Ekologia
Ekologia (kreik. "oikos" = koti, talous, "logos" = oppi) on eliöiden ja ympäristön suhteita tutkiva tiede. Se on yksi soveltavista luonnontieteistä. Ekologia on biologian monitieteinen haara, joka tutkii eliöiden ja eliölajien vuorovaikutusta toistensa sekä niitä ympäröivän elottoman ympäristön kanssa. Vuorovaikutus ilmenee eliölajien levinneisyytenä, runsaussuhteina ja niiden muutoksina sekä evoluutiona. Elinympäristö muodostuu elottomista tekijöistä, kuten energiasta, ilmastosta ja geologisista tekijöistä sekä elollisista tekijöistä joita ovat muut saman elinympäristön jakavat eliöt. Tutkimuksen kohteena voi olla yksilö, laji, populaatio, eliöyhteisö, ekosysteemi ja biomi. Ekologian tutkimus tuottaa tietoa, jota tarvitaan ympäristön suojelussa ja sen taloudellisessa hyödyntämisessä.
Ekologia auttaa ymmärtämään miten luonto ympärillämme toimii.
Sana "ekologia" on käsitteenä laajentunut tarkoittamaan ennemminkin elämäntapaa, aatesuuntaa tai muuta kestävään kehitykseen tähtäävää toimintaa kuin tiukasti biotieteisiin kuuluvaa tieteenalaa. Sana luonnontalous rinnastetaan usein ekologiaan, sillä ekologia tutkii luonnon taloutta.
Populaatio muodostuu tietyllä alueella samanaikaisesti elävistä saman lajin yksilöistä, esimerkiksi järven ahvenista. Samalla alueella elävät populaatiot muodostavat yhdessä eliöyhteisön, esimerkiksi kaikki järven kalat, ravut, levät jne. Tietyllä alueella elävät eliöt ja eloton luonto muodostavat ekosysteemin, esimerkiksi järven kalat, levät, vesi, järven pohjan kivet, hiekka ja muta. Suurekosysteemit eli eri ekosysteemien yhtenäiset järjestelmät ovat biomeja, jotka kaikki yhdessä muodostavat biosfäärin eli eliökehän. Pohjoinen havumetsävyöhyke on tyypillinen biomi.
Eliöiden ravintoketjut saavat alkunsa yhteyttävistä eliöistä eli useimmiten kasveista sekä niiden käyttämistä ravinteista. Yhteyttävät eliöt ovat tuottajia, niitä sanotaan omavaraisiksi eli autotrofeiksi. Toisenvaraiset eliöt eli heterotrofit käyttävät tuottajia hyödykseen. Esimerkiksi autotrofista heinää syövä lehmä on toisenvarainen.
Toisenvaraiset eliöt voidaan jakaa kuluttajiin ja hajottajiin. Kuluttajia ovat eläimet, jotka ovat kasvinsyöjiä, saalistajia tai loisia. Ne käyttävät muita eliöitä ravinnonlähteenään. Hajottajia ovat eliöt (muun muassa sienet ja bakteerit), jotka käyttävät ravintonaan kuolleita eliöitä tai niiden kuolleita osia, esimerkiksi puusta pudonneita lehtiä. Eliöiden ravintoketjut liittyvät toisiinsa ja muodostavat yhtenäisiä ravintoverkkoja.
Kaikki samalla alueella elävät eliöt vaikuttavat toisiinsa joko välittömästi tai välillisesti. Esimerkiksi jos saalistettava laji lisääntyy paljon, myös sitä saalistava laji lisääntyy (usein viiveellä), sillä se saa enemmän ruokaa. Kun saalistava laji lisääntyy, se saalistaa enemmän saalistettavaa lajia ja näin sen populaation koko kääntyy laskuun.
Eliöt voivat myös olla symbioosissa, jolloin ne molemmat symbioosin suppeimman määritelmän mukaisesti hyötyvät toisistaan. Esimerkiksi jäkälä on sienen ja levän symbioosi. Toinen eliö voi olla loissuhteessa toisen eliön kanssa, jolloin hyöty on yksipuolista. Yleensä loinen vahingoittaa isäntäeliötä kuitenkaan tappamatta sitä.
Myös lajien sisällä on kilpailua. Vain parhaat yksilöt selviytyvät. Tämä auttaa poistamaan huonoja geenejä perimästä ja parhaat ominaisuudet yleistyvät. Ekosysteemissä jokaisella lajilla on oma ekologinen lokero eli ekolokero. Gausen periaatteen eli syrjäyttävän kilpailun periaatteen mukaan kaksi samalla alueella elävää lajia eivät voi pysyvästi elää samassa lokerossa. Samassa ekologisessa lokerossa elävien lajien välille syntyy kilpailu, jonka vahvempi laji voittaa.
Esimerkkejä:
Kasvihuoneviljelijät ovat kiinnostuneita biologisesta torjunnasta tuholaisten luontaisilla vihollisilla.
Metsästäjiä taas kiinnostaa saaliskannan koko sekä sen uusiutumisnopeus.
Aluesuunnittelijat hyödyntävät tietoa suojelualueiden minimiko'oista ja niiden sijoittelusta toisiinsa nähden,
Ympäristöviranomaisia kiinnostaa haja-asutusalueiden jätevesien puhdistusmenetelmät.
Ihmisen vaikutus ympäristöönsä on yleensä voimakkaasti hyödyntävä, jopa tuhoava. Ihminen on metsästänyt sukupuuttoon ja muuten hävittänyt monia lajeja. Ihminen myös saastuttaa ympäristöään ja mm. voimistaa kasvihuoneilmiötä, joka aiheuttaa ilmaston lämpenemistä. Ihmisen ja luonnon suhteen historiaa tutkiva tiede on ympäristöhistoria, Suomessa osana yhteiskuntahistoriaa.
Ihmisen ympäristöä ja luontoa hyödyntävässä toiminnassa on nähtävissä tehostamisen ja ehtymisen kierre. Jos ihminen metsästää esimerkiksi suuret valaat loppuun, siirrytään pieniin valaisiin.
Ihmisen toiminnan seurauksena ympäristöön leviää useita myrkyllisiä aineita. Jotkin niistä rikastuvat ravintoketjuissa. Jos alkueläin syö esimerkiksi kymmenen ympäristömyrkkyä saanutta planktonyksilöä ja suurempi alkueläin kymmenen pientä alkueläintä, suuri alkueläin on saanut satakertaisen myrkkyannoksen, ellei myrkyllistä ainetta ole lainkaan hajonnut tai poistunut muulla tavoin ravintoketjusta. Ravintoketju jatkuu ehkä pieniin kaloihin, suuriin kaloihin ja ihmiseen. Näin myrkky rikastuu lopulta huippupetoon, esimerkiksi ihmiseen (ns. bioakkumulaatio).
Aavikoituminen johtuu osaltaan väestönkasvusta ja kasvihuoneilmiön aiheuttamasta ilmaston lämpenemisestä. Liian intensiivinen viljely ja karjanhoito lisäävät maan eroosiota aavikoitumisherkillä aroilla. Ihmisten aiheuttamat ympäristökatastrofit ovat saattaneet ohjata sivilisaation kehitystä. Maapallon historiassa on tapahtunut myös suuria luontaisia massaekstinktioita, joukkosukupuuttoja, joissa ihminen ei ole ollut osallisena.