Экология, также называемая биоэкологией, биохимической или экологической биологией, занимается изучением взаимоотношений между живыми организмами и их средой.
Некоторые из наиболее острых проблем, связанных с расширением численности населения, дефицитом продовольствия, загрязнением окружающей среды, включая глобальное потепление, вымиранием видов растений и животных, а также всеми сопутствующими социологическими и политическими проблемами, в значительной степени носят экологический характер.
Слово "экология" было придумано немецким зоологом Эрнстом Хеккелем, который применил термин "оэкология" по отношению к животному, как к его органической, так и к неорганической среде обитания". Слово происходит от греческого oikos, значение которого – "домашний", "дом" или "место для проживания".
Таким образом, экология имеет дело с организмом и средой, в которой они обитают. Понятие окружающей среды включает в себя как другие организмы, так и физическое окружение. Она включает в себя отношения между индивидуумами внутри популяции и между индивидуумами различных популяций, и их средой обитания. Эти взаимодействия формируют экосистемы.
Исторические предпосылки
У экологии не было твердого начала. Она возникла из естественной истории древних греков, в частности Теофраста, друга и сподвижника философа Аристотеля. Теофраст впервые описал взаимоотношения между организмами и между организмами и их неживой средой. Позднее основы современной экологии были заложены в ранних работах физиологов, изучающих растения и животных.
Начало
В начале и середине 1900-х годов две группы ботаников, одна в Европе, а другая в США, изучали растительные сообщества с двух разных точек зрения. Европейские ботаники занимались изучением состава и растительных сообществ. Американские ботаники изучали развитие растительных сообществ. Экология как растений, так и животных развивалась раздельно до тех пор, пока американские биологи не подчеркнули взаимосвязь как растительных, так и животных сообществ, как биотического целого.
Новый импульс
В этот же период развился интерес к динамике популяций. Изучение динамики населения получило особый импульс в начале 19 века, после того, как английский экономист Томас Мальтус обратил внимание на конфликт между растущим населением и способностью Земли поставлять продовольствие. В 1920-х годах американский зоолог Рэймонд Перл, американский химик и статистик Альфред Лотка и итальянский математик Вито Вольтерра разработали математические основы изучения популяций, и эти исследования привели к экспериментам по взаимодействию хищников и добычи, конкурентным взаимоотношениям между видами и регуляции популяций.
Исследования влияния поведения на популяции стимулировались признанием в 1920 г. территориальности гнездящихся птиц. Концепции инстинктивного и агрессивного поведения были разработаны австрийским зоологом Конрадом Лоренцом и родившимся в Нидерландах британским зоологом Николаасом Тинбергеном, а роль социального поведения в регуляции популяций была исследована британским зоологом Веро Винн-Эдвардсом.
Вопросы питания организмов
В то время как одни экологи изучали динамику сообществ и популяций, другие занимались вопросами уровней питания. В 1920 году немецкий биолог по пресноводным ресурсам Тиенеманн ввел понятие трофического, или кормового, уровня, при котором энергия пищи передается через ряд организмов, от зеленых растений (производителей) до нескольких уровней животных (потребителей).
В 1930-х годах американские биологи по пресноводным ресурсам Эдвард Бирг и Ченси Джуди, измеряя энергетические балансы озер, выработали идею первичной продуктивности, скорости, при которой пищевая энергия вырабатывается, или фиксируется путем фотосинтеза. В 1942 году Рэймонд Л. Линдеман из США разработали трофико-динамическую концепцию экологии, в которой подробно описано движение энергии через экосистему.
Изучение потоков энергии и круговорота питательных веществ стимулировалось созданием более развитых материалов и методов - микрокалориметрии, вычислительной техники и прикладной математики, - которые позволили экологам маркировать, отслеживать и измерять движение конкретных питательных веществ и энергии.
Так зародилась наука экология.