Økologi (fra gresk: οἶκος, «hus», eller «miljø»; -λογία, «studiet av») er en gren av biologien som omhandler samvirket mellom organismer og deres biofysiske naturmiljø. Faget inkluderer biologisk mangfold, utbredelse, biomasse og populasjoner av organismer, så vel som samarbeid og konkurranse innen og mellom arter. Økosystemer er dynamiske systemer med interaksjon mellom organismer og samfunnet, samt med den livløse delen av miljøet. Prosesser i økosystemene, slik som primærproduksjon (plantevekst), næringskjeder (hvem spiser hvem) og nisjekonstruksjon (endring av miljøtilstanden), regulerer strømmen av energi og næringsstoffer gjennom dem.
Faget overlapper med nært beslektede vitenskaper som evolusjonsbiologi, genetikk og atferdsbiologi. Et viktig fokus for økologer er å øke forståelsen av hvordan biologisk mangfold påvirker økologiske funksjoner. Økologer prøver å forklare:
Livsprosesser, interaksjoner og tilpasninger Strømmen av næringsstoffer og energi gjennom levende økosamfunn Suksesjonsutvikling av økosystemer (endringene i artssammensetningen over tid i et område) Utbredelse av organismer og biologisk mangfold i sammenheng med miljø
Økologi har praktiske anvendelser innenfor bevaringsbiologi, forvaltning av våtmarker, naturressurser, agroøkologi, jordbruk, skogbruk, skogslandbruk og fiskeri. Fagfeltet har også betydning innenfor byplanlegging (urban økologi) og menneskelig sosial samhandling (humanøkologi). Organismer (også mennesker) og ressurser utgjør økosystemer, som i sin tur opprettholder biofysiske tilbakekoblingsmekanismer. Disse styrer prosesser som virker på levende (biotiske) og ikke-levende (abiotiske) komponenter av jorden. Økosystemer opprettholder livsfunksjoner ved å produsere naturressurser som biomasse, som igjen gir mat, drivstoff, fiber og medisin. I tillegg til at de opprettholder økosystemtjenester som regulering av klima, globale biokjemiske kretsløp, vannfiltrering, jordformasjon, erosjonskontroll, flomsikring og mange andre naturlige funksjoner av vitenskapelige, historiske, økonomiske eller iboende verdier.
Oldtidens greske filosofer som Hippokrates og Aristoteles la grunnlaget for økologien i sine studier av naturhistorie. Moderne økologi ble en mer stringent vitenskap på slutten av 1800-tallet. Evolusjons-begreper knyttet til tilpasning og naturlig utvalg har blitt hjørnesteiner i moderne økologisk teori.
Begreper og vitenskapsgrener mini|Nivåer av organisering av stoff i naturen. Økologi tar for seg de fem øverste nivåene, altså organisme, populasjon, samfunn, økosystem og biosfæren.
Ordet økologi stammer fra de to greske ordene oikos [οίκος], som betyr «hushold», og logos [λόγος], som betyr «læren om». Økologi er en gren av biologien, og dreier seg om samvirket mellom organismer og deres biofysiske miljø. Miljøet er både det biotiske, altså den levende delen som planter, fisker, dyr, bakterier og andre organismer og abiotiske, de ikke-levende delen som vann, luft, næringsstoffer, stein og energi fra sollys.
Begrepet økologi Økologi har en meget omfattende definisjon, dermed er det også et studieområde som sammenfatter mange felter. Det er mange forskjellige relasjoner mellom organismer og miljøet omkring dem. Med organisme kan en mene et enkelt individ, grupper av individer, alle individer av en art, mange organismer eller den totale biomassen av organismer i et økosystem. I tillegg kan begrepet miljø forstås som ikke bare fysiske og kjemiske egenskaper med omgivelsene, men også det biologiske miljøet. Dermed omfatter begrepet miljø også andre organismer.
Disipliner innenfor faget I praksis sier en at økologi er satt sammen av mange forskjellige fagområder som delvis overlapper hverandre. En måte å dele økologien inn i underkategorier er som følger:
Evolusjonær økologi – studerer miljøfaktorer som driver artens tilpasning, med undertemaer som: Livshistorieteori – dreier seg om evolusjonen av organismenes livshistorier (tidspunktene for stadiene i livsløpet).Semb-Johansson, Arne; Hjermann, Dag Øystein og Ratikainen Irja Ida: Atferdsbiologi – ser på hvordan økologiske faktorer påvirker organismers tilpasning via oppførsel. Koevolusjon – omhandler arter som står nært økologisk slik at deres evolusjonære utvikling påvirkes gjensidig.Sannum, Maja Margaret: Autøkologi – studerer hvordan organismer tilpasser seg til sitt miljø, toleransegrenser for faktorer som temperatur og fuktighet. Populasjonsøkologi – studerer antallet individer av spesifikke arter i et område. Biogeografi – studerer hvordan organismer er distribuert geografisk. Samfunnsøkologi – økologien innenfor samfunn (økosystem), definert som gruppen av arter innenfor et spesielt sted. Bevaringsbiologi – ser på forhold som kan lede til at arter dør ut, og hvordan dette kan forhindres. Systemøkologi – studerer økosystemenes oppbygning og funksjon.
De viktigste underdisiplinene til økologi er populasjonsøkologi og systemøkologi, som er to motsatte paradigmer innen feltet. Den første disiplinen har fokus på organismers distribusjon og mangfold, mens den siste fokuserer på materialer og energistrøm.
Andre felter er makroøkologi, som er økologiske lovmessigheter på tvers av ulike økosystemer, humanøkologi, som er effekten av andre organismer på mennesket, men også menneskets påvirkning av miljøet.Hjermann, Dag Øystein: Videre har en landskapsøkologi som setter sammen system-, aut- og humanøkologi til en beskrivelse av prosessene som former et landskap.
I tillegg har økologien tilknytninger til andre vitenskaper som blant annet samfunnsfag via bevaringsbiologi, evolusjonsbiologi via evolusjonær økologi og medisin via medisinsk økologi.
Vitenskapen klassifiserer vanligvis stoff i et hierarki som spenner fra atomer til galakser. Innenfor økologien er en imidlertid opptatt av bare fem av disse nivåene, nemlig organismer, populasjoner, samfunn, økosystemer og biosfæren. Se egen illustrasjon.
Evolusjonær økologi – naturhistorie og evolusjon Evolusjonær økologi undersøker miljøfaktorer som tvinger frem artstilpasning, altså at organismer endrer seg som en tilpassing til miljøet. Studier av artsutvikling ser etter genetiske endringer på populasjoner over flere generasjoner, men ikke nødvendigvis for å finne de underliggende mekanismene som ligger bak tilpasninger. Organismer i en spesiell lokasjon (område) kan være påvirket av klima, jordsmonn, predatorer (dyr som spiser dyr) og konkurrenter. Evolusjon er endringer i for eksempel organismers oppbygning (morfologi), genetikk og atferd, og påvirkningen av slike faktorer kalles naturhistorie.
Klima og jordsmonn avgjør biomenes geografiske distribusjon mini|Årlig gjennomsnittlig temperatur og nedbør bestemmer landjordens biomer. mini|Oversikt over landjordens biomer.
Biomer er jordens største økologiske enheter. De kjennetegnes av særpregede vegetasjonstyper, planter eller alger, og dyreliv som er tilpasset forholdene. Biomene på landjorden er bestemt ut fra klimaet, i første rekke temperatur og nedbør, men også jordsmonnet og høyde over havet. Jordsmonnet er en blanding av levende og dødt materiale, samt mineraler og næringsstoffer. Sammensetningen og oppbyggingen av jordsmonnet kan være høyst forskjellig, og påvirker hva slags planter og organismer som trives.
Biomer defineres generelt av gjennomsnittlig temperatur (på x-aksen) og nedbør (på y-aksen) for en geografisk lokasjon, se figur. Biomene er definert ut fra hvilke planter som vokser i dem. En årsak til dette er at plantene danner grunnlaget for livet på jorden. Plantetyper og diversitet (mangfold) i en region, vil være bestemt av klimaet og har avgjørende betydning for resten av økosystemet.
Klimaet rundt om på jorden er høyst forskjellig og avgjøres hovedsakelig av at varmen jordoverflaten får fra solen er ujevnt fordelt og at jordaksen heller i forhold til jordens bane rundt solen. Det første gir klimaforhold som avhenger av breddegrad, mens jordhellingen gir årstider. Ved ekvator vil gjennomsnittlig temperatur være høy, og variere lite i løpet av året. Derimot kan regioner nær ekvator ha kraftig nedbør i deler av året.
Oppvarmingen av jordoverflaten og atmosfæren fører til kraftige sirkulasjonsstrømmer. Spesielt ved ekvator er det sterke oppadgående, varme luftstrømmer som beveger seg mot nord og sør. Luftstrømmene omfatter hele jordkloden, og kalles atmosfærisk sirkulasjon. Fra ekvator mot nordpolen er det tre store sirkulasjonsceller, og tilsvarende fra ekvator mot sørpolen. Cellen ved ekvator kalles hadleycellen og gir fuktig og varmt klima, mens ferrelcellen ved midlere breddegrader gir tørt klima og polarcellen ved nord- og sørpolen kjennetegnes ved fuktig og kjølig klima. I noen deler av verden har også havstrømmer betydning for klimaet på landjorden.
Enda et forhold som former biomer på jordoverflaten, er fjellkjeder. Fjell bestemmer to viktige forhold som former biomer, hvorav den første er høyden over havet, som gir kjøligere klima jo høyere opp en kommer. For det andre har luftstrømmene som regel en dominerende retning. Dersom det kommer fuktig og varm luft fra havet inn mot et fjell, vil luften stige. Mens luften stiger kjøles den ned og dermed kan den ikke holde på så mye fuktighet, noe som gir nedbør. På lesiden av fjellet vil de avkjølte luftmassene bevege seg nedover. Lesiden av en fjellkjede får dermed tørt klima, kjent som regnskygge. Slike klimavariasjoner som fjellkjeder skaper kalles mikroklima.
Biomer i vann
Havet er sammenhengende over jordkloden. Det er kartlagt rundt arter i havet, og flere forventes å bli oppdaget. Biomer i vann deles først opp i enten fersk- eller saltvannssystemer. En rekke fysiske egenskaper med vann påvirker tilpasningen og fordelingen av levende organismer, som viskositet (motstanden det skaper mot bevegelse), tetthet, gjennomsiktighet, trykk, strømningshastighet, varmeledningsevne og varmekapasitet.
På landjorden finnes oksygen tilgjengelig alle steder, men i vann er det begrensninger på hvor mye oksygen som kan løses opp. Oksygen er grunnleggende for nesten alle levende organismer, dermed er oksygen i vann en begrenset ressurs. Konsentrasjonen av oksygen i vann avhenger av omgivelsene, som igjen bestemmes av mengde sollys, temperatur, vannsirkulasjon, saltinnhold og oksygenbehovet til organismer med åndedrett.
Omtrent av all solenergi som stråler ned i vannet, blir absorbert de første ti meterne. Som på landjorden er det organismer som omdanner sollys til energi ved fotosyntese. Disse er vannets primærprodusenter, og utgjøres av blant annet vannplanter, alger og blågrønnbakterier. En annen viktig effekt av sollyset er at det oppstår oppvarming av vannet, som i neste omgang setter i gang strømninger. Dermed blir blant annet energi, næringstoffer og oksygen transportert rundt i vannmassene både i innsjøer og i havet.
Det finnes en rekke måter å inndele biomer i havet på, for eksempel hav, grunt vann med tareskog og koraller, strand, overgangsmiljøer (elvemunning, brakkvannsområder, mangroveskoger og våtmarker i ferskvann), elver og innsjøer.
Omtrent halvparten av all fotosyntese på planeten skjer i havet. Diversitet, sammensetning og mengden av organiske organismer i havet er sterkt avhengig av fysiske og kjemiske forhold. Det grunne, øverste laget av havet hvor sollyset gjør seg gjeldende, kalles eufotisk sone. I denne regionen vokser planteplankton ved hjelp av sollys. Sammen med disse drifter dyreplankton som spiser planteplankton. Under den eufotiske sonen skjer det praktisk talt ingen fotosyntese.
På grunt vann i kystområder med steingrunn vokser tareskog. Denne finnes ved kysten helt fra tempererte til subpolare områder, men ikke i tropene. Desto nærmere ekvator en kommer, desto mer tar korallrev over for tareskog. Korallrev og tareskog er blant de mest produktive og mangfoldige økosystemer som finnes. Korallrev kan ha større primærproduksjon enn selv tropisk regnskog.
Evolusjon