생태학

생태학

생태학은 작은 박테리아에서부터 지구 전체에 걸쳐 있는 과정에 이르기까지 생명체의 전체 규모를 다루고 있습니다.생태학자들은 포식과 수분작용과 같은 종들 간의 다양하고 복잡한 관계들을 연구합니다.생명체의 다양성은 육상 생태계에서 수생 생태계에 이르기까지 다양한 서식지로 구성되어 있습니다.

시리즈의 일부(on)
생물학
생명과학
색인 개요 용어집 내역(시간대)
주요 구성요소 세포설 생태계 진화 계통발생학 생명속성 적응. 에너지 처리 성장 주문 규정 생식 환경에 대한 대응 삶의 영역과 왕국 고세아 박테리아 진핵생물(동물, 곰팡이, 식물, 원생동물)
나뭇가지 해부학 생명공학 식물학 세포생물학 생태학 진화생물학 유전학 해양생물학 미생물학 분자생물학 균류학 신경과학 고생물학 생리학 생리학 원생생물학 바이러스학 동물학
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생태학(ecology, )은 인간을 포함한 살아있는 생명체와 그들의 물리적 환경 사이의 관계를 연구하는 학문으로, 고대 그리스 οἶκος (o î코스)의 '집'과 -λογία (-logía)의 '연구'에서 유래했습니다.생태학은 개체, 개체, 공동체, 생태계, 생물권 수준에서 생물을 고려합니다.생태학은 생물지리학, 진화생물학, 유전학, 생태학, 자연사와 밀접하게 관련된 과학과 겹칩니다.생태학은 생물학의 한 분야로 환경주의와 동의어가 아닙니다.

그중에서도 생태학은 생물의 풍부함, 바이오매스, 분포를 환경 속에서 연구하는 학문입니다; 생물의 과정, 상호작용, 적응; 생물공동체를 통한 물질과 에너지의 이동; 생태계의 성공적인 발전; 협력, 경쟁,그리고 종내와 종간의 포식; 그리고 생물 다양성의 패턴과 그것이 생태계 과정에 미치는 영향.

생태학은 보전생물학, 습지관리, 천연자원관리(농업생태학, 농림, 농림, 농림, 어업, 광업, 관광), 도시계획(도시생태학), 지역사회건강, 경제, 기초과학 및 응용과학, 인간사회적 상호작용(인간생태학) 등에 실용화되어 있습니다.

생태학이라는 단어는 독일 과학자 에른스트 해켈에 의해 1866년에 만들어졌습니다.오늘날 우리가 알고 있는 생태학의 과학은 1890년대에 한 미국인 식물학자들로부터 시작되었습니다.^[1]적응과 자연 선택과 관련된 진화적 개념은 현대 생태학 이론의 초석입니다.

생태계는 생물체, 생물체가 구성하는 공동체, 그리고 그들 환경의 무생물(무생물) 구성 요소들의 역동적으로 상호작용하는 시스템입니다.주요 생산, 영양 순환, 틈새 건설과 같은 생태계 과정은 환경을 통한 에너지와 물질의 흐름을 조절합니다.생태계는 지구의 생물학적 구성 요소와 비생물학적 구성 요소에 작용하는 과정을 완화하는 생물물리학적 피드백 메커니즘을 가지고 있습니다.생태계는 생명을 유지하는 기능을 유지하며 바이오매스 생산(식량, 연료, 섬유 및 의약품), 기후의 조절, 지구 생물 지구 화학 순환, 물 여과, 토양 형성, 침식 제어, 홍수 보호 및 과학적, 역사적, 경제적 또는 내재적 가치의 다른 많은 자연적 특징과 같은 생태계 서비스를 제공합니다.

조직의 수준, 범위 및 규모

생태학의 범위는 미시 수준(예: 세포)에서 행성 규모(예: 생물권) 현상에 이르는 광범위한 상호작용 수준의 조직을 포함합니다.예를 들어, 생태계는 비생물 자원과 상호작용하는 생명 형태(즉, 개별 유기체가 집단으로 집합하여 서로 다른 생태 공동체로 집합하는 것)를 포함합니다.생태계는 역동적이고, 항상 선형적인 연속 경로를 따르는 것은 아니지만, 항상 빠르게, 때로는 너무 느리게 변화하여 생태학적 과정이 숲의 특정한 연속 단계를 가져오는 데 수천 년이 걸릴 수 있습니다.생태계의 면적은 작은 것에서부터 광대한 것까지 매우 다양할 수 있습니다.단 한 그루의 나무는 산림생태계의 분류에 별 영향을 미치지 않지만, 그 안과 그 위에 사는 생물체와 매우 관련이 있습니다.^[2]진딧물 개체군은 한 잎의 수명에 걸쳐 여러 세대가 존재할 수 있습니다.각각의 진딧물들은 차례로 다양한 박테리아 공동체를 지탱합니다.^[3]생태계 전체를 통합적으로 연구하기 전에는 출현 패턴이 드러나지도 않고 예측되지도 않기 때문에 생태 공동체에서의 연결의 본질은 각 종의 세부 사항을 따로 알고 있다고 설명될 수 없습니다.^[4]그러나 일부 생태학적 원리는 구성 요소의 합이 전체의 특성을 설명하는 집합적 특성을 나타냅니다. 예를 들어, 모집단의 출생률이 지정된 기간 동안 개별 출생의 합과 동일합니다.^[5]

생태학의 주요 하위 학문인 인구(또는 공동체) 생태학과 생태계 생태학은 규모뿐만 아니라 현장에서 두 가지 대조적인 패러다임에서 차이를 보입니다.전자는 생물체의 분포와 풍부함에 초점을 맞추고 후자는 물질과 에너지 흐름에 초점을 맞추고 있습니다.^[6]

계층구조

생태 역학의 규모는 진딧물이 하나의 나무 위를 이동하는 것과 같이 닫힌 시스템처럼 작동할 수 있으며, 동시에 대기나 기후와 같은 더 넓은 규모의 영향에 대해 열린 상태를 유지할 수 있습니다.따라서 생태학자들은 식생 연관성, 기후 및 토양 유형과 같은 세분화된 규모 단위에서 수집된 데이터를 분석하여 생태계를 계층적으로 분류하고 이 정보를 통합하여 지역에서 지역, 경관 및 시간 단위로 작동하는 균일한 조직 및 프로세스의 출현 패턴을 파악합니다.

생태학의 연구를 개념적으로 관리할 수 있는 틀로 구성하기 위해 생물학적 세계는 유전자, 세포, 조직, 장기, 유기체, 종, 개체군, 공동체, 생태계, 바이오메스, 생물권 수준에 이르기까지 규모 면에서 중첩된 계층 구조로 구성됩니다.^[8]이 프레임워크는 범정부적인^[9] 구조를 형성하고 비선형적인 행동을 나타냅니다. 즉, "효과와 원인이 불균형하여 질소 고정 장치의 수와 같은 중요한 변수에 대한 작은 변화가 시스템 특성의 불균형한, 어쩌면 되돌릴 수 없는 변화로 이어질 수 있습니다."^{[10]: 14}

생물다양성

생물 다양성("생물 다양성"의 약어)은 유전자에서 생태계에 이르는 생물의 다양성을 설명하며 생물 조직의 모든 단계에 걸쳐 있습니다.이 용어에는 여러 가지 해석이 있으며, 복잡한 조직을 색인화, 측정, 특성화 및 표현하는 여러 가지 방법이 있습니다.^[12][13][14]생물 다양성에는 종 다양성, 생태계 다양성, 유전적 다양성이 포함되며, 과학자들은 이 다양성이 각각의 수준과 수준에서 작동하는 복잡한 생태학적 과정에 어떤 영향을 미치는지에 관심이 있습니다.^[13][15][16]생물 다양성은 정의상 인간의 삶의 질을 유지하고 향상시키는 생태계 서비스에 중요한 역할을 합니다.^[14][17][18]보전 우선순위와 관리 방법은 생물다양성의 생태학적 범위 전체를 다루기 위한 다양한 접근과 고려가 필요합니다.생태계 서비스를^[19][20] 유지하기 위해서는 개체수를 지원하는 자연 자본이 매우 중요하며, 이러한 서비스 손실이 발생하는 하나의 메커니즘으로 종의 이동(예: 강어류 운영 및 조류 곤충 방제)이 포함되어 왔습니다.^[21]생물다양성에 대한 이해는 생물종 및 생태계 차원의 보전계획가들이 컨설팅 회사, 정부 및 산업체에 경영권고를 함에 있어 실질적인 적용이 가능합니다.^[22]

서식지

종의 서식지는 종이 발생하는 것으로 알려진 환경과 그 결과 형성된 공동체의 유형을 설명합니다.^[24]보다 구체적으로, "서식지는 생물학적 또는 비생물학적 환경 변수를 각각 나타내는 다차원으로 구성된 환경 공간 내의 지역으로 정의될 수 있습니다. 즉, 환경의 구성 요소 또는 특성이 직접적으로(예를 들어, 먹이 바이오매스 및 품질) 또는 간접적으로(예를 들어,) 관련되어 있습니다.고도(elevation)를 동물이 위치를 사용하는 것."^{[25]: 745} 예를 들어, 서식지는 산지 또는 고산 생태계로 더 분류될 수 있는 수생 또는 육상 환경일 수 있습니다.서식지 이동은 대부분의 다른 종의 개체들이 차지하는 서식지에 비해 한 개체수가 상대적으로 변하는 자연에서 경쟁의 중요한 증거를 제공합니다.예를 들어, 열대 도마뱀 (Tropidurus hispidus)의 한 개체군은 넓은 사바나에 사는 주요 개체군에 비해 납작한 몸을 가지고 있습니다.외딴 바위 노두에 사는 개체군은 납작한 몸이 선택적 이점을 제공하는 크레바스에 숨습니다.서식지 이동은 양서류의 발달 생물 역사와 수생 서식지에서 육상 서식지로 전환하는 곤충에서도 발생합니다.비오톱과 서식지는 때때로 상호 교환적으로 사용되지만, 전자는 공동체의 환경에 적용되는 반면 후자는 종의 환경에 적용됩니다.^[24][26][27]

틈새

틈새의 정의는 1917년으로 거슬러 올라가지만,^[30] G. 에블린 허친슨은 1957년에^[31][32] 널리 채택된 정의를 도입함으로써 개념적인 진보를 이루었습니다: "종의 생물학적 조건과 비생물학적 조건의 집합, 즉 안정적인 개체 수를 유지할 수 있습니다."^{[30]: 519} 생태적 틈새는 생물의 생태학에서 중심 개념으로 기본적 틈새와 실현 틈새로 세분됩니다.근본적인 틈새 시장은 한 종이 지속될 수 있는 환경 조건들의 집합입니다.실현된 틈새 시장은 한 종이 지속되는 환경적 조건과 생태적 조건의 집합입니다.^[30][32][33]허친슨 틈새는 더 엄밀히 말하면 "환경 변수로 차원이 정의되고 크기가 유기체가 긍정적인 적합성을 갖는 환경 가치가 가정할 수 있는 값의 수에 대한 함수인 유클리드 초공간"으로 정의됩니다.^{[34]: 71}

생물지리학적 패턴과 범위 분포는 종의 특성과 틈새 요구사항에 대한 지식을 통해 설명되거나 예측됩니다.^[35]종들은 생태학적 틈새에 독특하게 적응된 기능적 특성을 가지고 있습니다.특성이란 생물체의 생존에 영향을 미칠 수 있는 측정 가능한 특성, 표현형 또는 특성을 말합니다.유전자는 형질의 발달과 환경적 표현의 상호작용에 중요한 역할을 합니다.^[36]거주하는 종들은 그들의 지역 환경의 선택 압력에 맞는 특성들을 진화시킵니다.이것은 그들에게 경쟁 우위를 제공하는 경향이 있고, 유사하게 적응한 종들이 중복되는 지리적 범위를 가지는 것을 막습니다.경쟁적 배제 원칙은 두 종이 동일한 제한된 자원을 먹고 살아감으로써 무한히 공존할 수 없다는 것입니다. 한 종은 항상 다른 종보다 경쟁적일 것입니다.유사하게 적응된 종들이 지리적으로 겹칠 때, 자세히 관찰하면 그들의 서식지나 식이 요건에서 미묘한 생태학적 차이가 드러납니다.^[37]그러나 일부 모델과 경험적 연구는 교란이 종이 풍부한 지역에 살고 있는 유사한 종들의 공동 진화와 공유된 틈새 점유를 안정화시킬 수 있다고 제안합니다.^[38]서식지와 틈새 지역을 에코토프라고 부르는데, 이는 전체 종에 영향을 미치는 환경적, 생물학적 변수의 전체 범위로 정의됩니다.^[24]

틈새공사

생물체는 환경적인 압력을 받지만, 서식지를 바꾸기도 합니다.생물체와 환경 사이의 규제 피드백은 시간이 지남에 따라 그리고 심지어 해양 생물체의 썩는 통나무나 실리카 골격 퇴적물과 같이 지역(예: 비버 연못)에서 지구 규모에 이르는 조건에 영향을 미칠 수 있습니다.^[39]생태계 공학의 과정과 개념은 틈새 건설과 관련이 있지만, 전자는 서식지의 물리적 변화와 관련이 있을 뿐이고 후자는 또한 물리적 변화가 환경에 미치는 진화적 영향과 이것이 자연 선택의 과정에 야기하는 피드백을 고려합니다.생태계 공학자는 다음과 같이 정의됩니다. "생물학적 또는 비생물학적 물질에 물리적 상태 변화를 야기함으로써 다른 종에 대한 자원 가용성을 직간접적으로 조절하는 유기체.그렇게 함으로써 서식지를 수정, 유지, 조성합니다."^{[40]: 373}

생태계 공학 개념은 유기체가 생태계와 진화 과정에 미치는 영향에 대한 새로운 인식을 자극했습니다."니치 구축"이라는 용어는 비생물학적 틈새에 힘을 부여하는 자연 선택의 과소 평가된 피드백 메커니즘과 관련하여 더 자주 사용됩니다.^[28][41]생태계공학을 통한 자연선택의 예는 개미, 벌, 말벌, 흰개미를 포함한 사회적 곤충의 둥지에서 발생합니다.둥지의 구조에는 집단 전체의 생리를 조절하고 유지하며 방어하는 항상성 또는 항상성이 있습니다.예를 들어 흰개미 언덕은 에어컨 굴뚝의 설계를 통해 내부 온도를 일정하게 유지합니다.둥지의 구조 자체는 자연 선택의 힘에 영향을 받습니다.게다가, 둥지는 자손이 유전적 물질과 그들의 시대 이전에 만들어진 유산의 틈새를 모두 물려받도록 연속적인 세대에 걸쳐 생존할 수 있습니다.^[5][28][29]

바이오메

바이오메스는 주로 식물의 구조와 구성에 따라 지구 생태계의 지역을 분류하는 더 큰 조직 단위입니다.^[42]기후, 강수량, 날씨 및 기타 환경 변수에 의해 분포가 제한되는 다양한 기능적 유형의 식물 공동체가 지배하는 바이오메스의 대륙 경계를 정의하는 다양한 방법이 있습니다.바이오메스는 열대 우림, 온대 활엽수림과 혼합림, 온대 낙엽수림, 타이가, 툰드라, 뜨거운 사막, 그리고 극지방 사막을 포함합니다.^[43]다른 연구원들은 최근 인간과 해양성 마이크로바이옴과 같은 다른 생물군들을 분류했습니다.미생물에게 인간의 몸은 서식지이자 풍경입니다.^[44]마이크로바이옴은 주로 분자 유전학의 발전을 통해 발견되었는데, 이는 지구상에 숨겨진 미생물 다양성의 풍부함을 밝혀냈습니다.해양 마이크로바이옴은 지구 해양의 생태 생물 지구 화학에 중요한 역할을 합니다.^[45]

생물권

가장 큰 규모의 생태 조직은 지구상의 생태계의 총합인 생물권입니다.생태학적 관계는 행성 규모까지 에너지, 영양분, 기후의 흐름을 조절합니다.예를 들어, 행성 대기의 CO와₂ O₂ 조성의 동적 역사는 호흡과 광합성에서 나오는 가스의 생물학적 흐름에 영향을 받아 왔으며, 식물과 동물의 생태와 진화와 관련하여 시간이 지남에 따라 수준이 변동합니다.^[46]생태학 이론은 또한 행성 규모에서 스스로 출현하는 규제 현상을 설명하기 위해 사용되어 왔습니다: 예를 들어, 가이아 가설은 생태학 이론에서 적용되는 홀리즘의 한 예입니다.^[47]가이아 가설은 지구의 중심 온도와 대기 상태를 좁은 자기 조절 범위 내에서 유지하는 생물의 대사에 의해 생성되는 비상 피드백 루프가 있다는 것입니다.^[48]

인구생태학

개체군 생태학은 종 개체군의 역동성과 이러한 개체군들이 더 넓은 환경과 어떻게 상호작용하는지를 연구합니다.^[5]개체군은 같은 틈새와 서식지를 통해 살고, 상호 작용하고, 이주하는 같은 종의 개체로 구성됩니다.^[49]

인구생태학의 주요^[50] 법칙은 "인구의 모든 개인이 경험하는 환경이 일정하게 유지되는 한 인구는 기하급수적으로 증가(또는 감소)할 것"이라는 맬서스 성장 모델입니다.^{[50]: 18} 단순화 모집단 모형은 일반적으로 사망, 출생, 이민 및 이민의 네 가지 변수로 시작합니다.

일반적인 모집단 모델의 예는 이민과 이민이 이루어지지 않는 섬과 같은 폐쇄된 모집단을 설명합니다.가설은 랜덤 프로세스가 관측 데이터를 생성한다는 귀무 가설을 참조하여 평가됩니다.이러한 섬 모형에서 인구 변화율은 다음과 같이 설명됩니다.

${\displaystyle {\frac {\operatorname {d} N(t)}{\operatorname {d} t}=bN(t)-dN(t)=rN(t),}$

여기서 N은 모집단의 총 개체수이고, b와 d는 각각 출생과 사망의 1인당 비율이며, r은 인구 변화의 1인당 비율입니다.^[50][51]

이러한 모델링 기법을 사용하여 맬서스의 인구 성장 원리는 나중에 Pierre Verhulst에 의해 로지스틱 방정식으로 알려진 모델로 변환되었습니다.

${\displaystyle {\frac {\operatorname {d} N(t)}{\operatorname {d} t}}=rN(t)-\alpha N(t)^{2}=rN(t)\left({\frac {K-N(t)}{K}\right),}$

여기서 N(t)는 시간의 함수로서 바이오매스 밀도로 측정된 개체의 수이고, t, r은 일반적으로 고유 성장률로 알려진 1인당 최대 $변화율$이며,$$α {\$displaystyle$ \$alpha}$는 추가된 개체당 인구 증가율의 감소를 나타내는 밀집 계수입니다.공식은 인구 크기의 변화율($$ N (${\displaystyle t}$)${\displaystyle }$/ d ${\displaystyle t}$ ${\displaystyle {d} N(t$) ${\displaystyle /\backslash }$$mathrm {d} t$이 증가하여 평형에 접근할 것이며, 여기서 ${\displaystyle 증가율}$과 밀집율이 균형을 이룰 때${\displaystyle }$${\displaystyle r}$ / ${\displaystyle \alpha }$${\$$displaystyle$${d} N(t)$ $/\$$mathrm {d} t$$$= $0$),우리의 모델은 평형, ${\displaystyle r}$/ α ${\displaystyle$ r $/\alpha }$를 "캐리어$$ 용량"으로 알려진 K로 고정합니다.

인구 생태학은 실제 연구 인구의 인구 통계학적 과정을 더 잘 이해하기 위해 이러한 도입 모델을 기반으로 합니다.일반적으로 사용되는 자료의 종류로는 생애사, 다산, 생존 등이 있으며, 이를 행렬대수 등의 수학적 기법을 이용하여 분석합니다.이 정보는 야생동물 가축 관리와 수확 할당량 설정에 사용됩니다.^[51][52]기본적인 모델이 부족한 경우 생태학자들은 아카이케 정보 기준과 같은 다양한 종류의 통계 방법을 채택하거나 "^[53]여러 경쟁 가설이 동시에 데이터와 대치"됨에 따라 수학적으로 복잡해질 수 있는 모델을 사용할 수 있습니다.^[54]

메타인구 및 이주

메타 개체군의 개념은 1969년에^[55] "지역적으로 멸종하고 재식민화하는 개체군"으로 정의되었습니다.^{[56]: 105} 메타인구 생태학은 보전 연구에서 자주 사용되는 또 다른 통계적 접근법입니다.^[57]메타 개체군 모델은 풍경을 다양한 수준의 품질로 단순화하고,^[58] 메타 개체군은 유기체의 이동 행동에 의해 연결됩니다.동물의 이동은 계절적인 이탈과 서식지로부터의 복귀를 수반하기 때문에 다른 종류의 이동과는 구별됩니다.^[59]이주는 북부 빙하 이후의 환경을 차지하면서 식물이 뒤따르는 이주 경로와 마찬가지로 인구 수준의 현상이기도 합니다.식물 생태학자들은 역사적이고 현대적인 기후와 관련하여 식물의 이동과 분산의 시기를 재구성하기 위해 습지에 축적되고 층화되는 꽃가루 기록을 사용합니다.이러한 이동 경로는 식물 개체 수가 한 지역에서 다른 지역으로 확대됨에 따라 범위의 확대를 수반했습니다.출퇴근, 먹이 찾기, 영역 행동, 안정성, 범위 등 이동에 대한 더 큰 분류법이 있습니다.분산은 출생 집단에서 다른 집단으로 개체가 일방적으로 영구적으로 이동하는 것을 수반하기 때문에 보통 이주와 구별됩니다.^[60][61]

메타인구 용어에서 이주자는 이주자(지역을 떠날 때) 또는 이주자(지역에 들어갈 때)로 분류되며, 사이트는 출처 또는 싱크로 분류됩니다.부지는 생태학자들이 숲의 연못이나 정의된 표본 추출 지역과 같이 모집단을 표본으로 추출하는 곳을 일컫는 총칭입니다.소스 패치는 다른 패치 위치로 이동하는 청소년의 계절적 공급을 생성하는 생산적인 사이트입니다.싱크 패치는 이주자만 받는 비생산적인 사이트입니다. 인접한 소스 패치에 의해 구조되거나 환경 조건이 더 유리해지지 않는 한 해당 사이트의 인구는 사라질 것입니다.메타 인구 모델은 공간 및 인구 생태학에 대한 잠재적인 질문에 답하기 위해 시간이 지남에 따라 패치 역학을 조사합니다.메타 개체군의 생태학은 멸종과 식민지화의 역동적인 과정입니다.낮은 품질의 작은 패치(즉, 싱크대)는 계절적으로 유입되는 새로운 이민자에 의해 유지되거나 구조됩니다.동적 메타포 인구 구조는 해마다 진화하는데, 일부 패치는 건조한 해에 싱크(sink)가 되며, 조건이 더 양호할 때의 원천이 됩니다.생태학자들은 메타 인구 구조를 설명하기 위해 컴퓨터 모델과 현장 연구의 혼합을 사용합니다.^[62][63]

공동체생태학

공동체 생태학은 같은 지리적 지역에 사는 종들 간의 상호작용을 연구하는 학문입니다.공동체 생태학자들은 두 종 이상의 상호작용하는 종들에 대한 패턴과 과정의 결정 요인들을 연구합니다.공동체 생태학의 연구는 토양의 비옥함과 관련하여 초원의 종 다양성을 측정할 수 있습니다.그것은 또한 포식자와 먹이의 역학 분석, 비슷한 식물 종들 간의 경쟁, 또는 게와 산호 사이의 상호주의적인 상호작용을 포함할 수도 있습니다.

생태계생태학

생태계는 물리적 및 생물학적 복합체를 모두 가진 통합된 전체 및 동적으로 반응하는 시스템을 형성하는 바이오메스 내의 서식지일 수 있습니다.생태계 생태학은 서로 다른 풀(예: 나무 바이오매스, 토양 유기물) 사이의 물질(예: 탄소, 인)의 흐름을 결정하는 과학입니다.생태계 생태학자들은 이러한 흐름의 근본적인 원인을 파악하려고 시도합니다.생태계 생태학의 연구는 습지의 1차 생산량(g C/m^2/y)을 분해 및 소비율(g C/m^2/y)과 관련하여 측정할 수 있습니다.이를 위해서는 식물(즉, 1차 생산자)과 분해자(예, 균류 및 박테리아) 사이의 지역사회 연결에 대한 이해가 필요합니다.^[66]

생태계의 근본적인 개념은 조지 퍼킨스 마쉬("인간과 자연")의 출판물에서 1864년까지 거슬러 올라갈 수 있습니다.^[67][68]생태계 내에서, 유기체는 그들이 적응하는 환경의 물리적이고 생물학적인 요소들과 연결됩니다.^[65]생태계는 삶의 과정의 상호작용이 서로 다른 규모의 시간과 공간에 걸쳐 자기조직화 패턴을 형성하는 복잡한 적응형 시스템입니다.^[69]생태계는 크게 육상, 담수, 대기 또는 해양으로 분류됩니다.차이는 각각의 생물 다양성을 형성하는 독특한 물리적 환경의 특성에서 비롯됩니다.생태계 생태학에 더 최근에 추가된 것은 인간 활동의 영향을 받거나 주로 그 결과인 테크노 생태계입니다.^[5]

먹이줄

먹이줄은 전형적인 생태학적 네트워크입니다.식물들은 태양 에너지를 포획하여 광합성을 하는 동안 단순한 당을 합성하는데 사용합니다.식물이 자라면서 영양분을 축적하고 초식동물을 방목해 먹고, 그 에너지는 소비에 의해 생물의 사슬을 통해 전달됩니다.기본 영양종에서 최상위 소비자로 이동하는 단순화된 선형 먹이 경로를 먹이 사슬이라고 합니다.생태학적 공동체에서 먹이 사슬의 더 큰 연동 패턴은 복잡한 먹이 그물을 만듭니다.푸드 웹은 에너지와 물질 흐름의 경로를 설명하고 연구하는 데 사용되는 개념도 또는 휴리스틱 장치의 한 종류입니다.^[7][70][71]

먹이줄은 종종 현실 세계에 비해 제한적입니다.완전한 경험적 측정은 일반적으로 동굴이나 연못과 같은 특정 서식지로 제한되며, 먹이 그물 소우주 연구에서 얻은 원리는 더 큰 시스템으로 외삽됩니다.^[72]먹이 관계는 유기체의 내장 내용물에 대한 광범위한 조사를 필요로 하는데, 이것은 해독하기 어려울 수 있고, 먹이 그물을 통해 영양 식단과 에너지의 흐름을 추적하기 위해 안정 동위원소를 사용할 수 있습니다.^[73]이러한 한계에도 불구하고, 푸드 웹은 지역 사회 생태계를 이해하는 데 귀중한 도구로 남아 있습니다.^[74]

먹이줄은 영양적 관계의 본질을 통해 생태 출현의 원리를 보여줍니다: 어떤 종은 먹이 연결이 약한 반면 어떤 종은 더 적은 먹이 연결로 더 전문화됩니다(예: 주요 포식자).이론적이고 경험적인 연구는 시간이 지남에 따라 생태 공동체가 어떻게 안정적으로 유지되는지를 설명하는 소수의 강력하고 많은 약한 연결의 비임의 출현 패턴을 확인합니다.^[75]먹이 그물은 공동체의 구성원들이 강한 상호작용에 의해 연결되는 부분군들로 구성되어 있고, 이러한 부분군들 사이에 약한 상호작용이 발생합니다.이것은 먹이 그물의 안정성을 높여줍니다.^[76]삶의 그물망이 그려질 때까지 단계별로 선이나 관계가 그려집니다.^{[71][77][78][79]}

영양 수준

영양 수준()은 그리스의 영양, τροφή, 영양 ē에서 나온 것으로, "식량" 또는 "먹이"를 의미합니다.먹이줄의 연결은 주로 종들 간의 먹이 관계나 영양을 연결합니다.생태계 내의 생물 다양성은 영양 피라미드로 분류될 수 있는데, 수직 차원은 먹이 사슬의 기저로부터 최상위 포식자를 향해 더 멀리 떨어져 나가는 먹이 관계를 나타내고, 수평 차원은 각 수준의 풍부함 또는 바이오매스를 나타냅니다.^[81]각 종의 상대적인 풍부함이나 바이오매스를 각각의 영양 수준으로 분류하면 자연스럽게 '수의 피라미드'로 분류됩니다.^[82]

종들은 크게 자가영양생물(또는 1차 생산 생물), 이종영양생물(또는 소비 생물), 그리고 디티보어(또는 분해 생물)로 분류됩니다.자가영양생물(autotroph)은 광합성이나 화학 합성에 의해 스스로 음식을 생산하는 생물입니다.이종영양생물은 영양과 에너지를 얻기 위해 다른 생물을 먹어야 하는 생물입니다. (호흡이 생산을 초과합니다.)^[5]이종영양생물은 다시 1차 소비자(엄격한 초식동물), 2차 소비자(초식동물만을 먹이로 하는 육식동물), 3차 소비자(초식동물과 포식동물이 혼합된 먹이를 먹는 포식동물)를 포함한 다양한 기능군으로 세분될 수 있습니다.^[83]잡식동물은 식물과 동물의 조직을 모두 먹기 때문에 기능적인 범주에 깔끔하게 들어맞지 않습니다.잡식동물은 초식동물에 비해 방목이 상대적으로 비효율적이기 때문에 포식자로서 기능적인 영향력이 더 크다는 의견이 제시되고 있습니다.^[84]

트로피컬 레벨은 생태계에 대한 전체적 또는 복잡한 시스템 관점의 일부입니다.^[85][86]각 영양 수준에는 공통적인 생태적 기능을 공유하여 시스템을 거시적으로 볼 수 있기 때문에 관련이 없는 종들이 함께 그룹화되어 있습니다.^[87]영양 수준의 개념은 에너지 흐름에 대한 통찰력과 푸드 웹 내의 하향식 통제를 제공하지만 실제 생태계에서의 잡식성의 보급으로 인해 어려움을 겪고 있습니다.이로 인해 일부 생태학자들은 "종들이 분명하게 분리되고 동질적인 영양 수준으로 집합한다는 개념은 허구라는 것을 반복하게 되었습니다."^{[88]: 815} 그럼에도 불구하고, 최근의 연구들은 실제 영양 수준이 존재한다는 것을 보여주었지만, "초식 영양 수준 이상으로, 먹이 그물은 잡식동물의 엉킨 그물로 더 잘 특징지어집니다."^{[89]: 612}

키스톤종

키스톤 종(keystone species)은 먹이 그물에 있는 다른 종들과 불균형적으로 많이 연결되어 있는 종입니다.키스톤 종들은 역할의 중요성에 비해 영양 피라미드에서 낮은 수준의 바이오매스를 가지고 있습니다.키스톤 종이 가지고 있는 많은 연결은 전체 공동체의 조직과 구조를 유지한다는 것을 의미합니다.키스톤 종의 손실은 영양 역학, 다른 먹이 그물의 연결을 바꾸고 다른 종의 멸종을 야기할 수 있는 다양한 극적인 연쇄 효과(영양 계단이라고 하는 용어)를 낳습니다.^[90][91]키스톤 종이라는 용어는 1969년 로버트 페인(Robert Pain)에 의해 만들어졌으며, 아치에서 키스톤 종을 제거하는 것이 아치의 안정성을 잃는 결과를 초래하는 것과 마찬가지로 커뮤니티 붕괴를 초래할 수 있기 때문에 키스톤 건축의 특징에 대한 언급입니다.^[92]

해달(Enhydra lutris)은 다시마를 먹고 사는 성게의 밀도를 제한하기 때문에 키스톤 종의 예로 흔히 언급됩니다.해달을 제거하면 다시마 침상이 사라질 때까지 성게를 방목해 공동체 구조에 극적인 영향을 미칩니다.^[93]예를 들어, 바다 수달의 사냥은 간접적으로 스텔러의 바다 소(Hydrodamalis gigas)의 멸종으로 이어진 것으로 생각됩니다.^[94]키스톤 종의 개념은 보존 도구로 많이 사용되고 있지만, 운영적인 입장에서는 잘 정의되지 않는다는 비판을 받아왔습니다.어떤 종이 각 생태계에서 핵심적인 역할을 할 수 있는지 실험적으로 결정하는 것은 어렵습니다.게다가, 먹이 그물 이론은 키스톤 종이 흔하지 않을 수도 있다는 것을 암시하기 때문에, 키스톤 종 모델이 얼마나 일반적으로 적용될 수 있는지는 불확실합니다.^[93][95]

복잡성

복잡성은 인간 마음의 반복 기억 용량을 초과하는 수많은 상호 작용 부분을 결합하는 데 필요한 대규모 계산 노력으로 이해됩니다.생물학적 다양성의 세계적인 패턴은 복잡합니다.이 생물학적 복잡성은 과도기적인 지역이나 풍경에 걸친 생태학과 같이 서로 등급을 매기는 다양한 규모로 패턴을 작동시키고 영향을 미치는 생태학적 과정들 사이의 상호작용에서 비롯됩니다.복잡성은 에너지로서의 생물학적 조직 수준 간의 상호작용에서 비롯되며, 물질은 작은 부분에 중첩되는 더 큰 단위로 통합됩니다."한 수준에서 도매였던 것이 더 높은 수준의 부품이 됩니다."^{[96]: 209} 작은 규모의 패턴이 반드시 큰 규모의 현상을 설명하지는 않으며, 그렇지 않으면 (아리스토리아가 만든) '합이 부품보다 크다'는 표현에서 포착됩니다.^[97][98][E]

"생태학의 복잡성은 공간적, 시간적, 구조적, 과정적, 행동적, 기하학적 등 적어도 여섯 가지 유형입니다."^{[99]: 3} 이러한 원리로부터 생태학자들은 분자에서 행성에 이르기까지 다양한 환경적 영향 규모에서 작동하는 신흥적이고 자기 조직적인 현상을 확인했으며, 이는 각 통합 수준에서 다른 설명을 필요로 합니다.^[48][100]생태학적 복잡성은 역사의 무작위 변동에 의해 지시되는 다수의 이동 안정 상태로 전환되는 생태계의 동적 복원력과 관련이 있습니다.^[9][101]장기적인 생태학적 연구는 더 긴 시간적이고 더 넓은 공간적 규모에 걸쳐 생태계의 복잡성과 복원력을 더 잘 이해할 수 있는 중요한 트랙 레코드를 제공합니다.이 연구들은 국제 장기 생태 네트워크(LTER)에 의해 관리됩니다.^[102]현존하는 가장 긴 실험은 1856년에 시작된 공원 잔디 실험입니다.^[103]또 다른 예로는 1960년부터 운영되고 있는 허버드 브룩 연구가 있습니다.^[104]

홀리즘

전체론은 현대 생태학 연구에서 이론적 토대의 중요한 부분으로 남아있습니다.홀리즘은 환원 불가능한 특성에 따라 기능하는 신흥 전체 시스템의 층으로 스스로 조직화하는 생명의 생물학적 조직을 다루고 있습니다.즉, 생태계와 같은 전체 기능 시스템의 고차 패턴은 부품의 단순한 합으로 예측하거나 이해할 수 없습니다.^[105]"새로운 속성은 구성 요소가 상호 작용하기 때문에 나타나는 것이지, 구성 요소의 기본 성격이 바뀌어서 나타나는 것이 아닙니다."^{[5]: 8}

생태학적 연구는 환원주의와 반대로 반드시 총체적입니다.^{[36][100][106]}전체주의는 생태학과 동일시되는 세 가지 과학적 의미 또는 사용을 가지고 있는데, 1) 생태계의 기계적 복잡성, 2) 상관관계가 확인될 수 있지만 전체 체계에 대한 언급 없이 인과관계에 대해 이해된 것은 없는 양적 환원주의적 용어로 패턴에 대한 실용적인 설명,3) 더 큰 시스템의 인과 관계가 작은 부분을 참조하지 않고 이해되는 형이상학적 계층 구조로 이어집니다.과학적 전체주의는 같은 용어를 사용한 신비주의와는 다릅니다.형이상학적 홀리즘의 한 예는 다른 종의 껍질에서 증가하는 외부 두께의 경향에서 확인됩니다.두께가 증가하는 이유는 외부 껍질의 생체 분자 특성을 참조하거나 이해할 필요 없이 포식을 통한 자연 선택 원리를 참조하여 이해할 수 있습니다.^[107]

진화와의 관계

생태학과 진화생물학은 생명과학의 자매 학문으로 여겨집니다.생태이론과 진화이론은 자연선택, 생애사, 발달, 적응, 개체수, 상속 등이 동일하게 얽혀 있는 개념들입니다.예를 들어, 형태학적, 행동학적, 그리고 유전적 특징들은 진화적인 나무들에 매핑되어 다양한 생태적 상황에서의 그들의 기능과 역할과 관련하여 종의 역사적인 발달을 연구할 수 있습니다.이 틀에서 생태학자와 진화론자의 분석 도구는 계통발생학이나 린네 분류 체계와 같은 공통적인 체계적 원리를 통해 생명을 조직하고 분류하고 조사하면서 겹칩니다.^[108]두 학문은 종종 생태학과 진화의 동향 저널의 제목처럼 함께 나타납니다.^[109]생태학과 진화를 구분하는 날카로운 경계는 없으며, 적용되는 초점의 영역에서 더 차이가 납니다.두 분야 모두 다양한 공간적 또는 시간적 규모의 조직에서 작동하는 새로운 고유한 특성과 프로세스를 발견하고 설명합니다.^[36][48]생태학과 진화 사이의 경계가 항상 명확하지는 않지만, 생태학자들은 진화 과정에 영향을 미치는 생물학적 요인과 생물학적 요인들을 연구하고,^[110][111] 진화는 한 세대 정도의 짧은 생태학적 기간에 발생하는 빠른 속도일 수 있습니다.^[112]

행동생태학

모든 유기체는 행동을 보일 수 있습니다.심지어 식물들도 기억과 의사소통을 포함한 복잡한 행동을 표현합니다.^[114]행동생태학은 생물의 환경에서의 행동과 생태학적, 진화론적 의미를 연구하는 학문입니다.윤리학은 동물의 관찰 가능한 움직임이나 행동을 연구하는 학문입니다.이것은 식물의 운동성 정자, 이동성 식물 플랑크톤, 암컷 알을 향해 헤엄치는 동물 플랑크톤, 웨빌에 의한 곰팡이의 배양, 도롱뇽의 교미 춤, 또는 아메바의 사교 모임을 포함할 수 있습니다.^{[115][116][117][118][119]}

적응은 행동생태학의 중심 통합 개념입니다.^[120]행동은 특성으로 기록될 수 있으며 눈과 머리카락 색이 할 수 있는 것과 거의 같은 방식으로 유전될 수 있습니다.행동은 생식 적합성을 증가시키는 기능적 유틸리티를 부여하는 적응적 특성으로서 자연 선택에 의해 진화할 수 있습니다.^[121][122]

포식자와 먹이의 상호작용은 행동 생태학뿐만 아니라 음식-웹 연구의 도입 개념입니다.^[124]먹이 종들은 피하거나, 도망치거나, 방어하는 등 포식자들에게 다양한 종류의 행동을 보일 수 있습니다.많은 먹잇감 종들은 위험의 정도에 있어서 다른 다수의 포식자들과 마주치게 됩니다.환경에 적응하고 포식적인 위협에 맞서기 위해, 유기체들은 성장, 먹이, 교미, 사교, 서식지 수정과 같은 그들의 삶의 역사의 다양한 측면에 투자하면서 에너지 예산의 균형을 맞춰야 합니다.행동 생태학에서 가정된 가설은 일반적으로 보존, 최적화 또는 효율성의 적응 원칙에 기초합니다.^{[33][110][125]}예를 들어, "[t]위협에 민감한 포식자 회피 가설은 먹잇감이 다른 포식자들이 제기하는 위협의 정도를 평가하고 현재 위험 수준에 따라 행동을 일치시켜야 한다고 예측합니다."^[126] 또는 "[t]예상되는 만남 후 적합도가 최대화되는 최적의 비행 개시 거리가 발생하며, 이는 먹잇감의 개시에 따라 달라집니다."아이알 피트니스, 도망치지 않음으로써 얻을 수 있는 이점, 에너지 넘치는 탈출 비용, 포식 위험으로 인한 예상되는 피트니스 손실."^[127]

동물들의 행동생태학에서는 정교한 성적 표현과 자세가 마주칩니다.예를 들어, 낙원의 새들은 구애하는 동안 정교한 장식품들을 노래하고 전시합니다.이러한 디스플레이는 건강하거나 잘 적응한 개인과 바람직한 유전자를 나타내는 이중적인 목적을 제공합니다.그 전시는 구혼자들 사이에서 특성의 질에 대한 광고로서 성적인 선택에 의해 주도됩니다.^[128]

인지생태학

인지 생태학은 진화 생태학과 신경 생물학, 주로 인지 과학의 이론과 관찰을 통합하여, 그들의 서식지와의 동물적 상호작용이 그들의 인지 체계에 미치는 영향과 그러한 체계들이 생태학적이고 진화적인 틀 안에서 어떻게 행동을 제한하는지를 이해합니다.^[129]"하지만 최근까지 인지 과학자들은 인지적 특성이 특정한 자연 환경에서 진화했다는 근본적인 사실에 대해 충분한 관심을 기울이지 않았습니다.인지에 대한 선택 압력을 고려하면, 인지 생태학은 인지에 대한 다학제적 연구에 지적 일관성을 기여할 수 있습니다."^[130][131]유기체와 환경 사이의 '결합' 또는 상호작용을 포함하는 연구로서, 인지 생태학은 "...우리는 유기체와 환경이 상호적인 스펙과 선택에서 함께 묶여 있다고 보아야 한다..."는 관점에 기초한 분야인 ^[129]제정주의와 밀접한 관련이 있습니다.^[132]

사회생태학

사회생태학적 행동은 사회적 곤충, 슬라임 곰팡이, 사회적 거미, 인간 사회, 그리고 eusocialism이 진화한 벌거벗은 두더지쥐에서 두드러집니다.사회적 행동은 친족과 동족 사이에서^{[117][122][133]} 호혜적인 행동을 포함하며 친족과 집단 선택에서 진화합니다.친족 선택은 유전적 관계를 통해 이타성을 설명하는데, 이를 통해 죽음에 이르는 이타적 행동은 생존한 친척들 사이에 분배된 유전자 사본의 생존으로 보상됩니다.개미, 벌, 그리고 말벌을 포함한 사회적 곤충들이 이러한 종류의 관계에서 가장 유명하게 연구되고 있는데, 그 이유는 수컷 드론들이 군집 내의 다른 모든 수컷들과 같은 유전적 구성을 공유하는 복제 동물이기 때문입니다.^[122]대조적으로, 집단 선택론자들은 유전적이지 않은 친척들 사이에서 이타성의 예를 발견하고 그 집단에 작용하는 선택을 통해 이것을 설명합니다; 따라서, 만약 그들의 구성원들이 서로 이타적인 행동을 표현한다면 그것은 집단에 선택적으로 유리해집니다.이타적인 구성원이 대부분인 그룹은 이기적인 구성원이 대부분인 그룹보다 더 잘 생존합니다.^[122][134]

공진화

생태학적 상호작용은 크게 숙주와 관계로 분류될 수 있습니다.호스트는 관계자라고 불리는 다른 개체를 보유하고 있는 모든 개체입니다.^[135]상호 또는 상호적으로 이익이 되는 종들 간의 관계를 상호주의라고 합니다.상호주의의 예로는 농업공생을 이용한 곰팡이 증식 개미, 곤충과 다른 생물의 내장에 서식하는 박테리아, 무화과 말벌과 유카나방 수분 복합체, 곰팡이와 광합성 조류를 가진 지의류, 광합성 조류를 가진 산호 등이 있습니다.^[136][137]호스트와 관계자 사이에 물리적인 연결이 있는 경우 그 관계를 공생이라고 합니다.예를 들어, 모든 식물의 약 60%가 뿌리에 사는 근육성 근균류와 공생 관계를 맺고 있으며, 이는 미네랄 영양소와 탄수화물의 교환 네트워크를 형성하고 있습니다.^[138]

간접적 상호주의는 유기체들이 떨어져 사는 곳에서 일어납니다.예를 들어, 지구의 적도 지역에 사는 나무들은 지구의 먼 극지방에 사는 종들을 지탱하는 대기에 산소를 공급합니다.다른 많은 사람들이 산소를 공급하는 나무에 아무런 대가를 치르지 않고 깨끗한 공기의 혜택을 받기 때문에 이 관계는 상식주의라고 불립니다.^[5][139]호스트가 고통받는 동안 동료가 이익을 얻는다면, 그 관계를 기생 관계라고 합니다.기생충이 숙주에게 비용을 부과하지만(예를 들어 생식 기관이나 세포의 손상으로 유익한 파트너의 서비스를 거부함), 숙주 적합성에 대한 순 효과는 반드시 부정적인 것은 아니므로 예측하기가 어려워집니다.^[140][141]공진화는 또한 성장 공간을 놓고 경쟁하는 풀과 같은 상호 적대의 기치 아래 종들 간의 경쟁이나 같은 종들 간의 경쟁에 의해 주도됩니다.예를 들어, 붉은 여왕 가설은 기생충이 적대적 압력에 반응하는 집단의 유전적 구성을 다양화하기 위해 성적 생식의 진화를 이끄는 숙주의 지역적으로 공통된 유전자 방어 시스템을 추적하고 전문화한다고 가정합니다.^[142][143]

생물지리학

생물지리학(Biogeography)은 생물의 지리적 분포와 그에 따른 특성의 시공간적 진화를 비교 연구하는 학문입니다.^[144]생물지리학저널은 1974년에 설립되었습니다.^[145]생물지리학과 생태학은 많은 학문적 뿌리를 공유합니다.예를 들어, 로버트 맥아더와 에드워드 오가 출판한 섬 생물지리학 이론. 1967년의^[146] 윌슨은 생태학 이론의 기초 중 하나로 여겨집니다.^[147]

생물지리학은 동식물의 공간 분포에 관한 자연과학에서 오랜 역사를 가지고 있습니다.생태학과 진화는 생물지리학 연구에 대한 설명적 맥락을 제공합니다.^[144]생물지리학적 패턴은 이동과 분산과 같은 범위 분포에 영향을 미치는 생태학적 과정에서 비롯됩니다.^[147]그리고 인구나 종을 다른 지역으로 나눈 역사적 과정으로부터.생물지리학적 과정들은 자연적으로 종들을 쪼개는 결과를 낳으며, 지구의 생물군계의 많은 현대적 분포를 설명해 줍니다.종에서 혈통이 갈라지는 것을 부균 생물지리학이라고 하며 생물지리학의 하위 학문입니다.^[148]생태학적 체계와 과정에 관한 생물지리학 분야에서의 실용적인 응용도 있습니다.예를 들어 기후변화에 대응하는 생물다양성과 침입종의 범위와 분포는 지구온난화의 맥락에서 심각한 관심사이자 활발한 연구영역입니다.^[149][150]

r/K선택이론

집단 생태학 개념은 생애 역사 진화를 설명하는 데 사용된 생태학 최초의 예측 모델 중 하나인 ^[D]r/K 선택 이론입니다.r/K 선택 모형의 전제는 인구 밀도에 따라 자연 선택 압력이 변화한다는 것입니다.예를 들어, 섬이 처음 식민지가 되었을 때, 개체의 밀도는 낮습니다.초기 인구 규모의 증가는 경쟁에 의해 제한되지 않으며, 급속한 인구 증가를 위한 풍부한 가용 자원을 남깁니다.이러한 인구 증가의 초기 단계는 자연 선택의 밀도 독립적인 힘을 경험하며, 이를 r-선택이라고 합니다.인구가 더 붐빌수록 섬의 운반 능력에 근접하기 때문에 개인들은 더 적은 가용 자원을 얻기 위해 더 치열한 경쟁을 해야 합니다.혼잡한 환경에서 인구는 밀도 의존적인 자연 선택력을 경험하며, 이를 K-선택이라고 합니다.^[151]

r/K 선택 모형에서 첫 번째 변수 r은 모집단 크기의 자연 증가율이고 두 번째 변수 K는 모집단의 운반 능력입니다.^[33]서로 다른 종들은 이 두 선택적 힘 사이의 연속체에 걸쳐 서로 다른 생애 역사 전략을 진화시킵니다.r-선택된 종은 개체가 성숙하기 전에 높은 출산율, 낮은 부모 투자 수준, 높은 사망률을 가진 종입니다.진화는 r-선택된 종에서 높은 출산율을 선호합니다.많은 종류의 곤충들과 침입종들이 선택된 특징들을 보여줍니다.이와 대조적으로, K-선택된 종들은 낮은 출산율, 어린 아이들에 대한 높은 부모 투자, 그리고 개체들이 성숙함에 따라 낮은 사망률을 가지고 있습니다.인간과 코끼리는 수명과 더 많은 자원을 더 적은 자손으로 전환하는 효율성 등 K-선택된 특성을 나타내는 종의 예입니다.^[146][152]

분자생태학

생태학과 유전적 유전 사이의 중요한 관계는 분자 분석을 위한 현대적인 기술보다 앞서 있습니다.중합효소연쇄반응(PCR)과 같은 신속하고 접근하기 쉬운 유전기술의 발달로 분자생태학적 연구가 가능해졌습니다.1992년 분자생태학 출판은 분자기술의 발달과 이 새로운 생태학 분야에 대한 연구문제의 유입으로 이어졌습니다.^[153]분자생태학은 진화적이고 생태적인 맥락에서 유전자를 연구하기 위해 다양한 분석 기술을 사용합니다.1994년에 존 에이비스는 그의 책인 분자 마커, 자연사와 진화의 출판으로 이 과학 분야에서 선두적인 역할을 했습니다.^[154]새로운 기술은 한때 박테리아, 곰팡이, 선충과 같은 생태학적 또는 진화론적 관점에서 연구하기 어려웠던 유기체에 대한 유전자 분석의 물결을 열었습니다.분자 생태학은 그렇지 않으면 다루기 어려운 것으로 여겨지는 생태학적 질문들을 조사하기 위한 새로운 연구 패러다임을 만들었습니다.분자적 조사는 이전에 자연의 작은 복잡성에서 모호했던 세부 사항을 밝혀냈고 행동 및 생물 지리학적 생태에 대한 탐구 문제에 대한 해결력을 향상시켰습니다.^[154]예를 들어, 분자 생태학은 난잡한 성적 행동과 이전에 사회적으로 일부일처제라고 여겨졌던 나무 제비의 여러 남성 파트너들을 밝혀냈습니다.^[155]생물지리학적 맥락에서, 유전학, 생태학, 진화 사이의 결혼은 계통지리학이라고 불리는 새로운 하위 학문의 결과를 낳았습니다.^[156]

인류생태학

생태학은 인간 과학만큼이나 생물 과학입니다.^[5]인류 생태학은 우리 종의 생태에 대한 학제적인 연구입니다."인간 생태학은 다음과 같이 정의될 수 있습니다: (1) 식물 및 동물 사회와 시스템에서 생태학적 지배자로서 인간에 대한 연구로서 생물 생태학적 관점에서; (2) 단순히 그의 물리적 환경에 영향을 미치고 영향을 받는 또 다른 동물로서 생물 생태학적 관점에서; 그리고 (3) 속에 있는 동물 생명과는 다소 다른 인간으로서.l, 독특하고 창의적인 방법으로 물리적 환경 및 수정된 환경과 상호 작용합니다.진정으로 학제 간 인간 생태학은 세 가지 모두를 언급할 가능성이 높습니다."^{[158]: 3} 그 용어는 1921년에 공식적으로 소개되었지만, 많은 사회학자들, 지리학자들, 심리학자들, 그리고 다른 학문들은 수세기 전, 특히 19세기 후반에 자연계와의 인간 관계에 관심이 있었습니다.^[158][159]

행성 생물체의 기술적인 변화로 인류가 직면하고 있는 생태학적인 복잡성은 인류세를 불러왔습니다.독특한 환경들은 인간과 자연의 결합이라고 불리는 새로운 통합 과학의 필요성을 만들어 냈습니다. 인간 생태학의 영역을 넘어서는 것이죠.^[105]생태계는 그들이 유지하는 생명을 유지하는 중요하고 모든 것을 포함하는 기능을 통해 인간 사회에 연결됩니다.이러한 기능과 전통적인 경제적 가치평가 방법이 생태계에서 가치를 볼 수 없다는 점을 인식하여 생태계 재화와 서비스에서 비롯된 정보와 재료의 재고와 사용에 가치를 둘 수 있는 수단을 제공하는 사회-자연자본에 대한 관심이 급증하고 있습니다.생태계는 인간의 건강(인지적, 생리적), 경제에 유익하고 중대하게 필요한 서비스를 생산, 규제, 유지 및 공급합니다.그리고 그들은 심지어 자연계의 복잡함에 관여하는 아이들에게 과학과 인지 발달의 기회를 주는 살아있는 도서관으로서 정보나 참고적인 기능을 제공합니다.생태계는 모든 상품으로서 세계 경제의 궁극적인 기반이며, 교류의 역량은 궁극적으로 지구상의 생태계에서 비롯되기 때문에 인간의 생태학과 중요한 관련이 있습니다.^{[105][160][161][162]}

생태학은 복원, 인간의 개입을 통한 파괴된 장소의 수리, 천연자원 관리, 그리고 환경 영향 평가에 사용되는 과학입니다.에드워드 오윌슨은 1992년에 21세기가 "생태 복원의 시대가 될 것"이라고 예측했습니다.^[164]생태계 교란 이후 버려진 부지에 생태계와 그 과정을 복원하는 산업 투자에 생태학이 활기를 띠고 있습니다.예를 들어, 임업의 자연자원 관리자들은 생태학자들을 고용하여 생태계 기반의 방법을 토지 이용의 계획, 운영 및 복원 단계로 개발, 적응 및 구현합니다.보존의 또 다른 예는 미주리 주 보스턴에 있는 미국 동부 해안에서 볼 수 있습니다. 보스턴시는 지하수 저장과 흐름을 개선할 토양 개정을 시행함으로써 습지 환경의 안정성을 개선하면서,^[165] 습지 조례를 시행했습니다.수질에 해를 끼칠 수 있는 식물을 다듬거나 제거할 수 있습니다.^{[citation needed]}생태학은 지속 가능한 수확, 질병 및 화재 발생 관리 방법, 수산자원 관리 방법, 보호 구역 및 지역 사회와 토지 이용을 통합하는 데 사용되며 복잡한 지정학적 경관에서 보존됩니다.^{[22][163][166][167]}

환경과의 관계

생태계 환경에는 물리적 매개변수와 생물학적 속성이 모두 포함됩니다.그것은 역동적으로 상호 연결되어 있고 생물체의 수명 주기 동안 언제든지 자원을 포함하고 있습니다.^[5][168]생태학과 마찬가지로 환경이라는 용어는 다른 개념적 의미를 가지며 자연이라는 개념과 중복됩니다.환경은 "물리적 세계, 인간 관계의 사회적 세계, 인간 창조의 구축된 세계를 포함합니다."^{[169]: 62} 물리적 환경은 온도, 방사선, 빛, 화학, 기후 및 지질과 같은 비생물학적 요인을 포함하여 조사 대상 생물학적 조직 수준의 외부 환경입니다.생물학적 환경은 유전자, 세포, 유기체, 같은 종의 구성원들 그리고 서식지를 공유하는 다른 종들을 포함합니다.^[170]

그러나 외부환경과 내부환경의 구분은 현실에서 분리할 수 없는 단위나 사실로 삶과 환경을 파싱하는 추상화입니다.환경과 생명 사이에는 원인과 결과의 상호 침투가 있습니다.예를 들어, 열역학의 법칙은 물리적 상태에 의해 생태학에 적용됩니다.대사 원리와 열역학 원리를 이해하면 에너지와 물질의 흐름에 대한 완전한 설명이 생태계를 통해 추적될 수 있습니다.이와 같이, 개념적으로 관리 가능하고 고립된 재료 부분을 참조하여 환경 및 생태적 관계를 연구합니다.효과적인 환경 구성 요소는 그 원인을 참조하여 이해된 후에, 그러나 그들은 개념적으로 통합된 전체, 또는 한때 불렸던 홀로코에노틱 시스템으로 다시 연결됩니다.이것은 생태학에 대한 변증법적 접근법으로 알려져 있습니다.변증법적 접근법은 부분을 검토하지만 유기체와 환경을 동적인 전체(또는 엄웰트)로 통합합니다.하나의 생태적 또는 환경적 요인의 변화는 전체 생태계의 동적 상태에 동시에 영향을 미칠 수 있습니다.^[36][171]

교란 및 회복력

생태계는 시간과 지리적 공간에 따라 자연적인 환경 변화와 교란에 정기적으로 직면합니다.교란은 화재, 홍수, 가뭄 또는 포식과 같이 공동체에서 바이오매스를 제거하는 모든 과정입니다.^[172]교란은 거리와 시간 기간뿐만 아니라 크기 면에서 매우 다른 범위에서 발생하며,^[173] 생태계 내에서 사망률, 종 조립 및 바이오매스 밀도의 자연적인 변동의 원인이자 산물입니다.이러한 장애는 자연적인 실험과 기회의 패치워크에서 새로운 방향이 나오는 새로운 장소를 만듭니다.^{[172][174][175]}생태 복원력은 생태계 관리의 초석 이론입니다.생물 다양성은 일종의 재생 보험으로 작용하는 생태계의 회복력을 부채질합니다.^[175]

신진대사와 초기 분위기

지구는 대략 45억년 전에 형성되었습니다.^[177]그것이 식고 지각과 바다가 형성되면서, 그것의 대기는 수소에 의해 지배되던 것에서 주로 메탄과 암모니아로 구성된 것으로 변화했습니다.다음 10억 년 동안, 생명체의 대사 활동은 대기를 이산화탄소, 질소, 수증기의 혼합물로 변화시켰습니다.이 가스들은 태양빛이 지구 표면에 부딪히는 방식을 바꾸었고 온실효과가 열을 가둬 놓았습니다.환원성 가스와 산화성 가스의 혼합물 안에는 미개발된 자유 에너지원들이 있어 원시 생태계가 진화할 수 있는 발판을 마련했고, 대기도 진화했습니다.^[178]

역사를 통틀어 지구의 대기와 생물 지구화학적 주기는 행성 생태계와 역동적인 균형을 이루고 있습니다.이 역사는 수백만 년의 안정성에 이어 중대한 변화의 시기로 특징지어집니다.^[179]혐기성 메탄겐 미생물로 추정되는 초기 유기체의 진화는 대기 중의 수소를 메탄(4H + CO → CH + 2HO)으로 전환함으로써 과정을 시작했습니다.산소 광합성은 황화수소를 물 또는 다른 황 화합물로 변환함으로써 수소 농도를 감소시키고 대기 메탄을 증가시켰습니다(예: 2HS + CO + hv → CHO + HO + 2S).초기 형태의 발효는 또한 대기 메탄의 수준을 증가시켰습니다.산소 지배 대기로의 전환(대산화)은 약 24억 년에서 23억 년 전까지 시작되지 않았지만 광합성 과정은 0.3억 년에서 10억 년 전에 시작되었습니다.^[179][180]

방사선: 열, 온도 및 빛

생명의 생물학은 일정한 온도 범위 안에서 작동합니다.열은 온도를 조절하는 에너지의 한 형태입니다.열은 성장 속도, 활동, 행동 및 주요 생산에 영향을 미칩니다.온도는 태양 복사의 발생에 크게 좌우됩니다.온도의 종방향 및 종방향 공간적 변화는 기후에 크게 영향을 미치며, 결과적으로 지구 전체의 다양한 생태계 또는 바이오메스에서 생물의 다양성과 주요 생산 수준의 분포에 영향을 미칩니다.열과 온도는 대사 활동과 중요한 관련이 있습니다.예를 들어, 포이킬로열은 주로 외부 환경의 온도에 따라 조절되는 체온을 가지고 있습니다.이와 대조적으로, 호온 요법은 대사 에너지를 소비함으로써 그들의 내부 체온을 조절합니다.^{[110][111][171]}

빛, 1차 생산, 그리고 생태 에너지 예산 사이에는 관계가 있습니다.태양빛은 지구의 생태계에 에너지를 공급하는 주요한 요소입니다.빛은 서로 다른 파장의 전자기 에너지로 구성되어 있습니다.태양으로부터의 복사 에너지는 열을 발생시키고, 생명체의 화학 반응에서 활성 에너지로 측정된 빛의 광자를 제공하며, 또한 유전자 돌연변이의 촉매제 역할을 합니다.^{[110][111][171]}식물, 조류, 그리고 몇몇 박테리아는 빛을 흡수하고 광합성을 통해 에너지를 흡수합니다.광합성을 통해₂ 또는 HS의 무기 고정을 통해 에너지를 동화시킬 수 있는 유기체는 자가영양생물입니다.1차 생산을 담당하는 자가영양소는 생화학적 엔탈픽 결합의 형태로 대사적으로 저장되는 빛 에너지를 흡수합니다.^{[110][111][171]}

물리적 환경

물.

이산화탄소와 산소의 확산은 공기에서보다 물에서 대략 만 배 느립니다.토양이 물에 잠기면 산소를 빠르게 잃어 저산소(O₂ 농도가 2mg/리터 이하인 환경)가 되고 결국 혐기성 세균이 뿌리 사이에서 번식하는 완전한 무산소 상태가 됩니다.물은 또한 수면과 물에 잠긴 입자를 반사하기 때문에 빛의 강도와 스펙트럼 구성에 영향을 미칩니다.^[181]수생 식물은 다양한 형태적, 생리적 적응을 보여주어 이러한 환경에서 생존, 경쟁 및 다양화를 가능하게 합니다.예를 들어, 그들의 뿌리와 줄기는 호흡과 광합성에 사용되는 가스(예를 들어, CO와₂ O₂)의 효율적인 수송을 조절하는 큰 대기 공간(aerenchyma)을 포함합니다.염수 식물은 강어귀, 기수 또는 해양 환경에서 살기 위해 소금을 배출하고 내부 염분(NaCl) 농도를 더 조절하는 특수 기관의 발달과 같은 추가적인 특수한 적응을 가지고 있습니다.수중 환경에서 혐기성 토양 미생물은 질산염, 망간 이온, 철 이온, 황산염, 이산화탄소 및 일부 유기 화합물을 사용하며, 기타 미생물은 호기성 혐기성이며 토양이 건조해지면 호흡 중 산소를 사용합니다.토양 미생물의 활동과 물의 화학 작용은 물의 산화-환원 잠재력을 감소시킵니다.예를 들어, 이산화탄소는 메탄 발생성 박테리아에 의해 메탄(CH₄)으로 환원됩니다.^[181]어류의 생리는 또한 오스모어 조절을 통해 환경적인 염분 수준을 보상하도록 특별히 적응되어 있습니다.그들의 아가미는 소금물에서의 소금 배설과 민물에서의 섭취를 매개하는 전기화학적 구배를 형성합니다.^[182]

중력

땅의 모양과 에너지는 중력의 영향을 많이 받습니다.대규모로 볼 때 지구 중력의 분포는 고르지 않고 지질학적인 판의 형태와 움직임에 영향을 미치며, 지질학이나 침식과 같은 지구형적인 과정에도 영향을 미칩니다.이 힘들은 지구 전체에 걸친 지구 물리학적 특성과 생태학적 생물군의 분포를 지배합니다.생물학적 규모에서 중력은 식물과 진균의 성장을 위한 방향 단서를 제공하고, 동물의 이동을 위한 방향 단서를 제공하며, 생물역학과 동물의 크기에 영향을 미칩니다.^[110]성장기에 나무에 바이오매스가 할당되는 등의 생태적 특성은 중력에 의해 가지와 잎의 위치와 구조에 영향을 미쳐 기계적 고장이 발생하기 쉽습니다.^[183]동물의 심혈관계는 생물의 특성(예: 키, 크기, 모양), 행동(예: 다이빙, 달리기, 비행), 그리고 점령된 서식지(예: 물, 뜨거운 사막, 차가운 툰드라)에 따라 변화하는 압력과 중력을 극복하도록 기능적으로 적응되어 있습니다.^[184]

압력.

기후 및 삼투압은 생물체, 특히 높은 고도에서 비행하고 호흡하거나 깊은 바다 깊이로 잠수하는 생물체에 생리적 제약을 줍니다.^[185]생물체가 생리적으로 민감하고 대기 및 삼투압 수압 차이에 적응하기 때문에 이러한 제약은 생물권 생태계의 수직 한계에 영향을 미칩니다.^[110]예를 들어, 산소 수준은 압력이 감소함에 따라 감소하고 더 높은 고도에서 생명체의 한계 요인이 됩니다.^[186]식물에 의한 물 수송은 삼투압 구배의 영향을 받는 또 다른 중요한 생태 생리학적 과정입니다.^{[187][188][189]}해양 깊은 곳의 수압은 생물체가 이러한 조건에 적응할 것을 요구합니다.예를 들면, 고래, 돌고래, 바다표범과 같은 다이빙 동물들은 수압 차이로 인한 소리의 변화에 대처하기 위해 특별히 적응되어 있습니다.^[190]먹장어 종 간의 차이는 특화된 단백질 적응을 통해 심해 압력에 적응하는 또 다른 예를 제공합니다.^[191]

바람과 난기류

공기와 물의 난기류는 환경과 생태계 분포, 형태, 역학에 영향을 미칩니다.행성 규모에서 생태계는 세계 무역풍의 순환 패턴에 영향을 받습니다.풍력과 그것이 만들어내는 난류의 힘은 열, 영양분, 그리고 생태계의 생화학적 특징에 영향을 미칠 수 있습니다.^[110]예를 들어, 호수 표면을 흐르는 바람은 난류를 일으켜 물기둥을 섞고 환경 프로파일에 영향을 주어 열층 구역을 만들고 물고기, 조류 및 수생태계의 다른 부분이 어떻게 구성되는지에 영향을 미칩니다.^[194][195]풍속과 난류는 식물과 동물의 증발산 속도와 에너지 예산에도 영향을 미칩니다.^[181][196]풍속, 온도 및 수분 함량은 바람이 다양한 지형 및 고도에 따라 달라질 수 있습니다.예를 들어, 서풍은 북아메리카 서부의 해안산과 내륙산과 접촉하여 산의 이류면에 비그림자를 만들어냅니다.공기는 바람이 상승하면서 팽창하고 습기는 응결됩니다. 이것은 오르골(orographic lift)이라고 불리며 강수의 원인이 될 수 있습니다.이러한 환경적 과정은 생물 다양성의 공간적 분열을 야기하는데, 습한 조건에 적응된 종들이 해안 산악 계곡에 범위가 제한되어 있고 엑서릭 생태계를 통해 이동할 수 없기 때문입니다(예:서부 북아메리카에 있는 콜럼비아 분지의) 내부 산악 시스템에 분리된 자매 계통과 혼합하기 위해.^[197][198]

불

식물은 이산화탄소를 바이오매스로 전환시키고 대기 중으로 산소를 배출합니다.약 3억 5천만 년 전(데본기 말)에 광합성으로 대기 중 산소 농도가 17% 이상이 되었고, 이로 인해 연소가 가능하게 되었습니다.^[199]불은 CO를₂ 방출하고 연료를 재와 타르로 바꿉니다.화재는 그 통제와 억제와 관련된 많은 문제를 야기하는 중요한 생태학적 매개변수입니다.^[200]생태와 식물과 관련한 화재 문제는 오래전부터 인식되어 온 반면,^[201] 찰스 쿠퍼는 1960년대 산불진압과 관리의 생태와 관련하여 산불 문제에 관심을 가져왔습니다.^[202][203]

북미 원주민들은 그들의 집 근처의 확산을 통제하거나 초본 음식과 바구니 재료의 생산을 자극하기 위해 불을 붙임으로써 화재 체제에 영향을 미친 최초의 사람들 중 하나였습니다.^[204]불은 이질적인 생태계 나이와 캐노피 구조를 만들고, 바뀐 토양 양분 공급과 깨끗한 캐노피 구조는 묘목 조성을 위한 새로운 생태 틈새를 열어줍니다.^[205][206]대부분의 생태계는 자연적인 화재 주기에 적응합니다.예를 들어, 식물은 산불에 대처하기 위한 다양한 적응 장치를 갖추고 있습니다.어떤 종들(예: Pinus halepensis)은 씨앗이 불 속에서 살거나 연기로부터 특정한 화합물에 노출될 때까지 발아할 수 없습니다.씨앗의 발아는 환경적으로 유발되는 것을 세로티니(serotiny)라고 합니다.^[207][208]불은 생태계의 지속성과 회복력에 중요한 역할을 합니다.^[174]

흙

흙은 지구의 표면을 덮고 있는 광물질과 유기성 먼지의 살아있는 최상층입니다.대부분의 생태계 기능의 주요 조직 중심지이며, 농업 과학과 생태학에서 매우 중요합니다.죽은 유기물(예: 숲 바닥의 나뭇잎)의 분해는 식물 생산에 공급되는 미네랄과 영양분을 포함한 토양을 생성합니다.지구의 토양 생태계 전체는 지구 생물 다양성의 거대한 바이오매스가 영양 수준으로 구성되는 만보권이라고 불립니다.예를 들어, 더 큰 잎들을 먹이고 잘게 부수는 무척추동물들은 먹이사슬에 있는 더 작은 생물들을 위해 더 작은 조각들을 만듭니다.종합적으로, 이 유기체들은 토양 형성을 조절하는 해로운 광물입니다.^[209][210]나무 뿌리, 곰팡이, 박테리아, 벌레, 개미, 딱정벌레, 지네, 거미, 포유류, 조류, 파충류, 양서류, 그리고 다른 덜 친숙한 생물들은 모두 토양 생태계에서 생명의 영양줄을 만드는 데 작용합니다.토양은 무기물이 전체 공동체의 생리학 안으로 둘러싸인 복합적인 표현형을 형성합니다.생물체가 토양을 통해 먹이를 먹고 이동하면서 물질을 물리적으로 이동시키는데, 이것은 생물 섭동이라고 불리는 생태학적 과정입니다.이것은 토양에 공기를 불어넣고 이질적인 성장과 생산을 자극합니다.토양 미생물은 생태계의 영양 역학에 의해 영향을 받고 피드백됩니다.토양에서 생물학적 시스템과 지형학적 시스템을 분리하기 위한 단일 인과성 축은 식별할 수 없습니다.^[211][212]토양에 대한 고생태학적 연구는 생물 섭동의 기원을 캄브리아기 이전의 시기로 합니다.데본기의 나무의 진화와 땅의 식민지화와 같은 다른 사건들은 토양에서 생태 영양의 초기 발달에 중요한 역할을 했습니다.^{[210][213][214]}

생물지구화학과 기후

생태학자들은 이러한 물질들이 환경을 통해 어떻게 규제되고, 흘러가고, 재활용되는지를 이해하기 위해 영양가 예산을 연구하고 측정합니다.^{[110][111][171]}이 연구는 생태계와 광물, 토양, pH, 이온, 물, 대기 가스를 포함한 이 행성의 물리적 매개 변수 사이에 세계적인 피드백이 있다는 것을 이해하게 했습니다.6개의 주요 원소(수소, 탄소, 질소, 산소, 황, 인; H, C, N, O, S, P)는 모든 생물학적 거대 분자의 구성 요소이며 지구의 지구화학적 과정에 공급됩니다.생물학의 가장 작은 규모에서 수십억 개의 생태학적 과정에 대한 결합된 효과는 지구의 생물 지구화학적 주기를 증폭시키고 궁극적으로 조절합니다.이러한 원소들과 그들의 생태학적 경로 사이에서 매개되는 관계와 주기를 이해하는 것은 지구 생물 지구 화학을 이해하는 것과 중요한 관련이 있습니다.^[215]

전 세계 탄소 예산의 생태학은 생물 다양성과 생물 지구 화학 사이의 연관성을 보여주는 한 예를 제공합니다.지구의 바다는 40,000 기가톤(Gt)의 탄소를 보유하고 있고, 식물과 토양은 2070 Gt을 보유하고 있으며, 화석 연료 배출량은 연간 6.3 Gt의 탄소를 보유하고 있는 것으로 추정됩니다.^[216]지구 역사 동안 이러한 전 지구적 탄소 예산은 국토의 생태에 의해 상당 부분 규제를 받아 큰 구조조정이 이루어졌습니다.예를 들어, 에오세 초엽 화산 배출 가스를 통해 습지에 저장된 메탄의 산화, 해저 가스는 대기 CO₂(이산화탄소) 농도를 최대 3500ppm까지 증가시켰습니다.^[217]

올리고세에서 2,500만 년 전에서 3,200만 년 전까지, 풀들이 광합성의 새로운 메커니즘인 C 광합성을₄ 발전시키고 그 범위를 넓히면서 또 다른 지구 탄소 순환의 중대한 재구조화가 있었습니다.이 새로운 경로는 대기₂ 중 CO 농도가 550ppm 이하로 떨어지는 것에 대응하여 진화했습니다.^[218]생물 다양성의 상대적인 풍부함과 분포는 생태계가 기후 변화와 관련하여 원인과 결과가 모두 될 수 있도록 유기체와 환경 사이의 역학을 바꿉니다.지구 생태계에 대한 인간 주도의 수정(예: 교란, 생물 다양성 손실, 농업)은 대기 온실 가스 수준 상승에 기여합니다.다음 세기에 지구 탄소 순환의 변화는 행성의 온도를 상승시키고, 날씨의 더 극심한 변동을 초래하고, 종의 분포를 바꾸고, 멸종률을 높일 것으로 예상됩니다.지구 온난화의 영향은 이미 빙하가 녹고, 산의 만년설이 녹고, 해수면이 상승하는 것으로 기록되고 있습니다.결과적으로, 이동 패턴과 번식지가 기후의 주요 변화를 추적하고 있는 대륙 지역과 해안을 따라 종 분포가 변화하고 있습니다.또한 영구 동토층의 많은 부분이 녹아서 토양 분해 활동의 비율이 증가하여 메탄(CH₄) 배출을 증가시키는 홍수 지역의 새로운 모자이크를 만들고 있습니다.메탄은 100년의 시간 척도에서 CO보다 장파 복사 흡수에 23배나 효과적인₂ 온실가스이기 때문에 지구 탄소 순환의 맥락에서 대기 메탄의 증가에 대한 우려가 있습니다.^[219]따라서 지구 온난화, 토양 및 습지에서의 분해 및 호흡은 중요한 기후 피드백과 전 지구적으로 변화된 생물 지구화학적 주기 사이에 관계가 있습니다.^{[105][220][221][222][223][224]}

역사

초기시작

생태학은 많은 부분 학제 간의 특성으로 인해 복잡한 기원을 가지고 있습니다.^[226]히포크라테스와 아리스토텔레스와 같은 고대 그리스 철학자들은 자연사에 대한 관찰을 기록한 최초의 사람들 중 하나였습니다.그러나 그들은 생명을 본질주의의 관점에서 보았는데, 종들은 정적인 변화가 없는 것으로 개념화된 반면에 품종들은 이상화된 유형의 수차로 간주되었습니다.이것은 다양성을 관심의 실제 현상으로 보고 자연 선택에 의한 적응의 기원에 역할을 하는 생태학 이론에 대한 현대적인 이해와 대조됩니다.^{[5][227][228]}자연에서의 균형과 조절과 같은 생태학의 초기 개념은 헤로도토스(기원전 425년경 사망)로 거슬러 올라갈 수 있는데, 헤로도토스는 "자연 치과"에 대한 관찰에서 상호주의에 대한 가장 초기의 설명 중 하나를 설명했습니다.그는 나일 악어를 구워먹는 것은 거머리를 뽑을 수 있는 안전한 접근권을 주기 위해 입을 벌리고, 악어에게 영양과 구강 위생을 제공할 것이라고 지적했습니다.^[226]아리스토텔레스는 생태학의 철학적 발전에 초기의 영향을 미쳤습니다.그와 그의 학생 테오프라스토스는 식물과 동물의 이동, 생물지리학, 생리학, 그리고 그들의 행동에 대한 광범위한 관찰을 하였고, 생태학적 틈새라는 현대적 개념에 대한 초기의 유사점을 주었습니다.^[229][230]

먹이사슬, 개체수 조절, 생산성과 같은 생태학적 개념은 1700년대에 현미경학자 Antonie van Leuwenhoek (1632–1723)와 식물학자 Richard Bradley (1688)의 출판된 작품을 통해 처음으로 개발되었습니다.–1732).^[5]생물지리학자 알렉산더 폰 훔볼트 (1769–1859)는 생태학적 사고의 초기 선구자였고, 고도 상승을 따라 형성되는 선과 같은 환경적 구배를 따라 종들이 대체되거나 형태가 변경되는 생태학적 구배를 처음으로 인식한 사람들 중 한 명이었습니다.훔볼트는 아이작 뉴턴으로부터 영감을 얻어 "지상 물리학"의 한 형태를 개발했습니다.뉴턴식으로, 그는 측정에 대한 과학적 정확성을 자연사로 가져왔고 심지어 종과 영역의 관계에 대한 현대 생태학 법칙의 기초가 되는 개념을 암시했습니다.^{[232][233][234]}훔볼트(Humboldt), 제임스 허튼(James Hutton), 장 밥티스트 라마르크(Jean-Baptiste Lamarck)와 같은 자연사학자들이 현대 생태과학의 기초를 닦았습니다.^[235]생태학(ecology)이라는 용어 (독일어:외콜로지(Oekologie)는 에른스트 해켈(Ernst Haeckel)이 그의 책 Generelle Morphologie der Organicen (1866)에서 만든 말입니다.^[236]Haeckel은 동물학자, 예술가, 작가였고 나중에는 비교해부학 교수였습니다.^[225][237]

현대 생태학 이론의 창시자가 누구인지에 대해서는 의견이 다릅니다.어떤 사람들은 해켈의 정의를 시작으로 표시하고,^[238] 다른 사람들은 식물의 생태학이라는 글과 함께 그것이 유지니우스 온난화였다고 말합니다. 식물공동체 연구개론(1895),^[239] 혹은 18세기 초에 성숙한 자연의 경제에 대한 칼 린네의 원리.^[240][241]린네는 그가 자연의 경제라고 부르는 생태학의 초기 분야를 설립했습니다.^[240]그의 작품들은 종의 기원에서 자연의 경제나 정치에 대한 린네의 구절을 채택한 찰스 다윈에게 영향을 미쳤습니다.^[225]린네는 자연의 균형을 검증 가능한 가설로 설정한 최초의 인물이었습니다.다윈의 연구에 감탄한 해켈은 자연의 경제를 참조하여 생태학을 정의했는데, 이는 생태학과 자연의 경제가 동의어인지에 대해 의문을 제기하게 만들었습니다.^[241]

아리스토텔레스부터 다윈까지, 자연계는 주로 정적이고 변하지 않는 것으로 여겨졌습니다.종의 기원 이전에는 유기체와 그 적응, 환경 사이의 역동적이고 상호적인 관계에 대한 이해나 이해가 거의 없었습니다.^[227]예외는 길버트 화이트 (1720–1793)가 쓴 1789년 출판물 Selborne의 자연사인데, 몇몇 사람들은 생태학에 관한 초기 문헌들 중 하나라고 생각합니다.^[244]찰스 다윈은 진화에 관한 논문으로 주로 유명하지만,^[245] 토양 생태학의 창시자 중 한 명이었고,^[246] 종의 기원에서 첫 번째 생태학 실험에 주목했습니다.^[242]진화론은 연구자들이 생태학에 접근하는 방식을 바꾸었습니다.^[247]

1900년 이래로

현대 생태학은 19세기 말에 처음으로 상당한 과학적 관심을 끌었던 젊은 과학입니다.과학자 엘렌 스왈로우 리차드는 일찍이 1892년에 미국에서 "오콜로지" (결국 가정 경제학으로 변형된)라는 용어를 채택했습니다.^[248]

20세기 초, 생태학은 자연사의 보다 기술적인 형태에서 과학적인 자연사의 보다 분석적인 형태로 변화했습니다.^{[232][235][249]}Frederic Clements는 ^[250]초생물로서의 식물 공동체에 대한 생각을 제시하며 1905년에 최초의 미국 생태학 책을 출판했습니다.이 출판물은 1970년대까지 지속된 생태 홀리즘과 개인주의 사이의 논쟁을 시작했습니다.클레멘츠의 초생물 개념은 생태계가 유기체의 발달 단계와 유사한 규칙적이고 결정적인 연쇄 발달 단계를 통해 진행된다는 것을 제안했습니다.Henry Gleason에 의해 클레멘스 패러다임이 도전을 받았는데, 그는 생태 공동체가 개별 유기체의 독특하고 우연한 연관성으로부터 발전한다고 말했습니다.^[251]이러한 인식의 변화는 개별 유기체의 삶의 역사와 이것이 공동체 연합의 발전과 어떻게 관련이 있는지에 초점을 맞춥니다.^[252]

클레멘스 초생물학 이론은 전체주의의 이상적인 형태의 과도한 확장된 적용이었습니다.^[36][107]"홀리즘"이라는 용어는 1926년 클렘츠의 초조직 개념에 영감을 받은 남아프리카 공화국의 장군이자 양극화된 역사적 인물인 얀 크리스티아안 스머츠에 의해 만들어졌습니다.^[253][C]비슷한 시기에 찰스 엘튼(Charles Elton)은 고전 저서 동물 생태학(Animal Ecology)^[82]에서 먹이 사슬의 개념을 개척했습니다.엘튼^[82](Elton)은 먹이사슬, 먹이주기, 먹이크기의 개념을 이용하여 생태적 관계를 정의하고, 서로 다른 작용군 간의 수치적 관계와 상대적인 풍부함을 기술했습니다.이후 생태학적 텍스트에서 엘튼의 '푸드 사이클'은 '푸드웹'으로 대체되었습니다.^[254]알프레드 J. 로트카는 생태학에 열역학적 원리를 적용한 많은 이론적 개념들을 도입했습니다.

1942년 레이먼드 린드먼은 생태학의 영양 역학에 관한 획기적인 논문을 썼는데, 이 논문은 처음에는 이론적인 강조 때문에 거절당했다가 사후에 출판되었습니다.영양 역학은 대부분의 작업이 생태계를 통한 에너지 및 물질 흐름에 따라 이루어지도록 하는 기반이 되었습니다.로버트 맥아더는 1950년대에 생태학에서 수학적 이론, 예측 그리고 시험을 발전시켰고, 이것은 이론적인 수학 생태학자들의 부활에 영감을 주었습니다.^{[235][255][256]}또한 생태학은 러시아의 Vladimir Vernadsky와 1920년대^[257] 그가 생물권 개념을 창시한 것, 1950년대 일본의 Kinji Imanishi와 자연에서의 조화와 서식지 분리에 대한 그의 개념을 포함한 다른 나라들의 기여를 통해 발전해왔습니다.^[258]비영어권 문화권의 생태학적 기여에 대한 과학적 인식은 언어와 번역 장벽에 의해 방해받고 있습니다.^[257]

생태학은 1960-70년대 환경운동 기간 동안 대중적이고 과학적인 관심이 급증했습니다.생태학, 환경관리, 보호 사이에는 역사적, 과학적으로 밀접한 관계가 있습니다.^[235]알도 레오폴드와 아서 탠슬리와 같은 보존 생물학 역사상 주목할 만한 생태학자들에 의한 야생 지역의 보호를 옹호하는 역사적 강조와 시적 자연주의적인 글들은 오염과 환경 파괴의 집중이 위치한 도심에서 멀리 떨어진 것으로 보여졌습니다.^[235][260]Palamar(^[260]2008)는 1900년대 초 도시보건생태학(당시 euthenics라고 불림)^[248]을 위해 투쟁하고 환경법제에 변화를 가져온 선구적인 여성들의 주류 환경주의가 무색하다고 지적합니다.엘렌 스왈로우 리차드와 줄리아 라드롭과 같은 여성들은 1950년대 이후 더 대중화된 환경 운동의 선구자였습니다.

1962년, 해양생물학자이자 생태학자인 레이첼 카슨(Rachel Carson)의 책 '침묵의 봄'은 환경에 축적되는 DDT와 같은 독성 살충제에 대해 대중에게 경각심을 줌으로써 환경 운동을 동원하는 데 도움을 주었습니다.카슨은 환경 독소 배출을 인간과 생태계 건강과 연결시키기 위해 생태학을 사용했습니다.그 이후로, 생태학자들은 지구의 생태계를 파괴하는 것에 대한 그들의 이해를 환경 정치, 법, 복원, 그리고 천연 자원 관리와 연결시키기 위해 노력해왔습니다.^{[22][235][260][261]}

참고 항목

목록

메모들

참고문헌

외부 링크

• 생태학 (스탠퍼드 철학 백과사전)
• 자연교육 지식 프로젝트:생태학