Thành viên:Linh Comer/Nháp/12

Sinh thái học (từ tiếng Hy Lạp: οἶκος, "nhà" and -λογία, "nghiên cứu về") là chuyên ngành nghiên cứu về mối quan hệ giữa các sinh vật sống (gồm cả con người) và môi trường vật chất 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 chuyên nghiên cứu một số lĩnh vực gồm: quy trình sống, chống mỏng manh, các tương tác và tính thích nghi; chuyển động của vật chất và năng lượng thông qua những quần xã sống; sự phát triển diễn thế của các hệ sinh thái; sự hợp tác, cạnh tranh và săn mồi bên trong và giữa các loài; độ phong phú, sinh khối loài và phân bố sinh vật trong hoàn cảnh môi trường; những mô hình đa dạng sinh học và tác động của nó lên các quá trình hệ sinh thái.

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, khoa học cơ bản và ứng dụng, tương tác của xã hội loài người (sinh thái nhân văn). Từ "sinh thái học" ("Ökologie") được đưa ra vào năm 1866 bởi nhà khoa học người Đức Ernst Haeckel, và nó đã trở thành một môn khoa học tự nhiên chặt chẽ vào cuối thế kỷ 19. 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, không chế xói mòn, chống lũ và nhiều đặc điểm tự nhiên khác có giá trị khoa học, lịch sử, kinh tế hoặc nội tại.

Lịch sử

Bài chi tiết: Lịch sử sinh thái học

Giai đoạn sơ khai

Bằng sinh thái học, chúng ta muốn nói đến cả một bộ môn khoa học về các mối quan hệ của sinh vật với môi trường, tức bao hàm theo nghĩa rộng là tất cả "những điều kiện tồn tại". Do đó, thuyết tiến hóa giải thích mối quan hệ giữ nhà của các sinh vật theo hướng cơ giới là những hệ quả cần thiết của các nguyên nhân hiệu lực; và vì thế hình thành nên cơ sở nhất nguyên của sinh thái học.

Ernst Haeckel (1866)

Sinh thái học có một nguồn gốc phức tạp, phần lớn là do bản chất liên ngành học thuật của bộ môn. Các triết gia thời Hy Lạp cổ đại như Hippocrates và Aristotle là hai trong số những người đầu tiên ghi chép lại những quan sát về lịch sử tự nhiên. Tuy nhiên, họ nhìn sự sống qua lăng kính bản chất luận, nơi các loài được khái niệm hóa là những vật tĩnh không đổi, trong khi các thứ được xem là một loại loại duy tâm khác thường. Quan điểm này đối lập với vốn hiểu biết hiện đại của học thuyết sinh thái, nơi các thứ được xem là hiện tượng quan tâm thực tế và có một vai trò trong nguồn gốc của tính thích nghi theo phương pháp chọn lọc tự nhiên. 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 thuyết hỗ sinh 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. Aristotle là người có tác động đầu lên sự phát triển mặt triết học của môn sinh thái học. Ông và người học trò Theophrastus đã tiến hành những quan sát diện rộng về sự di cư của động vật và thực vật, địa sinh học, sinh lý học và hành vi chúng, đưa ra một nhận định tương tự khái niệm hiện đại về ổ sinh thái.

Ernst Haeckel (trái) và Eugenius Warming (phải), hai vị sáng lập của bộ môn sinh thái học

Những khái niệm hệ sinh thái như chuỗi thức ăn, điều chỉnh quần thể và năng suất lần đầu được phát hiện vào những năm 1700 thông qua các công trình xuất bản của nhà hiển vi học Antoni van Leeuwenhoek (1632–1723) và nhà thực vật học Richard Bradley (1688?–1732). Nhà địa sinh học Alexander von Humboldt (1769–1859) là người tiên phong đầu trong tư duy sinh thái học và nằm trong số những người đầu tiên nhận ra các gradient sinh thái, nơi các loài bị thay thế hoặc thay đổi dọc theo gradient môi trường, chẳng hạn như một cấp tính trạng hình thành dọc theo sự tăng độ cao. Humboldt lấy cảm hứng từ Isaac Newton để mà phát triển một dạng "vật lý trên cạn". Theo phương thức của Newton, ông đưa một phép đo chính xác của khoa học vào lịch sử tự nhiên và thậm chí ám chỉ các khái niệm là những nền tảng của luật sinh thái học hiện đại dựa theo mối quan hệ loài-với-khu-vực. Các nhà lịch sử tự nhiên học như Humboldt, James Hutton và Jean-Baptiste Lamarck (cùng một số người khác) là những người đặt nền móng cho ngành khoa học sinh thái hiện đại. Thuật ngữ "sinh thái học"(tiếng Anh: "ecology", tiếng Đức: Oekologie, Ökologie) 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.

Đã xuất hiện những luồng ý kiến khác nhau về việc ai mới là người đặt nền móng cho lý thuyết sinh thái hiện đại. Một số người cho rằng định nghĩa của Haeckel là mốc khởi đầu; một số người lại cho rằng đó là Eugenius Warming với công trình Oecology of Plants: An Introduction to the Study of Plant Communities (1895), hay những nguyên tắc về tổ chức tự nhiên của Carl Linnaeus ra đời vào đầu thế kỷ 18. Linnaeus là người lập nên nhánh đầu tiên mà ông gọi là tổ chức tự nhiên. Những công trình của ông đã gây ảnh hưởng tới Charles Darwin, người sử dụng cụm từ cơ cấu hoặc tổ chức tự nhiên của Linnaeus trong cuốn Nguồn gốc các loài. Linnaeus là người đầu tiên trình bày cân bằng sinh thái dưới dạng một giả thuyết có thể kiểm chứng. Haeckel (người ngưỡng mộ tác phẩm của Darwin) đã định nghĩa sinh thái liên hệ tới tổ chức tự nhiên, làm một số người đặt câu hỏi rằng liệu sinh thái và tổ chức tự nhiên có đồng nghĩa với nhau hay không.

Từ Aristotle Đến Darwin, thế giới tự nhiên chủ yếu được coi là tĩnh và không đổi. Trước khi Nguồn gốc các loài ra đời, có rất ít đánh giá hoặc hiểu biết về các mối quan hệ động lực và tương hỗ giữa các sinh vật, tính thích nghi và môi trường của chúng. Một ngoại lệ là ấn phẩm ra đời năm 1789 có nhan đề Natural History of Selborne của Gilbert White (1720–1793), được một số người xem là một trong những văn bản ra đời sớm nhất về sinh thái học. Trong khi Charles Darwin chủ yếu được chú ý vì luận thuyết về tiến hóa, ông là một trong những người đặt nền mòng cho sinh thái học đất, và ông đã ghi chép thí nghiệm sinh thái đầu tiên trong Nguồn gốc các loài. Thuyết tiến hóa đã thay đổi cách mà các nhà nghiên cứu tiếp cận với bộ môn khoa học sinh thái.

Since 1900

Modern ecology is a young science that first attracted substantial scientific attention toward the end of the 19th century (around the same time that evolutionary studies were gaining scientific interest). The scientist Ellen Swallow Richards may have first introduced the term "oekology" (which eventually morphed into home economics) in the U.S. as early as 1892.

In the early 20th century, ecology transitioned from a more descriptive form of natural history to a more analytical form of scientific natural history. Frederic Clements published the first American ecology book in 1905, presenting the idea of plant communities as a superorganism. This publication launched a debate between ecological holism and individualism that lasted until the 1970s. Clements' superorganism concept proposed that ecosystems progress through regular and determined stages of seral development that are analogous to the developmental stages of an organism. The Clementsian paradigm was challenged by Henry Gleason, who stated that ecological communities develop from the unique and coincidental association of individual organisms. This perceptual shift placed the focus back onto the life histories of individual organisms and how this relates to the development of community associations.

The Clementsian superorganism theory was an overextended application of an idealistic form of holism. The term "holism" was coined in 1926 by Jan Christiaan Smuts, a South African general and polarizing historical figure who was inspired by Clements' superorganism concept. Around the same time, Charles Elton pioneered the concept of food chains in his classical book Animal Ecology. Elton defined ecological relations using concepts of food chains, food cycles, and food size, and described numerical relations among different functional groups and their relative abundance. Elton's 'food cycle' was replaced by 'food web' in a subsequent ecological text. Alfred J. Lotka brought in many theoretical concepts applying thermodynamic principles to ecology.

In 1942, Raymond Lindeman wrote a landmark paper on the trophic dynamics of ecology, which was published posthumously after initially being rejected for its theoretical emphasis. Trophic dynamics became the foundation for much of the work to follow on energy and material flow through ecosystems. Robert MacArthur advanced mathematical theory, predictions, and tests in ecology in the 1950s, which inspired a resurgent school of theoretical mathematical ecologists. Ecology also has developed through contributions from other nations, including Russia's Vladimir Vernadsky and his founding of the biosphere concept in the 1920s and Japan's Kinji Imanishi and his concepts of harmony in nature and habitat segregation in the 1950s. Scientific recognition of contributions to ecology from non-English-speaking cultures is hampered by language and translation barriers.

This whole chain of poisoning, then, seems to rest on a base of minute plants which must have been the original concentrators. But what of the opposite end of the food chain—the human being who, in probable ignorance of all this sequence of events, has rigged his fishing tackle, caught a string of fish from the waters of Clear Lake, and taken them home to fry for his supper?

Rachel Carson (1962)

Ecology surged in popular and scientific interest during the 1960–1970s environmental movement. There are strong historical and scientific ties between ecology, environmental management, and protection. The historical emphasis and poetic naturalistic writings advocating the protection of wild places by notable ecologists in the history of conservation biology, such as Aldo Leopold and Arthur Tansley, have been seen as far removed from urban centres where, it is claimed, the concentration of pollution and environmental degradation is located. Palamar (2008) notes an overshadowing by mainstream environmentalism of pioneering women in the early 1900s who fought for urban health ecology (then called euthenics) and brought about changes in environmental legislation. Women such as Ellen Swallow Richards and Julia Lathrop, among others, were precursors to the more popularized environmental movements after the 1950s.

In 1962, marine biologist and ecologist Rachel Carson's book Silent Spring helped to mobilize the environmental movement by alerting the public to toxic pesticides, such as DDT, bioaccumulating in the environment. Carson used ecological science to link the release of environmental toxins to human and ecosystem health. Since then, ecologists have worked to bridge their understanding of the degradation of the planet's ecosystems with environmental politics, law, restoration, and natural resources management.

Các cấp độ, phạm vi và quy mô tổ chức

The scope of ecology contains a wide array of interacting levels of organization spanning micro-level (e.g., cells) to a planetary scale (e.g., biosphere) phenomena. Ecosystems, for example, contain abiotic resources and interacting life forms (i.e., individual organisms that aggregate into populations which aggregate into distinct ecological communities). Ecosystems are dynamic, they do not always follow a linear successional path, but they are always changing, sometimes rapidly and sometimes so slowly that it can take thousands of years for ecological processes to bring about certain successional stages of a forest. An ecosystem's area can vary greatly, from tiny to vast. A single tree is of little consequence to the classification of a forest ecosystem, but critically relevant to organisms living in and on it. Several generations of an aphid population can exist over the lifespan of a single leaf. Each of those aphids, in turn, support diverse bacterial communities. The nature of connections in ecological communities cannot be explained by knowing the details of each species in isolation, because the emergent pattern is neither revealed nor predicted until the ecosystem is studied as an integrated whole. Some ecological principles, however, do exhibit collective properties where the sum of the components explain the properties of the whole, such as birth rates of a population being equal to the sum of individual births over a designated time frame.

The main subdisciplines of ecology, population (or community) ecology and ecosystem ecology, exhibit a difference not only of scale but also of two contrasting paradigms in the field. The former focuses on organisms' distribution and abundance, while the latter focuses on materials and energy fluxes.