotky nebo skutečnosti, které jsou ve skutečnosti neoddělitelné. Dochází k prolínání příčiny a následku mezi prostředím a životem. Zákony termodynamiky například platí pro ekologii prostřednictvím jejího fyzického stavu. S porozuměním metabolickým a termodynamickým principům lze v ekosystému vysledovat kompletní evidenci toku energie a materiálu. Tímto způsobem jsou environmentální a ekologické vztahy studovány pomocí odkazů na koncepčně zvládnutelné a izolované materiální části. Poté, co jsou účinné složky životního prostředí pochopeny odkazem na jejich příčiny; koncepčně se však spojují zpět jako integrovaný celek neboli holocoenotický systém, jak se tomu kdysi říkalo. Toto je známé jako dialektický přístup k ekologii. Dialektický přístup zkoumá části, ale integruje organismus a prostředí do dynamického celku (nebo umwelt ). Změna v jednom ekologickém nebo environmentálním faktoru může současně ovlivnit dynamický stav celého ekosystému.

Porucha a odolnost

Ekosystémy jsou pravidelně konfrontovány s přirozenými environmentálními změnami a poruchami v čase a geografickém prostoru. Porucha je jakýkoli proces, který odstraňuje biomasu z komunity, například požár, povodeň, sucho nebo predace. Poruchy se vyskytují v nesmírně odlišných rozsazích, co se týče velikostí, ale i vzdáleností a časových období, a jsou příčinou i produktem přirozených výkyvů v úmrtnosti, druhových souvrstvích a hustotě biomasy v rámci ekologického společenství. Tyto poruchy vytvářejí místa obnovy, kde nové směry vycházejí z mozaiky přírodních experimentů a příležitostí. Ekologická odolnost je základní teorií v řízení ekosystémů. Biodiverzita posiluje odolnost ekosystémů působících jako druh regeneračního pojištění.

Metabolismus a raná atmosféra

Země vznikla zhruba před 4,5 miliardami let. Když se ochladila a vytvořila se kůra a oceány, její atmosféra se změnila z dominovaného vodíkem na atmosféru složenou převážně z metanu a amoniaku . Během příštích miliard let metabolická aktivita života přeměnila atmosféru na směs oxidu uhličitého , dusíku a vodní páry. Tyto plyny změnily způsob, jakým světlo Slunce dopadalo na zemský povrch a skleníkové efekty zachytávaly teplo. Ve směsi redukujících a oxidujících plynů existovaly nevyužité zdroje volné energie, které připravovaly půdu pro vývoj primitivních ekosystémů a následně se vyvíjela i atmosféra.

List je primární pozemek fotosyntézy u většiny rostlin.

V průběhu historie byla zemská atmosféra a biogeochemické cykly v dynamické rovnováze s planetárními ekosystémy. Historie je charakterizována obdobími významné transformace, po nichž následují miliony let stability. Evoluce nejranějších organismů, pravděpodobně anaerobních metanogenních mikrobů, zahájila proces přeměnou atmosférického vodíku na metan (4H ₂ + CO ₂ → CH ₄ + 2H ₂ O). Anoxygenní fotosyntéza snížila koncentrace vodíku a zvýšila atmosférický metan přeměnou sirovodíku na vodu nebo jiné sloučeniny síry (například 2H ₂ S + CO ₂ + h v → CH ₂ O + H ₂ O + ₂ S). Rané formy fermentace také zvýšily hladiny atmosférického metanu. Přechod na kyslík dominantní atmosféru ( Velká oxidace ) nezačal dříve než přibližně před 2,4–2,3 miliardami let, ale fotosyntetické procesy začaly o 0,3 až 1 miliardu let dříve.

Záření: teplo, teplota a světlo

Biologie života funguje v určitém rozmezí teplot. Teplo je forma energie, která reguluje teplotu. Teplo ovlivňuje rychlost růstu, aktivitu, chování a primární produkci . Teplota je do značné míry závislá na dopadu slunečního záření . Zeměpisná a podélná prostorová změna teploty výrazně ovlivňuje klima a následně distribuci biologické rozmanitosti a úrovně primární produkce v různých ekosystémech nebo biomech po celé planetě. Teplo a teplota významně souvisí s metabolickou aktivitou. Poikilothermy mají například tělesnou teplotu, která je do značné míry regulována a závisí na teplotě vnějšího prostředí. Naproti tomu homeotermy regulují svou vnitřní tělesnou teplotu vydáváním metabolické energie .

Existuje vztah mezi rozpočtem na světlo, primární produkci a ekologickou energii . Sluneční světlo je primární vstup energie do ekosystémů planety. Světlo se skládá z elektromagnetické energie různých vlnových délek . Sálavá energie ze slunce vytváří teplo, poskytuje fotony světla měřené jako aktivní energie v chemických reakcích života a také působí jako katalyzátor genetické mutace . Rostliny, řasy a některé bakterie absorbují světlo a asimilují energii fotosyntézou . Organismy schopné asimilovat energii fotosyntézou nebo pomocí anorganické fixace H ₂ S jsou autotrophs . Autotrofy - zodpovědné za primární produkci - asimilují světelnou energii, která se metabolicky ukládá jako potenciální energie ve formě biochemických entalpických vazeb.

Fyzické prostředí

Voda

Difúze oxidu uhličitého a kyslíku je ve vodě přibližně 10 000krát pomalejší než ve vzduchu. Když jsou půdy zaplaveny, rychle ztrácejí kyslík, stávají se hypoxickými (prostředí s koncentrací O ₂ pod 2 mg/litr) a nakonec zcela anoxickými, kde se mezi kořeny daří anaerobním bakteriím . Voda také ovlivňuje intenzitu a spektrální složení světla, protože se odráží od vodní hladiny a ponořených částic. Vodní rostliny vykazují širokou škálu morfologických a fyziologických adaptací, které jim umožňují přežít, soutěžit a diverzifikovat se v těchto prostředích. Například jejich kořeny a stonky obsahují velké vzduchové prostory ( aerenchyma ), které regulují účinný transport plynů (například CO ₂ a O ₂ ) používaných při dýchání a fotosyntéze. Rostliny slané vody ( halofyty ) mají další specializované úpravy, jako je vývoj speciálních orgánů pro vylučování soli a osmoregulace jejich koncentrací vnitřní soli (NaCl), aby žily v ústí řek , brakickém nebo oceánském prostředí. Anaerobní půdní mikroorganismy ve vodním prostředí používají dusičnany , manganové ionty , železité ionty , sírany , oxid uhličitý a některé organické sloučeniny ; ostatní mikroorganismy jsou fakultativní anaeroby a používají kyslík během dýchání, když je půda sušší. Aktivita půdních mikroorganismů a chemie vody snižují oxidačně-redukční potenciály vody. Například oxid uhličitý je methanogenními bakteriemi redukován na metan (CH ₄ ). Fyziologie ryb je také speciálně upravena tak, aby kompenzovala hladiny solí v prostředí pomocí osmoregulace. Jejich žábry vytvářejí elektrochemické gradienty, které zprostředkovávají vylučování soli ve slané vodě a příjem ve sladké vodě.

Gravitace

Tvar a energie země jsou výrazně ovlivněny gravitačními silami. Distribuce gravitačních sil na Zemi je ve velkém nerovnoměrná a ovlivňuje tvar a pohyb tektonických desek a také ovlivňuje geomorfické procesy, jako je orogeneze a eroze . Tyto síly řídí mnoho geofyzikálních vlastností a distribucí ekologických biomů po celé Zemi. V organizačním měřítku gravitační síly poskytují směrové narážky pro růst rostlin a hub ( gravitropismus ), orientační signály pro migraci zvířat a ovlivňují biomechaniku a velikost zvířat. Ekologické vlastnosti, jako je alokace biomasy ve stromech během růstu, podléhají mechanickému selhání, protože gravitační síly ovlivňují polohu a strukturu větví a listů. Mezi kardiovaskulární systémy zvířat jsou funkčně uzpůsoben k překonání tlakové a gravitační síly, které se mění podle vlastností organismů (např, výška, velikost, tvar), je jejich chování (např, potápění, běh, létání), a stanoviště obsazené ( např. voda, horké pouště, studená tundra).

Tlak

Klimatický a osmotický tlak klade fyziologická omezení na organismy, zejména na ty, které létají a dýchají ve vysokých nadmořských výškách nebo se ponoří do hlubokých oceánských hlubin. Tato omezení ovlivňují vertikální limity ekosystémů v biosféře, protože organismy jsou fyziologicky citlivé a přizpůsobené rozdílům atmosférického a osmotického tlaku vody. Například hladiny kyslíku klesají s klesajícím tlakem a jsou limitujícím faktorem pro život ve vyšších nadmořských výškách. Transport vody rostlinami je dalším důležitým ekofyziologickým procesem ovlivněným gradienty osmotického tlaku. Tlak vody v hlubinách oceánů vyžaduje, aby se organismy těmto podmínkám přizpůsobily. Například potápěčská zvířata, jako jsou velryby , delfíni a tuleni, jsou speciálně upravena tak, aby se vypořádala se změnami zvuku v důsledku rozdílů tlaku vody. Rozdíly mezi druhy hagfish poskytují další příklad adaptace na hlubinný tlak prostřednictvím specializovaných proteinových adaptací.

Vítr a turbulence

Architektura květenství v trávách je vystavena fyzickým tlakům větru a je formována silami přírodního výběru usnadňujícími opylování větrem ( anemofilně ).

Turbulentní síly ve vzduchu a ve vodě ovlivňují distribuci, formu a dynamiku prostředí a ekosystémů. V planetárním měřítku jsou ekosystémy ovlivňovány cirkulačními vzory v globálních pastech . Větrná energie a turbulentní síly, které vytváří, mohou ovlivnit teplo, živiny a biochemické profily ekosystémů. Například vítr proudící po hladině jezera vytváří turbulence, mísí vodní sloupec a ovlivňuje profil prostředí, aby vytvořil tepelně vrstvené zóny , které ovlivňují strukturu ryb, řas a dalších částí vodního ekosystému . Rychlost větru a turbulence také ovlivňují rychlost evapotranspirace a energetické rozpočty rostlin a živočichů. Rychlost větru, teplota a obsah vlhkosti se mohou lišit v závislosti na tom, jak vítr cestuje napříč různými pevninami a nadmořskými výškami. Například západní lidé přicházejí do styku s pobřežními a vnitřními horami západní Severní Ameriky, aby na závětrné straně hory vytvořili dešťový stín . Vzduch se rozpíná a vlhkost kondenzuje, jak větry rostou ve výšce; toto se nazývá orografický výtah a může způsobit srážky. Tento environmentální proces vytváří prostorové rozdělení biologické rozmanitosti, protože druhy přizpůsobené vlhčím podmínkám jsou omezeny na rozsah pobřežních horských údolí a nemohou migrovat přes xerické ekosystémy (např. V povodí Columbie v západní Severní Americe), aby se mísily se sesterskými liniemi, které jsou odděleny do vnitřních horských systémů.

oheň

Lesní požáry upravují zemi tím, že za sebou zanechávají ekologickou mozaiku, která diverzifikuje krajinu do různých serálních fází a stanovišť různé kvality (vlevo). Některé druhy jsou přizpůsobeny lesním požárům, například borovice, které otevírají šišky až po vystavení ohni (vpravo).

Rostliny přeměňují oxid uhličitý na biomasu a vypouštějí kyslík do atmosféry. Přibližně před 350 miliony let (konec devonu ) fotosyntéza přinesla koncentraci atmosférického kyslíku nad 17%, což umožnilo spalování. Oheň uvolňuje CO ₂ a přeměňuje palivo na popel a dehet. Oheň je významným ekologickým parametrem, který vyvolává mnoho problémů spojených s jeho ovládáním a potlačováním. Zatímco problematika požáru ve vztahu k ekologii a rostlinám je uznávána již delší dobu, Charles Cooper upozornil na problematiku lesních požárů ve vztahu k ekologii hašení a zvládání lesních požárů v 60. letech minulého století.

Domorodí Severoameričané byli mezi prvními, kteří ovlivňovali požární režimy tím, že kontrolovali jejich šíření v blízkosti svých domovů nebo zapalováním ohňů stimulovali produkci bylinných potravin a košíkářského materiálu. Oheň vytváří heterogenní strukturu ekosystému stáří a baldachýnu a změněné zásoby živin v půdě a vyčištěná struktura baldachýnu otevírá nové ekologické mezery pro zakládání sazenic. Většina ekosystémů je přizpůsobena přirozeným požárním cyklům. Rostliny jsou například vybaveny různými adaptacemi pro řešení lesních požárů. Některé druhy (např. Pinus halepensis ) nemohou klíčit, dokud jejich semena neprožila oheň nebo nebyla vystavena určitým sloučeninám kouře. Klíčení semen spouštěné ekologicky se nazývá serotiny . Oheň hraje hlavní roli v perzistenci a odolnosti ekosystémů.

Půdy

Půda je živou vrchní vrstvou minerálních a organických nečistot, které pokrývají povrch planety. Je to hlavní organizační centrum většiny funkcí ekosystému a má zásadní význam v zemědělské vědě a ekologii. Rozkladu mrtvé organické hmoty (například listy na lesní půdě), výsledky v půdách s obsahem minerálních látek a živin, které krmivo do rostlinné výroby. Celý půdní ekosystém planety se nazývá pedosféra, kde se velká biomasa biologické rozmanitosti Země organizuje do trofických úrovní. Bezobratlí, kteří krmí a drtí větší listy, například vytvářejí menší kousky pro menší organismy v krmivovém řetězci. Tyto organismy jsou společně detritivory, které regulují tvorbu půdy. Kořeny stromů, houby, bakterie, červi, mravenci, brouci, stonožky, pavouci, savci, ptáci, plazi, obojživelníci a další méně známá stvoření pracují na vytvoření trofické sítě života v půdních ekosystémech. Půdy tvoří složené fenotypy, kde je anorganická hmota obalena fyziologií celé komunity. Když se organismy živí a migrují půdou, fyzicky vytlačují materiály, což je ekologický proces nazývaný bioturbace . Provzdušňuje půdy a stimuluje heterotrofní růst a produkci. Půdní mikroorganismy jsou ovlivňovány trofickou dynamikou ekosystému a jsou do ní přiváděny zpět. Nelze rozeznat žádnou jedinou osu kauzality, která by oddělila biologický od geomorfologických systémů v půdách. Paleoekologické studie půd kladou původ pro bioturbaci do doby před kambrijským obdobím. Další události, jako je vývoj stromů a kolonizace půdy v devonském období, hrály významnou roli v raném vývoji ekologického trofismu v půdách.

Biogeochemie a klima

Ekologové studují a měří rozpočty živin, aby pochopili, jak jsou tyto materiály regulovány, prouděny a recyklovány prostředím. Tento výzkum vedl k pochopení, že existuje globální zpětná vazba mezi ekosystémy a fyzikálními parametry této planety, včetně minerálů, půdy, pH, iontů, vody a atmosférických plynů. Šest hlavních prvků ( vodík , uhlík , dusík , kyslík , síra a fosfor ; H, C, N, O, S a P) tvoří konstituci všech biologických makromolekul a vstupují do geochemických procesů Země. Od nejmenšího rozsahu biologie kombinovaný účinek miliard na miliardy ekologických procesů zesiluje a nakonec reguluje biogeochemické cykly Země. Pochopení vztahů a cyklů zprostředkovaných mezi těmito prvky a jejich ekologickými cestami má významný vliv na porozumění globální biogeochemii.

Ekologie globálních uhlíkových rozpočtů je jedním z příkladů propojení biologické rozmanitosti a biogeochemie. Odhaduje se, že zemské oceány pojmou 40 000 gigatun (Gt) uhlíku, vegetace a půda pojmou 2 070 Gt a že emise fosilních paliv jsou 6,3 Gt uhlíku ročně. Během těchto dějin Země došlo v těchto globálních rozpočtech na uhlík k velké restrukturalizaci, do značné míry regulované ekologií země. Například prostřednictvím vulkanického odplyňování eocénu v rané polovině oxidace metanu uloženého v mokřadech a plyny z mořského dna zvýšily koncentrace atmosférického CO ₂ (oxidu uhličitého) na úrovně až 3 500  ppm .

V oligocénu , před dvaceti pěti až třiceti dvěma miliony lety, došlo k další významné restrukturalizaci globálního uhlíkového cyklu, protože trávy vyvinuly nový mechanismus fotosyntézy, C ₄ fotosyntézu , a rozšířily své rozsahy. Tato nová cesta se vyvinula v reakci na pokles atmosférických koncentrací CO ₂ pod 550 ppm. Relativní hojnost a distribuce biologické rozmanitosti mění dynamiku mezi organismy a jejich prostředím tak, že ekosystémy mohou být příčinou i následkem ve vztahu ke změně klimatu. Změny ekosystémů planety způsobené člověkem (např. Narušení, ztráta biologické rozmanitosti , zemědělství) přispívají ke zvyšování hladin skleníkových plynů v atmosféře. Předpokládá se, že transformace globálního uhlíkového cyklu v příštím století zvýší planetární teploty, povede k extrémnějším výkyvům počasí, změně distribuce druhů a zvýšení míry vyhynutí. Účinek globálního oteplování je již registrován v tání ledovců, tání horských ledovců a zvyšování hladiny moří. V důsledku toho se distribuce druhů mění podél nábřeží a v kontinentálních oblastech, kde migrační vzorce a hnízdiště sledují převládající změny klimatu. Velké části permafrostu také tají, aby vytvořily novou mozaiku zaplavených oblastí se zvýšenou mírou aktivity rozkladu půdy, která zvyšuje emise metanu (CH ₄ ). V souvislosti s globálním uhlíkovým cyklem panují obavy z nárůstu atmosférického metanu, protože metan je skleníkový plyn, který je 23krát účinnější při pohlcování dlouhovlnného záření než CO ₂ ve 100letém časovém měřítku. Existuje tedy vztah mezi globálním oteplováním, rozkladem a dýcháním v půdách a mokřadech, které produkují významné klimatické zpětné vazby a globálně změněné biogeochemické cykly.

Dějiny

Rané začátky

Ekologie má složitý původ, z velké části kvůli její interdisciplinární povaze. Starověcí řečtí filozofové jako Hippokrates a Aristoteles byli mezi prvními, kteří zaznamenali pozorování přírodní historie. Na život však pohlíželi z hlediska esencialismu , kde byly druhy pojímány jako statické neměnné věci, zatímco odrůdy byly vnímány jako aberace idealizovaného typu . To je v protikladu k modernímu chápání ekologické teorie, kde jsou odrůdy považovány za skutečné zajímavé jevy a které mají roli v počátcích adaptací prostřednictvím přirozeného výběru . Rané koncepce ekologie, jako je rovnováha a regulace v přírodě, lze vysledovat až k Herodotovi (zemřel kolem roku 425 př. N. L.), Který popsal jeden z prvních účtů vzájemnosti v jeho pozorování „přirozené stomatologie“. Jak poznamenal, krokodýli nilští krokodýli by otevřeli tlamu, aby měli písečníci bezpečný přístup k vytrhávání pijavic , což by poskytlo výživu sandpiperovi a ústní hygienu pro krokodýla. Aristoteles měl raný vliv na filozofický vývoj ekologie. On a jeho student Theophrastus provedli rozsáhlá pozorování migrace rostlin a zvířat, biogeografie, fyziologie a jejich chování, což je raný analog k modernímu pojetí ekologické niky.

Ekologické koncepty, jako jsou potravinové řetězce, regulace populace a produktivita, byly poprvé vyvinuty v 1700s, prostřednictvím publikovaných prací mikroskopisty Antoni van Leeuwenhoek (1632-1723) a botanik Richard Bradley (1688? -1732). Biogeograf Alexander von Humboldt (1769–1859) byl jedním z prvních průkopníků ekologického myšlení a byl jedním z prvních, kdo rozpoznal ekologické gradienty, kde jsou druhy nahrazovány nebo pozměňovány ve formě podle environmentálních gradientů , jako je například cline vytvářející se s nárůstem nadmořské výšky. Humboldt čerpal inspiraci od Isaaca Newtona , když vyvinul formu „pozemské fyziky“. Newtonovským způsobem přinesl do přírodopisu vědeckou přesnost měření a dokonce narážel na koncepty, které jsou základem moderního ekologického zákona o vztazích mezi druhy a oblastmi. Přírodopisci, jako Humboldt, James Hutton a Jean-Baptiste Lamarck (mimo jiné) položili základy moderních ekologických věd. Pojem „ekologie“ ( německy : Oekologie, Ökologie ) vytvořil Ernst Haeckel ve své knize Generelle Morphologie der Organismen (1866). Haeckel byl zoolog, výtvarník, spisovatel a později v životě profesor srovnávací anatomie.

Názory na to, kdo byl zakladatelem moderní ekologické teorie, se různí. Někteří označují Haeckelovu definici jako začátek; jiní říkají, že to byl Eugenius Warming se psaním knihy Oecology of Plants: An Introduction to the Study of Plant Communities (1895), or Carl Carl Linnaeus ' policies on the economy of nature that mat matured at the early 18th century. Linnaeus založil ranou větev ekologie, kterou nazýval ekonomikou přírody. Jeho práce ovlivnily Charlese Darwina, který přijal Linnaeovu frázi o ekonomice nebo politě přírody v knize Původ druhů . Linnaeus jako první vytvořil rovnováhu přírody jako testovatelnou hypotézu. Haeckel, který obdivoval Darwinovu práci, definoval ekologii ve vztahu k ekonomice přírody, což některé vedlo k otázce, zda jsou ekologie a ekonomika přírody synonyma.

Uspořádání prvního ekologického experimentu, provedeného v travnaté zahradě u opatství Woburn v roce 1816, zaznamenal Charles Darwin v knize The Origin of Species . Experiment studoval výkonnost různých směsí druhů vysazených na různých druzích půd.

Od Aristotela po Darwina byl přírodní svět považován převážně za statický a neměnný. Před vznikem druhů se jen málo oceňovalo nebo chápalo dynamické a vzájemné vztahy mezi organismy, jejich adaptacemi a prostředím. Výjimkou je publikace Natural History of Selborne od Gilberta Whitea (1720–1793) z roku 1789 , kterou někteří považují za jeden z prvních textů o ekologii. Zatímco Charles Darwin je známý především pojednáním o evoluci, byl jedním ze zakladatelů ekologie půdy a zaznamenal první ekologický experiment v knize Původ druhů . Evoluční teorie změnila způsob, jakým vědci přistupovali k ekologickým vědám.

Od roku 1900

Moderní ekologie je mladá věda, která poprvé přitáhla značnou vědeckou pozornost ke konci 19. století (přibližně ve stejnou dobu, kdy se vědecký zájem získávaly evoluční studie). Vědec Ellen Swallow Richards možná poprvé představil termín „ oekology “ (který se nakonec proměnil v domácí ekonomiku ) v USA již v roce 1892.

Na počátku 20. století, ekologie přešli z více popisné formě z přírodopisu , aby více analytické formy z vědeckého přírodopisu . Frederic Clements vydal v roce 1905 první americkou ekologickou knihu, která představovala myšlenku rostlinných společenstev jako superorganismu . Tato publikace zahájila debatu mezi ekologickým holismem a individualismem, která trvala až do 70. let minulého století. Clementsův koncept superorganismu navrhoval, aby ekosystémy postupovaly pravidelnými a určenými fázemi serálního vývoje, které jsou analogické vývojovým fázím organismu. Klementianské paradigma zpochybnil Henry Gleason , který uvedl, že ekologická společenství se vyvíjejí z jedinečného a náhodného spojení jednotlivých organismů. Tento posun vnímání zaměřil pozornost zpět na životní historie jednotlivých organismů a na to, jak to souvisí s rozvojem komunitních asociací.

Klementinská teorie superorganismu byla přehnanou aplikací idealistické formy holismu. Termín „holismus“ vytvořil v roce 1926 Jan Christiaan Smuts , jihoafrický generál a polarizující historická osobnost, který se nechal inspirovat konceptem Clementova superorganismu. Přibližně ve stejnou dobu byl Charles Elton průkopníkem konceptu potravinových řetězců ve své klasické knize Ekologie zvířat . Elton definoval ekologické vztahy pomocí konceptů potravinových řetězců, potravinových cyklů a velikosti potravin a popsal numerické vztahy mezi různými funkčními skupinami a jejich relativní početnost. V následném ekologickém textu byl Eltonův „potravinový cyklus“ nahrazen „potravním řetězcem“. Alfred J. Lotka přinesl mnoho teoretických konceptů využívajících termodynamické principy v ekologii.

V roce 1942 Raymond Lindeman napsal orientační dokument o trofické dynamice ekologie, který byl publikován posmrtně poté, co byl původně odmítnut kvůli jeho teoretickému důrazu. Trofická dynamika se stala základem pro většinu prací, které následovaly po toku energie a materiálu přes ekosystémy. Robert MacArthur pokročilé matematické teorie, předpovědi a testy v ekologii v roce 1950, který inspiroval ožívající školu teoretických matematických ekologů. Ekologie se také vyvinula díky příspěvkům jiných národů, včetně ruského Vladimíra Vernadského a jeho založení konceptu biosféry ve 20. letech 20. století a japonského Kinji Imanishiho a jeho konceptů harmonie v segregaci přírody a stanovišť v 50. letech minulého století. Vědeckému uznávání příspěvků k ekologii z neanglicky mluvících kultur brání jazykové a překladatelské bariéry.

Ekologie vzrostla v populárním a vědeckém zájmu během ekologického hnutí v letech 1960–1970 . Mezi ekologií, environmentálním managementem a ochranou existují silné historické a vědecké vazby. Historický důraz a poetické naturalistické spisy obhajující ochranu divokých míst významnými ekology v historii biologie ochrany , jako jsou Aldo Leopold a Arthur Tansley , byly považovány za velmi vzdálené od městských center, kde se tvrdí, že koncentrace znečištění a dochází k degradaci životního prostředí. Palamar (2008) konstatuje, že na počátku 20. století zastíní mainstreamový environmentalismus průkopnické ženy, které bojovaly za ekologii městského zdraví (tehdy nazývanou euthenika ) a přinesly změny v legislativě v oblasti životního prostředí. Ženy jako Ellen Swallow Richards a Julia Lathrop , mimo jiné, byly předchůdci více popularizovaných ekologických hnutí po padesátých letech minulého století.

V roce 1962 kniha mořského biologa a ekologky Rachel Carsonové Tiché jaro pomohla mobilizovat ekologické hnutí tím, že upozornila veřejnost na toxické pesticidy , jako je DDT , bioakumulace v životním prostředí. Carson použil ekologickou vědu k propojení uvolňování toxinů z prostředí se zdravím lidí a ekosystémů . Od té doby se ekologové snaží překlenout své chápání degradace ekosystémů planety pomocí environmentální politiky, práva, obnovy a řízení přírodních zdrojů.

Viz také

Seznamy

Poznámky

Reference

externí odkazy

• Ekologie (Stanfordská encyklopedie filozofie)
• Projekt znalostní výchovy k přírodě: ekologie