Ekologija

Ekologija, imenovana tudi bioekologija , bionomija ali okoljska biologija, preučevanje odnosov med organizmi in njihovim okoljem. Nekateri najbolj pereči problemi v človeških zadevah - širjenje prebivalstva, pomanjkanje hrane, onesnaževanje okolja, vključno z globalnim segrevanjem, izumrtjem rastlinskih in živalskih vrst, ter vsi spremljajoči sociološki in politični problemi - so v veliki meri ekološki.

Besedo ekologija je skoval nemški zoolog Ernst Haeckel, ki je izraz oekologie uporabil za "odnos živali do njenega organskega in neorganskega okolja." Beseda izvira iz grškega oikosa, kar pomeni "gospodinjstvo", "dom" ali "kraj za življenje". Tako se ekologija ukvarja z organizmom in njegovim okoljem. Koncept okolja vključuje tako druge organizme kot fizično okolje. Vključuje odnose med posamezniki znotraj populacije in med posamezniki različnih populacij. Te interakcije med posamezniki, med populacijami ter med organizmi in njihovim okoljem tvorijo ekološke sisteme ali ekosisteme. Ekologijo so različno definirali kot "preučevanje medsebojnih odnosov organizmov z njihovim okoljem in med seboj", kot "ekonomijo narave" in kot "biologijo ekosistemov."

Zgodovinsko ozadje

Ekologija ni imela trdnih začetkov. Razvila se je iz naravne zgodovine starih Grkov, zlasti Teofrasta, prijatelja in sodelavca Aristotela. Teofrast je najprej opisal medsebojne odnose med organizmi in med organizmi ter njihovo nežive okolje. Poznejši temelji sodobne ekologije so bili postavljeni v zgodnjem delu fiziologov rastlin in živali.

V zgodnji in sredi 19. stoletja sta dve skupini botanikov, ena v Evropi in druga v ZDA, raziskovali rastlinske skupnosti z dveh različnih stališč. Evropski botaniki so se ukvarjali s preučevanjem sestave, strukture in porazdelitve rastlinskih skupnosti. Ameriški botaniki so preučevali razvoj rastlinskih skupnosti ali nasledstvo (glej ekologija skupnosti: Ekološka nasledstvo). Ekologija rastlin in živali se je razvijala ločeno, dokler ameriški biologi niso poudarili medsebojne povezanosti rastlinskih in živalskih skupnosti kot biotske celote.

V istem obdobju se je razvijalo zanimanje za dinamiko prebivalstva. Študij dinamike prebivalstva je dobil poseben zagon v začetku 19. stoletja, potem ko je angleški ekonomist Thomas Malthus opozoril na konflikt med širjenjem prebivalstva in sposobnostjo Zemlje za preskrbo s hrano. V dvajsetih letih prejšnjega stoletja so ameriški zoolog Raymond Pearl, ameriški kemik in statistik Alfred J. Lotka in italijanski matematik Vito Volterra razvili matematične temelje za preučevanje populacij in te študije so privedle do poskusov interakcije plenilcev in plena, tekmovalnih odnosov med vrstami in regulacijo populacij. Raziskave vpliva vedenja na populacije so spodbudile prepoznavanje teritorialnosti gnezdečih ptic leta 1920. Koncepti nagonskega in agresivnega vedenja sta razvila avstrijski zoolog Konrad Lorenz in britanski zoolog z nizozemskega rodu Nikolaas Tinbergen, vlogo družbenega vedenja pri uravnavanju populacij pa sta raziskovala britanska zoologinja Vero Wynne-Edwards. (Glej populacijsko ekologijo.)

Medtem ko so nekateri ekologi proučevali dinamiko skupnosti in prebivalstva, so se drugi ukvarjali z energetskimi proračuni. Leta 1920 August Thienemann, nemški sladkovodni biolog, je predstavil koncept trofičnih ali krmnih nivojev (glej trofično raven), s katerimi se energija hrane prenaša skozi vrsto organizmov, od zelenih rastlin (proizvajalcev) do več ravni živali (potrošniki). Angleški živalski ekolog Charles Elton (1927) je ta pristop nadalje razvil s konceptom ekoloških niš in piramid števil. V tridesetih letih prejšnjega stoletja sta ameriška biologa sladkovodnih Edward Birge in Chancey Juday pri merjenju energetskih proračunov jezer razvila idejo o primarni produktivnosti, hitrosti, s katero se fotosinteza ustvarja ali fiksira energija hrane. Leta 1942 je Raymond L. Lindeman iz ZDA razvil trofično-dinamični koncept ekologije, ki podrobno opisuje pretok energije skozi ekosistem. Kvantificirane terenske študije pretoka energije skozi ekosisteme sta nadalje razvijala brata Eugene Odum in Howard Odum iz ZDA; podobno zgodnje delo na kolesarjenju hranil je opravil JD Ovington iz Anglije in Avstralije. (Glej ekologijo skupnosti: Trofične piramide in pretok energije; biosfera: Pretok energije in hranljivih snovi.)

Študij tako pretoka energije kot kolesarjenja hranil je spodbudil razvoj novih materialov in tehnik - radioizotopske sledilce, mikrokalorimetrija, računalništvo in uporabna matematika -, ki so ekologom omogočili označevanje, sledenje in merjenje gibanja določenih hranil in energije skozi ekosistemi. Te sodobne metode (glej spodaj Metode iz ekologije) so spodbudile novo fazo v razvoju ekologije - sistemsko ekologijo, ki se ukvarja s strukturo in delovanjem ekosistemov.