Biologia 3: luku 2 Ympäristöekologista tutkimusta tehdään monella tasolla

Ympäristöekologia on nuori tieteenala

Ekologia keskittyy tarkastelemaan ihmisen toiminnan vaikutuksia luonnon ekologisiin prosesseihin. Vuonna 1923 voimaan tullut luonnonsuojelulaki painotti maisemallisesti upeiden alueiden suojelua sekä harvinaisten kasvi- ja eläinlajien rauhoittamista. Kaivinkoneen kauhan tekemä viiltohaava suohon katkaisee suon monituhatvuotisen kehityksen. Kuivuttuaan suoekosysteemi alkaa muuttua metsäekosysteemiksi.

Abioottisten ympäristötekijöiden muutokset näkyvät usein eliöiden elinkyvyssä ja runsaudessa

Jonkin lajin äkillinen runsastuminen tai katoaminen voi olla signaali siitä, että jokin olennainen tekijä on muuttunut joko elottomassa tai elollisessa ympäristössä. On todennäköistä, että vaikutus heijastuu myöhemmin myös muihin ekosysteemin lajeihin, koska lajien välillä on useimmiten hyvin monenlaisia riippuvuussuhteita.

Eliöiden levinneisyys ja hyvinvointi riippuvat monista elinympäristön elottomista eli abioottisista muuttujista, kuten lämpötilasta, happamuudesta, vedestä tai valosta. Minimitekijäksi sanotaan sitä ympäristötekijää, jota on niukimmin tarjolla suhteessa eliön tarpeisiin ja joka siten vaikuttaa eniten sen esiintymiseen.

Ihminen muuttaa eliöiden abioottista ympäristöä esim päästämällä luontoon happamoittavia tai muuten haitallisia aineita. Liian nopea, hyvin suuri tai pitkään vaikuttava muutos heikentää eliöiden elinkykyä, vaikeuttaa niiden lisääntymistä tai aiheuttaa lopulta eliöiden kuoleman. Jotkin lajit sietävät hyvin muutoksia, toiset ovat kapea-alaisia sietokykynsä suhteen. Kapea-alaiset lajit ovat tämän ominaisuutensa ansiosta  hyviä ilmentäjä- eli indikaattorilajeja, joiden runsaudessa tapahtuvat muutokset kertovat konkreettisesti elinympäristön muuttumisesta. Indikaattorilajeja tarkkailemalla voidaan tehdä helposti ja luotettavasti päätelmiä ympäristön tilasta.

On tärkeää, että ympäristössä tehdään säännöllisiä mittauksia, jotta mahdolliset muutokset havaitaan ajoissa. Ekosysteemien myrkkyjen ja niiden vaikutusten tutkimiseen erikoistunutta tieteenalaa sanotaan ekotoksikologiaksi.

Populaatioiden muutokset vaikuttavat eliöyhteisöön

Populaation kasvua sääteleviä tekijöitä sanotaan ympäristön vastukseksi. Niitä ovat ravinnon määrä, pedot, loiset ja erilaiset taudit. Ympäristön kantokyvyllä tarkoitetaan suurinta populaatiotiheyttä, jonka elinympäristö voi elättää.

Kahden tai useamman lajin välistä, läheistä yhteiselämää sanotaan symbioosiksi. Symbioosia kutsutaan mutualismiksi, jos yhdessä eläminen hyödyttää molempia osapuolia. Eliöyhteisönsä avainlajeiksi sanotaan lajeja, jotka ovat niin keskeisiä ekosysteeemin kannalta, että niiden häviäminen saisi aikaan merkittäviä muutoksia eliöyhteisössä tai ekosysteemin toiminnassa.

Eri ketojen paikalllispopulaatiot muodostavat yhdessä kokonaisuuden, jota sanotaan metapopulaatioksi. Lajin paikalliset populaatiot ovat niin pieniä, että ne uhkaavat kuolla kokonaan. Metapopulaatio kuitenkin säilyy, koska uusia yksilöitä siirtyy muista populaatioista asuttamaan tyhjiksi jääneitä niittyjä.

Kokonaiset ekosysteemit voivat muuttua ihmisen vaikutuksesta

Maanviljelyn aloittaminen ja kiinteän asutuksen alkaminen olivat ensimmäisiä askelia kohti luonnon voimaperäistä muuttamista. Teollistuminen yhdessä väkiluvun kasvun kanssa on kiihdyttänyt luonnonvarojen käyttöä entisestään. Monissa maissa metsät on hakattu melkein kokonaan, ja alkuperäinen kasvillisuus on korvautunut toisenlaisella.

Kasvillisuuden vaihtuminen on muuttanut myös eläimistöä, koska monien alkuperäisten lajien ekologiset lokerot ovat hävinneet. Viljellessään maata ihminen luo pellon, joka on hyvin yksinkertainen ekosysteeminä, koska siinä kasvaa usein vain yhtä kasvilajia. Yksinkertaiset ekosysteemit ovat hyvin häiriöherkkiä, koska niistä puuttuvat ne bioottiset tekijät, jotka normaalissa ekosysteemissä säätelevät populaatioiden kokoa. Esim jokin tuhohyönteinen voi lisääntyä räjähdysmäisesti, koska sillä on tarjolla runsaasti ravintoa, mutta ei sen kantaa kurissa pitävää petoa.

Ihmisen toiminnan seurauksena myös aineiden kierto ekosysteemeissä voi muuttua haitallisesti. Esim hiilen kierto on teollisena aikana muuttunut siten, että hiilidioksidia vapautuu ilmakehään yhä enemmän ja vastaavasti hiilen sitoutuminen on vähäisempää. Niimpä ilmakehän hiilidioksidipitoisuus on kasvanut selvästi. Ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden kasvun oletetaan vaikuttavan maailmanlaajuiseen ilmaston lämpenemiseen.