Sinh thái học

Sinh thái học (; từ , "nhà" và , "nghiên cứu về") là chuyên ngành nghiên cứu về quan hệ giữa sinh vật và môi trường sống của chúng. Sinh thái học xem xét sinh vật ở cấp độ cá thể, quần thể, quần xã, hệ sinh thái và sinh quyển. Sinh thái học có phần trùng lặp với các ngành khoa học liên hệ mật thiết gồm địa lý sinh học, sinh học tiến hóa, di truyền học, tập tính học và lịch sử tự nhiên. Sinh thái học là một phân ngành của sinh học và khác với chủ nghĩa môi trường.

Sinh thái học nghiên cứu ảnh hưởng của môi trường trọn vẹn và của từng yếu tố của môi trường đối với sinh vật; đối với sự hình thành của các đặc điểm hình thái học và sinh lý học; đối với số lượng cá thể của sinh vật và quần thể sinh vật; quan hệ bên trong loài và giữa các loài với nhau và giữa chúng với môi trường.

Sinh thái học mang những ứng dụng thực tiễn trong sinh học bảo tồn, quản lý đất ngập nước, quản lý tài nguyên thiên nhiên (sinh thái học nông nghiệp, nông nghiệp, lâm nghiệp, nông lâm kết hợp, thủy sản), quy hoạch thành phố (sinh thái đô thị), sức khỏe cộng đồng, kinh tế học sinh thái, khoa học cơ bản và khoa học ứng dụng, tương tác của xã hội loài người (sinh thái nhân văn). Từ "sinh thái học" ("Ökologie") do nhà khoa học người Đức Ernst Haeckel đặt ra vào năm 1866, và đây đã trở thành môn khoa học tự nhiên vào cuối thế kỷ 19. Bộ môn khoa học sinh thái mà chúng ta biết ngày nay bắt đầu với một nhóm nhà thực vật học người Mỹ vào thập niên 1890. Những khái niệm tiến hóa liên quan tới thích nghi và chọn lọc tự nhiên là những nền tảng của lý thuyết sinh thái hiện đại.

Hệ sinh thái là những hệ thống sinh vật tương tác động, quần xã mà chúng tạo nên và các thành phần không sống trong môi trường của chúng. Các quá trình của hệ sinh thái (chẳng hạn như sản lượng sơ cấp, chu trình dinh dưỡng và thiết kế ổ) điều chỉnh dòng năng lượng và vật chất thông qua một môi trường. Hệ sinh thái mang những cơ chế lý sinh học giúp tiết chế các quá trình tác động lên thành phần sống và không sống của hành tinh. Hệ sinh thái duy trì các chức năng hỗ trợ sự sống và cung cấp những dịch vụ hệ sinh thái như sản phẩm sinh khối (thực phẩm, nhiên liệu, sợi và thuốc), điều hòa khí hậu, chu trình sinh địa hóa toàn cầu, lọc nước, cải tạo đất, khống chế xói mòn, chống lũ và nhiều đặc điểm tự nhiên khác có giá trị khoa học, lịch sử, kinh tế hoặc nội tại.

Cấp độ, phạm vi và quy mô tổ chức

Phạm vi của sinh thái học gồm một loạt cấp độ tương tác của tổ chức trải dài từ cấp độ vi mô (ví dụ như tế bào) đến cấp độ hành tinh (ví dụ: sinh quyển). Ví dụ, hệ sinh thái chứa những nguồn sống phi sinh học và dạng sống tương tác (tức là những sinh vật riêng lẻ tập hợp thành quần thể, rồi tập hợp thành các quần xã sinh thái riêng biệt). Hệ sinh thái có tính động, tức là không phải lúc nào hệ cũng đi theo con đường diễn thế tuyến tính mà luôn thay đổi, có thể nhanh chóng nhưng đôi khi lại chậm đến mức có thể mất tới hàng nghìn năm để các quá trình sinh thái tạo ra những giai đoạn diễn thế nhất định của một khu rừng. Diện tích của một hệ sinh thái có thể rất đa dạng, từ nhỏ bé đến vô cùng rộng lớn. Một cái cây ít có ảnh hưởng tới việc phân loại hệ sinh thái rừng, nhưng có quan hệ mật thiết đến các sinh vật sống trong và trên hệ sinh thái ấy. Tuy nhiên, một số nguyên lý sinh thái thể hiện các đặc tính tập thể, trong đó sự tập hợp của các cấu phần trong hệ sẽ giải thích đặc tính tổng quát của hệ, chẳng hạn như tốc độ sinh sản của một quần thể bằng tổng số lần sinh con của từng cá thể trong một khoảng thời gian xác định.

Phân cấp

| width = 25%| align = right}}Quy mô của động lực sinh thái có thể hoạt động như một hệ kín, chẳng hạn như rệp cây di cư trên một cây duy nhất, đồng thời vẫn mang tính là một hệ mở với những ảnh hưởng quy mô rộng hơn, chẳng hạn như khí quyển hoặc khí hậu. Do đó, các nhà sinh thái học phân loại hệ sinh thái theo thứ bậc bằng phân tích dữ liệu được thu thập từ các đơn vị quy mô nhỏ hơn, chẳng hạn như quần xã thực vật, khí hậu và các loại đất, qua đó tổng hợp thông tin này để xác định các mẫu đột sinh của tổ chức và quy trình đồng dạng hoạt động theo địa phương đến khu vực, cảnh quan và quy mô niên đại.

Nhằm xây dựng nghiên cứu về sinh thái học thành một khuôn khổ quản lý khái niệm, thế giới sinh học được tổ chức thành một hệ thống phân cấp lồng ghép, trải rộng quy mô từ gen tới tế bào, mô, cơ quan, sinh vật, loài, quần thể, quần xã, hệ sinh thái, khu sinh học, và tiến đến cấp độ sinh quyển. Đa dạng sinh học gồm đa dạng loài, đa dạng hệ sinh thái và đa dạng di truyền, các nhà khoa học quan tâm đến cách tính đa dạng này tác động đến các quá trình sinh thái phức tạp hoạt động ở và giữa những cấp độ tương ứng này. hoặc sử dụng các mô hình có thể gây phức tạp về mặt toán học vì "nhiều giả thuyết cạnh tranh cùng lúc đối mặt với dữ liệu."

Khái niệm cơ sở của một hệ sinh thái có thể bắt nguồn từ năm 1864 trong công trình đã xuất bản của George Perkins Marsh ("Man and Nature").

Rái cá biển (Enhydra lutris) thường được xem là một ví dụ về loài chủ chốt vì chúng hạn chế mật độ cầu gai ăn tảo bẹ. Nếu rái cá biển bị xóa khỏi hệ thống, cầu gai sẽ ăn cỏ cho đến khi các luống tảo bẹ biến mất, tác động đáng kể đến cấu trúc quần xã.

Chính thể luận

Chính thể luận (tiếng Anh: holism) vẫn là một phần quan trọng của nền tảng lý thuyết trong nghiên cứu sinh thái đương đại. Chính thể luận dùng để chỉ tổ chức sinh học của sự sống tự tổ chức thành các lớp của toàn bộ hệ thống đột sinh hoạt động theo các đặc tính không rút gọn. Điều này có nghĩa là các mẫu bậc cao hơn của toàn bộ hệ thống chức năng (chẳng hạn như một hệ sinh thái) không thể dự đoán hoặc hiểu được bằng một phép cộng đơn giản các bộ phận. Không có ranh giới rõ ràng nào giữa hệ sinh thái và tiến hóa, chúng khác nhau nhiều hơn trong những mảng ứng dụng trọng tâm của mỗi ngành. Cả hai phân ngành khám phá và giải thích các đặc tính và quy trình đột sinh và độc nhất hoạt động trên các quy mô tổ chức theo không gian hoặc thời gian khác nhau.

Sinh thái học tập tính

thích nghi khác nhau (Bradypodion). Tắc kè hoa thay đổi màu da để phù hợp với hoàn cảnh như một cơ chế bảo vệ tập tính và còn sử dụng màu sắc để giao tiếp với các thành viên khác trong loài, chẳng hạn như loài ưu thế (trái) so với loài phục tùng (phải) được thể hiện trong ba loài (A-C) ở trên. Các tập tính có thể được ghi chép dưới dạng tính trạng và được di truyền theo cách của màu mắt và màu tóc. Tập tính có thể tiến hóa bằng phương pháp chọn lọc tự nhiên dưới dạng tính trạng thích nghi, mang lại những tiện ích chức năng làm tăng khả năng sinh sản. "Tuy nhiên, cho đến gần đây, các nhà khoa học nhận thức không để tâm đầy đủ đến thực tế cơ bản rằng những đặc tính nhận thức đã phát triển trong môi trường tự nhiên cụ thể. Với việc đánh giá áp lực lựa chọn trên nhận thức, sinh thái học nhận thức có thể đóng góp gắn kết trí tuệ cho nghiên cứu nhận thức đa ngành." Là một ngành nghiên cứu liên quan đến 'móc nối' hoặc tương tác giữa sinh vật và môi trường, sinh thái học nhận thức có liên quan mật thiết với thuyết thực thi,

Sinh thái học xã hội

Những tập tính sinh thái-xã hội đáng chú ý ở côn trùng xã hội, mốc nhầy, nhện xã hội, xã hội nhân loại và chuột dũi trụi lông, nơi xã hội ưu tú đã phát triển. Những tập tính xã hội gồm các tập tính có lợi lẫn nhau giữa dòng dõi và bạn cùng tổ Nếu đối tác hưởng lợi còn vật chủ chịu tổn thất, mối quan hệ này được gọi là ký sinh. Mặc dù vật ký sinh áp đặt chi phí cho vật chủ của chúng (ví dụ, thông qua tổn thất cho cơ quan sinh sản hoặc chồi mầm của chúng, từ chối dịch vụ của đối tác có lợi), tác động thuần của chúng lên sức khỏe của vật chủ không nhất thiết là tiêu cực và do đó trở nên khó đoán.

Địa lý sinh học

Địa lý sinh học (kết hợp giữa sinh học và địa lý) là môn nghiên cứu so sánh về phân bố địa lý của sinh vật và sự tiến hóa tương ứng ở đặc tính của chúng trong không gian và thời gian. Địa lý sinh học và sinh thái học có chung nhiều nguồn gốc nguyên lý. Ví dụ, thuyết địa lý sinh học đảo (do Robert MacArthur và Edward O. Wilson xuất bản năm 1967) Sinh thái học phân tử sử dụng những kỹ thuật phân tích khác nhau để nghiên cứu gen trong bối cảnh tiến hóa và sinh thái. Năm 1994, John Avise còn đóng vai trò chính trong bộ môn khoa học này với việc cho xuất bản cuốn sách Molecular Markers, Natural History and Evolution.
| width = 25%
| align = right}}
Sinh thái học là một môn khoa học có ứng dụng phục hồi, sửa chữa các nơi bị xáo trộn nhờ sự can thiệp của con người, trong quản lý tài nguyên thiên nhiên và trong đánh giá tác động môi trường. Edward O. Wilson đã dự đoán vào năm 1992 rằng thế kỷ 21 "sẽ là kỷ nguyên phục hồi trong sinh thái". Khoa học sinh thái đã bùng nổ trong lĩnh vực đầu tư công nghiệp vào các hệ sinh thái phục hồi và những quá trình chúng tại những nơi bị bỏ hoang sau khi bị xáo trộn. Ví dụ, các nhà quản lý tài nguyên thiên nhiên trong lĩnh vực lâm nghiệp thuê những nhà sinh thái học để phát triển, điều chỉnh và tiến hành phương pháp dựa trên hệ sinh thái vào các giai đoạn lập kế hoạch, vận hành và phục hồi sử dụng đất. Một ví dụ khác về bảo tồn có thể thấy ở bờ biển phía đông của Hoa Kỳ tại Boston, MA. Thành phố Boston đã thực hiện Sắc lệnh đất ngập nước, tức là cải thiện tính ổn định của môi trường đất ngập nước bằng cách thực hiện cải tạo đất, nhằm cải thiện lưu lượng và dòng chảy nước ngầm, đồng thời cắt tỉa hoặc loại bỏ thảm thực vật có thể gây hại cho chất lượng nước.  Khoa học sinh thái được ứng dụng trong các phương pháp thu hoạch bền vững, quản lý dịch bệnh và hỏa hoạn, trong quản lý nguyên liệu thủy sản để tích hợp sử dụng đất với các khu vực và cộng đồng được bảo vệ, ngoài ra còn bảo tồn trong các cảnh quan địa-chính trị phức tạp.

Liên hệ đến môi trường

Môi trường của các hệ sinh thái bao gồm cả những thông số vật lý và thuộc tính sinh học. Môi trường được liên kết với nhau bằng động lực và mang nguồn sống dành cho các sinh vật vào bất kỳ thời điểm nào trong suốt vòng đời của chúng. Các nghiên cứu cổ sinh thái học của đất đặt nguồn gốc của xáo trộn sinh học vào thời điểm trước kỷ Cambri. Những sự kiện khác, chẳng hạn như cây gỗ tiến hóa và đất xâm lấn trong kỷ Devon đóng một vai trò quan trọng trong sự phát triển sơ khai của thuyết dinh dưỡng sinh thái trong đất. Những quan niệm sơ khai về sinh thái học, chẳng hạn như tính cân bằng và điều tiết trong tự nhiên có thể truy dấu về Herodotus (mất khoảng năm 425 TCN), người miêu tả một trong những nguyên nhân ra đời sớm nhất của quan hệ hỗ trợ trong phần quan sát của mình về "nha khoa tự nhiên". Ông lưu ý cá sấu sông Nin khi phơi nằng sẽ mở miệng chúng để chim rẽ tiếp cận an toàn và moi đỉa ra ngoài, cấp dinh dưỡng cho chim rẽ và vệ sinh đường miệng cho con cá sấu. Thuật ngữ "sinh thái học" (, ) được trình bày bởi Ernst Haeckel trong cuốn sách Generelle Morphologie der Organismen (1866) của ông. Haeckel là một nghệ sĩ, nhà văn, nhà động vật học và nửa sau cuộc đời là một vị giáo sư của ngành giải phẫu so sánh.

Vào đầu thế kỷ 20, sinh thái học chuyển đổi từ dạng lịch sử tự nhiên mang tính siêu hình hơn sang một dạng lịch sử tự nhiên khoa học thiên về tính phân tích hơn. trong đó trình bày ý tưởng về quần xã thực vật như một siêu sinh vật. Ấn phẩm này là nguyên nhân nổ ra một cuộc tranh luận giữa chính thể luận sinh thái và chủ nghĩa cá nhân kéo dài cho đến những năm 1970. Khái niệm siêu sinh vật của Clements đề xuất rằng hệ sinh thái phát triển thông qua các giai đoạn phát triển chuyển tiếp đều đặn và rõ ràng, tương tự như các giai đoạn phát triển của một sinh vật. Mô hình của Clements đã Henry Gleason thách thức, Elton Sinh thái học cũng phát triển thông qua những đóng góp từ các quốc gia khác, gồm Vladimir Vernadsky của Nga và việc ông sáng lập khái niệm sinh quyển vào thập niên 1920,
| width = 30%
| align = right}}
Sinh thái học thu hút sự quan tâm lớn trong giới khoa học và quần chúng trong phong trào môi trường ở thập niên 1960–1970. Có một mối quan hệ lịch sử và khoa học bền chặt giữa sinh thái học, quản lý và bảo vệ môi trường. Palamar (2008)

Xem thêm

Công lý khí hậu
Khoa học tiêu chuẩn
Phát triển bền vững
Sinh thái cảnh quan
Sinh thái chính trị
Sinh thái công nghiệp
Sinh thái giác quan
Sinh thái hoá học
Sinh thái lý thuyết
Sinh thái nhân văn
Sinh thái thông tin
Sinh thái tinh thần
Sinh thái văn hoá
Phong trào sinh thái
Sức chứa
Tài nguyên thiên nhiên
Tâm lý học sinh thái
Triết học sinh thái
Triết học trong sinh thái
Tử vong sinh thái
Vòng bền vững

Ghi chú

, nghĩa là "nơi trú, khu vực phân bố" — trích dẫn từ Stauffer (1957).}}

Chú thích

}}

Đọc thêm



Liên kết ngoài