A ecoloxía (do , "casa"; -λογία, "estudo de") é a disciplina científica da bioloxía que estuda as interrelacións entre os seres vivos e o seu ambiente: é «a bioloxía dos ecosistemas». Estuda como esas interaccións entre os organismos e o seu ambiente afectan á distribución ou a abundancia das especies, entre outras. O concepto de ambiente abrangue a características físicas e químicas (factores abióticos locais, climáticos ou xeolóxicos) e a especies que coexisten neses hábitats (factores bióticos).
Os ecosistemas están compostos por partes que interactúan dun xeito dinámico (a nivel espacial e temporal), e que inclúen aos organismos e aos factores abióticos. Os procesos dos ecosistemas, como a produción primaria, a pedoxénese, o ciclo de nutrientes ou a formación de hábitats, regulan o fluxo de enerxía e materia no ambiente. Estes procesos susténtanse en organismos que evolucionaron características morfolóxicas ou funcionais específicas, que son a biodiversidade. A biodiversidade pódese cuantificar ou definir en base á diversidade de xenes, especies, grupos taxonómicos ou grupos funcionais e que é a base de múltiples servizos do ecosistema.
Algúns dos primeiros conceptos da ecoloxía xurdiron con filósofos gregos como Hipócrates ou Heródoto e os seus estudos da natureza, describindo a bioxeografía ou as interaccións entre especies. O definición da teoría evolutiva, cos conceptos de adaptación e a selección natural, asentaron as bases para o inicio dunha disciplina, que acadou só a súa forma a finais do século XIX e comezos do XX cos avances na bioloxía evolutiva e a xenética. Comprender como a biodiversidade afecta a función ecolóxica foi o principal enfoque dos estudos ecolóxicos no seu nacemento, e arestora un dos fundamentais. Os ecólogos tratan de explicar as interaccións entre individuos e especies, a adaptación aos hábitats, a distribución dos organismos no ambiente, o fluxo de materia e enerxía nos ecosistemas e a sucesión ecolóxica.
Os conceptos da ecoloxía aplícanse na bioloxía da conservación e manexo de recursos naturais (como na agricultura, a silvicultura ou a pesca), a planificación urbana (ecoloxía urbana) e ocupación humana dos ecosistemas ou á economía. Os ecosistemas determinan os procesos que sustentan o capital natural (como a biomasa, os recursos de combustibles ou as fontes para elaboración de medicamentos), determinan os ciclos bioxeoquímicos globais e os hídricos e teñen un impacto humano a nivel histórico e económico.
Definición E. Haeckel, que introduciu o concepto de ecoloxía - ökologie (do grego oikos ou l, que é "casa", e logos ou , que é "o estudo de") -, en 1866 fixo a primeira definición desta disciplina como «toda a ciencia sobre das relacións dos organismos co seu mundo exterior que os rodea, e coas cales e nun amplo sentido esas relacións condicionan a súa existencia. Esas son en parte de natureza orgánica como en parte inorgánica.»Friederichs, K. (1958), A Definition of Ecology and Some Thoughts About Basic Concepts. Ecology, 39: 154–159. doi:10.2307/1929981. King e Russel en 1909 expresaron esa definición doutro xeito dicindo: «o estudo das relación entre os animais e o ambiente, tanto animado como inanimado.» e outros como Eggleton definírona como «a ciencia das interrelacións dos organismos co ambiente.»King, L. A. L. & Russell, E. S., 1909. A method for the study of the animal ecology of the shore. Proc. R. phys. Soc. Edinb.17, 225–253.
Arestora as principais sociedades de ecólogos definen a ecoloxía como:
Niveis, enfoques e escalas de organización miniatura| 400px | Rexeneración dun ecosistema despois dunha perturbación tal e como un incendio, formando un mosaico de diferentes estadios da paisaxe na sucesión ecolóxica. Na foto danse diferentes etapas en serie dos ecosistemas forestais: desde as especies pioneiras colonizadoras, que poden ocupar un hábitat deturpado por un proceso determinado, e un avance en etapas de sucesión ata bosques primarios.
A ecoloxía intenta comprender un amplo espectro de niveis de organización que interactúan entre si e que van desde procesos a micro-escala (como a nivel celular) ata procesos a escala global (como procesos que afectan á biosfera). Así é que os ecosistemas, como exemplo, conteñen recursos abióticos e formas de vida que interactúan entre elas (isto é, organismos que se agregan en poboacións e poboacións que se agregan en comunidades ecolóxicas). Os ecosistemas son dinámicos e non seguen sempre procesos de sucesión lineais. Mais ben é que cambian continuamente: algunhas veces dun xeito rápido e outras veces a un ritmo tan baixo que pode levar centos de anos que a sucesión chegue ata a un estado concreto. As áreas dos ecosistemas poden variar amplamente: de ser de tamaño microscópico a case continentais. Como exemplo, unha árbore en concreto non di nada en particular da clasificación do seu ecosistema forestal, mais si que é determinante en que organismos poden e non poden vivir sobre dela, como serían áfidos vivindo nas súas follas. Ademais, o tempo e o espazo deben ser tidos en conta para comprender procesos como o de sucesión ou os macroecolóxicos.
A natureza das relacións que están presentes dentro das comunidade ecolóxicas non se explican necesariamente cos detalles das especies consideradas por separado senón que se precisa analizar o ecosistema en conxunto. Hai patróns emerxentes que só se poden apreciar considerando as características que definen a ese ecosistema. Algúns principios ecolóxicos, porén, mostran propiedades que dependen do conxunto dos elementos considerados, como que a taxa de crecemento por natalidade dunha poboación sexa igual á suma de nacementos dos individuos da poboación nunha fracción de tempo concreta.
Xerarquía As escalas dos procesos dinámicos pódense entender como as de sistemas pechados (i.e. un fenómeno de migración de áfidos a unha árbore) ou como a de sistemas abertos á influencia de variables máis amplas, como o impacto da atmosfera e do clima. Por iso os ecólogos clasifican aos ecosistemas dun xeito xerárquico analizando os datos recollidos a escalas de moito detalle (i.e. as asociacións que existen entre especies de briófitas, o clima no que están presentes, o tipo de solos que ocupan etc.) e integran esta información para identificar procesos uniformes emerxentes, e, ao mesmo tempo, de procesos locais, rexionais ou de escala espazo-temporais (i.e., as abundancia de especies de briófitas en relación cos solos ocupados).
Para estruturar os estudos da ecoloxía dentro dun cadro conceptual xerárquico, as compoñentes biolóxicas enténdese que van desde a escala a nivel dos xenomas, das células, dos tecidos, dos órganos, das especies, das poboacións, das comunidades, dos ecosistemas, dos biomas e ata ao nivel da biosfera.c Este modelo conceptual forma unha "panarquía" e non ten unha relación lineal: o «efecto e a causa non son proporcionais, co que pequenos cambios en variables críticas, como son o número de fixadores de nitróxeno, poden dar lugar a cambios desproporcionados, se cadra ata irreversibles, nas características do sistema»
Biodiversidade miniatura|Exemplo da gran diversidade de especies que se atopan no noso planeta
A biodiversidade ou diversidade biolóxica describe a diversidade da vida desde os xenes, especies, grupos taxonómicos, filoxénicos ou funcionais e esténdese por todos os niveis da organización biolóxica. O termo ten varias interpretacións, e hai moitos xeitos de indexar, medir, caracterizar e representar a súa organización complexa. A biodiversidade inclúe a diversidade das especies, a diversidade das comunidades e a diversidade xenética, porén os científicos están interesados na forma en que esta diversidade afecta aos procesos ecolóxicos complexos que operan en e entre estes niveis respectivos. A biodiversidade desempeña un papel importante no funcionamento dos ecosistemas e en procesos que afectan ao aproveitamento humano de recursos dos ecosistemas.
Previndo ou priorizando a extinción das especies é un xeito de preservar a biodiversidade nas poboacións, a diversidade xenética entre elas os procesos ecolóxicos, como a migración, que están a ser ameazados a escala global e desaparecendo rapidamente. As prioridades de conservación e técnicas de xestión requiren diferentes enfoques e consideracións para abordar toda a gama ecolóxica da biodiversidade. A poboación e migración de especies, por exemplo, son os indicadores máis sensibles os servizos ecolóxicos que sosteñen e contribúen ao capital natural e o "benestar" do ecosistema.
A comprensión da biodiversidade ten unha aplicación práctica para a planificación da conservación dos ecosistemas, para tomar decisións ecoloxicamente responsables na xestión de empresas consultoras, gobernos e empresas.
Hábitat
Os hábitats das especies son os ambientes nos que as especies están presentes, dun xeito continuo ou temporal, e o tipo de comunidade que grazas a esa presenza se forma. Unha definición máis específica é a de que os "hábitat son as rexións no espazo que se compoñen de varias dimensións, cada unha representando unha variable biótica ou abiótica do ambiente, e que está dun xeito directo ou indirecto vinculados ao uso que ese organismo lle pode dar." Con iso, pódense definir os hábitats como acuáticos, mariños ou terrestres e, especificando máis, como ecosistemas de tundra alpina, montaña ou rexións oligotróficas oceánicas.
Os cambios de hábitats nas especies revelan interaccións entre especies polo aproveitamento dos recursos da natureza: poboacións que mudan a súa posición nun hábitat porque está saturada de individuos doutras poboacións que aproveitan ese mesmo hábitat. Como exemplo, as poboacións das especies de lagartos tropicais, de Tropidurus hispidus, teñen un corpo achanzado e comparación coas poboacións das sabanas abertas. Esas poboacións viven en rochas illadas e o seu peito achanzado permítelles introducirse en ocos máis facilmente e agocharse, o que é unha vantaxe selectiva. Os cambios de hábitats tamén se dan en anfibios durante o seu ciclo vital e nos insectos, que pasan de estadios acuáticos a ocupar hábitats terrestres.
Biótopo e hábitat son, polo xeral, sinónimos intercambiables. Biotopo refírese especificamente ao ambiente da comunidade, namentres que hábitat se refire ao ambiente que ocupa unha especie concreta.
As especies con "enxeñeiras do seu ecosistema": o seu uso do ambiente supón cambios deste na rexión que ocupan. Como exemplo, os castores controlan os niveis das augas dos ríos grazas a que constrúen presas, que ao mesmo tempo son o seu hábitat e o doutras especies que o aproveitan.
miniatura|220px|A biodiversidade dos corais. Os corais adáptanse e modifican o seu ambiente formando esqueletos de carbonato cálcico. Iso ofrécelles condicións que lle permiten medrar e manter as súas futuras xeracións e ao mesmo tempo formaron un hábitat que poden ocupar outras especies.
Nicho
miniatura|Niño de térmites con grande variedades de chemineas que regulan o troco de gases, temperatura e outros parámetros ambientais que son necesarios para sustentar a fisioloxía interna da colonia enteira.
A primeira definición de nicho, que é un concepto fundamental en ecoloxía, fíxose en 1917 pero G.E. Hutchinson mellorouna conceptualmente en 1957 definíndoo como que o nicho «é o grupo de condicións bióticas e abióticas nas que unha especie é capaz de existir e manter estable o seu tamaño da poboación.» O concepto de nicho divídese en nicho fundamental e nicho efectivo. O nicho fundamental é o grupo das condicións ambientais nos que unha especie ten a posibilidade de persistir. O nicho efectivo é o grupo de condicións ambientais e ecolóxicas nas que as especies persisten. O concepto de nicho de Hutchinson é, dito dun xeito máis técnico, a distancia euclidiana dun hiperespazo n-dimensional definido polas variables ambientais, e ponderadas polo seu peso relativo, para as que as especies de interese teñen un fitness positivo.