Экология

Чтобы узнать о других значениях, см. Экология (значения) . Не путать с этологией , этнологией , этиологией или глубинной экологией .

Экология

Экология рассматривает весь масштаб жизни: от крошечных бактерий до процессов, охватывающих всю планету. Экологи изучают множество разнообразных и сложных отношений между видами, таких как хищничество и опыление . Разнообразие жизни организовано в различных средах обитания , от наземных до водных экосистем .

Экология (от древнегреческого οἶκος ( oîkos ) «дом» и -λογία ( -logía ) «изучение») Это естественная наука о взаимоотношениях между живыми организмами , включая человека , и их физической средой . Экология рассматривает организмы на уровне индивидуума, популяции , сообщества , экосистемы и биосферы . Экология пересекается с тесно связанными науками биогеографией , эволюционной биологией , генетикой , этологией и естествознанием .

Экология — это раздел биологии , изучающий численность , биомассу и распространение организмов в контексте окружающей среды. Оно охватывает жизненные процессы, взаимодействия и адаптации ; движение материалов и энергии через живые сообщества; прецессионное развитие экосистем; сотрудничество, конкуренция и хищничество внутри видов и между видами ; и закономерности биоразнообразия и его влияние на экосистемные процессы.

Экология имеет практическое применение в природоохранной биологии , водно-болотными угодьями управлении , управлении природными ресурсами ( агроэкология , сельское хозяйство , лесное хозяйство , агролесоводство , рыболовство , горнодобывающая промышленность , туризм ), городском планировании ( городская экология ), здравоохранении , экономике , фундаментальной и прикладной науке , а также социальной жизни человека. взаимодействие ( экология человека ).

Слово экология ( нем . Ökologie ) было придумано в 1866 году немецким ученым Эрнстом Геккелем . Наука экология, какой мы ее знаем сегодня, зародилась группой американских ботаников в 1890-х годах. Эволюционные концепции, касающиеся адаптации и естественного отбора, являются краеугольными камнями современной экологической теории .

Экосистемы — это динамически взаимодействующие системы организмов, сообществ, которые они составляют, и неживых ( абиотических ) компонентов окружающей среды. Экосистемные процессы, такие как первичное производство , круговорот питательных веществ и строительство ниш , регулируют поток энергии и вещества через окружающую среду. В экосистемах существуют механизмы биофизической обратной связи, которые смягчают процессы, действующие на живые ( биотические ) и абиотические компоненты планеты. Экосистемы поддерживают функции жизнеобеспечения и предоставляют экосистемные услуги , такие как производство биомассы (продукты питания, топливо, волокна и лекарства), регулирование климата , глобальные биогеохимические циклы , фильтрация воды , почвообразование , борьба с эрозией , защита от наводнений и многие другие природные функции. научной, исторической, экономической или внутренней ценности.

Уровни, объем и масштаб организации

Основная статья: Очерк экологии

от микроуровня (например, клетки ) до планетарного масштаба (например, биосфера ) Сфера экологии содержит широкий спектр взаимодействующих уровней организации, охватывающих явления . Экосистемы, например, содержат абиотические ресурсы и взаимодействующие формы жизни (т.е. отдельные организмы, которые объединяются в популяции , которые объединяются в отдельные экологические сообщества). Поскольку экосистемы динамичны и не обязательно следуют линейному маршруту сукцессии, изменения могут происходить быстро или медленно в течение тысяч лет, прежде чем определенные стадии сукцессии лесов будут вызваны биологическими процессами. Площадь экосистемы может сильно различаться: от крошечной до огромной. Отдельное дерево не имеет большого значения для классификации лесной экосистемы, но имеет решающее значение для организмов, живущих в нем и на нем. несколько поколений популяции тли В течение жизни одного листа может существовать . Каждая из этих тлей, в свою очередь, поддерживает разнообразные бактериальные сообщества. Природу связей в экологических сообществах невозможно объяснить, зная детали каждого вида в отдельности, поскольку возникающая закономерность не раскрывается и не прогнозируется до тех пор, пока экосистема не будет изучена как единое целое. Однако некоторые экологические принципы действительно демонстрируют коллективные свойства, когда сумма компонентов объясняет свойства целого, например, уровень рождаемости населения равен сумме индивидуальных рождений за определенный период времени.

Основные субдисциплины экологии, экология популяций (или сообществ ) и экология экосистем , демонстрируют разницу не только в масштабах, но и в двух контрастирующих парадигмах в этой области. Первый фокусируется на распространении и численности организмов, а второй - на потоках материалов и энергии.

Иерархия

Смотрите также: Биологическая организация и Биологическая классификация.

Поведение системы сначала должно быть распределено по различным уровням организации. Поведение, соответствующее более высоким уровням, происходит медленными темпами. И наоборот, более низкие организационные уровни демонстрируют быстрые темпы. Например, отдельные листья деревьев быстро реагируют на мгновенные изменения интенсивности света, концентрации CO ₂ и тому подобного. Рост дерева реагирует медленнее и интегрирует эти краткосрочные изменения.

О'Нил и др. (1986)

Масштаб экологической динамики может работать как закрытая система, например, тля, мигрирующая на одном дереве, и в то же время оставаться открытой в отношении более широкомасштабных влияний, таких как атмосфера или климат. Следовательно, экологи классифицируют экосистемы иерархически, анализируя данные, собранные из более мелких единиц, таких как растительные ассоциации , климат и типы почв , и интегрируют эту информацию для выявления возникающих закономерностей однородной организации и процессов, которые действуют на локальном и региональном, ландшафтном и хронологическом уровнях. весы.

Чтобы структурировать изучение экологии в концептуально управляемую структуру, биологический мир организован во вложенную иерархию , масштаб которой варьируется от генов до клеток , тканей , органов , организмов , видов , популяций , гильдий и т. д. сообществам , экосистемам , биомам и вплоть до уровня биосферы . Эта структура образует панархию и демонстрирует нелинейное поведение; это означает, что «следствие и причина непропорциональны, так что небольшие изменения критических переменных, таких как количество азотфиксаторов , могут привести к непропорциональным, возможно, необратимым изменениям в свойствах системы».

Биоразнообразие

Основная статья: Биоразнообразие

Биоразнообразие означает разнообразие жизни и ее процессов. Оно включает разнообразие живых организмов, генетические различия между ними, сообщества и экосистемы, в которых они встречаются, а также экологические и эволюционные процессы, которые поддерживают их функционирование, но при этом постоянно меняются и адаптируются.

Носс и Карпентер (1994)

Биоразнообразие (аббревиатура от «биологическое разнообразие») описывает разнообразие жизни, от генов до экосистем, и охватывает все уровни биологической организации. Этот термин имеет несколько интерпретаций, и существует множество способов индексировать, измерять, характеризовать и представлять его сложную организацию. Биоразнообразие включает разнообразие видов , разнообразие экосистем и генетическое разнообразие , и учёных интересует, каким образом это разнообразие влияет на сложные экологические процессы, происходящие на этих соответствующих уровнях и между ними. Биоразнообразие играет важную роль в экосистемных услугах , которые по определению поддерживают и улучшают качество жизни человека. Приоритеты сохранения и методы управления требуют разных подходов и соображений для решения полного экологического масштаба биоразнообразия. Природный капитал , поддерживающий население, имеет решающее значение для поддержания экосистемных услуг. видов а миграция (например, речной рыбный промысел и борьба с птичьими насекомыми) рассматривается как один из механизмов, посредством которого возникают эти потери услуг. Понимание биоразнообразия имеет практическое применение для специалистов по планированию сохранения видов и экосистем, поскольку они дают рекомендации по управлению консалтинговым фирмам, правительствам и промышленности.

среда обитания

Основная статья: Среда обитания

Биоразнообразие кораллового рифа . Кораллы адаптируются к окружающей среде и изменяют ее, образуя из карбоната кальция скелеты . Это обеспечивает условия роста для будущих поколений и формирует среду обитания для многих других видов.

Длиннохвостая клюв строит гнездо

Среда обитания вида описывает окружающую среду, в которой, как известно, встречается вид, и тип сообщества, которое формируется в результате. Более конкретно, «среды обитания можно определить как регионы в экологическом пространстве, состоящие из множества измерений, каждое из которых представляет собой биотическую или абиотическую переменную окружающей среды; то есть любой компонент или характеристика окружающей среды, связанная прямо (например, биомасса и качество корма) или косвенно (например, высота) к использованию места животным». Например, средой обитания может быть водная или наземная среда, которую можно далее отнести к горной или альпийской экосистеме. Смена среды обитания является важным свидетельством конкуренции в природе, когда одна популяция меняется относительно среды обитания, которую занимает большинство других особей вида. Например, одна популяция вида тропической ящерицы ( Tropidurus hispidus ) имеет уплощенное тело относительно основных популяций, обитающих в открытой саванне. Популяция, живущая в изолированных обнажениях скал, прячется в расщелинах, где ее уплощенное тело дает селективное преимущество. Смена среды обитания также происходит в истории развития амфибий и насекомых, которые переходят из водной среды обитания в наземную. Биотоп и среда обитания иногда используются как взаимозаменяемые понятия, но первое относится к среде обитания сообщества, а второе — к среде обитания вида.

Ниша

Основная статья: Экологическая ниша

Термитники с дымоходами разной высоты регулируют газообмен, температуру и другие параметры окружающей среды, необходимые для поддержания внутренней физиологии всей колонии.

Определения ниши датируются 1917 годом. но Дж. Эвелин Хатчинсон добилась концептуального прогресса в 1957 году. путем введения широко распространенного определения: «совокупность биотических и абиотических условий, в которых вид способен существовать и поддерживать стабильные размеры популяции». Экологическая ниша является центральным понятием в экологии организмов и подразделяется на фундаментальную и реализованную нишу. Фундаментальная ниша — это совокупность условий окружающей среды, при которых вид способен существовать. Реализованная ниша — это совокупность экологических плюс экологических условий, в которых существует вид. Ниша Хатчинсона определяется более технически как « евклидово гиперпространство которого , размеры определяются как переменные окружающей среды и размер которого является функцией количества значений, которые могут принимать ценности окружающей среды, к которым организм имеет положительную приспособленность ».

Биогеографические закономерности и распространение ареала вида объясняются или прогнозируются на основе знания особенностей и требований ниши. Виды обладают функциональными особенностями, уникально адаптированными к экологической нише. Признак — это измеримое свойство, фенотип или характеристика организма, которая может повлиять на его выживание. Гены играют важную роль во взаимодействии развития и проявления черт в окружающей среде. У резидентных видов развиваются черты, соответствующие давлению отбора в их местной среде обитания. Это, как правило, дает им конкурентное преимущество и препятствует тому, чтобы одинаково адаптированные виды имели перекрывающийся географический ареал. Принцип конкурентного исключения гласит, что два вида не могут сосуществовать бесконечно, живя за счет одного и того же ограничивающего ресурса ; один всегда будет превосходить другого. Когда одинаково адаптированные виды географически перекрываются, более тщательное изучение выявляет тонкие экологические различия в их среде обитания или пищевых потребностях. Однако некоторые модели и эмпирические исследования предполагают, что нарушения могут стабилизировать коэволюцию и совместное занятие ниш схожими видами, населяющими богатые видами сообщества. Среда обитания плюс ниша называется экотопом и определяется как полный спектр экологических и биологических переменных, влияющих на весь вид.

Строительство ниши

Основная статья: Строительство ниши

См. Также: Экосистемная инженерия

Организмы подвергаются давлению окружающей среды, но они также изменяют свою среду обитания. Регулирующая обратная связь между организмами и окружающей их средой может влиять на условия от локального (например, бобровый пруд ) до глобального масштаба, с течением времени и даже после смерти, например, гниющие бревна или отложения кремнеземного скелета морских организмов. Процесс и концепция экосистемной инженерии связаны со строительством ниш , но первая касается только физических модификаций среды обитания, тогда как вторая также учитывает эволюционные последствия физических изменений в окружающей среде и обратную связь, которую это вызывает в процессе естественного отбора. . Экосистемные инженеры определяются как: «организмы, которые прямо или косвенно модулируют доступность ресурсов для других видов, вызывая изменения физического состояния биотических или абиотических материалов. При этом они модифицируют, поддерживают и создают среду обитания».

Концепция экосистемной инженерии стимулировала новое понимание влияния, которое организмы оказывают на экосистему и эволюционный процесс. Термин «построение ниши» чаще используется в отношении недооцененных механизмов обратной связи естественного отбора, воздействующих на абиотическую нишу. Примером естественного отбора посредством экосистемной инженерии являются гнезда социальных насекомых , в том числе муравьев, пчел, ос и термитов. возникает возникающий гомеостаз или гомеорезис В структуре гнезда , который регулирует, поддерживает и защищает физиологию всей колонии. Например, термитники поддерживают постоянную внутреннюю температуру благодаря конструкции дымоходов для кондиционирования воздуха. Структура самих гнезд подчиняется силам естественного отбора. Более того, гнездо может сохраняться в течение последующих поколений, так что потомство унаследует как генетический материал, так и унаследованную нишу, которая была создана до их времени.

Биом

Основная статья: Биом

Биомы — это более крупные единицы организации, которые классифицируют регионы экосистем Земли, главным образом, в соответствии со структурой и составом растительности. Существуют разные методы определения континентальных границ биомов, в которых доминируют разные функциональные типы растительных сообществ, распространение которых ограничено климатом, осадками, погодой и другими переменными окружающей среды. Биомы включают влажные тропические леса , широколиственные и смешанные леса умеренного пояса , лиственные леса умеренного пояса , тайгу , тундру , жаркую пустыню и полярную пустыню . Другие исследователи недавно классифицировали другие биомы, такие как человеческий и океанический микробиомы . Для микроба человеческое тело — это среда обитания и ландшафт. Микробиомы были открыты во многом благодаря достижениям молекулярной генетики , которые раскрыли скрытое богатство микробного разнообразия на планете. Океанический микробиом играет значительную роль в экологической биогеохимии океанов планеты.

Биосфера

Основная статья: Биосфера

См. Также: Сферы Земли.

Самой крупной по масштабу экологической организацией является биосфера: общая сумма экосистем на планете. Экологические отношения регулируют поток энергии, питательных веществ и климата вплоть до планетарного масштаба. планетарной атмосферы _{Например, на динамическую историю состава CO 2} и O ₂ повлиял биогенный поток газов, поступающих в результате дыхания и фотосинтеза, уровни которого колеблются во времени в зависимости от экологии и эволюции растений и животных. Экологическая теория также использовалась для объяснения самовозникающих регуляторных явлений в планетарном масштабе: например, гипотеза Геи является примером холизма , применяемого в экологической теории. Гипотеза Геи утверждает, что существует возникающая петля обратной связи, создаваемая метаболизмом живых организмов, которая поддерживает внутреннюю температуру Земли и атмосферные условия в узком саморегулирующемся диапазоне толерантности.

Популяционная экология

Основная статья: Популяционная экология

Смотрите также: Списки организмов по численности населения

Популяционная экология изучает динамику популяций видов и то, как эти популяции взаимодействуют с окружающей средой в целом. Популяция состоит из особей одного вида, которые живут, взаимодействуют и мигрируют через одну и ту же нишу и среду обитания.

Основным законом популяционной экологии является мальтузианская модель роста. в котором говорится: «Население будет расти (или сокращаться) в геометрической прогрессии, пока среда, в которой живут все люди в популяции, остается постоянной». населения Упрощенные модели обычно начинаются с четырех переменных: смерть, рождение, иммиграция и эмиграция .

Пример вводной модели населения описывает закрытое население, например, на острове, где не происходит иммиграции и эмиграции. Гипотезы оцениваются со ссылкой на нулевую гипотезу, которая утверждает, что случайными наблюдаемые данные создаются процессами. В этих островных моделях скорость изменения численности населения описывается следующим образом:

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

где N — общая численность населения, b и d — показатели рождаемости и смертности на душу населения соответственно, а r — темпы изменения численности населения на душу населения.

Используя эти методы моделирования, принцип роста населения Мальтуса позже был преобразован в модель, известную как логистическое уравнение Пьера Верхюльста :

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

где N(t) — количество особей, измеренное как плотность биомассы как функция времени, t , r — максимальная скорость изменения на душу населения, обычно известная как внутренняя скорость роста, и $\alpha$ - коэффициент скученности, который представляет собой снижение темпов роста населения на одну добавленную особь. Формула гласит, что скорость изменения численности населения ( $\mathrm {d} N(t)/\mathrm {d} t$) будет расти, приближаясь к равновесию, где ( $\mathrm {d} N(t)/\mathrm {d} t=0$), когда темпы роста и скученности сбалансированы, $r/\alpha$. Распространенная аналогичная модель фиксирует равновесие, $r/\alpha$ как K , который известен как «грузоподъемность».

Популяционная экология основывается на этих вводных моделях для дальнейшего понимания демографических процессов в реальных исследуемых популяциях. Обычно используемые типы данных включают историю жизни , плодовитость и выживаемость, и они анализируются с использованием математических методов, таких как матричная алгебра . Информация используется для управления запасами диких животных и установления квот на вылов. В случаях, когда базовых моделей недостаточно, экологи могут использовать различные виды статистических методов, такие как информационный критерий Акаике , или использовать модели, которые могут стать математически сложными, поскольку «с данными одновременно сталкиваются несколько конкурирующих гипотез».

Метапопуляции и миграция

Основная статья: Метапопуляция

См. Также: Миграция животных.

Понятие метапопуляций было определено в 1969 году. как «популяция популяций, которые вымирают локально и повторно заселяются». Метапопуляционная экология – еще один статистический подход, который часто используется в природоохранных исследованиях . Модели метапопуляции упрощают ландшафт, разделяя его на участки разного уровня качества. и метапопуляции связаны миграционным поведением организмов. Миграцию животных выделяют среди других видов перемещения, поскольку она предполагает сезонный уход и возвращение особей из места обитания. Миграция также является явлением на популяционном уровне, как и маршруты миграции, по которым следовали растения, заселившие северную послеледниковую среду. Экологи растений используют записи пыльцы, которая накапливается и расслаивается на водно-болотных угодьях, чтобы восстановить время миграции и расселения растений относительно исторического и современного климата. Эти маршруты миграции включали расширение ареала по мере того, как популяции растений перемещались из одной области в другую. Существует более обширная таксономия передвижения, такая как поездка на работу, поиск пищи, территориальное поведение, застой и перемещение. Расселение обычно отличают от миграции, поскольку оно предполагает одностороннее постоянное перемещение особей из их прирожденной популяции в другую популяцию.

В терминологии метапопуляции мигрирующие особи классифицируются как эмигранты (когда они покидают регион) или иммигранты (когда они приезжают в регион), а места классифицируются либо как источники, либо как поглотители. Участок — это общий термин, обозначающий места, где экологи отбирают образцы популяций, например, пруды или определенные участки отбора проб в лесу. Исходные участки — это продуктивные участки, генерирующие сезонный запас молоди , которая мигрирует в другие места обитания. Места слива – это непродуктивные места, куда принимают только мигрантов; популяция на участке исчезнет, ​​если ее не спасет соседний участок источника или если условия окружающей среды не станут более благоприятными. Модели метапопуляций исследуют динамику участков с течением времени, чтобы ответить на потенциальные вопросы о пространственной и демографической экологии. Экология метапопуляций представляет собой динамический процесс вымирания и колонизации. Небольшие участки более низкого качества (например, раковины) поддерживаются или спасаются за счет сезонного притока новых иммигрантов. Динамичная структура метапопуляции развивается из года в год, при этом некоторые участки являются стоками в засушливые годы и источниками, когда условия более благоприятны. Экологи используют смесь компьютерных моделей и полевые исследования для объяснения структуры метапопуляции.

Экология сообщества

Межвидовые взаимодействия, такие как хищничество, являются ключевым аспектом экологии сообщества .

Основная статья: Экология сообщества

Экология сообществ исследует, как взаимодействие между видами и их средой влияет на численность, распространение и разнообразие видов внутри сообществ.

Джонсон и Стинчкомб (2007)

Экология сообщества — это изучение взаимодействия между совокупностью видов, населяющих одну и ту же географическую область. Экологи-общественники изучают детерминанты закономерностей и процессов для двух или более взаимодействующих видов. Исследования в области экологии сообществ могут помочь измерить разнообразие видов на лугах в зависимости от плодородия почвы. Это может также включать анализ динамики хищник-жертва, конкуренции между схожими видами растений или мутуалистических взаимодействий между крабами и кораллами.

Экосистема экология

Основная статья: Экосистемная экология

Эти экосистемы, как мы их можем назвать, бывают самых разных видов и размеров. Они образуют одну категорию многочисленных физических систем Вселенной, которые варьируются от Вселенной в целом до атома.

Тэнсли (1935)

в Прибрежный лес Белых горах, штат Нью-Гэмпшир (США), является примером экологии экосистемы.

Экосистемы могут представлять собой среду обитания внутри биомов, образующую единое целое и динамически реагирующую систему, имеющую как физические, так и биологические комплексы. Экосистемная экология – это наука об определении потоков материалов (например, углерода, фосфора) между различными резервуарами (например, биомассой деревьев, органическим материалом почвы). Экосистемные экологи пытаются определить основные причины этих потоков. Исследования в области экологии экосистем могут измерить первичную продукцию (г C/м^2) на водно-болотных угодьях в зависимости от скорости разложения и потребления (г C/м^2/год). Это требует понимания общественных связей между растениями (т. е. первичными продуцентами) и редуцентами (например, грибами и бактериями).

Основополагающую концепцию экосистемы можно проследить до 1864 года в опубликованной работе Джорджа Перкинса Марша («Человек и природа»). Внутри экосистемы организмы связаны с физическими и биологическими компонентами окружающей среды, к которым они адаптированы. Экосистемы — это сложные адаптивные системы, в которых взаимодействие жизненных процессов образует самоорганизующиеся модели в разных масштабах времени и пространства. Экосистемы в широком смысле подразделяются на наземные , пресноводные , атмосферные и морские . Различия проистекают из природы уникальной физической среды, которая формирует биоразнообразие внутри каждого из них. Более недавним дополнением к экологии экосистем являются техноэкосистемы , на которые влияет или в первую очередь является результатом деятельности человека.

Пищевые сети

Основная статья: Пищевая сеть

См. Также: Пищевая цепочка

Обобщенная пищевая сеть водоплавающих птиц Чесапикского залива

Пищевая сеть – это архетипическая экологическая сеть . Растения улавливают солнечную энергию и используют ее для синтеза простых сахаров в ходе фотосинтеза . По мере роста растения накапливают питательные вещества и поедаются пасущимися травоядными животными , а энергия передается по цепочке организмов путем потребления. Упрощенные линейные пути питания, ведущие от базального трофического вида к высшему потребителю, называются пищевой цепью . Пищевые цепи в экологическом сообществе создают сложную пищевую сеть. Пищевые сети — это тип концептуальной карты , которая используется для иллюстрации и изучения путей потоков энергии и материалов.

Эмпирические измерения обычно ограничиваются конкретной средой обитания, например пещерой или прудом, а принципы, почерпнутые из мелкомасштабных исследований, экстраполируются на более крупные системы. Пищевые отношения требуют обширных исследований, например, содержимого кишечника организмов, которое может быть трудно расшифровать, или можно использовать стабильные изотопы для отслеживания потока питательных веществ и энергии через пищевую сеть. Несмотря на эти ограничения, пищевые сети остаются ценным инструментом в понимании экосистем сообществ.

Пищевые сети иллюстрируют важные принципы экологии : у некоторых видов много слабых звеньев питания (например, всеядные ), тогда как некоторые более специализированы и имеют меньше сильных звеньев питания (например, первичные хищники ). Такие связи объясняют, как экологические сообщества остаются стабильными с течением времени. и в конечном итоге может проиллюстрировать «полную» сеть жизни.

Разрушение пищевых сетей может оказать существенное влияние на экологию отдельных видов или целых экосистем. Например, муравьев было показано, что замена одного вида другим (инвазивным) видом муравьев влияет на то, как слоны уменьшают древесный покров и, следовательно, на хищничество львов на зебрах .

Трофические уровни

Основная статья: Трофический уровень

Трофическая пирамида (а) и пищевая сеть (б), иллюстрирующие экологические взаимоотношения между существами, типичными для северной бореальной наземной экосистемы. Трофическая пирамида примерно представляет биомассу (обычно измеряемую как общий сухой вес) на каждом уровне. Растения обычно имеют наибольшую биомассу. Названия трофических категорий показаны справа от пирамиды. Некоторые экосистемы, например многие водно-болотные угодья, не организованы в виде строгой пирамиды, поскольку водные растения не так продуктивны, как долгоживущие наземные растения, такие как деревья. Экологические трофические пирамиды обычно бывают одного из трех видов: 1) пирамида чисел, 2) пирамида биомассы или 3) пирамида энергии.

Трофический уровень (от греческого trop , τροφή, трофе, что означает «пища» или «питание») — это «группа организмов, получающих значительную часть своей энергии из нижнего соседнего уровня (согласно экологическим пирамидам ), расположенного ближе к абиотическому источнику. " Связи в пищевых цепях в первую очередь связывают пищевые отношения или трофику между видами. Биоразнообразие внутри экосистем можно организовать в трофические пирамиды, в которых вертикальное измерение представляет пищевые отношения, которые далее удаляются от основания пищевой цепи к высшим хищникам, а горизонтальное измерение представляет численность или биомассу на каждом уровне. Когда относительная численность или биомасса каждого вида рассортирована по соответствующему трофическому уровню, они естественным образом складываются в «пирамиду чисел».

Виды в целом подразделяются на автотрофы (или первичные продуценты ), гетеротрофы (или консументы ) и детритофаги (или редуценты ). Автотрофы — это организмы, которые производят собственную пищу (производство превышает дыхание) путем фотосинтеза или хемосинтеза . Гетеротрофы – это организмы, которые должны питаться другими для получения питания и энергии (дыхание превышает производство). Гетеротрофы можно далее подразделить на различные функциональные группы, включая первичных потребителей (строгие травоядные животные), вторичных потребителей ( плотоядные хищники, которые питаются исключительно травоядными) и третичных потребителей (хищники, которые питаются смесью травоядных и хищников). Всеядные животные не вписываются в функциональную категорию, поскольку они питаются как растительными, так и животными тканями. Было высказано предположение, что всеядные животные имеют большее функциональное влияние как хищники, поскольку по сравнению с травоядными они относительно неэффективны при выпасе.

Трофические уровни являются частью целостного или сложного системного взгляда на экосистемы. Каждый трофический уровень содержит несвязанные виды, которые сгруппированы вместе, поскольку имеют общие экологические функции, что дает макроскопическое представление о системе. Хотя понятие трофических уровней дает представление о потоках энергии и нисходящем контроле внутри пищевых сетей, оно вызывает беспокойство из-за преобладания всеядности в реальных экосистемах. Это побудило некоторых экологов «еще раз заявить, что представление о том, что виды четко объединяются в отдельные, однородные трофические уровни, является вымыслом». Тем не менее, недавние исследования показали, что реальные трофические уровни действительно существуют, но «выше трофического уровня травоядных пищевые сети лучше характеризуются как запутанная сеть всеядных».

Краеугольные виды

Основная статья: Ключевые виды

Морские выдры , пример краеугольного вида

Ключевой вид — это вид, который связан с непропорционально большим количеством других видов в пищевой сети . Ключевые виды имеют более низкие уровни биомассы в трофической пирамиде относительно важности их роли. Множество связей, которые поддерживает ключевой вид, означает, что он поддерживает организацию и структуру целых сообществ. Утрата ключевого вида приводит к ряду драматических каскадных эффектов (называемых трофическими каскадами ), которые изменяют трофическую динамику, другие связи пищевой цепи и могут вызвать исчезновение других видов. Термин «краеугольные виды» был придуман Робертом Пейном в 1969 году и является ссылкой на архитектурную особенность краеугольного камня , поскольку удаление краеугольного вида может привести к коллапсу сообщества, так же как удаление краеугольного камня в арке может привести к потере арки стабильность.

Морских выдр ( Enhydra lutris ) обычно называют ключевым видом, поскольку они ограничивают плотность морских ежей , питающихся водорослями . Если каланов удалить из системы, ежи будут пастись до тех пор, пока заросли водорослей не исчезнут, и это оказывает драматическое влияние на структуру сообщества. Например, считается, что охота на каланов косвенно привела к исчезновению стеллеровой морской коровы ( Hydrodamalis gigas ). Хотя концепция ключевых видов широко использовалась в качестве инструмента сохранения , ее критиковали за плохое определение с оперативной точки зрения. Трудно экспериментально определить, какие виды могут играть ключевую роль в каждой экосистеме. Более того, теория пищевой сети предполагает, что ключевые виды могут быть не распространены, поэтому неясно, как в целом можно применять модель ключевых видов.

Сложность

Основная статья: Сложность

См. Также: Возникновение

Под сложностью понимают большие вычислительные усилия, необходимые для объединения множества взаимодействующих частей, превышающие итеративную емкость памяти человеческого разума. Глобальные модели биологического разнообразия сложны. Эта биосложность возникает из-за взаимодействия экологических процессов, которые действуют и влияют на закономерности в разных масштабах, которые переходят друг в друга, например, переходные области или экотоны, охватывающие ландшафты. Сложность возникает из-за взаимодействия между уровнями биологической организации как энергии, а материя интегрируется в более крупные единицы, которые накладываются на более мелкие части. «То, что было целым на одном уровне, становится частями на более высоком». Мелкомасштабные закономерности не обязательно объясняют крупномасштабные явления, иначе они выражаются в выражении (придуманном Аристотелем) «сумма больше, чем части».

«Сложность в экологии бывает как минимум шести различных типов: пространственная, временная, структурная, процессуальная, поведенческая и геометрическая». Основываясь на этих принципах, экологи определили эмерджентные и самоорганизующиеся явления, которые действуют на разных уровнях воздействия на окружающую среду, от молекулярного до планетарного, и требуют разных объяснений на каждом интегративном уровне . Экологическая сложность связана с динамической устойчивостью экосистем, которые переходят к множеству меняющихся устойчивых состояний, управляемых случайными колебаниями истории. Долгосрочные экологические исследования дают важные результаты, позволяющие лучше понять сложность и устойчивость экосистем в более длительных временных и более широких пространственных масштабах. Этими исследованиями управляет Международная долгосрочная экологическая сеть (LTER). Самый продолжительный из существующих экспериментов — эксперимент «Парк Грасс» , начатый в 1856 году. Другой пример — исследование Хаббарда Брука , которое проводится с 1960 года.

Холизм

Основная статья: Холизм

Холизм остается важной частью теоретической основы современных экологических исследований. Холизм обращается к биологической организации жизни, которая самоорганизуется в слои возникающих целых систем, функционирующих в соответствии с нередуцируемыми свойствами. Это означает, что закономерности более высокого порядка всей функциональной системы, такой как экосистема , не могут быть предсказаны или поняты путем простого суммирования частей. «Новые свойства возникают потому, что компоненты взаимодействуют, а не потому, что меняется их основная природа».

Экологические исследования обязательно носят целостный характер, а не редукционистский . Холизм имеет три научных значения или применения, которые отождествляются с экологией: 1) механистическая сложность экосистем, 2) практическое описание закономерностей в количественных редукционистских терминах, где корреляции могут быть идентифицированы, но ничего не понимается в причинных отношениях без ссылки на всю систему. , что приводит к 3) метафизической иерархии, посредством которой причинные отношения более крупных систем понимаются безотносительно к более мелким частям. Научный холизм отличается от мистицизма , присвоившего себе тот же термин. Примером метафизического холизма является тенденция увеличения внешней толщины раковин разных видов. Причину увеличения толщины можно понять, обратившись к принципам естественного отбора посредством хищничества, без необходимости ссылаться или понимать биомолекулярные свойства внешних оболочек.

Отношение к эволюции

Основная статья: Эволюционная экология

Экология и эволюционная биология считаются родственными дисциплинами наук о жизни. Естественный отбор , история жизни , развитие , адаптация , популяция и наследование — примеры концепций, которые в равной степени вплетаются в экологическую и эволюционную теории. Например, морфологические, поведенческие и генетические черты могут быть отображены на эволюционных деревьях для изучения исторического развития видов в отношении их функций и ролей в различных экологических обстоятельствах. В этой структуре аналитические инструменты экологов и эволюционистов пересекаются, поскольку они организуют, классифицируют и исследуют жизнь с помощью общих систематических принципов, таких как филогенетика или система таксономии Линнея . Эти две дисциплины часто появляются вместе, например, в названии журнала « Тенденции в экологии и эволюции» . Не существует резкой границы, отделяющей экологию от эволюции, и они больше различаются по областям прикладной направленности. Обе дисциплины открывают и объясняют возникающие и уникальные свойства и процессы, действующие в разных пространственных или временных масштабах организации. Хотя граница между экологией и эволюцией не всегда чётка, экологи изучают абиотические и биотические факторы, влияющие на эволюционные процессы. и эволюция может быть быстрой, происходящей в экологических масштабах времени всего в одно поколение.

Поведенческая экология

Основная статья: Поведенческая экология

Социальное проявление и изменение цвета у разноадаптированных видов хамелеонов ( Bradypodion spp.). Хамелеоны меняют цвет своей кожи, чтобы соответствовать своему происхождению, в качестве поведенческого защитного механизма, а также используют цвет для общения с другими представителями своего вида, например, модели доминирования (слева) и подчинения (справа), показанные для трех видов (AC) выше.

Все организмы могут проявлять поведение. Даже растения демонстрируют сложное поведение, включая память и общение. Поведенческая экология — это изучение поведения организма в окружающей среде и его экологических и эволюционных последствий. Этология — это изучение наблюдаемых движений или поведения животных. Это может включать в себя исследования подвижных сперматозоидов растений, мобильного фитопланктона , зоопланктона, плавающего к женской яйцеклетке, выращивания грибов долгоносиками , брачного танца саламандры или общественных собраний амеб .

Адаптация является центральной объединяющей концепцией в поведенческой экологии. Поведение можно записать как черту и унаследовать так же, как цвет глаз и волос. Поведение может развиваться посредством естественного отбора как адаптивные черты, обеспечивающие функциональные возможности, повышающие репродуктивную приспособленность.

Мутуализм: цикадки ( Eurymela fenestrata ) находятся под защитой муравьев ( Iridomyrmex purpureus ) в мутуалистических отношениях. Муравьи защищают цикадок от хищников и стимулируют питание цикадок, а в свою очередь цикадки, питающиеся растениями, выделяют из ануса медвяную росу, которая обеспечивает энергией и питательными веществами ухаживающих муравьев.

Взаимодействие хищник-жертва является вводной концепцией в исследованиях пищевой сети, а также в поведенческой экологии. Виды-жертвы могут демонстрировать различные виды поведенческой адаптации к хищникам, такие как избегание, бегство или защита. Многие виды-жертвы сталкиваются с многочисленными хищниками, которые различаются по степени представляемой опасности. Чтобы адаптироваться к окружающей среде и противостоять хищническим угрозам, организмы должны сбалансировать свои энергетические ресурсы, инвестируя в различные аспекты своей жизненной истории, такие как рост, питание, спаривание, социализация или изменение среды обитания. Гипотезы, выдвигаемые в области поведенческой экологии, обычно основаны на адаптивных принципах сохранения, оптимизации или эффективности. Например, «[т] гипотеза избегания хищников, чувствительная к угрозам, предсказывает, что добыча должна оценить степень угрозы, исходящей от различных хищников, и сопоставить свое поведение в соответствии с текущими уровнями риска» или «[t] оптимальная дистанция начала полета достигается там, где ожидаемая приспособленность после встречи максимальна, что зависит от начальной приспособленности жертвы, преимуществ, получаемых от отказа от бегства, энергетических затрат на побег и ожидаемой потери приспособленности из-за риска нападения хищников».

Сложные сексуальные проявления и позы встречаются в поведенческой экологии животных. поют райские птицы Например, и демонстрируют сложные украшения во время ухаживания . Эти проявления служат двойной цели: сигнализировать о здоровых или хорошо адаптированных людях и желательных генах. Демонстрации обусловлены половым отбором как рекламой качеств качеств среди женихов .

Когнитивная экология

Когнитивная экология объединяет теории и наблюдения эволюционной экологии и нейробиологии , в первую очередь когнитивной науки , чтобы понять влияние, которое взаимодействие животных с их средой обитания оказывает на их когнитивные системы и то, как эти системы ограничивают поведение в экологических и эволюционных рамках. «Однако до недавнего времени ученые-когнитивисты не уделяли достаточного внимания тому фундаментальному факту, что когнитивные черты развивались в определенных природных условиях. Принимая во внимание давление отбора на познание, когнитивная экология может внести интеллектуальную последовательность в междисциплинарное исследование познания». Как исследование, включающее «связь» или взаимодействие между организмом и окружающей средой, когнитивная экология тесно связана с энактивизмом . область, основанная на взгляде, что «... мы должны рассматривать организм и окружающую среду как связанные друг с другом во взаимной спецификации и отборе...».

Социальная экология

Основная статья: Социальная экология (академическая область)

Социально-экологическое поведение заметно у социальных насекомых , слизевиков , социальных пауков , человеческого общества и голых землекопов , где эвсоциализм развился . Социальное поведение включает взаимовыгодное поведение среди родственников и товарищей по гнезду. и развиваться в результате родственного и группового отбора. Родственный отбор объясняет альтруизм через генетические взаимоотношения, при которых альтруистическое поведение, ведущее к смерти, вознаграждается выживанием генетических копий, распределенных среди выживших родственников. Социальные насекомые, в том числе муравьи , пчелы и осы, наиболее изучены на предмет такого типа взаимоотношений, поскольку самцы трутней представляют собой клоны , имеющие тот же генетический состав, что и все остальные самцы в колонии. Напротив, сторонники группового селекционирования находят примеры альтруизма среди негенетических родственников и объясняют это отбором, действующим на группу; при этом группам становится избирательно выгодно, если их члены проявляют альтруистическое поведение по отношению друг к другу. Группы с преимущественно альтруистическими членами выживают лучше, чем группы с преимущественно эгоистичными членами.

Коэволюция

Основная статья: Коэволюция

Шмели и цветы, которые они опыляют, эволюционировали одновременно, так что выживание обоих стало зависеть друг от друга.

Паразитизм: сборщик урожая паукообразный , зараженный клещами . Сбор урожая съедается, а клещи получают выгоду от перемещения и питания своего хозяина.

Экологические взаимодействия можно в общих чертах разделить на отношения хозяина и ассоциированного партнера. Хост — это любая сущность, которая укрывает другую сущность, называемую ассоциированной. Отношения между видами , которые являются взаимовыгодными или взаимовыгодными, называются мутуализмами . Примеры мутуализма включают муравьев, выращивающих грибы, использующих сельскохозяйственный симбиоз, бактерии, живущие в кишечнике насекомых и других организмов, инжирной осы и мотылька юкки комплекс опыления , лишайники с грибами и фотосинтезирующими водорослями и кораллы с фотосинтезирующими водорослями. Если между хозяином и партнером существует физическая связь, такие отношения называются симбиозом . Например, примерно 60% всех растений имеют симбиотические отношения с арбускулярными микоризными грибами, живущими в их корнях, образуя сеть обмена углеводов на минеральные питательные вещества .

Косвенный мутуализм возникает там, где организмы живут раздельно. Например, деревья, обитающие в экваториальных регионах планеты, поставляют кислород в атмосферу, поддерживающую виды, обитающие в отдаленных полярных регионах планеты. Эти отношения называются комменсализмом , потому что многие другие получают преимущества чистого воздуха без каких-либо затрат или вреда для деревьев, снабжающих кислород. Если партнер получает выгоду, а хозяин страдает, такие отношения называются паразитизмом . Хотя паразиты наносят ущерб своему хозяину (например, повреждая его репродуктивные органы или размножение , отказываясь от услуг полезного партнера), их суммарное влияние на приспособленность хозяина не обязательно является отрицательным и, таким образом, становится трудно прогнозируемым. Коэволюция также обусловлена ​​конкуренцией между видами или между представителями одного и того же вида под знаменем взаимного антагонизма, например, когда травы конкурируют за пространство для роста. Гипотеза Красной Королевы , например, утверждает, что паразиты выслеживают и специализируются на локально распространенных системах генетической защиты своего хозяина, которые стимулируют эволюцию полового размножения для диверсификации генетического состава популяций, реагирующих на антагонистическое давление.

Биогеография

Основная статья: Биогеография

Биогеография (объединение биологии и географии ) — сравнительное изучение географического распространения организмов и соответствующей эволюции их признаков в пространстве и времени. Журнал биогеографии был основан в 1974 году. Биогеография и экология имеют многие общие дисциплинарные корни. Например, теория островной биогеографии , опубликованная Робертом Макартуром и Эдвардом О. Уилсоном в 1967 году. считается одной из основ экологической теории.

Биогеография имеет долгую историю в естественных науках, связанную с пространственным распространением растений и животных. Экология и эволюция обеспечивают объяснительный контекст биогеографических исследований. Биогеографические закономерности являются результатом экологических процессов, влияющих на распределение ареалов, таких как миграция и расселение . и от исторических процессов, которые разделили популяции или виды на разные территории. Биогеографические процессы, приводящие к естественному разделению видов, во многом объясняют современное распространение биоты Земли. Разделение линий вида называется викариантной биогеографией и является подразделом биогеографии. Существуют также практические приложения в области биогеографии, касающиеся экологических систем и процессов. Например, ареал и распространение биоразнообразия и инвазивных видов, реагирующих на изменение климата, являются серьезной проблемой и активной областью исследований в контексте глобального потепления .

теория выбора r/K

Основная статья: теория выбора r/K

Концепция популяционной экологии - это теория отбора r/K, одна из первых прогностических моделей в экологии, использовавшаяся для объяснения эволюции жизненного цикла . Предпосылка, лежащая в основе модели отбора r/K, заключается в том, что давление естественного отбора меняется в зависимости от плотности населения . Например, когда остров впервые колонизирован, плотность населения невелика. Первоначальное увеличение численности населения не ограничивается конкуренцией, оставляя изобилие доступных ресурсов для быстрого роста населения. На этих ранних стадиях роста населения действуют независимые от плотности силы естественного отбора, который называется r -отбором. Поскольку население становится более перенаселенным, оно приближается к пропускной способности острова, что вынуждает людей более жестко конкурировать за меньшее количество доступных ресурсов. В условиях скученности популяция испытывает зависящие от плотности силы естественного отбора, называемые K -отбором.

В модели r/K -отбора первая переменная r представляет собой внутреннюю скорость естественного прироста численности населения, а вторая переменная K представляет собой пропускную способность популяции. Разные виды развивают разные стратегии жизненного цикла, охватывающие континуум между этими двумя силами отбора. Вид , выбранный r, — это вид, который имеет высокую рождаемость, низкий уровень родительских инвестиций и высокий уровень смертности до того, как особи достигнут зрелости. Эволюция благоприятствует высокой плодовитости r отобранных видов - . Многие виды насекомых и инвазивные виды обладают r -избранными характеристиками . Напротив, виды, отобранные K, имеют низкие показатели плодовитости, высокий уровень родительского вклада в молодняк и низкие показатели смертности по мере взросления особей. Люди и слоны являются примерами видов, демонстрирующих K -выбранные характеристики, включая долголетие и эффективность преобразования большего количества ресурсов в меньшее количество потомков.

Молекулярная экология

Основная статья: Молекулярная экология

Важная взаимосвязь между экологией и генетической наследственностью возникла еще до появления современных методов молекулярного анализа. Молекулярно-экологические исследования стали более осуществимыми с развитием быстрых и доступных генетических технологий, таких как полимеразная цепная реакция (ПЦР) . Развитие молекулярных технологий и приток исследовательских вопросов в эту новую экологическую область привели к публикации «Молекулярная экология» в 1992 году. Молекулярная экология использует различные аналитические методы для изучения генов в эволюционном и экологическом контексте. В 1994 году Джон Авис также сыграл ведущую роль в этой области науки, опубликовав свою книгу « Молекулярные маркеры, естественная история и эволюция» . Новые технологии открыли волну генетического анализа организмов, которые когда-то было трудно изучать с экологической или эволюционной точки зрения, таких как бактерии, грибы и нематоды . Молекулярная экология породила новую исследовательскую парадигму для изучения экологических вопросов, которые иначе считались бы неразрешимыми. Молекулярные исследования выявили ранее неясные детали в мельчайших хитросплетениях природы и улучшили решение острых вопросов поведенческой и биогеографической экологии. Например, молекулярная экология выявила беспорядочное сексуальное поведение и наличие нескольких партнеров-самцов у древесных ласточек, которые ранее считались социально моногамными . В биогеографическом контексте союз генетики, экологии и эволюции привел к появлению новой субдисциплины, называемой филогеографией .

Экология человека

Основная статья: Экология человека

История жизни на Земле — это история взаимодействия живых существ с окружающей их средой. В значительной степени физическая форма и образ жизни земной растительности и животного мира сформированы окружающей средой. Если принять во внимание весь период земного времени, противоположный эффект, при котором жизнь фактически изменяет свое окружение, был относительно небольшим. Только в момент времени, представленный нынешним столетием, человек одного вида приобрел значительную силу, позволяющую изменить природу своего мира.

Рэйчел Карсон, «Тихая весна»

Экология – это не только биологическая наука, но и гуманитарная наука. Экология человека — это междисциплинарное исследование экологии нашего вида. «Экология человека может быть определена: (1) с биоэкологической точки зрения как изучение человека как экологической доминанты в растительных и животных сообществах и системах; (2) с биоэкологической точки зрения как просто другое животное, воздействующее и испытывающее влияние своей физической среды обитания. и (3) как человеческое существо, каким-то образом отличающееся от животной жизни в целом, взаимодействующее с физической и измененной средой особым и творческим образом, по-настоящему междисциплинарная экология человека, скорее всего, обратится ко всем трем». Этот термин был официально введен в 1921 году, но многие социологи, географы, психологи и представители других дисциплин интересовались отношениями человека к природным системам за несколько столетий до этого, особенно в конце 19 века.

Экологические сложности, с которыми человечество сталкивается в результате технологической трансформации планетарного биома, привели к антропоцену . Уникальное стечение обстоятельств породило необходимость в новой объединяющей науке, называемой « связанные человеческие и природные системы» , которая опирается на область экологии человека, но выходит за ее пределы. Экосистемы связаны с человеческим обществом посредством важнейших и всеобъемлющих функций жизнеобеспечения, которые они поддерживают. Признавая эти функции и неспособность традиционных методов экономической оценки увидеть ценность экосистем, произошел всплеск интереса к социально - природному капиталу , который обеспечивает средства для оценки запасов и использования информации и материалов. вытекающие из экосистемных товаров и услуг . Экосистемы производят, регулируют, поддерживают и предоставляют услуги, критически необходимые и полезные для здоровья человека (когнитивного и физиологического), экономики, и они даже выполняют информационную или справочную функцию в качестве живой библиотеки, предоставляющей возможности для научного и когнитивного развития у детей, занимающихся сложность мира природы. Экосистемы имеют важное значение для экологии человека, поскольку они, как и любой товар, являются основной основой глобальной экономики, а способность к обмену в конечном итоге проистекает из экосистем на Земле.

Основная статья: Восстановительная экология

См. Также: Управление природными ресурсами

Управление экосистемами – это не только наука и не просто продолжение традиционного управления ресурсами; он предлагает фундаментальное переосмысление того, как люди могут работать с природой.

Морщина (1994)

Экология — это прикладная наука о восстановлении, восстановлении нарушенных участков посредством вмешательства человека, управления природными ресурсами и оценки воздействия на окружающую среду . Эдвард О. Уилсон предсказал в 1992 году, что 21 век «станет эпохой восстановления экологии». Экологическая наука переживает бум благодаря промышленным инвестициям в восстановление экосистем и происходящих в них процессов на заброшенных территориях после нарушения. управляющие природными ресурсами в лесном хозяйстве Например, нанимают экологов для разработки, адаптации и внедрения экосистемных методов на этапах планирования, эксплуатации и восстановления землепользования. Другой пример сохранения можно увидеть на восточном побережье США в Бостоне, штат Массачусетс. Город Бостон принял Постановление о водно-болотных угодьях, улучшение стабильности окружающей среды водно-болотных угодий путем внесения изменений в почву, которые улучшат хранение и поток грунтовых вод, а также обрезки или удаления растительности, которая может нанести вред качеству воды. Экологическая наука используется в методах устойчивого сбора урожая, борьбы с болезнями и пожарами, в управлении рыбными запасами, для интеграции землепользования с охраняемыми территориями и сообществами, а также сохранения природы в сложных геополитических ландшафтах.

Отношение к окружающей среде

Основная статья: Природная среда

Среда экосистем включает в себя как физические параметры, так и биотические атрибуты. Он динамически взаимосвязан и содержит ресурсы для организмов в любой момент их жизненного цикла. Как и экология, термин «окружающая среда» имеет разные концептуальные значения и частично совпадает с понятием «природа». Окружающая среда «включает в себя физический мир, социальный мир человеческих отношений и искусственный мир, созданный человеком». Физическая среда является внешней по отношению к исследуемому уровню биологической организации и включает абиотические факторы, такие как температура, радиация, свет, химия, климат и геология. Биотическая среда включает гены, клетки, организмы, представителей одного и того же вида ( сородичей ) и других видов, разделяющих среду обитания.

Однако различие между внешней и внутренней средой — это абстракция, разделяющая жизнь и окружающую среду на единицы или факты, которые в реальности неразделимы. Между окружающей средой и жизнью происходит взаимопроникновение причины и следствия. Например, законы термодинамики применяются к экологии посредством ее физического состояния. Понимая метаболические и термодинамические принципы, можно проследить полный учет потоков энергии и материалов в экосистеме. Таким образом, окружающая среда и экологические отношения изучаются посредством обращения к концептуально управляемым и изолированным материальным частям. После того, как эффективные компоненты окружающей среды будут поняты посредством ссылки на их причины; однако концептуально они снова соединяются вместе как единое целое, или голоценотическая система, как ее когда-то называли. Это известно как диалектический подход к экологии. Диалектический подход исследует части, но объединяет организм и окружающую среду в динамическое целое (или умвельт ). Изменение одного экологического или экологического фактора может одновременно повлиять на динамическое состояние всей экосистемы.

Возмущение и устойчивость

Основная статья: Устойчивость (экология)

Нарушением является любой процесс, который изменяет или удаляет биомассу из сообщества, например, пожар, наводнение, засуха или хищничество. Нарушения являются одновременно причиной и продуктом естественных колебаний внутри экологического сообщества. Биоразнообразие может защитить экосистемы от нарушений.

Эффект нарушения часто трудно предсказать, но существует множество примеров, когда один вид может серьезно нарушить экосистему. Например, одноклеточное простейшее смогло убить до 100% морских ежей на некоторых коралловых рифах Красного моря и западной части Индийского океана . Морские ежи способствуют процветанию сложных рифовых экосистем, поедая водоросли , которые в противном случае препятствовали бы росту кораллов. Аналогичным образом, инвазивные виды могут нанести ущерб экосистемам. Например, инвазивные бирманские питоны привели к сокращению численности мелких млекопитающих в Эверглейдс на 98% .

Метаболизм и ранняя атмосфера

Основная статья: Ранняя атмосфера

Метаболизм – скорость, с которой энергия и материальные ресурсы извлекаются из окружающей среды, преобразуются внутри организма и направляются на поддержание, рост и воспроизводство – является фундаментальной физиологической чертой.

Эрнест и др.

Земля образовалась примерно 4,5 миллиарда лет назад. Когда он остыл и сформировались кора и океаны, его атмосфера превратилась из атмосферы, в которой преобладал водород , в атмосферу, состоящую в основном из метана и аммиака . В течение следующего миллиарда лет метаболическая активность жизни превратила атмосферу в смесь углекислого газа , азота и водяного пара. Эти газы изменили способ попадания солнечного света на поверхность Земли, а парниковый эффект удерживал тепло. В смеси восстановительных и окислительных газов существовали неиспользованные источники свободной энергии, которые подготовили почву для развития примитивных экосистем и, в свою очередь, эволюционировала и атмосфера.

Лист у является основным местом фотосинтеза многих высших растений.

На протяжении всей истории атмосфера Земли и биогеохимические циклы находились в динамическом равновесии с планетарными экосистемами. История характеризуется периодами значительных преобразований, за которыми следовали миллионы лет стабильности. Эволюция самых ранних организмов, вероятно, анаэробных метаногенных микробов, начала этот процесс с превращения атмосферного водорода в метан (4H ₂ + CO ₂ → CH ₄ + 2H ₂ O). Аноксигенный фотосинтез снизил концентрацию водорода и увеличил содержание метана в атмосфере за счет преобразования сероводорода в воду или другие соединения серы (например, 2H ₂ S + CO ₂ + h v → CH ₂ O + H ₂ O + 2S). Ранние формы ферментации также повышали уровень атмосферного метана. Переход к атмосфере с преобладанием кислорода ( Великое окисление ) начался примерно 2,4–2,3 миллиарда лет назад, но фотосинтетические процессы начались за 0,3–1 миллиард лет до этого.

Излучение: тепло, температура и свет.

Биология жизни действует в определенном диапазоне температур. Тепло – это форма энергии, которая регулирует температуру. Жара влияет на темпы роста, активность, поведение и первичную продукцию . Температура во многом зависит от количества солнечной радиации . Широтные и долготные пространственные колебания температуры сильно влияют на климат и, следовательно, на распределение биоразнообразия и уровни первичной продукции в различных экосистемах или биомах по всей планете. Тепло и температура имеют важное значение для метаболической активности. Пойкилотермные животные , например, имеют температуру тела, которая в значительной степени регулируется и зависит от температуры внешней среды. , напротив, Гомеотермы регулируют внутреннюю температуру тела, расходуя метаболическую энергию .

Существует взаимосвязь между бюджетами света, первичного производства и экологической энергии . Солнечный свет является основным источником энергии в экосистемах планеты. Свет состоит из электромагнитной энергии разных длин волн . Лучистая энергия Солнца генерирует тепло, обеспечивает фотоны света, измеряемые как активная энергия в химических реакциях жизни, а также действует как катализатор генетических мутаций . Растения, водоросли и некоторые бактерии поглощают свет и усваивают энергию посредством фотосинтеза . Организмы, способные усваивать энергию путем фотосинтеза или за счет неорганической фиксации H ₂ S , — автотрофы . Автотрофы, ответственные за первичное производство, ассимилируют световую энергию, которая метаболически сохраняется в виде потенциальной энергии в форме биохимических энтальпийных связей.

Физическая среда

Вода

Основная статья: Водная экосистема

Условия водно-болотных угодий, такие как мелководье, высокая продуктивность растений и анаэробные субстраты, создают подходящую среду для важных физических, биологических и химических процессов. Из-за этих процессов водно-болотные угодья играют жизненно важную роль в глобальных круговоротах питательных веществ и элементов.

Кронк и Феннесси (2001)

Диффузия углекислого газа и кислорода в воде происходит примерно в 10 000 раз медленнее, чем в воздухе. Когда почвы затоплены, они быстро теряют кислород, становясь гипоксическими (среда с концентрацией O ₂ ниже 2 мг/литр) и в конечном итоге полностью бескислородными , когда анаэробные бактерии среди корней процветают . Вода также влияет на интенсивность и спектральный состав света, поскольку он отражается от поверхности воды и погруженных в воду частиц. Водные растения демонстрируют широкий спектр морфологических и физиологических адаптаций, которые позволяют им выживать, конкурировать и диверсифицироваться в этих средах. Например, их корни и стебли содержат большие воздушные пространства ( аэренхиму ), которые регулируют эффективный транспорт газов (например, CO ₂ и O ₂ ), используемых при дыхании и фотосинтезе. Растения соленой воды ( галофиты ) имеют дополнительные специализированные приспособления, такие как развитие специальных органов для выделения соли и осморегуляции внутренней концентрации соли (NaCl), чтобы жить в устьевой , солоноватой или океанической среде. Анаэробные почвенные микроорганизмы в водной среде используют нитраты , ионы марганца , ионы железа , сульфат , углекислый газ и некоторые органические соединения ; другие микроорганизмы являются факультативными анаэробами и используют кислород при дыхании, когда почва становится более сухой. Деятельность почвенных микроорганизмов и химический состав воды снижают окислительно-восстановительный потенциал воды. Углекислый газ, например, восстанавливается до метана (CH ₄ ) метаногенными бактериями. Физиология рыб также специально адаптирована для компенсации уровня соли в окружающей среде посредством осморегуляции. Их жабры образуют электрохимические градиенты , которые обеспечивают выделение соли в соленой воде и поглощение ее в пресной воде.

Гравитация

На форму и энергию земли существенно влияют гравитационные силы. В больших масштабах распределение гравитационных сил на Земле неравномерно и влияет на форму и движение тектонических плит , а также на геоморфические процессы, такие как складчатость и эрозия . Эти силы управляют многими геофизическими свойствами и распределением экологических биомов по Земле. В масштабе организма силы гравитации определяют направление роста растений и грибов ( гравитропизм ), сигналы ориентации для миграции животных и влияют на биомеханику и размер животных. Экологические характеристики, такие как распределение биомассы в деревьях во время роста, подвержены механическим повреждениям, поскольку силы гравитации влияют на положение и структуру ветвей и листьев. Сердечно -сосудистая система животных функционально приспособлена к преодолению давления и сил гравитации, которые изменяются в зависимости от особенностей организмов (например, высоты, размера, формы), их поведения (например, ныряния, бега, полета) и занимаемой среды обитания (например, ныряние, бег, полет). например, вода, жаркие пустыни, холодная тундра).

Давление

Климатическое и осмотическое давление налагает физиологические ограничения на организмы, особенно на те, которые летают и дышат на больших высотах или ныряют на глубокие глубины океана. Эти ограничения влияют на вертикальные границы экосистем в биосфере, поскольку организмы физиологически чувствительны и адаптированы к атмосферным и осмотическим перепадам давления воды. Например, уровень кислорода снижается с понижением давления и является ограничивающим фактором для жизни на больших высотах. Транспортировка воды растениями — еще один важный экофизиологический процесс, на который влияют градиенты осмотического давления. Давление воды в глубинах океанов требует от организмов адаптации к этим условиям. Например, ныряющие животные, такие как киты , дельфины и тюлени , специально приспособлены к изменениям звука из-за разницы давления воды. Различия между видами миксин служат еще одним примером адаптации к глубоководному давлению посредством специализированной адаптации белков.

Ветер и турбулентность

Архитектура соцветия трав подвержена физическому давлению ветра и формируется силами естественного отбора, способствующего опылению ветром ( анемофилия ).

Турбулентные силы в воздухе и воде влияют на распределение, форму и динамику окружающей среды и экосистем. В планетарном масштабе на экосистемы влияют модели циркуляции глобальных пассатов . Энергия ветра и турбулентные силы, которые она создает, могут влиять на тепло, питательные вещества и биохимические профили экосистем. Например, ветер, бегущий по поверхности озера, создает турбулентность, перемешивая толщу воды и влияя на профиль окружающей среды, создавая термически слоистые зоны , влияя на структуру рыб, водорослей и других частей водной экосистемы . Скорость ветра и турбулентность также влияют на скорость эвапотранспирации и энергетический баланс растений и животных. Скорость ветра, температура и содержание влаги могут варьироваться в зависимости от того, как ветер распространяется по разным участкам суши и высотам. Например, западные ветры вступают в контакт с прибрежными и внутренними горами западной части Северной Америки, создавая дождевую тень на подветренной стороне горы. Воздух расширяется, а влага конденсируется по мере того, как ветер усиливается с высотой; это называется орографическим подъемом и может вызвать осадки. Этот экологический процесс приводит к пространственному разделению биоразнообразия, поскольку виды, адаптированные к более влажным условиям, ограничены ареалом прибрежных горных долин и не могут мигрировать через ксерические экосистемы (например, бассейна Колумбии на западе Северной Америки), чтобы смешиваться с родственными линиями, которые выделены во внутренние горные системы.

Огонь

Основная статья: Пожарная экология

Лесные пожары изменяют землю, оставляя после себя экологическую мозаику, которая разделяет ландшафт на различные стадии и среды обитания различного качества (слева). Некоторые виды приспособлены к лесным пожарам, например, сосны, раскрывающие шишки только после воздействия огня (справа).

Растения преобразуют углекислый газ в биомассу и выделяют кислород в атмосферу. Примерно 350 миллионов лет назад (конец девонского периода ) фотосинтез поднял концентрацию атмосферного кислорода выше 17%, что позволило произойти горению. Огонь выделяет CO ₂ и превращает топливо в золу и смолу. Пожар является важным экологическим параметром, который поднимает множество вопросов, касающихся его контроля и тушения. Хотя проблема пожара в отношении экологии и растений признана уже давно, Чарльз Купер привлек внимание к проблеме лесных пожаров с точки зрения экологии тушения и борьбы с лесными пожарами в 1960-х годах.

Коренные жители Северной Америки были одними из первых, кто повлиял на режим пожаров, контролируя их распространение возле своих домов или разжигая костры, чтобы стимулировать производство травянистых продуктов питания и материалов для плетения корзин. Пожар создает гетерогенную экосистему по возрасту и структуре полога, а измененное снабжение почвы питательными веществами и очищенная структура полога открывают новые экологические ниши для заселения саженцев. Большинство экосистем адаптированы к природным циклам пожаров. Заводы, например, оснащены разнообразными приспособлениями для борьбы с лесными пожарами. Некоторые виды (например, Pinus halepensis ) не могут прорасти до тех пор, пока их семена не переживут огонь или не подвергнутся воздействию определенных соединений дыма. Прорастание семян, вызванное окружающей средой, называется серотином . Огонь играет важную роль в сохранении и устойчивости экосистем.

Почвы

Основная статья: Экология почвы

Почва – это живой верхний слой минеральной и органической грязи, покрывающий поверхность планеты. Это главный организующий центр большинства функций экосистемы, имеющий решающее значение в сельскохозяйственной науке и экологии. Разложение минералы мертвого органического вещества (например, листьев на лесной подстилке) приводит к образованию почв, содержащих и питательные вещества, которые используются в производстве растений. Вся почвенная экосистема планеты называется педосферой , где большая биомасса биоразнообразия Земли организуется на трофические уровни. Например, беспозвоночные, которые питаются и измельчают более крупные листья, создают более мелкие кусочки для более мелких организмов в пищевой цепи. В совокупности эти организмы являются детритофагами , регулирующими почвообразование. Корни деревьев, грибы, бактерии, черви, муравьи, жуки, многоножки, пауки, млекопитающие, птицы, рептилии, амфибии и другие менее знакомые существа — все они создают трофическую сеть жизни в почвенных экосистемах. Почвы образуют сложные фенотипы, в которых неорганическое вещество включено в физиологию всего сообщества. Когда организмы питаются и мигрируют через почву, они физически вытесняют материалы – экологический процесс, называемый биотурбацией . Это аэрирует почву и стимулирует гетеротрофный рост и производство. Почвенные микроорганизмы находятся под влиянием трофической динамики экосистемы и возвращаются к ней. Невозможно выделить единую причинно-следственную связь, позволяющую отделить биологические и геоморфологические системы в почвах. Палеоэкологические исследования почв относят возникновение биотурбации к периоду, предшествовавшему кембрию. Другие события, такие как эволюция деревьев и колонизация суши в девонский период, сыграли значительную роль в раннем развитии экологической трофики почв.

Биогеохимия и климат

Основная статья: Биогеохимия

См. Также: Цикл питания и климат.

Экологи изучают и измеряют баланс питательных веществ, чтобы понять, как эти материалы регулируются, циркулируют и перерабатываются в окружающей среде. Это исследование привело к пониманию того, что существует глобальная обратная связь между экосистемами и физическими параметрами этой планеты, включая минералы, почву, pH, ионы, воду и атмосферные газы. Шесть основных элементов ( водород , углерод , азот , кислород , сера и фосфор ; H, C, N, O, S и P) образуют состав всех биологических макромолекул и участвуют в геохимических процессах Земли. Даже в мельчайших масштабах биологии совокупное воздействие миллиардов и миллиардов экологических процессов усиливает и в конечном итоге регулирует биогеохимические циклы Земли. Понимание отношений и циклов, опосредованных между этими элементами и их экологическими путями, имеет важное значение для понимания глобальной биогеохимии.

Экология глобальных углеродных балансов дает один пример связи между биоразнообразием и биогеохимией. По оценкам, океаны Земли содержат 40 000 гигатонн (Гт) углерода, растительность и почва содержат 2070 Гт, а выбросы ископаемого топлива составляют 6,3 Гт углерода в год. В течение истории Земли происходили серьезные реструктуризации этих глобальных углеродных балансов, которые в значительной степени регулировались экологией земли. Например, в результате вулканической дегазации в начале и середине эоцена окисление метана, хранящегося в заболоченных местах, и газов морского дна увеличило концентрацию CO ₂ (углекислого газа) в атмосфере до уровня, достигающего 3500 частей на миллион .

В олигоцене , от двадцати пяти до тридцати двух миллионов лет назад, произошла еще одна значительная реструктуризация глобального углеродного цикла , поскольку травы развили новый механизм фотосинтеза, C ₄ фотосинтез , и расширили свои ареалы. Этот новый путь возник в ответ на падение концентрации CO ₂ в атмосфере ниже 550 частей на миллион. Относительная численность и распределение биоразнообразия изменяет динамику отношений между организмами и окружающей их средой, так что экосистемы могут быть как причиной, так и следствием изменения климата. Антропогенные изменения в экосистемах планеты (например, нарушения, утрата биоразнообразия , сельское хозяйство) способствуют повышению уровня парниковых газов в атмосфере. Согласно прогнозам, трансформация глобального углеродного цикла в следующем столетии повысит планетарные температуры, приведет к более резким колебаниям погоды, изменит распределение видов и увеличит темпы вымирания. Эффект глобального потепления уже проявляется в таянии ледников, таянии горных ледяных шапок и повышении уровня моря. Следовательно, распределение видов меняется вдоль береговых линий и в континентальных районах, где модели миграции и места размножения отражают преобладающие изменения климата. Большие участки вечной мерзлоты также тают, создавая новую мозаику затопленных территорий с повышенными темпами разложения почвы, что приводит к увеличению количества метана (CH ₄ ) выбросы. Существует обеспокоенность по поводу увеличения содержания метана в атмосфере в контексте глобального углеродного цикла, поскольку метан представляет собой парниковый газ , который в 23 раза более эффективно поглощает длинноволновую радиацию, чем CO ₂ , в 100-летнем временном масштабе. Следовательно, существует взаимосвязь между глобальным потеплением, разложением и дыханием почв и водно-болотных угодий, вызывающая значительную климатическую обратную связь и глобально измененные биогеохимические циклы.

История

Основная статья: История экологии

Раннее начало

Под экологией мы подразумеваем всю науку об отношениях организма к окружающей среде, включающую в широком смысле все «условия существования». Таким образом, теория эволюции объясняет хозяйственные отношения организмов механистически как необходимые следствия действующих причин; и так формируется монистическая основа экологии.

Эрнст Геккель (1866)

Экология имеет сложное происхождение, во многом обусловленное ее междисциплинарным характером. Древнегреческие философы, такие как Гиппократ и Аристотель, были одними из первых, кто записал наблюдения по естественной истории. Однако они рассматривали жизнь с точки зрения эссенциализма , где виды концептуализировались как статические неизменные вещи, а разновидности рассматривались как отклонения идеализированного типа . Это контрастирует с современным пониманием экологической теории , где разновидности рассматриваются как реальные явления, представляющие интерес и играющие роль в возникновении адаптаций посредством естественного отбора . Ранние концепции экологии, такие как баланс и регулирование в природе, восходят к Геродоту (умер около 425 г. до н.э.), который описал одно из самых ранних описаний мутуализма в своих наблюдениях за «естественной стоматологией». Он отметил, что греющиеся нильские крокодилы открывали рот, чтобы дать куликам безопасный доступ для выщипывания пиявок , обеспечивая питание кулика и гигиену полости рта крокодила. Аристотель оказал раннее влияние на философское развитие экологии. Он и его ученик Теофраст провели обширные наблюдения за миграциями растений и животных, биогеографией, физиологией и их поведением, дав ранний аналог современной концепции экологической ниши.

Нигде нельзя увидеть более ясно проиллюстрированное то, что можно назвать чувствительностью такого органического комплекса, выраженную в том факте, что все, что влияет на какой-либо вид, принадлежащий к нему, должно быстро оказать своего рода влияние на всю совокупность. Таким образом, он увидит невозможность изучения какой-либо формы полностью, вне связи с другими формами, необходимость принятия всестороннего обзора целого как условия удовлетворительного понимания любой части.

Стивен Форбс (1887)

Эрнст Геккель (слева) и Евгений Варминг (справа), два основателя экологии.

Экологические концепции, такие как пищевые цепи, регулирование численности населения и продуктивность, были впервые разработаны в 1700-х годах в опубликованных работах микроскописта Антони ван Левенгука (1632–1723) и ботаника Ричарда Брэдли (1688–1732). Биогеограф Александр фон Гумбольдт (1769–1859) был пионером экологического мышления и одним из первых, кто осознал экологические градиенты, когда виды заменяются или изменяются по форме в соответствии с градиентами окружающей среды , например, клина , образующаяся при повышении высоты. Гумбольдт черпал вдохновение у Исаака Ньютона , когда он разработал форму «земной физики». В ньютоновской манере он привнес научную точность измерений в естественную историю и даже намекнул на концепции, которые являются основой современного экологического закона о взаимоотношениях видов и территорий. Естествоиспытатели, такие как Гумбольдт, Джеймс Хаттон и Жан-Батист Ламарк (среди прочих), заложили основы современных экологических наук. Термин «экология» ( нем . Oekologie, Ökologie ) был введен Эрнстом Геккелем в его книге «Общая морфология организмов» (1866). Геккель был зоологом, художником, писателем, а позже профессором сравнительной анатомии.

Мнения относительно того, кто был основателем современной экологической теории, расходятся. Некоторые отмечают определение Геккеля как начало; другие говорят, что это был Евгений Уорминг , написавший книгу «Экология растений: введение в изучение растительных сообществ» (1895 г.), или принципы Карла Линнея по экономии природы, сформировавшиеся в начале 18 века. Линней основал раннюю отрасль экологии, которую он назвал экономикой природы. Его работы оказали влияние на Чарльза Дарвина, который перенял фразу Линнея об экономии или устройстве природы в «Происхождении видов» . Линней был первым, кто сформулировал баланс природы как проверяемую гипотезу. Геккель, восхищавшийся работами Дарвина, определил экологию как экономию природы, что заставило некоторых усомниться в том, являются ли экология и экономика природы синонимами.

План первого экологического эксперимента, проведенного в травяном саду аббатства Воберн в 1816 году, был отмечен Чарльзом Дарвином в «Происхождении видов» . В ходе эксперимента изучалась продуктивность различных смесей видов, посаженных на разных типах почв.

От Аристотеля до Дарвина мир природы преимущественно считался статичным и неизменным. До «Происхождения видов » было мало внимания или понимания динамических и взаимных отношений между организмами, их адаптациями и окружающей средой. Исключением является публикация Гилберта Уайта (1720–1793) «Естественная история Селборна» 1789 года некоторые , которую считают одним из самых ранних текстов по экологии. Хотя Чарльз Дарвин в основном известен своим трактатом об эволюции, он был одним из основоположников экологии почвы , и он отметил первый экологический эксперимент в «Происхождении видов» . Эволюционная теория изменила подход исследователей к экологическим наукам.

С 1900 года

Современная экология — молодая наука, которая впервые привлекла значительное научное внимание в конце XIX века (примерно в то же время, когда эволюционные исследования начали приобретать научный интерес). Ученый Эллен Своллоу Ричардс приняла термин « экология » (который со временем трансформировался в домоводство ) в США еще в 1892 году.

В начале 20 века экология перешла от более описательной формы естествознания к более аналитической форме научного естествознания . Фредерик Клементс опубликовал первую американскую книгу по экологии в 1905 году. представление идеи растительных сообществ как суперорганизма . Эта публикация положила начало дебатам между экологическим холизмом и индивидуализмом, которые продолжались до 1970-х годов. Концепция суперорганизма Клементса предполагала, что экосистемы проходят регулярные и определенные стадии последовательного развития, которые аналогичны стадиям развития организма. Клементсианской парадигме бросил вызов Генри Глисон . который заявил, что экологические сообщества развиваются из уникальной и случайной ассоциации отдельных организмов. Этот сдвиг восприятия вернул фокус внимания на истории жизни отдельных организмов и на то, как это связано с развитием общественных ассоциаций.

Теория суперорганизма Клементса была чрезмерно расширенным применением идеалистической формы холизма. Термин «холизм» был придуман в 1926 году Яном Кристианом Смэтсом , южноафриканским генералом и противоречивой исторической фигурой, вдохновленной концепцией суперорганизма Клементса. Примерно в то же время Чарльз Элтон впервые предложил концепцию пищевых цепей в своей классической книге «Экология животных» . Элтон определил экологические отношения, используя концепции пищевых цепей, пищевых циклов и размера пищи, а также описал числовые отношения между различными функциональными группами и их относительной численностью. «Пищевой цикл» Элтона был заменен «пищевой сетью» в последующем экологическом тексте. Альфред Дж. Лотка представил множество теоретических концепций, применяющих термодинамические принципы к экологии.

В 1942 году Раймонд Линдеман написал знаковую статью о трофической динамике экологии, которая была опубликована посмертно после того, как первоначально была отклонена из-за ее теоретического акцента. Трофическая динамика стала основой для большей части последующих работ по потоку энергии и материалов через экосистемы. Роберт Макартур выдвинул математическую теорию, предсказания и тесты в области экологии в 1950-х годах, что вдохновило возрождающуюся школу теоретиков-математиков-экологов. Экология также развивалась благодаря вкладу других стран, в том числе россиянина Владимира Вернадского и его концепции биосферы в 1920-х годах. из Японии и Кинджи Иманиши и его концепции гармонии в природе и разделения среды обитания в 1950-х годах. Научное признание вклада неанглоязычных культур в экологию затруднено языковыми и переводческими барьерами.

Таким образом, вся эта цепочка отравлений, по-видимому, опирается на мельчайшие растения, которые, должно быть, были первоначальными концентраторами. А как насчет противоположного конца пищевой цепи — человека, который, вероятно, не зная всей этой последовательности событий, настроил свои рыболовные снасти, поймал связку рыбы из вод Чистого озера и принес ее домой, чтобы пожарить? на ужин?

Рэйчел Карсон (1962)

Экология вызвала резкий рост общественного и научного интереса во время экологического движения 1960–1970-х годов . Между экологией, управлением окружающей средой и охраной существуют прочные исторические и научные связи. , выступающие за защиту дикой природы Исторический акцент и поэтические натуралистические сочинения выдающихся экологов в истории природоохранной биологии , таких как Альдо Леопольд и Артур Тэнсли , рассматривались как далекие от городских центров, где, как утверждается, концентрация загрязнения и деградация окружающей среды находится. Паламар (2008) отмечает затмение господствующим энвайронментализмом женщин-первопроходцев в начале 1900-х годов, которые боролись за городскую экологию здоровья (тогда называемую эвтеникой ) и внесли изменения в экологическое законодательство. Такие женщины, как Эллен Своллоу Ричардс и Джулия Латроп , среди прочих, были предшественниками более популярных экологических движений после 1950-х годов.

морского биолога и эколога Рэйчел Карсон В 1962 году книга «Безмолвная весна» помогла мобилизовать экологическое движение, предупредив общественность о токсичных пестицидах , таких как ДДТ , биоаккумулирующихся в окружающей среде. Карсон использовал экологическую науку, чтобы связать выбросы токсинов из окружающей среды со здоровьем человека и экосистемы . С тех пор экологи работали над тем, чтобы связать свое понимание деградации экосистем планеты с экологической политикой, правом, восстановлением и управлением природными ресурсами.

См. также

• Грузоподъемность
• Химическая экология
• Климатическая справедливость
• Круги устойчивого развития
• Культурная экология
• Диалектический натурализм
• Экологическая смерть
• Экологическая эмпатия
• Экологический перерасход
• Экологическая психология
• Экологическое движение
• Экософия
• Экопсихология
• Экология человека
• Промышленная экология
• Информационная экология
• Ландшафтная экология
• Природный ресурс
• Нормативная наука
• Философия экологии
• Политическая экология
• Теоретическая экология
• Сенсорная экология
• Сексэкология
• Духовная экология
• Устойчивое развитие

Списки

• Глоссарий экологии
• Указатель статей по биологии
• Список экологов
• Очерк биологии
• Терминология экологии

Внешние ссылки

• «Экология» Статья Алкистиса Эллиотта-Грейвса в Стэнфордской энциклопедии философии.
• Проект знаний по природному образованию: Экология