Biosfääri läbiv energiavoog. Ökopüramiid

Sissejuhatus

Selles peatükis õpime, millised on ainete ja energia liikumise seaduspärasused toiduahelas. Sarnaselt toitainetele liiguvad toiduahelates ka saasteained.
Noore merikotka lugu
Üks perekond leidis metsast haige kotka. Noor merikotkas oli nälginud, suled kohati murdunud. Et kahjustatud suled ei lase linnul lennata ega toitu hankida, siis seletab see linnu üldist nõrkust ja kriitilist seisukorda. Loomaarst diagnoosis merikotkal pliimürgituse.
Plii satub looduskeskkonda jahi- ja kalameeste vahendusel. Raskemetallist põhjustatud mürgistus tekitab lindudel tajuhäireid, sulgede katkemist jms, mis võib lõpuks viia hukkumiseni.
Lisaks raibetest toituvatele kotkastele on plii ohuks ka veekogu põhjast toitu otsivatele lindudele, kes neelavad pliihaavleid toiduotsimise käigus. Kõige rohkem mõjutab see parte, hanesid ja luiki ning omakorda neist toituvaid loomi. Populaarsetes linnujahi kohtades võib pliihaavlite hulk veekogu põhjas olla väga suur- ekspertide hinnangul võib ühe küti poolt keskkonda tulistatud pliihaavlite kogus ulatuda kuni kolme kilogrammini päevas. Tagajärjena leitakse igal aastal kas surnud või haigeid linde, kes on saanud mürgituse pliihaavleid neelates või saastunud ulukiliha süües. Eelmainitu tõttu on tänaseks päevaks Euroopas arutamisel pliihaavlite keelustamine ja pliivaba laskemoona kasutuselevõtt.
Meie kõnealune merikotkas sai pärast mitmekuist ravi vabaduses olla vaid ühe kuu, sai siis uuesti pliimürgituse ja suri mõni päev hiljem.
Varemõpitust teame, et kotkas on toiduahela tipus asuv tipptarbija. Ärgem unustagem, et sageli on tipptarbijaks inimene ise.

Õpieesmärgid

Selle peatüki lõpuks:
teate,

• miks on biosfääri läbiv energiavoog Maal eksisteeriva elu aluseks;
• millised on Maa biosfääris aine ja energia liikumise üldised seaduspärasused;
• mis on ökoloogiline püramiid;

oskate

• lahendada ökoloogilise püramiidi reeglite ülesandeid;
• koostada ja analüüsida biosfääri läbiva energiavoo muutuste skemaatilisi jooniseid.

Biosfäär kui Maa suurim ökosüsteem

Biosfäär on Maad ümbritsev elusloodust sisaldav kiht, mille moodustavad muld-, vee- ja õhkkeskkond ehk teisiti nimetatult lito-, pedo- ja hüdrosfäär ning atmosfääri alumised kihid (joonis 4.2.6.1.). Biosfääri vertikaalne ulatus on umbes 40 km.
Biosfäär:
1. Atmosfäär:
Atmosfäär on Maad ümbritsev õhukiht, mis ulatub 1000-1200 km kõrgusele. Õhku leidub mullas, vees ja see liigub Maa kohal. Atmosfäär sisaldab hapnikku, lämmastikku, süsihappegaasi, veeauru jpm. 20-50 km kõrgusel asub osoonikiht, mis kaitseb Maa elustikku lühilainelise UV kiirguse eest
2. Litosfäär:
Litosfäär on maakoore väline kivimiline kiht. Selle ülemine osa –
2.1 Pedosfäär:
pedosfäär - pakub elupaika mullaelustikule: seentele, mikroobidele, taimedele ja loomadele. Organismid toodavad mulla orgaanilist osa, mineraalne osa pärineb litosfääri sügavamatest kihtidest. Litosfääri paksus on 50-200 kilomeetrit
3. Hüdrosfäär:
Hüdrosfäär koosneb keemiliselt sidumata veest. Hüdrosfääri moodustavad jõed, järved, ookeanid, põhja- ja pinnavesi, liustike, soode ning atmosfääri vesi jm. Hüdrosfäär katab Maa pinda väga erineva paksuse kihina ja näiteks kõrbes ei ole seda vahel üldse.
4. Ökosfäär:
Ökosfäär on Maa ökosüsteemide kogum.
4.1. Sotsiosfäär:

Vahel räägitakse ka sotsiosfäärist, mille moodustab see osa biosfäärist, mida asustavad inimesed koos nende tegevusest tuleneva mõjuga.

Aineringe ja energiavoog

Kordame varemõpitut:
Organismid vajavad toitu a) energia saamiseks ja b) organismile omaste ühendite (biomolekulide) sünteesiks.
Järgnevalt tuletame varemõpitust meelde, 

• kuidas toitained ökosüsteemis liiguvad ja kust tuleb selleks energia; 
• mis on aineringe ja energiavoog.

Aineringe ja energiavoog

Kordame varemõpitut:
Organismid vajavad toitu a) energia saamiseks ja b) organismile omaste ühendite (biomolekulide) sünteesiks.
Järgnevalt tuletame varemõpitust meelde, 

• kuidas toitained ökosüsteemis liiguvad ja kust tuleb selleks energia; 
• mis on aineringe ja energiavoog.

Aineringe

Joonis 4.2.6.2. Toitained püsivad molekulidena pidevalt aineringes. Aineringet hoiab töös päikeseenergia.

Tootjatel (rohelistel taimedel, vetikatel ja fotosünteesivatel bakteritel) on võime päikeseenergia toimel, kasutades süsihappegaasi, vett ja mineraalseid ühendeid, toota orgaanilist ainet, st üles ehitada oma keha. Tootjad on toiduks taimtoidulistele tarbijatele, keda omakorda söövad lihatoidulised tarbijad. Nii taimed kui loomad saavad pärast surma roaks lagundajatele, kes muudavad surnud orgaanilise aine lihtsamateks ühenditeks. Selliseid lihtsamaid ühendeid saavad taimed jälle fotosünteesil kasutada. Niisugust toitainete liikumist elus- ja eluta looduse vahel nimetatakse aineringeks (joonis 4.2.6.2). Sel moel püsivad toitained molekulidena aineringes ja neid saab põhimõtteliselt lõputult taaskasutada. Aineringe käigushoidmiseks vajalik energia tuleb tootjate vahendusel päikeselt. 

Toiduahela lülid moodustavad troofilised tasemed

Täitke lüngad. 

Esimese troofilise taseme moodustavad tootjad, kes toodavad . Tootjateks on rohelised taimed, vetikad ja fotosünteesivad bakterid. Nad fotosünteesivad päikesevalguses orgaanilisi aineid, kasutades selleks , vett ja mineraalseid ühendeid. Taimedele on olulised põhielemendid nagu lämmastik, fosfor, kaltsium, kaalium, magneesium jt, mida nad saavad juurtega .
Teisel troofilisel tasemel on , kes kasutavad toiduks teisi elusorganisme, st valmis orgaanilist ainet. Tarbijad jaotatakse vastavalt toiduobjektile: rohusööjad,   ja kiskjad.
Lagundajad tarbivad kõigi eelnevate tasemete surnud  ainet, muutes need taas mineraalseteks ühenditeks. Tekkinud lihtsamaid ühendeid on  võimalik uuesti kasutada.

Energiavoog

Joonis 4.2.6.3.  Päikeseenergia liigub taimede kaudu kõigile teistele troofilistele tasemetele

Maa ökosüsteemid saavad energiat päikesekiirgusena. Päikeseenergia liigub taimede kaudu kõigile teistele, erinevatel troofilistel tasemetel asuvatele elusolenditele. Osa päikeselt saadud energiast omastatakse organismide poolt, teine osa energiast hajub soojusena õhku. Seega hajub igast aineringe lülist soojust atmosfääri ja fotosünteesivad organismid toovad energiat pidevalt aineringesse juurde (joonis 4.2.6.3.).
Kokkuvõtteks
Eelnevalt nägime, kuidas päikese kiirgusenergia muundub taimede kloroplastides keemiliste sidemete energiaks. Seega - energiat ei teki ega kao, vaid muundub ühest vormist teise.

Energia ülekandumine ühelt troofiliselt tasemelt teisele

Aine- ja energiaringed näitavad eluta ja eluslooduse kõige üldisemaid seoseid Maal.
Aineringe näitab, kuidas eluta ainest tekib orgaaniline aine ja kuidas seda ökosüsteemi peamiste organismirühmade poolt kasutatakse.
Energiaringe näitab, kuidas elusorganismid seovad ja kasutavad päikeselt saadud energiat.
Kuna iga energiaülekande juures muutub osa energiast soojuseks ja hajub õhku, siis toiduvõrguga seoses tuleneb siit kaks järeldust:

• Aineringesse peab kogu aeg lisanduma uut päikeseenergiat, sest osa fotosünteesist saadud energiast kaob toiduvõrgust soojusena. On üldteada tõde, et võimatu on luua igiliikurit, seesama kehtib ka ökosüsteemi kohta!
• Kuna iga samm toiduahelas toob kaasa soojuskao, siis iga toiduahela järgmisel tasemel on saadaval aina vähem energiat.

Ökoloogid kinnitavad, et üleminekul ühelt lülilt teisele salvestub organismidesse ligikaudu 10% energiast ja ülejäänud 90% hajub õhku. Igas järgmises tasemes talletub omakorda 10% eelmise troofilise taseme energiahulgast. Sel põhjusel ei saa saakloomi olla vähem, kui neist toituvaid röövloomi. Teiseks, toiduahel ei saa olla lõpmatult pikk, sest tootjate poolt vahendatud energia saab ahelas otsa - seetõttu ei ole ka toiduahelas tavaliselt rohkem kui 4-5 lüli.

Ökosüsteemi troofilised tasemed moodustavad ökoloogilise püramiidi

Vastavalt eelpool öeldule võime ette kujutada järgnevat:
Selleks, et kotkas kosuks 2 kilogrammi, peaks ta ära sööma õige mitu nugist (ühest jääb kindlasti väheks)! Vastavalt ökoloogide uuringutele kulub selleks kokku umbes 20 kilo liha. Nugised on lihatoidulised metsloomad, kes toituvad väiksematest loomadest. Olgu siin näiteks toodud oravad, kokku 200 kilo liha. Oravad on taimtoidulised ja nende (nugistele söömiseks) piisavas koguses üles kasvatamiseks kulub kokku 2000 kg ehk 2 tonni taimset materjali – seemneid, pähkleid jms. Võib vaid arvata, kui palju päikeseenergiat tuli taimedel siduda, et ise kasvada ning kanda vilja rohkem kui 200 käbikuninga toitmiseks!

Ülaltoodud näide on ülimalt lihtsustatud, sest raske on üles lugeda kõiki olendeid, keda järgmine troofiline tase toiduks kasutab. Seepärast on võetud kasutusele biomassi mõiste:
biomass on teatud organismide kogumass kindlal ajahetkel mingil kindlal alal (nt ökosüsteemis).
Biomassi või energia jagunemist ökosüsteemis näidatakse ökoloogilise püramiidina, kus troofilised tasemed kujutavad püramiidi astmeid: tootjad, taimtoidulised, kiskjad (joonis 4.2.6.4.).
Energia ülekanne ühelt troofiliselt tasemelt teisele sarnaneb biomassi jaotusega toiduahelas: organismides talletatakse vaid umbes 10% toidus (eelmisel troofilisel tasemel) sisalduvast energiast. Järelikult saavad taimtoidulised salvestada ligikaudu 10% tootjate biomassi energiast ja lihatoidulised ca 10% taimtoiduliste biomassi energiast. Sellest järeldub, et biomass ja energia vähenevad ökoloogilises püramiidis kiiresti kõrgemate troofiliste tasemete suunas. Energia jaotumist iseloomustav ökoloogiline püramiid on alati ülalt kitsenev, biomassi jaotumist iseloomustava püramiidi puhul see alati nii ei ole.
Toiduahelad näitavad, millised on ökosüsteemis toitumissuhted, ökoloogiline püramiid näitab graafiliselt arvulist suhet troofiliste tasemete vahel.

Joonis 4.2.6.4.  Ökoloogiline püramiid koosneb troofilistest tasemetest.

Ökoloogilise püramiidi reegel

Eelpool öeldust tuleneb ökoloogilise püramiidi reegel:
iga järgmise troofilise taseme biomass on umbes 10% eelmise taseme biomassist
Näide:
Ühes järves elavad ahvenad tarvitasid teatud aja jooksul toiduks 500 kg veeloomi. Nende toiduks on loomhõljum, väiksemad kalad jt veeloomad. Kui palju võib suureneda ahvenatest toituvate haugide biomass? Mitu kala see võib olla?

Lahendus:

Moodustame toiduahela ülesandes nimetatud organismidest:
Veeloomad – ahvenad – haugid
Et iga järgnev lüli saab talletada oma biomassis 10% toiduks tarbitud biomassist, siis saab ahvenate biomass suureneda 10%:
500 x 10% = 500 x 0,1 = 50 kg
Eelnevaga sarnaselt saab haugide biomassis talletuda 10%:
50 kg x 10% = 50 kg x 0,1 = 5 kg
Vastus: haugide biomass suureneb maksimaalselt 5 kg.

 

Kokkuvõte

Päike on Maa energiaallikas ja tänu päikesekiirgusele käivitub valdav enamus loodusprotsessidest.
Fotosünteesijatel on võime siduda päikeseenergiat ja see liigub kõigile teistele elusolenditele aineringe troofilistel tasemetel: tootjad, taimtoidulised tarbijad, loomtoidulised tarbijad. Osa päikeselt taimede kaudu vahendatud energiast omastatakse organismide poolt, osa energiast hajub soojusena õhku. Seega on igal järgmisel troofilisel tasemel kasutada vähem energiat. Et igas järgmises tasemes talletub vaid osa eelmise taseme energiahulgast, siis võib energia või ainete liikumist ökosüsteemis kujutada püramiidina. Seega liigub energia ühelt troofiliselt tasemelt teisele üha kahaneva voona. Vahendades päikesekiirguse energiat, toovad tootjad ökosüsteemi pidevalt energiat juurde.

Mõisted

biomass
ökoloogiline püramiid

Ökotasakaalu muutused

Sissejuhatus

Selles peatükis vaatleme, millised tegurid võivad ökosüsteemi tasakaalust välja viia ja millised on selle tagajärjed.
Looduse ja tehase paaristants
Rabad ehk kõrgsood on müstilised paigad, mida tasub kordki külastada igal eestimaalasel. Meelde jääb avarus ja sookailude mõrkjas lõhn. Ohtralt on väikeseid veekogusid - laukaid ja älveid - mis rabasüdames moodustavad nõiduslikke labürinte (joonis 4.2.5.1.).
Rabaveele on iseloomulik madal pH, mis annab kogu elukeskkonnale tugevalt happelise iseloomu. Seega kasvavad rabas vaid happelist keskkonda eelistavad või taluvad taimed: turbasammal, sookail, tupp-villpea, vaevakask jt. Rabas kui soo arengu lõppfaasis valitseb üldjuhul ökoloogiline tasakaal.

Joonis 4.2.5.1. Vaade Kakerdaja rabale

Use left and right arrow to change slide in that direction whenever canvas is selected

Slaid 1

Tehas raba serval

Joonis 4.2.5.2. Aastakümneid paiskus tehase korstnatest tsemenditolmu nii linnale kui lähiloodusele. 

Juba 1869. aastal ehitati Kundasse tsemenditehas (joonis 4.2.5.2.), mille toodanguks on tänaseni ehitustsement ja lubjakivikillustik. Tehase kõige silmapaistvam keskkonnamõju ümbruskonnale oli aastaid korstnatest paiskuv tsemenditolm, mille pH on üle 12. Seega on tolm tugevalt aluseline.
Tootmismahtude suurenedes kattis tehasest pärinev tolm nii linna kui ka looduse selle lähedal.
Saastekogused kerkisid tippu 1990. aastate algul, kui õhku paisatud tsemenditolmu kogus küündis peaaegu 80 000 tonnini aastas. See ületas lubatud norme kohati kolmekümnekordselt.

1. Slide 1 of 1: Slaid 1. Praegune slaid

1

/

1

Slide 1 of 1

Tehase mõju loodusele
Teadlased on uurinud tsemenditehasest pärit aluselise õhusaaste mõju loodusele. Selgus, et ümberkaudsetes soodes ja rabades asendusid happelist keskkonda eelistavad taimed metsataimedega, 30 km ulatuses muutus omakorda metsade taimestik. Nii näiteks asendusid kunagised mustika kasvukoha tüüpi metsad salumetsadega.
Tehase rekonstrueerimine
Muutused algasid 1992. aastal, mil alustati tehase rekonstrueerimisega. Rekonstrueerimisse investeeriti rohkem kui 550 miljonit Eesti krooni, millest 131 miljonit suunati keskkonnaprobleemide lahendamisse. Pärast seda, kui tehase korstnatele paigaldati korralikud tolmufiltrid, vähenes tolmusaaste järsult ega ole viimastel aastatel ületanud paarisadat tonni aastas.
Looduse toibumine võtab aastakümneid
Täna on keskkonnanäitajad linnakeses ja selle ümbruses normikohased, kuid looduse toibumine võtab aastakümneid. Sood on hakanud tasapisi taastuma. Tolmusaaste lakkamisel hakkab ümbruskonna pH tase tasapisi langema. See tähendab keskkonna hapestumist, mida üldjuhul käsitletakse kui keskkonnaprobleemi. Antud näite puhul tähendab see aga rabaelustiku vaikset taastumist.

 

Õpieesmärgid

Selle peatüki lõpuks teate,

• millised tegurid ohustavad ökosüsteemi tasakaalu;
• milline on ökoloogilise tasakaalu muutuste seos populatsioonide arvu ja arvukusega;
• milline on inimese mõju ökoloogilisele tasakaalule;
• millised on ökosüsteemi muutuste tagajärjed.

Ökosüsteemi tasakaalu mõjutavad mitmesugused ökoloogilised tegurid

Kui tegurite mõju ületab enamiku organismide taluvusläve, ei suuda iseregulatsioonimehhanismid endist olukorda taastada ja ökosüsteemis hakkavad toimuma muutused – mõned populatsioonid kahanevad või kaovad, teised kasvavad. Niisuguseid suure mõjuga tegureid nimetatakse häiringuteks. Häiringu mõjul võib ökosüsteemi liigiline koosseis muutuda või koguni hävida.

Ökosüsteemi liigilise koosseisu häiringujärgne muutumine

Ökosüsteemis toimuvate muutuste näitena võib käsitleda metsapõlengut. Põleng võib olla isetekkeline, mis saab alguse välgust või põhjustatuna inimese poolt, näiteks kustutamata lõkkest. Metsatulekahju hävitab pea täielikult olemasoleva ökosüsteemi. Mõne aja pärast vallutavad söestunud maalapi esimesed organismid. Nn pioneerliigid - vetikad, mõned samblaliigid jt  - muudavad mulla sobilikumaks järgmistele, elutingimuste suhtes nõudlikumatele liikidele. Pikapeale hakkavad kasvama valguslembesed taimed nagu vaarikas, põdrakanep jt, seejärel ilmuvad lehtpuud – hall lepp, arukask jt.  Nende varjus hakkavad idanema sinna juhuslikult sattunud okaspuuseemned. Üksikud olelusvõitluses vastu pidanud puud kasvavad suuremaks ja paljunevad. Lõpuks jäävad valguslembesed taimed varju, känguvad ja kaovad hoopis. Niisugust ühel alal toimuvat häiringujärgset koosluste-ökosüsteemide vaheldumist nimetatakse suktsessiooniks. Suktsessioon on looduse loomulik protsess, mis käivitub kas looduses toimunud või inimese poolt põhjustatud sündmuste ajel. 
Ökosüsteemides toimuvad muutused võivad olla pöörduvad – näiteks lageraie järel mets taastub - kuid see on inimiga arvestades pikaajaline protsess.Teadlased kinnitavad, et lageraie järel võtab näiteks mustikametsa taastumine aastakümneid.

Ökoloogilise tasakaalu muutuste seos populatsioonide arvu ja arvukusega

Kui ökosüsteemi iseregulatsioon lakkab toimimast, muutub ökosüsteemi kuuluvate populatsioonide arv ja arvukus. Ühe või mitme populatsiooni arvukus hakkab tõusma või langema. Kui näiteks lageraiel hävitatakse peaaegu kogu puurinne (populatsioon on viidud miinimumi), siis saavad raiesmikul paremad tingimused valguslembesed taimed, kelle populatsioonide arv ja arvukus suureneb. Seepärast tasub raiesmikult otsida metsmaasikaid.
Populatsioonid jagunevad kasvavateks, kahanevateks ja stabiilseteks. Populatsiooni, mille arvukus ajas suureneb, nimetatakse kasvavaks populatsiooniks. Sellises populatsioonis ületab sündimus suremuse. Kahanevas populatsioonis ületab suremus sündimuse.

Ökosüsteemi tasakaalu mõjutavad tegurid

Looduslikud mõjud:

• kliima muutused Maa ajaloos
• vulkaanipursked
• tektoonilised protsessid, maavärinad
• üleujutused
• isetekkelised metsatulekahjud
• jm

Terviklikuna töötava ökosüsteemi tasakaalu mõjutavad nii looduslikud kui inimtegevusest põhjustatud tegurid.

Inimtegevuse mõjud:

• keskkonnasaaste
• metsaraie
• maastikupõlengud
• kaevandamine
• võõrliikide sissetoomine
• jpm

Koos kliima muutumisega muutuvad ökosüsteemid
Kliima muutumine on Maa ajaloos normaalne nähtus, mis on planeedi arengut alati suunanud. Paraku on inimeste tegevus viimaste aastasadade jooksul kliimamuutusi ilmselt mõjutanud.
Umbes 11 000 aastat tagasi kattis Eesti territooriumi võimas mandrijää. Kliima soojenemisel algas sulamine ja jää alt vabanes lage maastik. Vabanenud maastikku asustasid kõigepealt bakterid, vetikad jt taimed. Koos mulla tekkega ja kliima edasise muutumisega lisandusid uued liigid. 

Joonis 4.2.5.3. Vaade väikesaarele

Sellist nn uue maa hõlvamise protsessi esineb ka tänapäeval näiteks liustike taandumisel või Lääne-Eestis ja väikelaidudel, kus maa tõuseb 1 mm aastas (joonis 4.2.5.3.).
Looduskatastroofid
Looduskatastroofid - orkaanid, vulkaanipursked, maavärinad ja teised seda tüüpi loodusnähtused mõjutavad Maa ökosüsteeme (joonis 4.2.5.4.). Sellised katastroofid on planeedi arengu loomulik osa ning korduvad aastakümnete, - tuhandete või koguni -miljonite järel ikka ja jälle.
Meteoriidiplahvatused on üks Maa geoloogilise arengu põhiprotsesse. Ülivõimsate plahvatustega kaasnevad keskkonnakatastroofid, mis toovad kaasa muutused atmosfääris ja hüdrosfääris. Võimsate meteoriidiplahvatustega selgitatakse mõningaid Maa biosfääri arengu murdemomente. Üks hästiuuritud näiteid on meteoriidiplahvatus 65 miljonit aastat tagasi, misjärel tekkis praeguse Yucatani poolsaare ja Mehhiko lahe piirkonnas Chicxulubi hiidkraater. Järgnenud atmosfääri saastumine põhjustas ülemaailmseid kliimamuutusi. Katastroofi mõjul hukkus suur osa elusorganisme ning üle poole liikidest suri välja.
Looduskatastroof arvatakse olevat ka hiidsauruste üheks väljasuremise põhjusteks.

Looduskatastroofid ökosüsteemi tasakaalu mõjutajatena

Joonis 4.2.5.5. Meteoriidiplahvatusest tekkinud Kaali järv on tänapäeval üks turistide meelispaiku

Kaali kraater (joonis 4.2.5.5.) Saaremaal tekkis meteoriidi langemisest ja sellele järgnenud plahvatusest. Arvatavasti juhtus see 1530–1450 aastat eKr, kuid täpse vanuse üle veel vaieldakse. Tänaseks on kraatrist kujunenud kena järv. Huvitav, milline kooslus valitses seal enne meteoriidi langemist?

Inimtegevuse mõjul on mitmel pool loodusmaastikest saanud tööstusmaastikud

Poolsaare aktiivne kasutamine algas 18. sajandi teisel poolel. 1916. aastal jõudis sinna raudtee, 1917. aastal saabus nõukogude võim. Seoses vase ja nikli kaevandamise ning töötlemisega tekkis 30. aastatel Montšegorski linn, mis arenes kiiresti tootmiskeskuseks. Koos kolhooside loomisega koondati saamid linna, täna on enamus poolsaare elanikest 20. sajandil sisserännanute järeltulijad. 

Joonis 4.2.5.6. Vaade linnale. Tööstusmaastik on asendanud tundra

Montšegorsk on tähtis vase ja nikli tootmise keskus Koola poolsaarel, Venemaal (joonis 4.2.5.6.).
Koola poolsaar asub Venemaa loodeosas, piirnedes põhjas Barentsi mere ning idas ja lõunas Valge merega. Poolsaare mandriosa katab lõunas taiga ja põhjas tundra. Põhja-Atlandi hoovuse mõjul on Barentsi meri talviti jäävaba.  Ajalooliselt elasid Koola poolsaarel saamid ja rannikualadel pomoorid, põliselanike tegevuseks oli ja on teataval määral tänaseni põhjapõdra kasvatus ja kalapüük. Paikkonna rikkuseks ja õnnetuseks said vase- ja niklimaagi leiukohad.
 Maastike rekultiveerimine
Kaasaegsed loodus- ja keskkonnapõhimõtted näevad ette tööstusmaastike korrastamist. Kunagine loodusmaastik, mis tööstuse huvides hävitati, tuleb pärast töö lõppemist korrastada. Tekib uus ökosüsteem (joonis 4.2.5.7.).

Karjääride rekultiveerimine võimaldab luua uusi elupaiku
Tartu ülikooli ökoloogia ja maateaduste erialade üliõpilased asuvad kavandama Kunda Nordic Cement tehasele kuuluvasse Lõuna lubjakivikarjääri uudseid maastikke ja pool-looduslikke niidukooslusi. Arvutimodelleerimisega kujundatakse karjääri mitmete saarte ja poolsaartega ligi 300 hektari suurune tehisjärv ning disainitakse kaevandamisjärgse maapinna reljeef. Kogu projekt lähtub looduskaitsealasest lähenemisest, et karjääride oskuslik rekultiveerimine võimaldab luua elupaiku vähearvukatele liikidele ning seeläbi aidata kaasa elupaikade ja liikide kaitsele. Nii on näiteks lubjakivikarjäärid heaks elupaigaks lubjalembestele taimeliikidele ning nendega seotud putukatele. Ühele tulevastest tehissaartest rajatakse mükoriisat moodustavaid seeni kasutades eksperimentaalne lubjalembeline niidukooslus ning koostatakse uue maastiku 3D visioon, mida saab lubjakivi kaevandaja Kunda Nordic Tsement kasutada korrastamisprojekti koostamisel.

Ometi ei ole looduskeskkonna taastamine sugugi lihtne ja kunagine tööstustegevus avaldab mõju ka aastakümnete järel. Rahvatarkus "Üheksa korda mõõda ja üks kord lõika!" kehtib just keskkonnaküsimustes.
Võõrliigid
Võõrliigid on probleemiks kogu maailmas ja seda peetakse keskkonnareostuse, loodusvarade ületarbimise, elupaikade muutmise ja killustumisega võrdväärseks elustiku ohuteguriks.
Võõrliik on liik, mis on viidud väljapoole tema harilikku levikuala, kus liik on varem elutsenud. Umbes sajandik sissetoodud liikidest muutub uuele ökosüsteemile ohtlikuks, sest antud liigid ohustavad kohalikke elupaiku ja liike ning tekitavad seeläbi keskkonna- ja majanduskahju. Selliseid ohtlikke liike nimetatakse invasiivseteks liikideks.
Võõrliigid levivad tanspordivahendite, põllumajandus- ja tööstuskaupade ning reisivate inimeste kaudu ning on muutunud hoogustuva üleilmastumise tõttu üha suuremaks probleemiks.
Kuidas mõjutavad invasiivsed võõrliigid kohalikku ökosüsteemi?
Võõrliigid võivad

• siseneda kohaliku ökosüsteemi toiduahelasse;
• konkureerida teiste organismidega, täites samu nišše;
• olla mürgised kohalikele liikidele, s.h. inimesele;
• olla haigusttekitajate ja parasiitide kandjateks;
• kergesti ristuda lähedaste liikidega;
• geneetiliselt nõrgestada kohalikke populatsioone;
• jms.

Kokkuvõte

Ökosüsteemi mõjutavad mitmesugused tegurid. Kui tegurite mõju ületab teatud piiri, ei suuda iseregulatsioonimehhanismid endist olukorda taastada ja ökosüsteemis hakkavad toimuma muutused. Muutuste käigus võivad kooslused hävida, asenduda teistega või aastate pärast taastuda. Niisugust ühel alal toimuvat koosluste-ökosüsteemide vaheldumist nimetatakse suktsessiooniks.
Suure mõjuga tegureid, mille tagajärjel nihkub ökoloogiline tasakaal, nimetatakse häiringuteks. Häiringud on kas looduslikud või põhjustatud inimtegevusest.

Mõisted

häiring
invasiivne liik
kasvav, kahanev, stabiilne populatsioon
suktsessioon
võõrliik

Ökosüsteemi iseregulatsioon

Ökosüsteemi iseregulatsioon

Sissejuhatus

Eelnevalt õppisime, et ökosüsteemis on elusorganismid omavahel seotud toiduahelate kaudu, mis üksteisega põimudes moodustavad toiduvõrgu. Omavahel toitumisseostes olevaid organisme mõjutavad nii eluta kui ka eluslooduse ökoloogilised tegurid. Tulenevalt sellest toimuvad populatsioonide arvukuses, elujõulisuses ja teistes sedatüüpi näitjates pidevad muutused.
Teatavasti jagavad üht eluruumi mitme liigi populatsioonid. Järgnevalt õpime, kuidas erisugused kooslused mahuvad ökosüsteemi, millised on nende arvukuse reguleerimise mehhanismid, mis on ökosüsteemi tasakaal ja kuidas ökosüsteem selle saavutab.

Õpieesmärgid

Selle peatüki lõpuks:
teate,

• kuidas kujuneb välja ökosüsteemi iseregulatsioon;
• millised on ökosüsteemi iseregulatsiooni mõjutavad tegurid;

oskate

• selgitada iseregulatsiooni kujunemist ökosüsteemis.

Kuidas muutub populatsiooni arvukus?

Reeglina on populatsioonis nii palju isendeid, kui on võimalik populatsiooni territooriumi piires neid toita ja elus hoida. Kui mingi liik satub uude, tema kasvamiseks ja paljunemiseks soodsate tingimustega keskkonda, kasvab ta arvukus esialgu aeglaselt, siis üha kiiremini ja lõpuks saavutab arvukus maksimumi, kust ta edasi ei tõuse, vaid koguni langeb pisut. Seda nähtust illustreerib näide piimhappebakteri kasvust piimas. 
Näide
Veise udaras on steriilne piim. Esimesed piimhappebakterid satuvad udaralt piima sisse lüpsi ajal. Oletagem, et sel hetkel saab piim 1 ml kohta 10 bakterit. Kui piima kohe ei jahutata, siis leiavad bakterid eest suurepärased elutingimused – rikkalikult toitu, mille pärast konkurentsi peaaegu ei ole. Bakterid hakkavad kiiresti poolduma ja umbes poole tunni jooksul kahekordistavad oma arvu. Kuue tunni pärast jõuab bakterite arv milliliitris 45 000-ni. Kui paljunemine jätkuks samas tempos, siis oleks bakterite arv 9 tunni möödudes umbes 3 miljonit. Siiski, umbes 8. tunnil on bakterite arv jõudnud umbes miljonini. Sel ajal on nende asustus sedavõrd tihe, et igaühele ei jätku toitu. Lisaks sellele algab bakterite ainevahetuse jääkproduktide kuhjumine, mis omakorda pidurdab bakterite edasist kasvu. Kasvukiirus langeb ja saavutab taseme, millel bakterite suremus tasakaalustab sündimuse. Saabub ökoloogiline tasakaal (joonis 4.2.4.1.).

Joonis 4.2.4.1. Kõver iseloomustab populatsiooni arvukuse muutumist, kui elusorganismid on sattunud uude ja soodsasse keskkonda. 

Kuidas toimib ökosüsteemi iseregulatsioon?

Populatsiooni arvukust reguleerivad eelkõige toiduahelate kaudu valitsevad toitumissuhted. Iga järgnev toiduahela lüli ehk troofiline tase reguleerib eelneva lüli arvukust, st söövad eelneval tasemel asuvaid organisme. Toiduahela järjestikuste lülide mõju on vastastikune. Kui saakloomade arvukus sigimise tagajärjel suureneb, siis hakkab toidukülluses varsti suurenema ka nendest toituvate kiskjate hulk. Kuna kiskjad hävitavad peagi teatud hulga saakloomi, siis jääb saakloomi vähemaks, kuni ka kiskjaid tabab toidupuudus. Kiskjate arvukus väheneb ja saakloomi hakkab taas juurde tulema. Nii toimub ökosüsteemi iseregulatsioon, mille tulemusena püsib populatsioonide arvukus kindlates piirides. Ehk – ökoloogiline tasakaal on ökosüsteemis toimiva iseregulatsiooni tulemus. Iseregulatsioon toimub pidevalt, see on pidev protsess.  

Use left and right arrow to change slide in that direction whenever canvas is selected

Slaid 1

Populatsioonilained

Arutlege: Miks on saaklooma arvukust iseloomustav kõver pidevalt kõrgemal kiskja omast? 

Joonis 4.2.4.2. Kiskja ja saaklooma populatsioonilained

Nagu eelnevalt nägime, muutub populatsiooni arvukus ajas pidevalt, liikudes maksimumi ja madalseisu vahel. Populatsiooni arvukuse perioodilisi ajalisi muutusi nimetatakse populatsioonilaineteks.
Kiskja ja saaklooma arvukus on teineteisest sõltuvuses. Saaklooma arvukuse suurenedes kasvab mõne aja pärast toidu külluse tõttu ka kiskja arvukus. Tuleb tähele panna, et nii saaklooma kui ka kiskja arvukust iseloomustavad lained on ajalises nihkes ega ole kunagi täpselt ühesugused (joonis 4.2.4.2.).

Populatsioonilained

Arutlege: Miks on saaklooma arvukust iseloomustav kõver pidevalt kõrgemal kiskja omast? 

Joonis 4.2.4.2. Kiskja ja saaklooma populatsioonilained

Nagu eelnevalt nägime, muutub populatsiooni arvukus ajas pidevalt, liikudes maksimumi ja madalseisu vahel. Populatsiooni arvukuse perioodilisi ajalisi muutusi nimetatakse populatsioonilaineteks.
Kiskja ja saaklooma arvukus on teineteisest sõltuvuses. Saaklooma arvukuse suurenedes kasvab mõne aja pärast toidu külluse tõttu ka kiskja arvukus. Tuleb tähele panna, et nii saaklooma kui ka kiskja arvukust iseloomustavad lained on ajalises nihkes ega ole kunagi täpselt ühesugused (joonis 4.2.4.2.

Ökoloogiline tasakaal on ökosüsteemis toimiva iseregulatsiooni tulemus

Ökoloogiline tasakaal tekib ökosüsteemide loomuliku arengu tulemusena. Tasakaal sõltub ökosüsteemi suurusest ja mitmekesisusest ning eluta looduse tegurite mõjust. Ökosüsteemi tasakaalu korral on liikidevaheline konkurents madal. Väikesed populatsiooni muutused tasakaalustatakse iseregulatsiooni mehhanismide abil.

Ökosüsteemi iseregulatsiooni tegureid

Ökosüsteemi iseregulatsiooni mõjutavad suuresti ressursside olukord (enamasti toidubaas) ja ilmastik. Eri liikide puhul toimivad erisugused iseregulatsiooni tegurid.

Liigisisene konkurents

Mida tihedam on populatsioon, seda tugevam on konkurents liikmete vahel. Näiteks võib tuua rotipopulatsiooni mõnes suurlinna kvartalis, kus territooriumi piiritlevad tiheda liiklusega tänavad. Rottidel on kõrge sündimus, kuid neil on ka kõrge suremus, mis hoiab arvukuse tasakaalus. Kui asustustihedus kasvab liiga suureks, siis hakkab toitu nappima. Emasloomad lakkavad järglaste eest hoolitsemast ja paljud neist surevad nälga. Esineb ka kannibalismi - vastsündinud poegi võib ära süüa emasloom või teised täiskasvanud liigikaaslased.

Ainevahetusjääkide kuhjumine

Tiheda asustusega populatsiooni arvukust hakkavad piirama ainevahetusjäägid. Ainevahetusjääkide võimaliku mõjuga populatsiooni arvukusele tutvusime juba eelnevalt piimhappebakterite näitel.
Keskkonnas, mida tihedalt asustavad sarnaste omadustega organismid, levivad kiiresti ka haigused. Haigused levivad kiiresti ühelt isendilt teisele, misjärel tõuseb suremus.

Ränne

Kõrge asutustihedusega ja füüsiliselt piiritlemata territooriumiga populatsiooni puhul asuvad teatud liigid rändele. Tuntud näide on tundras elavad lemmingud, kellel (nagu ka mõnel teisel liigil) esinevad tsüklilised masspaljunemised. Mõnel aastal paljunevad nad sel määral, et tekkinud toidunappuses asuvad nad liikvele, õgides oma teelt kogu ettesattuva orgaanilise aine. Lemmingutele järgnevad loomad, kes omakorda rändajatest toituvad – rebased, hundid, karud jt. Ometi jääb rännaku lähtepaika veel teatud hulk lemminguid, kelle abil järelejäänud populatsioon pikkamööda taastub.

Isendite hierarhia

Loomakarja isendite hierarhia määrab ära selle, kes saab sigida. Hundikarjas saab sigida ainult juhtiv isas- ja emasloom. Metsseakarja prouad võtavad „jutule” vaid kõige vägevamat kulti. Omavahel territooriumi jagavad isastel tuleb omavahel võidelda koha eest hierarhias.
Taolised populatsioonid on võrdlemisi stabiilsed, kuid varieeruvad koos looduse muutusega.

Ilmastiku muutused

Suurte ilmastiku muutustega piirkondades varieerub tugevasti ka populatsioonide arvukus. Näiteks sõltub ilmastikust putukate arvukus, sest munad ja vastsed ei ela sageli külma talve üle. Kui ilmastikutegurid on noorjärkudele soodsad, siis võib selline populatsioon kiiresti kasvada. Tingimuste taastudes väheneb ka populatsioon.
Putukatel on ka palju looduslikke vaenlasi, kes neist toituvad. Putukate kõrget suremust tasakaalustab nende hea paljunemisvõime.

NB!

Arvukuse suurenemisel põhinevatel populatsioonilainetel on oluline evolutsiooniline ja levimisbioloogiline tähtsus. Lained võimaldavad populatsiooni laienemist, uute elupaikade hõivamist, seni eraldatud elupaikade ühinemist jms.

Kokkuvõte

Ökosüsteemis toimub loomuliku arengu käigus iseregulatsioon. Iseregulatsioon põhineb toitumissuhetel, mis esineb kõigi järjestikuste troofiliste tasemete vahel: toiduahela järgmine lüli toitub eelmisel tasemel asuvatest organismidest. Populatsiooni arvukuse kõikumised mõjutavad järgmisel troofilisel tasemel asuvate populatsioonide arvukust. Tulemusena püsib populatsioonide arvukus kindlates piirides ja ökosüsteem saavutab tasakaalu. Ökoloogiline tasakaal on ökosüsteemi seisund, kus populatsioonide arvukus püsib pikemat aega stabiilsena.
Eri liikidel juhivad iseregulatsiooni erisugused tegurid nagu liigisisene konkurents, isendite hierarhia, ränded jms.

Mõisted

ökoloogiline tasakaal
populatsioonilained
iseregulatsioon

Toiduahela lülid ja nende seosed

Toiduahela lülid ja nende seosed

Sissejuhatus

Eelnevalt õppisime tundma eluta ja elus looduse ökoloogilisi tegureid ja vaatlesime ökosüsteemi erinevaid tasemeid. Üks kahe elusorganismi suhete vorme on see, kus üks isend toitub teisest. Niisugust elus looduse ökoloogilist tegurit nimetatakse kiskluseks, looduses põhineb sellel toitumissuhtel toiduahel. Toiduahela lülid moodustavad ökosüsteemi erinevad troofilised tasemed.

Õpieesmärgid

Selle peatüki lõpuks:
teate

• toiduahela peamiste lülide omavahelisi toitumissuhteid;

mõistate

• toitumissuhete osa loodus- ja keskkonnakaitses;
• toitumissuhete osa inimeste tervislikus toitumises.

Ökosüsteemi kuuluvate populatsioonide omavahelised suhted avalduvad toitumisseostena

Ökosüsteemi erinevatel troofilistel tasemetel toitumissuhete alusel reastatud organismid moodustavad toiduahela. Toiduahela esimeseks lüliks on alati fotosünteesivad organismid. Kasutades päikesekiirguse kaudu saadud energiat ehitavad tootjad (taimed, vetikad ja fotosünteesivad bakterid) üles enda keha ehk toodavad orgaanilist ainet. Taimtoiduline jänes (I astme tarbija ehk herbivoor) sööb taimi, rebane (II astme tarbija ehk karnivoor) sööb jänest, kotkas sihib omakorda rebast. Kotkas on nn tipptarbija, kellele ei ole looduses vaenlast ega sobi ka inimese toidulauale (joonis 4.2.3.1.). Taimtoidulised loomad on toiduahelas alati I astme tarbijad. Edasine tarbijate jagamine astmetesse sõltub toiduahela keerukusest. 

Joonis 4.2.3.1. Toiduahela esimese lüli moodustavad alati fotosünteesivad organismid. Neile järgnevad taimtoidulised loomad ja loomad, kes toituvad taimtoidulistest. Nooled toiduahela lülide vahel näitavad aine ja energia liikumist.  

Tegelikult on toiduahel mõtte-eksperiment, mida looduses otseselt ei esine. Seal on suhted märksa keerukamad: suurem osa loomi toitub mitmest toiduobjektist, iga looma toidusedel oleneb tema liigist, suurusest jms. Seega on õigem rääkida toiduvõrgust, mis koosneb mitmest omavahel põimunud toiduahelast (joon. 4.2.3.2.). 

Joonis 4.2.3.2. Ühe ökosüsteemi hargnevad ja omavahel põimuvad toiduahelad moodustavad toiduvõrgu.

 

Kokkuvõte

Ökosüsteemi kuuluvate populatsioonide omavahelised suhted avalduvad toitumisseostena. Toitumissuhete alusel reastatud organismid moodustavad toiduahela. Ühe ökosüsteemi hargnevad ja põimuvad toiduahelad moodustavad toiduvõrgu.
Toiduahel on üles ehitatud troofiliste tasemetena vastavalt tarbitavale toidule. Esimese troofilise taseme moodustavad taimed, vetikad ja fotosünteesivad bakterid, kes sünteesivad päikesekiirguse toimel mineraalsetest ainest orgaanilist ainet. Teisel troofilisel tasemel on taimtoidulised loomad ehk I astme tarbijad, järgmisel tasemel on lihatoidulised loomad ehk II astme tarbijad. Edasine tarbijate jagunemine astmetesse sõltub toiduahela keerukusest.

Mõisted

tipptarbija
toiduahel
toiduvõrk

Ökosüsteemi struktuur ja selles esinevad seosed

Ökosüsteemi struktuur ja selles esinevad seosed:

Sissejuhatus

Järgnevates peatükkides õpime, millised on elu sisaldava ruumi osad Maal ja selles esinevad seosed.
Lugu sellest, kuidas kõik on kõigega seotud
2017. aasta suvel levis Eestis uudis: ühes Lääne-Viru mesilas hukkus lühikese aja jooksul miljoneid mesilasi.
Perenaise sõnul leidis ta ühel päeval mesilaste juurde minnes eest kirjeldamatu vaatepildi: taru ees oli laibameri. Võimalikule mürgistusele viitas mesiniku sõnul see, et tarumesilased olid tulijaid surmates püüdnud takistada korjelt saabuvate mesilaste tarru sisenemist. Mesilaste laipu oli massiliselt nii tarude ees kui sees. Mesinik kahtlustas naabruses asuvate rapsipõldude pestitsiididega mürgitamist lubamatus koguses ja viisil, seda kinnitas ka hilisem uurimine. Keskkonnaprobleemile järgnes varsti majanduslik tagasilöök. Kartes mürkainete toimet meele loobusid mitmed senised kliendid sellelt mesinikult mett ostmast. Kõik on kõigega seotud.
Mesilaste hukkumisel on looduses tõsised tagajärjed, sest nektarit koguvad mesilased on ühed peamised õistaimede tolmeldajad. Suurte ja jõuliste putukatena suudavad nad tolmeldada keeruka ehitusega õisi, millega iga sitikas hakkama ei saa. Kui pole tolmeldajaid, pole viljumist. Taimed jäävad kiduma ja mõned taimeliigid kaovad, väheneb inimest huvitav saak. Öeldakse ka üsna karmilt: „Kui kaovad mesilased, siis kaob pikkamööda ka elu Maal”.

Õpieesmärgid

Selle peatüki lõpuks:
teate,

• mis on ökosüsteem;
• milline on ökosüsteemi struktuur ning selles esinevad vastastikused seosed;
• mis on aineringe;
• mis on energiaringe;

oskate

• seostada ökosüsteemi struktuuri selles esinevate toitumissuhetega.

Ökosüsteem

Samal territooriumil elavad ja omavahel toitumissuhetes olevad elusorganismid ning neid ümbritsev eluta keskkond moodustavad isereguleeruva ökosüsteemi. Seega koosneb ökosüsteem nii elus kui eluta loodusest, mis on omavahel tihedas seoses (joonis 4.2.2.1.). Ökosüsteem on näiteks mets, tiik, niit, põld jms. Suurim ökosüsteem on Maa biosfäär.  

Joonis 4.2.2.1. Ökosüsteemi struktuur. Ökosüsteem koosneb elus ja eluta looduse elementidest, mis on omavahel tihedas seoses. 

Populatsioon ja kooslus

Ühisel territooriumil samal ajal elavad ühe liigi isendid moodustavad populatsiooni. Ühe populatsiooni isendid saavad omavahel vabalt ristuda ja nende asustusala on selgelt piiritletud.
Populatsiooni arvukus on näitaja, mis iseloomustab ühte populatsiooni kuuluvate isendite arvu. Kui tiigis elab 120 karpkala, siis on karpkalade populatsiooni arvukus selles tiigis 120. Kui selles tiigis elavad lisaks karpkaladele veel vesikirbud, kogred, kaldal kasvavad kalmused ja veepinnal vesiroosid, siis selles väga lihtsustatud ökosüsteemi näites on populatsioonide arv 5.
Organismide kogum ühes elupaigas moodustavad koosluse. Koosluse moodustavad üht elupaika asustavate erinevate liikide populatsioonid.

Ökosüsteemi elusosad rühmitatakse orgaanilise aine tekkimis- ja kasutamisviisi põhjal troofilisteks tasemeteks

I Tootjad on ökosüsteemis ainsad, kes suudavad kasutada päikeseenergiat. Rohelised taimed, fotosünteesivad bakterid ja vetikad fotosünteesivad päikesevalguse abil orgaanilisi aineid (ehitavad üles omaenese keha), kasutades selleks süsihappegaasi, vett ja mineraaühendeid.
II Tarbijad kasutavad toiduks taimi ja teisi loomi. Siia kuuluvad peamiselt loomariigi esindajad. Osa neist söövad taimi, teised loomi. Oma toidusedeli järgi jagunevad nad taimtoidulisteks (herbivoorid), lihasööjateks (karnivoorid), segatoidulisteks (omnivoorid)  jms.
Seega on taimede ja loomade toit põhimõtteliselt erinev. Taimed saavad kasutada eluta looduse elemente, loomad toituvad valmis orgaanilisest ainest. Taimed orgaanilisi ühendeid kasutada ei saa.
III Lagundajad tarbivad eelnevate tasemete surnud orgaanilist ainet (surnud taimi, loomi jm), lagundades seda taas lihtsamateks ühenditeks – veeks, süsihappegaasiks ja mineraalaineteks. Sellised ühendid on taimedele kättesaadavad ja need lähevad käiku uue orgaanilise aine loomisel. Lagundajate hulka kuuluvad näiteks seened, ussid, putukad, mõned bakterirühmad ning loomad jt. Taimede jaoks kättesaadavaid ühendeid ette valmistades sulgevad nad aineringe.
Toitumissuhted koos lagundajatega moodustavad ökosüsteemis tsükli ehk aineringe. Aineringe on nn suletud tsükkel. Seda hoiab töös päikese kiirgusenergia, mida võtavad vastu fotosünteesivad organismid (joonis 4.2.2.2.). 

Aineringe

Joonis 4.2.2.2. Aineringe on suletud tsükkel. Lagundajad mineraliseerivad surnud orgaanilise aine lihtsamateks, taimedele kättesaadavateks ühenditeks. 

Kuidas tekkisid fossiilsed kütused?

Kui tootjad toodavad rohkem, kui tarbijad suudavad kulutada või lagundajad lagundada, siis tekib orgaanilise aine depoo: mullahuumus, metsakõdu, turvas jm. Nii tekkisid kunagi ka fossiilsed kütused – põlevkivi, kivisüsi, nafta jm (joonis 4.2.2.3).

Joonis 4.2.2.3. Päikeseenergia liigub taimede kaudu kõigile teistele elusolenditele ja osa sellest ka ladestub.

Energiaringe

Maa ökosüsteemid saavad energiat päikesekiirgusena. Päikeseenergia liigub taimede kaudu kõigile teistele elusolenditele ja osa sellest ka ladestub. Osa energiast hajub soojusena õhku. Soojust hajub igast aineringe lülist, kuid fotosünteesijad toovad seda pidevalt juurde (joonis 4.2.2.4.).

Joonis 4.2.2.4. Energiaringe on avatud ringe. Igast lülist hajub välja osa tootjate poolt püütud energiast. 

 

Kokkuvõte

Ökosüsteem on looduslik isereguleeruv tervik, milles on aineringluse kaudu seotud kõik elusorganismid ja neid ümbritsev eluta keskkond. Ökosüsteemi troofilistel tasemetel asuvad tootjad, tarbijad ja lagundajad, kes on omavahel seotud aine- ja energiaringe kaudu. Aineringe on keemiliste elementide või ühendite pidev ringlus, mis hõlmab kogu biosfääri. Elemendid läbivad muundudes toidu- ja laguahela. Aine liigub biosfääris tsükliliselt, energia ühesuunaliselt. Nii aine- kui energiaringet hoiab töös päikeselt lähtuv kiirgusenergia.

Mõisted

aineringe
energiaringe
kooslus
taimtoidulised loomad ehk herbivoorid
lihatoidulised loomad ehk karnivoorid
lagundajad
segatoidulised ehk omnivoorid
populatsioon
populatsiooni arvukus
tarbijad
tootjad
troofiline tase
ökosüsteem
(https://vara.e-koolikott.ee/taxonomy/term/3624)

Ökoloogilised tegurid

Ökoloogilised tegurid

Abiootilised ja Biootilised ökoloogilised tegurid

Sissejuhatus

Iga organism sõltub teda ümbritsevast elukeskkonnast ja teistest elusolenditest, kes temaga seda keskkonda jagavad. Teadust, mis uurib organismide suhteid ja seoseid keskkonnaga nimetatakse ökoloogiaks. Ökoloogia uurib:

• eluta keskkonna mõju elusolenditele;
• organismidevahelisi suhteid;
• aineringeid ja seda, kuidas muutused aineringetes mõjutavad organisme.

Seega on algav peatükk esimene samm teel mõistmiseni, et looduses on kõik kõigega seotud ja et inimeste tegevus muudab nii või teisiti ka iseendi elukeskkonna tingimusi.

Õpieesmärgid

Selle peatüki lõpuks:
teate,

• mis on abiootilised ehk eluta looduse tegurid;
• mis on biootilised ehk eluslooduse tegurid;
• milline on abiootiliste tegurite mõju organismide elutegevusele;
• milline on biootiliste tegurite mõju organismide erinevates kooseluvormides;
• mis on ökoloogiline amplituud;
• mis on ökoloogiline nišš;
• kes on indikaatorliigid;

oskate

• analüüsida abiootiliste tegurite toime graafikuid;
• graafiliselt iseloomustada ökoloogilise teguri toimet elusorganismidele, kanda graafikule vastavaid andmeid;
• märgata abiootiliste tegurite muutumist;
• seostada abiootiliste tegurite toimet organismide elutegevusega;
• teha järeldusi indikaatorliikide esinemise alusel.

Ebapärlikarbi lugu

Keskkonnatingimuste rolli organismide elus aitab mõista Eesti ühe haruldasema looma – ebapärlikarbi – saatus. See veel paarsada aastat tagasi Eesti ja Liivimaa jõgedes levinud karp sattus massilise väljapüügi ohvriks ja kuulub nüüd range kaitse alla nii Eestis kui kogu maailmas (joonis 4.2.1.1.).
Ebapärlikarbi levila hakkas märgatavalt kahanema 20. sajandi algusaastail, kui rohkele väljapüügile lisandus intensiivse põllumajanduse mõju jõgede ümbruses ja valgaladel.

Ebapärlikarbi tutvustuseks

Ebapärlikarp on limuste hulka kuuluv selgrootu loom. Tal on paksuseinaline, kahe poolmega pruunikasmust koda, mis kasvab kuni 15 cm pikkuseks. Jõepõhjal liikumiseks kasutab loom lihaselist jalga, mille abil kaevub ta ka veekogu põhja. Ebapärlikarbid moodustavad jõepõhjas terveid kolooniaid, kindlustamaks sellise tiheasustuse läbi endale paremad tingimused viljastumiseks (joonis 4.2.1.2.).
Looma elus on olulisel kohal ümbritsev vesi. See siseneb kehaõõnde läbi sissevooluava ja väljub väljavooluava kaudu. Veest saab karp toitu ja hapnikku, sisenenud veevoolu abil toimub ka viljastamine. Karbi toiduks on taim- ja loomhõljum, samal ajal on ta ise toiduks veeimetajatele nagu näiteks ondatrad. Ebapärlikarbil on paremini arenenud kompimis- ja maitsmismeel, kuna neil puuduvad silmad. Ja tõesti - milleks põhjaliivas tõngujale suured ja väljendusrikkad silmad.

Looma elus on olulisel kohal ümbritsev vesi. See siseneb kehaõõnde läbi sissevooluava ja väljub väljavooluava kaudu. Veest saab karp toitu ja hapnikku, sisenenud veevoolu abil toimub ka viljastamine. Karbi toiduks on taim- ja loomhõljum, samal ajal on ta ise toiduks veeimetajatele nagu näiteks ondatrad. Ebapärlikarbil on paremini arenenud kompimis- ja maitsmismeel, kuna neil puuduvad silmad. Ja tõesti - milleks põhjaliivas tõngujale suured ja väljendusrikkad silmad!

Ebapärlikarbi tutvustuseks

Ebapärlikarp on limuste hulka kuuluv selgrootu loom. Tal on paksuseinaline, kahe poolmega pruunikasmust koda, mis kasvab kuni 15 cm pikkuseks. Jõepõhjal liikumiseks kasutab loom lihaselist jalga, mille abil kaevub ta ka veekogu põhja. Ebapärlikarbid moodustavad jõepõhjas terveid kolooniaid, kindlustamaks sellise tiheasustuse läbi endale paremad tingimused viljastumiseks.

Ebapärlikarbi seiklusrikas lapsepõlv

Kuu aja pärast vastsed vabanevad lõpustelt ja kaovad vette. Järgneb karbi elu kriitiline periood, kus ujuvatel vastsetel tuleb leida vaheperemees, kelle lõpustel edasi areneda ja uude elupaika liikuda. Meie oludes on vaheperemeheks jõeforell, meriforell, lõhe ja mõned teised kalaliigid. Vastsed jäävad kala lõpustele kuni järgmise aasta kevadeni. Siis langevad nad veekogu põhja ja kaevuvad üleni liiva sisse, kus veedavad järgmised 2 aastat. 

Juulis-augustis muneb emakarp mantliõõnde umbes 200 000 muna. Seal need uhutakse sissetuleva veega üle ning viljastatakse isaslooma seemnerakkude poolt (joonis 4.2.1.3.). Koorunud vastsed kinnituvad karbi lõpustele.

Seega sõltub ebapärlikarbi elu täielikult kaladest, kusjuures vastsete kandmine ei tekita kaladele mingeid probleeme. Sellist kooseluvormi kahe organismi vahel, kus üks pool saab kasu ja teisele poolele igasugune mõju puudub, nimetatakse kommensalismiks.

Ebapärlikarbi elu mõjutavad tingimused

• puhas, külm ja hapnikurikas vesi;
• elupaigaks sobiv veekogu põhi;
• sobivate vaheperemeeste leidumine;
• toidukonkurentide ja vaenlaste esinemine veekogus.

Puhas, külm ja hapnikurikas vesi

Ebapärlikarbid ja nende noorjärgud on vee omaduste suhtes väga tundlikud, eelistades elada külmaveelistes puhastes, elustiku poolest rikastes vooluveekogudes (joonis 4.2.1.4.). Vee happesus (pH) peab olema vahemikus 6–7. Vee temperatuur peab püsima alla 14˚C, kuna veetemperatuur üle 18˚C tekitab loomale juba probleeme.
Jahe vesi sisaldab rohkem hapnikku kui soe vesi. Lisaks hakkavad soojas vees küllaldase valguse ja toitainete juures vohama vetikad. Vetikad katavad karpide kodasid ja vee sissevooluavasid, mis viib lõpuks looma hukkumiseni.
Vee rauasisaldus peab olema madal. Vastasel korral tekib veekogu põhja koorik, mis takistab karpide liikumist ja noorjärkude kaevumist.

Elupaigaks sobiv veekogu põhi

Ebapärlikarbid ja nende noorjärgud on vee omaduste suhtes väga tundlikud (joonis 4.2.1.4.) Ebapärlikarbile saavad tihti saatuslikuks liigsed setted, mis katavad kinni karbile vajalikud elupaigad. Suur osa setetest võib pärineda jõest endast, kus veevool paigutab ümber jõe kalda- ja põhjamaterjali. Teine osa setetest tuleb veekogusse seoses inimtegevusega, eelkõige maaparandusega. Jõgesid ja nendesse suubuvaid ojasid-kraave süvendades ning õgvendades läheb liikvele kaldamaterjal - liiv, kruus jms. Jämedamad setted matavad ajapikku enda alla kärestikud ja kaldaalused süvikud, kus on ebapärlikarbile kõige soodsamad elupaigad.
Jõe setete koormust suurendavad sügiseti ka puudelt-põõsastelt pudenevad lehed. Veel eelmise sajandi keskel kasutati jõgede kaldaid karjamaadena, kaldaid niideti ja kaldavõsa raiuti kütteks. Seetõttu oli vähe vette varisenud puid ja voolusäng oli avatud valgusele.

Sobivate vaheperemeeste leidumine

Joonis 4.2.1.5. Lõhe

Ebapärlikarbi elu sõltub täielikult kaladest, kelle lõpustele kinnituvad karbi vastsed. Karbi arengu ja leviku teeb keeruliseks asjaolu, et peamised vaheperemehed nagu lõhe ja jõeforell on veekvaliteedi suhtes sama nõudlikud nagu karp isegi (joonised 4.2.1.5. ja 4.2.1.6.). Lisaks mõjutavad nende kalade arvukust veekogude rajatised nagu tammid ja paisutused, mis takistavad kalade liikumist kudealadele. Mõnel pool tõrjutakse need kalad välja võõrliigi, vikerforelli, poolt.

Sobivate vaheperemeeste leidumine

Joonis 4.2.1.5. Lõhe

Ebapärlikarbi elu sõltub täielikult kaladest, kelle lõpustele kinnituvad karbi vastsed. Karbi arengu ja leviku teeb keeruliseks asjaolu, et peamised vaheperemehed nagu lõhe ja jõeforell on veekvaliteedi suhtes sama nõudlikud nagu karp isegi (joonised 4.2.1.5. ja 4.2.1.6.). Lisaks mõjutavad nende kalade arvukust veekogude rajatised nagu tammid ja paisutused, mis takistavad kalade liikumist kudealadele. Mõnel pool tõrjutakse need kalad välja võõrliigi, vikerforelli, poolt.

Joonis 4.2.1.6. Jõeforell

Suhted toidukonkurentide ja looduslike vaenlastega

Põhja-Ameerikas tekitab ebapärlikarbile probleeme võõrliigina leviv rändkarp kui toidukonkurent.
Euroopa jõgedele ja kanalitele levis rändkarp laevade abil Musta mere jõesuudmetest juba 19. sajandil. Eestisse jõudis rändkarp 1930. aastatel tõenäoliselt Peipsi kaudu ja levis edasi teistesse veekogudesse. Tänaseks katab see karp Peipsi põhjas suured alad. Arvatakse koguni, et rändkarpi on Peipsis kaalu järgi rohkem, kui kõiki teisi loomi kokku.
Nagu pea kõik karbid, toitub ka rändkarp hõljumist, mida ta saab läbi kehaõõnsuse vett filtreerides. Seetõttu on massiliselt levinud rändkarp järvedes isegi kasulik, sest puhastab vett ja hoiab seda selgemana. Kuna ka ebapärlikarp toitub planktonist, siis on rändkarp talle toidukonkurent.
Teoreetiliselt kujutab ebapärlikarbile ohtu ka teine Eestimaale rännanud võõrliik – ondatra, kes karpidest toitub.
Viimaste aastakümnete nuhtluseks on saanud koprad, kes langetavad puid ja ajavad seeläbi setteid liikvele. Selle tulemusel vool aeglustub, karbid mattuvad setete alla ja hukkuvad. 2003. aasta sügisel kontrolliti ühes Eesti leiukohas koprapaisu lõhkumise järel setete paiknemist ja nende mõju karpidele. Uurijate esmase hinnangu kohaselt suri setete all ligikaudu poole kilomeetri ulatuses üle 5000 ebapärlikarbi.

Elusorganisme mõjutavad erisugused ökoloogilised tegurid

Iga organism sõltub teda ümbritsevatest keskkonnatingimustest. Mõned neist pärinevad eluta loodusest, need on eluta looduse ehk abiootilised tegurid: päikesevalgus, sademed, temperatuur, happesus, mineraalühendid jms.
Samal ajal sõltuvad kõik organismid ka teistest organismidest. Need on eluslooduse ehk biootilised tegurid. Keegi võib neid ära süüa (kisklus), nende arvel elada (parasiitlus), neid abistada ja vajada omakorda nende abi (sümbioos) jpm. Pea kõik elusorganismid võitlevad siin ilmas teiste organismidega valguse, toidu ja muu eluks vajaliku pärast. Sh võimaluse pärast jätta endast maha võimalikult palju järglasi. See on konkurents. Edukam on see, kellel on kõige rohkem järglasi.
Viimased 500 000 aastat on Maa erinevaid elukooslusi mõjutanud inimene. Seega lisandus eluta ja eluslooduse teguritele veel inimmõju. Nii näiteks mõjutas inimene ebapärlikarbi arvukust nii pärle kogudes kui ka karbi elutingimusi muutes.

Ökoloogiline amplituud

Organismid suudavad elada keskkonnategurite kindlas vahemikus. Seda vahemikku nimetatakse ökoloogiliseks amplituudiks. Tundlikel liikidel on see kitsam, vastupidavatel laiem. Viimased suudavad elada teatava keskkonnatingimuse laias piirkonnas.
Näide
Taimed kasvavad muldadel, mille happesus (pH) on vahemikus 3,5 kuni 9. 3,5 on pH miinimumväärtus (suurim happesus), mida enamus taimi talub. Elukeskkond happesusega üle 9 ületab samuti enamike taimede taluvuspiiri. Keskkonna happesus väljaspool neid piire on taimedele enamasti sobimatu. Igal taimeliigil on talle kõige sobivam ehk optimaalne pH vahemik, kus nad kõige paremini kasvavad (joonis 4.2.1.7.).

Joonis 4.2.1.7. Taimedele sobiv mulla happesus on pH vahemikus 3,5 - 9

Kus on elajal hea elada?

Liigi või populatsiooni püsimiseks vajalike keskkonnategurite kogumit, kus populatsioonil on elamiseks, arenguks ja paljunemiseks sobivad tingimused, nimetatakse ökoloogiliseks nišiks ehk ökonišiks. On selge, et kõik keskkonnatingimused (temperatuur, happesus, toitainete sisaldus jms) on harva ühekorraga liigi jaoks sobivaimas väärtuses. Sel juhul määrab populatsiooni edukuse antud elupaigas ära see tegur, mis kõige tugevamini piirab organismi toimetulekut. Sellist tegurit nimetatakse piiravaks ehk limiteerivaks teguriks ja kõnealust seaduspärasust nn tünnilaua printsiibiks. Reegli paremaks mõistmiseks kirjeldatakse tünni, mis koosneb ebaühtlase pikkusega laudadest – mõned on pikemad, teised lühemad. Tingimused määrab tünni kõige lühem laud, kust vesi välja voolama hakkab.
Nii näiteks ei piisa, kui teie salatipeenar on hästi hooldatud ja kastetud. Taimed jäävad kängu, kui nad ei saa piisavalt valgust. Valgus on antud juhul limiteeriv tegur.  

Indikaatorid

Mõne näitaja suhtes tundlikke ehk kitsa ökoloogilise amplituudiga liike võib kasutada indikaatoritena.
See tähendab, et teatud keskkonnatingimuste üle võib otsustada juba indikaatorliigi leidumise, arvukuse ja seisundi põhjal.
Indikaatorliike kasutatakse näiteks saaste tuvastamisel, vääriselupaikade valimisel jm. Selliste liikide põhjal saavad ajaloolased teavet muistsete asustuste arengu kohta, geoloogid maavara leidumisest ja muud sellist.

Kokkuvõte

Iga organism sõltub teda ümbritsevatest keskkonnatingimustest. Valgus, sademed, temperatuur, happesus, toitainete sisaldus jms on eluta looduse ehk abiootilised tegurid.
Samal ajal sõltuvad kõik organismid ka teistest organismidest, need on eluslooduse ehk biootilised tegurid. Organismidevaheliste suhete näiteks on sümbioos, kommensalism, parasitism, kisklus, konkurents jm.
Eluta ja eluslooduse ökoloogilistele teguritele lisandub veel inimmõju.
Organismid saavad elada teatud tingimuste vahemikus. Organismile sobivat ökoloogiliste tingimuste kogumikku nimetatakse ökonišiks. Mõned organismid taluvad laias ulatuses ökoloogilisi tingimusi, need on laia ökoloogilise amplituudiga liigid. Mõningaid kitsa ökoloogilise amplituudiga liike kasutatakse indikaatorliikidena keskkonna omaduste hindamisel.

Mõisted

abiootilised ehk eluta looduse tegurid
biootilised tegurid ehk elus looduse tegurid
indikaatorliigid
limiteerivad tegurid
ökoloogia
ökoloogiline amplituud
ökoloogiline nišš

<Tegemist on vabavaralise materjaliga>
(https://vara.e-koolikott.ee/taxonomy/term/3623)

Keskkond

Keskkond ehk miljöö (inglise keeles environment, saksa keeles Umgebung, Umwelt) on asjade, tingimuste ja suhete süsteem. Keskkond võib hõlmata kogu maailma selle mitmekesisuses, kuid keskkond võib olla ka näiteks looduslik (ökoloogiline, bioloogiline), majanduslik, sotsiaalne, kultuuriline, tehnoloogiline või muu keskkond.

Sotsiaalne keskkond:

Sotsiaalne keskkond hõlmab suhteid muude (majandusega kaudselt või mitte seotud) ühiskonna allsüsteemide ehk institutsioonidega nagu kultuur, õigus, poliitika, kirik. Majanduslik keskkond on sotsiaalse keskkonna osa.

Majanduslik keskkond:

Majanduslik keskkond väljendub seostes regiooni-, riigi- ja maailmamajandusega.

Tehnoloogiline keskkond:

Tehnoloogiline keskkond hõlmab inimese poolt ümber kujundatud loodust ehk tehismaailma — tehnoloogiat ja tehnikat.

Ökoloogiline keskkond:

Keskkond ehk elukeskkond (ka looduslik keskkond, looduskeskkond) on organismi mõjutavate biootiliste ja abiootiliste tegurite (ökoloogiliste tegurite) kogum.
Abiootilised tegurid on näiteks valgus, temperatuur, vesi ja nii edasi. Biootilised tegurid on liigikaaslased ja kõik muud organismi ümbritsevad ja mõjutavad elusorganismid.
Iga keskkonnateguri suhtes on organismil taluvuspiirid, mille ületamine viib organismi hukkumiseni. Taluvuspiiride vahemik moodustab organismi ökoloogilise niši (ökoloogilise amplituudi). Eri organismidel on eri keskkonnategurite suhtes erinev taluvus, mida nimetatakse kohastumuseks. Taluvuspiiride väike nihkumine on aklimatiseerumine. Kui organismi ümbritsevate keskkonnategurite väärtused on tema taluvuspiiride lähedal, tekib organismil keskkonnastress.
Organismi poolt eristatavat keskkonda nimetatakse organismi omailmaks.

Ökoloogia

Ökoloogia (kreeka sõnast oikos 'maja, kodu' + logos "õpetus" või "sõna") on teadus organismide ja keskkonna (sh nii elus- kui eluta looduse) vahelistest suhetest. Ökoloogiat on defineeritud ka kui õpetust interaktsioonidest, mis määravad ära organismide leviku ja arvukuse. Interaktsioonid võivad olla isendite vahelised asurkondade sees ja eri asurkondade vahel. Isendite, asurkondade ja keskkonna vastastikmõjud moodustavad ökosüsteeme.
Ökoloogia mõiste võttis 1866. aastal kasutusele saksa bioloog, loodusteadlane ja filosoof Ernst Haeckel (1834–1919), kes kasutas sõna oekologie ja defineeris seda kui looma suhet tema orgaanilise ja anorgaanilise keskkonnaga.

Seos teiste valdkondadega

Ökoloogia on tihedalt seotud paljude teiste uurimisvaldkondadega. Ökoloogia on nii bio- kui keskkonnateadus ning on seotud tänapäeval nii matemaatika, molekulaarbioloogia kui ka sotsiaalteadustega. Ökoloogia on ka lähedalt seotud selliste uurimisvaldkondadega nagu etoloogia ja käitumisökoloogia, looduskaitsebioloogia ja biogeograafia.
Ökoloogial on mitmeid alakategooriaid. Taimeökoloogia keskendub taimedele ja taimekooslustele ning uurib taimede seoseid teiste organismide ja elutu keskkonnaga. Loomaökoloogia ehk zooökoloogia on teadus, mis uurib loomade isendite ja populatsioonidega kujunenud vastastikuseid suhteid ja keskkonnaseoseid.

Ajalugu

Algusaeg

Nagu paljudel uurimisvaldkondadel, ei saa ka ökoloogial leida kindlat alguspunkti ja praktilisest vajadusest tulenevana tundsid inimesed ökoloogilisi seoseid juba iidsel ajal. Ökoloogia arengu alguseks võib lugeda Vana-Kreeka õpetlasi, eriti Theophrastost, kes kirjeldas esimesena põhjalikult organismide vastastikuseid mõjusid teiste organismide ja keskkonnaga. Mutualismi kirjeldas esimesena Herodotos (suri 425 eKr), kes täheldas, et Niiluse krokodillid lasevad lindudel oma suust kaane nokkida. Selline suhe on kasulik mõlemale osapoolele: linnud saavad toitu ja krokodillid vabanevad parasiitidest. Ka Hippokratese ja Aristotelese töödes on viiteid ökoloogiale. Ökoloogilised kontseptsioonid nagu toiduahel, populatsiooni regulatsioon ja produktiivsus töötati algselt välja 17. sajandil mikrobioloogia isaks peetava Antonie van Leeuwenhoeki (1632–1723) ja botaaniku Richard Bradley (1688?–1732) poolt. Geograaf Alexander von Humboldt (1769–1859) oli ökoloogilise mõtlemise teerajaja ja üks esimesi, kes täheldas looduses esinevaid ökoloogilisi gradiente (ökokliin) ehk liikide vaheldumist piki üht keskkonnagradienti (nt liikide vaheldumine sõltuvalt maapinna kõrgusest) Tänapäevase ökoloogia rajajateks peetakse loodusloo uurijaid Alexander von Humboldti, James Huttonit ja Jean-Baptiste Lamarcki.

Alates 20. sajandi algusest

Tänapäevane ökoloogia on noor teadusharu, mis sarnaselt evolutsioonibioloogiaga sai suuremat teaduslikku tähelepanu alles 19. sajandi lõpus.
20. sajandi alguses arenes ökoloogia kirjeldavast loodusteadusest rohkem analüütiliseks. 1905. aastal avaldas Frederic Clements esimese ökoloogiaraamatu Ameerika Ühendriikides, tutvustades ideed taimekooslustest kui superorganismidest. See publikatsioon vallandas arutelu ökoloogilise holismi ja individualismi vahel, mis kestis kuni 1970. aastateni. Klementi superorganismi paradigma vaidlustas Henry Gleason, väites, et ökoloogilised kooslused arenevad unikaalsetest ja juhuslikest assotsiatsioonidest. See tajuline nihe asetas tähelepanu tagasi individuaalsete organismide elukäikudele ja sellele, kuidas need on kooslusega seotud. Raymond Lindeman kirjutas 1942. aastal uurimuse troofilisest dünaamikast ökoloogias, sellest sai alus suurele osale tulevastele uurimistöödele ökosüsteemide energia ja ainevoo teemadel. Robert E. MacArthur edendas matemaatilist teooriat, ennustusi ja teste ökoloogiavallas 1950. aastatel. Ökoloogia arengus on kaasa aidanud ka vene mineraloog ja geokeemik Vladimir Vernadski 1920. aastatel biosfääri kontseptsiooniga.
Ökoloogia populaarsus tõusis järsult 1960. ja 1970. aastatel seoses roheliste liikumistega, ökoloogial on tugevad ajaloolised ja teaduslikud seosed keskkonnajuhtimise ja keskkonnakaitsega.

Meetodid

Kuna ökoloogid tegelevad elussüsteemidega, mil on palju muutujaid, siis ei saa kasutada samu teaduslikke meetodeid mida kasutavad füüsikud ja keemikud. Tehnikaid ei ole kerge üle kanda ökoloogiasse ja tulemused ei saa olla kunagi sama täpsed kui füüsikas, keemias või mõnes paremini mõõdetavamas bioloogia valdkonnas. Hoolimata nendest probleemidest, saab paljut ka mõõta keemiliselt ja füüsikaliselt. Biostatistika areng, paremad proovivõtumeetodid ja eksperimentide keerukamaks muutumine võimaldavad ökoloogiale läheneda kvantifitseeritud statistilisel moel.

Ökoloogia harud

• Autökoloogia on ökoloogia haru, mis tegeleb organismide keskkonnanõudluste ja keskkonnasuhete uurimise ja kirjeldamisega.
• Demökoloogia ehk populatsiooniökoloogia on ökoloogia haru, mis uurib organismide populatsioone ja nende keskkonnaoludest johtuvat dünaamikat
• Sünökoloogia on ökoloogia haru, mis tegeleb liikidevaheliste suhetega ökosüsteemides, organismide mitmeliigiliste koosluste (ehk biotsönooside) ja nende dünaamikaga, liikide kooseksisteerimise mehhanismidega, koosluste keskkonnasuhetega.
• Ökofüsioloogia on bioloogias teadus organismide (või üldisemalt biosüsteemide) talitlustest seoses keskkonnatingimustega. Ta on ökoloogia ja füsioloogia piiriteadus.
• Ökofüsioloogia keskseks valdkonnaks on organismide adaptatsioonide uurimine. Eestis tegeletakse taimede ökofüsioloogiaga Tartu Ülikooli Ökoloogia- ja Maateaduste Instituudis, mida juhatab prof. Kirsta Lõhmus. Lindude ökofüsioloogiaga on tegelenud füsioloogilise ökoloogia prof. Peeter Hõrak. Putukate ökofüsioloogiaga on tegelenud Aare Kuusik, Anne Luik ja Alo Vanatoa Zooloogia ja Botaanika Instituudis ning hiljem Maaülikoolis.
• Taimeökoloogia hõlmab taimekoosluste ja taimeliikide ökoloogia uuringuid, käsitledes nende seoseid abiootilise keskkonnaga, samuti interaktsioone teiste organismidega erinevates ajamastaapides. Eestis tegeletakse taimeökoloogiaga Tartu Ülikooli Ökoloogia- ja Maateaduste Instituudis. Eestis tegelevad taimeökoloogiaga näiteks Kristjan Zobeli töörühm ja Martin Zobeli taimeökoloogia töörühm.
• Loomaökoloogia ehk zooökoloogia on teadus, mis uurib loomade (üksikisendite ja populatsioonide) ajalooliselt kujunenud vastastikuseid suhteid ja keskkonnaseoseid. Loomaökoloogia tähtsamad harud on toitumis- ja sigimisökoloogia.
• Rakendusökoloogia on ökoloogia valdkond, mis tegeleb ökosüsteemide majandamisel ja ökotehnoloogias esilekerkivate teaduslike probleemidega.
• Makroökoloogia on ökoloogia valdkond, mis tegeleb suureskaalaliste ökoloogiliste protsesside uurimisega. Makroökoloogiaga tegeleb Eestis Tartu Ülikooli ökoloogia- ja maateaduste instituudis Meelis Pärteli juhitav makroökoloogia töörühm.

Organisatsioonitasemed

• Geen
• Rakk
• Kude
• Organ
• Isend
• Populatsioon
• Kooslus
• Ökosüsteem
• Bioom
• Biosfäär

Mõisteid

• Ökosüsteem on isereguleeruv ja arenev tervik, mille moodustavad toitumissuhete kaudu üksteisega seotud organismid koos neid ümbritseva keskkonnaga. Ökosüsteem koosneb elus ja eluta komponendist.
• Ökoloogiline nišš on roll ja ruum, mida organism täidab ökosüsteemis. Igal liigil arvatakse olevat oma unikaalne nišš. Nišikontseptsiooni populariseerija G. Evelyn Hutchinson defineeris nišši kui piirkonda, kus organism saab edukalt paljuneda n-mõõtmelises hüperruumis, mille dimensioonideks on olulised keskkonnategurid.
• Biodiversiteet ehk bioloogiline mitmekesisus ehk elurikkus on mingi ökosüsteemi taksonoomiliste üksuste mitmekesisus; see hõlmab geneetilist, liigilist ja ökosüsteemide mitmekesisust, kuigi enamasti peetakse silmas liikide mitmekesisust. Võib ka öelda, et see on eluvormide varieerumise määr antud planeedi, bioomi, ökosüsteemi või liigi sees. Sõna "biodiversity" võeti kasutusele 1980ndatel Ameerika Ühendriikides. Biodiversiteet ehk bioloogiline mitmekesisus on jaotunud maakeral ebaühtlaselt ja sel on kombeks koguneda tulipunktidesse.
• Keskkonnategur või ökoloogiline tegur (ka keskkonnafaktor) on sellised aine, energia või informatsiooni vood, mis mõjutavad biosüsteeme ja mille mõjul toimuvad ökoloogilised interaktsioonid.
• Kooslus ehk biotsönoos tähistab samal geograafilisel alal elavaid interakteeruvaid eri liikide populatsioone, ökoloogiline süsteem, mis koosneb rohkem kui ühest liigist.
• Bioomid on struktuuri ja funktsiooni poolest sarnaste ökosüsteemide kogumid maakeral. Maismaa bioomideks on rohumaad, tundrad, kõrbed, troopilised vihmametsad ning parasvöötme okas- ja lehtmetsad. Veebioomid jagunevad magevee- ja merebioomideks.
• Biosfäär on globaalne kõigi ökosüsteemide kogum. Biosfääri saab kutsuda ka elu tsooniks planeedil Maa, biosfäär on isereguleeruv ja suletud süsteem, kui välja arvata päikese ja kosmiline kiirgus ning maa sisesoojus.
• Populatsiooniökoloogia ehk demökoloogia uurib liikide populatsioonide dünaamikat ja kuidas populatsioonid interakteeruvad keskkonnaga. Populatsioon koosneb sama liigi isenditest, kes elavad ja interakteeruvad samas elupaigas ja nišis.
• Metapopulatsioon koosneb rändavate või levivate isendite populatsioonidest. Rändavate või levivate isendite kaudu on need populatsioonid seotud ja moodustavad süsteemi.
• Sünökoloogia tegeleb liikidevaheliste suhetega ökosüsteemides, sünökoloogia uurib samal geograafilisel alal elavate organismide omavahelisi suhteid.