W ciągu ostatniej dekady nastąpił rozrost różnych definicji ekologii. Obecnie istnieje pięć głównych definicji, które są powszechnie stosowane w literaturze. Definicje te obejmują ekologię społeczności, ekologię populacji, ekologię ewolucyjną, złożoność ekologiczną i funkcję ekosystemu. Wszystkie te pięć definicji ma wspólny cel: zrozumienie relacji między organizmami i ich środowiskiem. Ale pomimo tej wspólności, nadal istnieje wiele różnic, które je dzielą.
Ekologia społeczności
Ogólnie rzecz biorąc, społeczność to grupa organizmów, które wchodzą ze sobą w interakcje. Interakcja ta może być konkurencyjna, symbiotyczna lub międzygatunkowa. Obejmuje również wymianę zasobów.
Ekologia społeczności jest podzbiorem ogólnej dziedziny ekologii. Bada różne procesy ekologiczne, w tym przepływ energii, reprodukcję, symbiozę i konkurencję. Badane są również interakcje między gatunkami oraz wpływ środowiska na nie.
Ogólnie rzecz biorąc, społeczność składa się z grupy powiązanych gatunków. Każdy gatunek jest funkcjonalnie równoważny z innymi gatunkami w społeczności. Ta równoważność gatunków powoduje dryf ekologiczny. Jednak społeczność, która zawiera wiele gatunków, jest uważana za bardziej zróżnicowaną.
Zbiorowisko jest zwykle klasyfikowane na zbiorowiska główne i pomniejsze. Mniejsze zbiorowiska są zwykle mniejsze i bardziej zależne od sąsiednich zespołów. Duże zbiorowiska obejmują zwykle większe obszary geograficzne. Zawierają one organizmy, które z powodzeniem przystosowały się do swojego środowiska.
Najważniejszym aspektem ekologii społeczności są interakcje między gatunkami. Interakcje te obejmują konkurencję, roślinożerność, mutualizm i drapieżnictwo. Interakcje te są często rytmiczne i mogą być przewidywane przez okresowość procesów biologicznych.
Innym ważnym aspektem ekologii zbiorowości jest jej wielkość. Wielkość społeczności zależy od wielu czynników, w tym czynników abiotycznych i biotycznych. Niektóre czynniki obejmują położenie geograficzne społeczności, wzorce klimatyczne i względną obfitość różnych gatunków. Wielkość społeczności może się różnić od dużych, biotycznych związków do małych zespołów.
Zbiorowisko jest również znane jako biosfera, biocenoza lub zespół życiowy. Jest to termin pochodzący od łacińskiego słowa „communitas”, oznaczającego wspólnotę lub społeczeństwo.
Innym ważnym aspektem ekologii wspólnotowej jest badanie symbiozy. Interakcje te polegają na wymianie zasobów i obejmują oddziaływania patogennych mikrobów i grzybów z ich gospodarzami. Ponadto, niektóre społeczności są schronieniami ochronnymi.
Zbiorowisko może również nosić nazwę od konkretnej formy wzrostu. Formy te obejmują drzewa, krzewy, rośliny zielne i mchy. Społeczność może być również nazwana po regionie geograficznym, takim jak las.
Ekologia populacji
Przy omawianiu ekologii populacji używa się różnych terminów, ale podstawowe pojęcia pozostają takie same. Populacja to grupa organizmów jednego gatunku żyjących razem w określonym środowisku. Osobniki te są zależne od czynników abiotycznych i biotycznych, aby przetrwać.
Ekologia populacyjna to gałąź ekologii, która bada, jak populacje zmieniają się w czasie. Integruje ogólne zasady, które wyjaśniają rozmieszczenie gatunków, jak również mechanizmy, które wytwarzają wzorce. Badanie obejmuje przewidywanie rozmieszczenia gatunków i analizowanie zmian wielkości populacji. Stosuje również te zasady do zarządzania i ochrony populacji naturalnych.
Wielkość populacji jest mierzona przez gęstość. Gęstość jest miarą masy/objętości. Gęstość może być obliczana na podstawie wielu czynników. Zależy ona od wielkości populacji, a także od warunków środowiskowych. Wielkość populacji może być również określona przez ilość dostępnych zasobów.
Wzrost populacji jest czynnikiem gęstości, ale istnieją również inne czynniki, które wpływają na wielkość populacji. Czynniki te obejmują klimat, wodę, światło, dostępność żywności i konkurencję o zasoby. Populacje można podzielić na cztery kategorie: otwarte, oportunistyczne, zamknięte i stabilne. Populacje oportunistyczne wykazują wzrost wykładniczy. Populacje oportunistyczne są zwykle małe i zawierają niewiele osobników. Ten typ populacji ma ograniczoną opiekę rodzicielską nad potomstwem.
Czynniki biologiczne obejmują pasożytnictwo, konkurencję międzygatunkową, choroby i mutualizm. Niektóre organizmy mogą rozmnażać się bezpłciowo, podczas gdy inne będą rozmnażać się płciowo.
Istnieje wiele czynników, które wpływają na wielkość populacji, a dzieli się je zazwyczaj na czynniki biotyczne i abiotyczne. Czynniki zależne od zagęszczenia to te, które wpływają na wzrost populacji i reprodukcję. Czynniki niezależne od zagęszczenia to te, które wpływają na wielkość populacji, ale nie mają bezpośredniego wpływu na reprodukcję.
Głównym ograniczającym czynnikiem biotycznym jest gęstość populacji. Nazywa się ją również pojemnością nośną. Jest to maksymalna wielkość populacji, która może przetrwać w danym środowisku. Kiedy populacja osiąga pojemność nośną, zaczyna się wahać. Jeśli wielkość populacji wzrasta zbyt szybko, może ona nadmiernie wykorzystywać zasoby lub wyginąć.
Czynniki zależne od zagęszczenia obejmują drapieżnictwo, konkurencję o zasoby i gromadzenie odpadów. Czynniki te mogą powodować powolny wzrost populacji lub jej gwałtowny spadek.
Haeckelowskie stwierdzenia
Podczas swojej kariery Ernst Haeckel wygłosił szereg kontrowersyjnych stwierdzeń dotyczących ekologii. Stwierdzenia te opierały się na jego interpretacji procesów ewolucyjnych. Uważał on, że gatunek ludzki wyewoluował od małpich przodków. Był również zwolennikiem idei hipotetycznego kontynentu o nazwie Lemuria. W miejscu tym, jak wierzył, współistniałoby kilka gatunków ludzi. Wierzył również, że dobór naturalny pozwoli słabo rozwiniętym gatunkom ludzkim zniknąć z powierzchni Ziemi.
Idee Haeckla dotyczące ekologii były krytykowane przez wielu antropologów. Jednym z najwybitniejszych z nich był Maclay. Skrytykował on morfologiczne opisy Papuasów dokonane przez Haeckela. Wskazał również, że Haeckel nie miał wystarczających dowodów empirycznych na poparcie swoich twierdzeń. Zakwestionował również twierdzenia Haeckela, że Papuasi żyli w prymitywnym środowisku. Argumentował, że styl życia Papuasów był bliższy małpie, natomiast ich język jest na niższym poziomie.
Haeckel oparł swoje pomysły dotyczące ekologii na idei, że gatunki ludzkie rozwinęły się od wspólnego przodka. Twierdził, że wyższy gatunek potrzebowałby więcej czasu, aby oddzielić się od swojej niższej formy. Wierzył, że środowisko wytworzy nowe rasy. Uważał również, że wyższy gatunek byłby w stanie dodać nowe znaki do swojego kodu genetycznego.
Haeckel wierzył również, że ewolucja jest procesem postępującym. Twierdził, że rozwój różnych gatunków powinien być podobny do rozwoju gatunków wyższych. Uważał również, że wczesne stadia rozwoju powinny być szybsze u gatunków wyższych. Twierdził, że wczesne etapy rozwoju embrionów ludzkich były podobne do rozwoju dorosłych ryb. Twierdził również, że wczesne stadia rozwoju zarodków zwierząt są podobne do stadiów rozwoju innych gatunków ze względu na ograniczenia rozwojowe, które występują we wczesnych stadiach rozwoju.
Idee Haeckela dotyczące ewolucji człowieka były krytykowane przez Maclaya. Twierdził on, że haeckelowska teoria ewolucji nie odzwierciedla rzeczywistej ewolucji gatunku ludzkiego. Skrytykował również Haeckelowską koncepcję ewolucji jako postępowej. Twierdził, że gatunek ludzki wyewoluował z niższych gatunków i że nadal ewoluował, aż osiągnął obecną formę.
Pragnienie Oduma, by ustanowić nowy rodzaj ekologii
W trakcie swojej kariery Eugene Odum zmienił punkt ciężkości badań ekologicznych ze studiowania świata fizycznego na badanie, jak procesy naturalne działają razem. Stał się również jedną z czołowych postaci w rozwoju ekologii ekosystemów.
Odum rozpoczął swoje badania od skupienia się na ptakach, ale jego studia obejmowały również badanie raf koralowych i słonych bagien. Badał również fizjologię ptaków. W 1940 roku Odum udał się na Uniwersytet w Georgii, aby studiować ptaki. Później zdobył doktorat z biologii. Jego dysertacja była kierowana przez Charlesa Kendeigha.
Pod koniec lat 50. Odum zaczął symulować dynamikę ekosystemu za pomocą prostych komputerów analogowych. Miał nadzieję, że takie podejście da bardziej ogólny sposób reprezentowania zależności energetycznych. Stworzył język obwodów energetycznych, zwany „energese”, który miał reprezentować relacje między energią a różnymi jednostkami ekosystemu. Opracował również zestaw elementów elektronicznych, które symulowały różne jednostki ekologiczne.
Opracował również techniki eksperymentalne do prowadzenia badań w Silver Springs. Odum był w stanie zidentyfikować każdy gatunek ptaka śpiewającego we wschodnich Stanach Zjednoczonych. Badał również produktywność roślin i wpływ odpadów jądrowych na środowisko.
Zainteresowanie Oduma erą atomową zapewniło mu perspektywę na to, jak technologia może rozwiązać problemy środowiskowe. Wierzył, że energia atomowa będzie ważna dla badań na dużą skalę. Twierdził również, że radioaktywne znaczniki są potężnymi narzędziami do badania funkcji ekosystemu. Twierdził, że takie podejście może stanowić pomost między tradycyjnymi badaniami ekologicznymi a manipulacją ekosystemem.
We wczesnych latach 60. Odum założył Instytut Ekologii na Uniwersytecie Georgia. W 1964 roku pełnił funkcję przewodniczącego Ecological Society of America. Opracował holistyczną filozofię pedagogiczną, która skupiała się na podejściu ekosystemowym. Opublikował również książkę na ten temat, Fundamentals of Ecology. Przeszła ona przez pięć wydań i została przetłumaczona na dwanaście języków.
Odum był pod wpływem prac Alfreda Lotki i nauczyciela Lotki, G. Evelyn Hutchinson. Dorósł do docenienia interdyscyplinarnego podejścia Lotki do ekologii.