جزوه اکولوژی
دانلود فایل
اکولوژی (از یونانی : οἶκος ، «خانه» و -λογία ، «مطالعه») [A] مطالعه روابط بین موجودات زنده، از جمله انسان، و محیط فیزیکی آنهاست. اکولوژی ارگانیسم ها را در سطح فرد، جمعیت ، جامعه ، اکوسیستم و بیوسفر در نظر می گیرد. بوم شناسی با علوم نزدیک به جغرافیای زیستی , زیست شناسی تکاملی , ژنتیک , اخلاق شناسی و تاریخ طبیعی همپوشانی دارد . اکولوژی شاخه ای از زیست شناسی استو مترادف با محیط زیست نیست
از جمله موارد دیگر، اکولوژی مطالعه موارد زیر است: جزوه اکولوژی
فرآیندهای زندگی، تعاملات، و سازگاری
حرکت مواد و انرژی از طریق جوامع زنده
توسعه پی در پی اکوسیستم ها
همکاری، رقابت و شکار درون و بین گونه ها .
فراوانی ، زیست توده ، و توزیع موجودات زنده در زمینه محیط زیست .
الگوهای تنوع زیستی و تأثیر آن بر فرآیندهای اکوسیستم
اکولوژی دارای کاربردهای عملی در زیست شناسی حفاظت ، تالاب مدیریت، مدیریت منابع طبیعی ( بومشناسی کشاورزی ، کشاورزی ، جنگلداری ، خاک های جنگل ، ماهیگیری )، برنامه ریزی شهرستان ( اکولوژی شهری )، سلامت و بهداشت جامعه ، اقتصاد ، پایه و علوم کاربردی ، و تعامل اجتماعی انسان ( بوم شناسی انسانی ).
کلمه “اکولوژی” (“Ökologie”) در سال ۱۸۶۶ توسط دانشمند آلمانی Ernst Haeckel ابداع شد و جزوه اکولوژی در اواخر قرن ۱۹ به یک علم دقیق تبدیل شد . مفاهیم تکاملی مربوط به انطباق و انتخاب طبیعی سنگ بنای نظریه اکولوژیک مدرن هستند .
اکوسیستم‌ها سیستم‌های متقابل دینامیکی از موجودات ، جوامعی که تشکیل می‌دهند و اجزای غیر زنده محیطشان هستند. فرآیندهای اکوسیستم، مانند تولید اولیه ، چرخه مواد مغذی ، و ساختن طاقچه ، جریان انرژی و ماده را از طریق یک محیط تنظیم می‌کنند. اکوسیستم دارند بیوفیزیکی مکانیزم بازخورد است که فرآیندهای متوسط اقدام در زندگی ( زنده ) و غیر زنده ( غیر زنده ) اجزای این سیاره است. اکوسیستم ها عملکردهای حامی حیات را حفظ می کنند و خدمات اکوسیستمی مانند تولید زیست توده را ارائه می دهند(غذا، سوخت، فیبر و دارو)، تنظیم آب و هوا ، چرخه های بیوژئوشیمیایی جهانی ، تصفیه آب ، تشکیل خاک ، کنترل فرسایش ، حفاظت در برابر سیل، و بسیاری از ویژگی های طبیعی دیگر با ارزش علمی، تاریخی، اقتصادی یا ذاتی.
دامنه اکولوژی شامل مجموعه وسیعی از سطوح متقابل سازمان است که از سطح خرد (مثلاً سلول‌ها ) تا پدیده‌های مقیاس سیاره‌ای (مثلاً بیوسفر ) را در بر می‌گیرد . به عنوان مثال، اکوسیستم ها حاوی منابع غیرزیست و اشکال زندگی متقابل هستند (یعنی ارگانیسم های فردی که در جمعیت هایی جمع می شوند که در جوامع اکولوژیکی مجزا جمع می شوند). اکوسیستم ها پویا هستند، آنها همیشه یک مسیر متوالی خطی را دنبال نمی کنند، اما همیشه در حال تغییر هستند، گاهی به سرعت و گاهی آنقدر آهسته که ممکن است هزاران سال طول بکشد تا فرآیندهای اکولوژیکی مراحل متوالی خاصی را ایجاد کنند.از یک جنگل منطقه یک اکوسیستم می تواند بسیار متفاوت باشد، از کوچک تا وسیع. یک درخت تنها پیامد کمی برای طبقه بندی یک اکوسیستم جنگلی دارد، اما به شدت مربوط به موجوداتی است که در آن و روی آن زندگی می کنند.جزوه اکولوژی [۱] چندین نسل از جمعیت شته می تواند در طول عمر یک برگ وجود داشته باشد. هر یک از آن شته ها به نوبه خود از جوامع مختلف باکتریایی حمایت می کنند. [۲] ماهیت ارتباطات در جوامع بوم شناختی را نمی توان با دانستن جزئیات هر گونه به صورت مجزا توضیح داد، زیرا تا زمانی که اکوسیستم به عنوان یک کل یکپارچه مورد مطالعه قرار نگیرد، الگوی نوظهور نه آشکار می شود و نه پیش بینی می شود. [۳]با این حال، برخی از اصول بوم‌شناختی ویژگی‌های جمعی را نشان می‌دهند که در آن مجموع مؤلفه‌ها ویژگی‌های کل را توضیح می‌دهند، مانند نرخ زاد و ولد یک جمعیت با مجموع تولدهای فردی در یک بازه زمانی تعیین‌شده برابر است. [۴]
زیرشاخه های اصلی بوم شناسی، بوم شناسی جمعیت (یا جامعه ) و بوم شناسی اکوسیستم ، نه تنها در مقیاس، بلکه در دو پارادایم متضاد در این زمینه تفاوت دارند. اولی بر توزیع و فراوانی موجودات تمرکز دارد، در حالی که دومی بر مواد و شار انرژی تمرکز دارد. [۵]
سلسله مراتب
همچنین نگاه کنید به: سازمان بیولوژیکی و طبقه بندی بیولوژیکی
رفتارهای سیستم ابتدا باید در سطوح مختلف سازمان آرایه شوند. رفتارهای مربوط به سطوح بالاتر با سرعت آهسته رخ می دهد. برعکس، سطوح سازمانی پایین تر، نرخ های سریعی را نشان می دهند. به عنوان مثال، تک برگ درختان به سرعت به تغییرات لحظه ای در شدت نور، غلظت CO 2 و موارد مشابه واکنش نشان می دهند . رشد درخت کندتر پاسخ می دهد و این تغییرات کوتاه مدت را یکپارچه می کند.
اونیل و همکاران (۱۹۸۶) [۶] : ۷۶
مقیاس پویایی اکولوژیکی می تواند مانند یک سیستم بسته عمل کند، مانند شته هایی که روی یک درخت مهاجرت می کنند،جزوه اکولوژی در حالی که در همان زمان با توجه به تأثیرات در مقیاس وسیع تر، مانند جو یا آب و هوا، باز باقی می مانند. از این رو، اکولوژیست ها اکوسیستم ها را به صورت سلسله مراتبی با تجزیه و تحلیل داده های جمع آوری شده از واحدهای در مقیاس کوچکتر، مانند انجمن های پوشش گیاهی ، آب و هوا، و انواع خاک ، طبقه بندی می کنند و این اطلاعات را برای شناسایی الگوهای نوظهور سازماندهی و فرآیندهای یکنواخت که در محلی تا منطقه ای، چشم انداز ، و زمانی عمل می کنند، ادغام می کنند. ترازو
برای ساختار مطالعه اکولوژی در چارچوبی مفهومی قابل مدیریت، جهان بیولوژیکی در یک سلسله مراتب تودرتو سازماندهی شده است که در مقیاسی از ژن ، سلول ، بافت ، اندام ، ارگانیسم ، گونه ، جمعیت ، اجتماع و… اکوسیستم ها ، به بیوم ها ، و تا سطح زیست کره . [۷] این چارچوب یک نظام همه‌جانبه [۸] را تشکیل می‌دهد و غیرخطی نشان می‌دهدرفتار؛ این بدان معناست که “اثر و علت نامتناسب هستند، به طوری که تغییرات کوچک در متغیرهای حیاتی، مانند تعداد ثابت کننده های نیتروژن ، می تواند منجر به تغییرات نامتناسب و شاید غیرقابل برگشت در ویژگی های سیستم شود.” [۹] : ۱۴
تنوع زیستی
نوشتار اصلی: تنوع زیستی
تنوع زیستی به تنوع حیات و فرآیندهای آن اشاره دارد. این شامل تنوع موجودات زنده، تفاوت‌های ژنتیکی میان آنها، جوامع و اکوسیستم‌هایی است که در آن‌ها رخ می‌دهند، و فرآیندهای اکولوژیکی و تکاملی که آنها را به کار می‌اندازد، اما همیشه در حال تغییر و سازگاری هستند.
Noss & Carpenter (1994) [10] : 5
تنوع زیستی (مخفف «تنوع زیستی») تنوع حیات از ژن ها تا اکوسیستم ها را توصیف می کند و هر سطحی از سازمان بیولوژیکی را در بر می گیرد. جزوه اکولوژی این اصطلاح دارای تعابیر متعددی است و راه های زیادی برای نمایه سازی، اندازه گیری، توصیف و نمایش سازمان پیچیده آن وجود دارد. [۱۱] [۱۲] [۱۳] تنوع زیستی شامل تنوع گونه‌ای ، تنوع اکوسیستم ، و تنوع ژنتیکی است و دانشمندان علاقه‌مندند که چگونه این تنوع بر فرآیندهای اکولوژیکی پیچیده‌ای که در این سطوح و در میان آنها عمل می‌کنند، تأثیر بگذارد. [۱۲] [۱۴] [۱۵] تنوع زیستی نقش مهمی در خدمات اکوسیستم ایفا می کند.که بنا به تعریف، کیفیت زندگی انسان را حفظ و بهبود می بخشد. [۱۳] [۱۶] [۱۷] اولویت‌های حفاظتی و تکنیک‌های مدیریت نیازمند رویکردها و ملاحظات مختلفی برای پرداختن به دامنه کامل اکولوژیکی تنوع زیستی است. سرمایه طبیعی که از جمعیت ها پشتیبانی می کند برای حفظ خدمات اکوسیستم حیاتی است [۱۸] [۱۹] و مهاجرت گونه ها (به عنوان مثال، آبراهه های رودخانه ای و کنترل حشرات پرندگان) به عنوان یکی از مکانیسم هایی که توسط آن تلفات خدماتی تجربه می شود، دخیل است. [۲۰]درک تنوع زیستی کاربردهای عملی برای برنامه ریزان حفاظت از گونه ها و اکوسیستم دارد زیرا آنها توصیه های مدیریتی را به شرکت های مشاوره، دولت ها و صنعت ارائه می دهند. [۲۱]
زیستگاه
نوشتار اصلی: زیستگاه
تنوع زیستی از صخره های مرجانی . مرجان ها با تشکیل اسکلت کربنات کلسیم با محیط خود سازگار شده و آن را اصلاح می کنند . این امر شرایط رشد را برای نسل های آینده فراهم می کند و زیستگاه بسیاری از گونه های دیگر را تشکیل می دهد. [۲۲]
منقار دم دراز لانه اش را می سازد
زیستگاه یک گونه، محیطی را توصیف می کند که یک گونه در آن به وقوع می پیوندد و نوع جامعه ای که در نتیجه آن شکل می گیرد. [۲۳] به طور خاص، «زیستگاه‌ها را می‌توان به‌عنوان مناطقی در فضای محیطی تعریف کرد که از ابعاد متعددی تشکیل شده‌اند، که هر کدام یک متغیر زیست‌محیطی زیستی یا غیرزیست را نشان می‌دهند؛ یعنی هر جزء یا ویژگی محیطی که مستقیماً مرتبط است (مثلاً زیست توده علوفه و کیفیت ) یا به طور غیرمستقیم (مثلاً ارتفاع) برای استفاده حیوان از یک مکان.” [۲۴] : ۷۴۵  به عنوان مثال، یک زیستگاه ممکن است یک محیط آبی یا زمینی است که می تواند بیشتر به عنوان یک طبقه بندی کوهستانی جزوه اکولوژی و یا آلپیزیست بوم. تغییر زیستگاه شواهد مهمی از رقابت در طبیعت را ارائه می دهد که در آن یک جمعیت نسبت به زیستگاه هایی که اکثر افراد دیگر گونه اشغال می کنند تغییر می کند. به عنوان مثال، یک جمعیت از گونه‌ای از مارمولک‌های گرمسیری ( Tropidurus hispidus ) نسبت به جمعیت‌های اصلی که در ساوانای باز زندگی می‌کنند، بدنی صاف دارد. جمعیتی که در یک رخنمون صخره ای جدا شده زندگی می کنند در شکاف هایی پنهان می شوند که بدنه صاف آن یک مزیت انتخابی ارائه می دهد. تغییر زیستگاه همچنین در تاریخچه زندگی تکاملی دوزیستان، و در حشراتی که از زیستگاه های آبی به خشکی تغییر می کنند، رخ می دهد . بیوتوپو زیستگاه گاهی اوقات به جای یکدیگر استفاده می شوند، اما اولی برای محیط یک جامعه اعمال می شود، در حالی که دومی برای محیط یک گونه اعمال می شود. [۲۳] [۲۵] [۲۶]
طاقچه
مقاله اصلی: طاقچه اکولوژیکی
تپه‌های موریانه با ارتفاع‌های مختلف دودکش، تبادل گاز، دما و سایر پارامترهای محیطی را تنظیم می‌کنند که برای حفظ فیزیولوژی داخلی کل کلنی مورد نیاز است. [۲۷] [۲۸]
تعاریف طاقچه به سال ۱۹۱۷ برمی گردد، [۲۹] اما جی. اولین هاچینسون در سال ۱۹۵۷ [۳۰] [۳۱] با ارائه یک تعریف پذیرفته شده به پیشرفت های مفهومی دست یافت : «مجموعه ای از شرایط زیستی و غیر زنده که در آن یک گونه قادر به انجام آن است. باقی بمانند و اندازه جمعیت را ثابت نگه دارند.” [۲۹] : ۵۱۹  طاقچه بوم شناختی مفهومی محوری در بوم شناسی موجودات است و به دو قسمت بنیادی و طاقچه تحقق یافته تقسیم می شود . طاقچه اساسی مجموعه ای از شرایط محیطی است که تحت آن یک گونه قادر به ادامه حیات است. طاقچه تحقق یافته مجموعه ای از شرایط محیطی به علاوه اکولوژیکی است که تحت آن یک گونه دوام می آورد. [۲۹] [۳۱][۳۲] طاقچه هاچینسونی بیشتر از نظر فنی به عنوان یک ابرفضای اقلیدسی تعریف می شودکه ابعاد آن به عنوان متغیرهای محیطی تعریف می شود و اندازه آن تابعی از تعداد مقادیری است که مقادیر محیطی ممکن است فرض کنند که یک ارگانیسم برای آن تناسب مثبت دارد . [۳۳] : ۷۱
الگوهای جغرافیایی زیستی و توزیع دامنه از طریق آگاهی از ویژگی‌های گونه‌ها و نیازمندی‌های جایگاه توضیح داده یا پیش‌بینی می‌شوند . [۳۴] گونه ها دارای ویژگی های عملکردی هستند که به طور منحصر به فردی با موقعیت اکولوژیکی سازگار است. یک صفت یک ویژگی، فنوتیپ یا ویژگی قابل اندازه گیری یک موجود زنده است که ممکن است بر بقای آن تأثیر بگذارد. ژن ها نقش مهمی در تعامل رشد و بیان محیطی صفات دارند. [۳۵]گونه‌های ساکن صفاتی را تکامل می‌دهند که با فشار انتخاب محیط محلی‌شان سازگار است. این امر به آنها مزیت رقابتی می دهد و گونه های سازگار مشابه را از داشتن محدوده جغرافیایی همپوشانی منع می کند. رقابتی اصل طرد کشورهایی که دو گونه نمی توانید به طور نامحدود توسط زندگی در خارج از محدود کردن همان همزیستی منابع ؛ یکی همیشه بهتر از دیگری رقابت خواهد کرد. هنگامی که گونه‌های سازگار شده مشابه جزوه اکولوژی نظر جغرافیایی همپوشانی دارند، بازرسی دقیق‌تر تفاوت‌های اکولوژیکی ظریف را در زیستگاه یا نیازهای غذایی آنها نشان می‌دهد. [۳۶] با این حال، برخی مدل‌ها و مطالعات تجربی نشان می‌دهند که اختلالات می‌توانند تکامل مشترک و اشغال جایگاه مشترک گونه‌های مشابه ساکن در جوامع غنی از گونه‌ها را تثبیت کنند. [۳۷]زیستگاه به علاوه طاقچه، اکوتوپ نامیده می شود که به عنوان طیف کاملی از متغیرهای زیست محیطی و بیولوژیکی که بر یک گونه کامل تأثیر می گذارد، تعریف می شود. [۲۳]
ساخت طاقچه
مقاله اصلی: ساخت و ساز طاقچه
همچنین ببینید: مهندسی اکوسیستم
موجودات در معرض فشارهای محیطی هستند، اما زیستگاه خود را نیز تغییر می دهند. بازخورد نظارتی بین موجودات و محیط زیست آنها می تواند شرایط را تحت تاثیر قرار از محلی (به عنوان مثال، یک سگ آبی برکه ) به مقیاس های جهانی، در طول زمان و حتی پس از مرگ، مانند پوسیدگی سیاهههای مربوط و یا سیلیکا اسکلت سپرده از موجودات دریایی. [۳۸] فرآیند و مفهوم مهندسی اکوسیستم با ساخت و ساز طاقچه مرتبط است، اما اولی فقط به تغییرات فیزیکی زیستگاه مربوط می شود در حالی که دومی پیامدهای تکاملی تغییرات فیزیکی در محیط و بازخوردهایی را که در فرآیند انتخاب طبیعی ایجاد می کند را در نظر می گیرد. مهندسان اکوسیستم به این صورت تعریف می‌شوند: “جاندارانی که به طور مستقیم یا غیرمستقیم دسترسی به منابع را برای گونه‌های دیگر تعدیل می‌کنند، از طریق ایجاد تغییرات حالت فیزیکی در مواد زنده یا غیر زنده. با این کار آنها زیستگاه‌ها را اصلاح، حفظ و ایجاد می‌کنند.” [۳۹] : ۳۷۳
مفهوم مهندسی اکوسیستم درک جدیدی را برای تأثیری که موجودات زنده بر اکوسیستم و فرآیند تکامل دارند تحریک کرده است. اصطلاح “ساخت و ساز طاقچه” بیشتر در اشاره به مکانیسم های بازخوردی که انتخاب طبیعی نیروها را به طاقچه غیر زنده منتقل می کند استفاده می شود. [۲۷] [۴۰] نمونه ای از انتخاب طبیعی از طریق مهندسی اکوسیستم در لانه حشرات اجتماعی جزوه اکولوژی از جمله مورچه ها، زنبورها، زنبورها و موریانه ها رخ می دهد. یک اورژانس وجود دارد هموستاز یا homeorhesisدر ساختار لانه که فیزیولوژی کل کلنی را تنظیم، حفظ و دفاع می کند. به عنوان مثال، تپه های موریانه از طریق طراحی دودکش های تهویه مطبوع، دمای داخلی ثابتی را حفظ می کنند. ساختار خود لانه ها در معرض نیروهای انتخاب طبیعی است. علاوه بر این، یک لانه می تواند در طول نسل های متوالی زنده بماند، به طوری که نتاج هم ماده ژنتیکی و هم یک طاقچه میراثی را که قبل از زمان خود ساخته شده است به ارث می برند. [۴] [۲۷] [۲۸]
بیوم
مقاله اصلی: Biome
بیوم ها واحدهای بزرگ تری از سازمان هستند که مناطقی از اکوسیستم های زمین را عمدتاً بر اساس ساختار و ترکیب پوشش گیاهی دسته بندی می کنند. [۴۱] روش‌های مختلفی برای تعریف مرزهای قاره‌ای زیست‌بومی‌ها وجود دارد که تحت سلطه انواع عملکردی مختلف جوامع رویشی هستند که از نظر توزیع بر اساس آب و هوا، بارش، آب و هوا و سایر متغیرهای محیطی محدود هستند. بیوم شامل جنگل های استوایی ، پهن برگ معتدل و جنگل های مخلوط ، جنگل های برگریز معتدل ، تایگا ، تندرا ، بیابان گرم و بیابان قطبی . [۴۲]محققان دیگر اخیراً زیست‌های دیگر مانند میکروبیوم‌های انسانی و اقیانوسی را دسته‌بندی کرده‌اند . برای یک میکروب ، بدن انسان یک زیستگاه و یک چشم انداز است. [۴۳] میکروبیوم ها عمدتاً از طریق پیشرفت در ژنتیک مولکولی کشف شدند که غنای پنهانی از تنوع میکروبی را در این سیاره آشکار کرده است. میکروبیوم اقیانوسی نقش مهمی در بیوژئوشیمی زیست محیطی اقیانوس های سیاره ایفا می کند. [۴۴]
بیوسفر
نوشتار اصلی: زیست کره
همچنین ببینید: کره های زمین
بزرگترین مقیاس سازمان اکولوژیکی زیست کره است: مجموع کل اکوسیستم های روی کره زمین. روابط اکولوژیکی جریان انرژی، مواد مغذی و آب و هوا را تا سطح سیاره تنظیم می کند. به عنوان مثال، تاریخچه دینامیکی ترکیب CO 2 و O 2 جو سیاره تحت تأثیر شار بیوژنیک گازهای حاصل از تنفس و فتوسنتز قرار گرفته است، با سطوحی که در طول زمان در ارتباط با اکولوژی و جزوه اکولوژی تکامل گیاهان و حیوانات در نوسان هستند. [۴۵] نظریه اکولوژیکی نیز برای توضیح پدیده های تنظیمی خود ظهور در مقیاس سیاره ای استفاده شده است: برای مثال، فرضیه گایا نمونه ای از کل گرایی است.در تئوری اکولوژیکی کاربرد دارد. [۴۶] فرضیه گایا بیان می‌کند که یک حلقه بازخورد اضطراری ایجاد شده توسط متابولیسم موجودات زنده وجود دارد که دمای هسته زمین و شرایط جوی را در محدوده‌ای باریک خود تنظیمی از تحمل حفظ می‌کند. [۴۷]
بوم شناسی جمعیت
مقاله اصلی: بوم شناسی جمعیت
همچنین ببینید: فهرست موجودات بر اساس جمعیت
بوم شناسی جمعیت پویایی جمعیت گونه ها و نحوه تعامل این جمعیت ها با محیط وسیع تر را مطالعه می کند. [۴] یک جمعیت متشکل از افراد یک گونه است که از طریق یک طاقچه و زیستگاه زندگی می کنند، با یکدیگر تعامل می کنند و مهاجرت می کنند. [۴۸]
یک قانون اولیه بوم شناسی جمعیت، مدل رشد مالتوس [۴۹] است که بیان می کند، “تا زمانی که محیط تجربه شده توسط همه افراد در جمعیت ثابت بماند، یک جمعیت به صورت تصاعدی رشد می کند (یا کاهش می یابد.” [۴۹] : ۱۸  مدل جمعیت ساده شده معمولاً با چهار متغیر شروع می شود: مرگ، تولد، مهاجرت و مهاجرت .
نمونه ای از یک مدل جمعیتی مقدماتی، جمعیت بسته را توصیف می کند، مانند جزیره ای که در آن مهاجرت و مهاجرت صورت نمی گیرد. فرضیه ها با ارجاع به یک فرضیه صفر ارزیابی می شوند که بیان می کند که فرآیندهای تصادفی داده های مشاهده شده را ایجاد می کنند. در این مدل‌های جزیره‌ای، نرخ تغییر جمعیت به صورت زیر توصیف می‌شود:
{displaystyle {frac {operatorname {d} N(t)}{operatorname {d} t}}=bN(t)-dN(t)=(bd)N(t)=rN(t) }{displaystyle {frac {operatorname {d} N(t)}{operatorname {d} t}}=bN(t)-dN(t)=(bd)N(t)=rN(t) }
که در آن N تعداد کل افراد در جمعیت است، b و d به ترتیب نرخ سرانه تولد و مرگ و r نرخ سرانه تغییر جمعیت است. [۴۹] [۵۰]
با استفاده از این تکنیک‌های مدل‌سازی، اصل رشد جمعیت مالتوس بعداً به مدلی به نام معادله لجستیک توسط پیر ورهولست تبدیل شد :
{displaystyle {frac {operatorname {d} N(t)}{operatorname {d} t}}=rN(t)-alpha N(t)^{2}=rN(t)left( {frac {KN(t)}{K}}right),}{displaystyle {frac {operatorname {d} N(t)}{operatorname {d} t}}=rN(t)-alpha N(t)^{2}=rN(t)left( {frac {KN(t)}{K}}right),}
که در آن N(t) تعداد افراد اندازه گیری شده به عنوان تراکم زیست توده به عنوان تابعی از زمان است، t ، r حداکثر نرخ تغییر سرانه است که معمولاً به عنوان نرخ ذاتی رشد شناخته می شود، و{displaystyle alpha } آلفا ضریب تراکم است که نشان دهنده کاهش نرخ رشد جمعیت به ازای هر فرد اضافه شده است. فرمول بیان می کند که نرخ تغییر در اندازه جمعیت ({displaystyle mathrm {d} N(t)/mathrm {d} t}{displaystyle mathrm {d} N(t)/mathrm {d} t}) رشد خواهد کرد تا به تعادل نزدیک شود، جایی که ({displaystyle mathrm {d} N(t)/mathrm {d} t=0}{displaystyle mathrm {d} N(t)/mathrm {d} t=0}زمانی که نرخ افزایش و ازدحام متعادل باشد، {displaystyle r/alpha }{displaystyle r/alpha }. یک مدل متداول و مشابه تعادل را ثابت می کند،{displaystyle r/alpha }{displaystyle r/alpha }به عنوان K ، که به عنوان “ظرفیت حمل” شناخته می شود.
بوم‌شناسی جمعیت بر اساس این مدل‌های مقدماتی برای درک بیشتر فرآیندهای جمعیت‌شناختی در جمعیت‌های مورد مطالعه واقعی استوار است.جزوه اکولوژی  انواع رایج داده ها شامل تاریخچه زندگی ، باروری و بقا هستند و این داده ها با استفاده از تکنیک های ریاضی مانند جبر ماتریسی تجزیه و تحلیل می شوند . این اطلاعات برای مدیریت ذخایر حیات وحش و تعیین سهمیه برداشت استفاده می شود. [۵۰] [۵۱] در مواردی که مدل‌های اساسی ناکافی هستند، بوم‌شناسان ممکن است انواع مختلفی از روش‌های آماری مانند معیار اطلاعات آکایک را اتخاذ کنند ، [۵۲] یا از مدل‌هایی استفاده کنند که می‌توانند از نظر ریاضی پیچیده شوند زیرا «چند فرضیه رقیب به طور همزمان با آن مواجه می‌شوند. داده.” [۵۳]
فراجمعیت ها و مهاجرت
نوشتار اصلی: فراجمعیت
همچنین نگاه کنید به: مهاجرت حیوانات
مفهوم فراجمعیت در سال ۱۹۶۹ [۵۴] به عنوان “جمعیت جمعیتی که به صورت محلی منقرض شده و دوباره مستعمره می شوند” تعریف شد. [۵۵] : ۱۰۵  بوم شناسی فراجمعیت یکی دیگر از رویکردهای آماری است که اغلب در تحقیقات حفاظتی استفاده می شود . [۵۶] مدل‌های فراجمعیت، چشم‌انداز را به تکه‌هایی با سطوح مختلف کیفیت ساده می‌کنند، [۵۷] و فراجمعیت‌ها با رفتارهای مهاجرتی موجودات مرتبط هستند. مهاجرت حیوانات از سایر انواع جابجایی جدا است زیرا شامل خروج فصلی و بازگشت افراد از یک زیستگاه می شود. [۵۸]مهاجرت همچنین یک پدیده در سطح جمعیت است، زیرا مسیرهای مهاجرتی که گیاهان در محیط‌های پس از یخبندان شمالی دنبال می‌کنند. بوم شناسان گیاهی از رکوردهای گرده ای که در تالاب ها انباشته و طبقه بندی می شوند برای بازسازی زمان مهاجرت و پراکندگی گیاهان نسبت به اقلیم های تاریخی و معاصر استفاده می کنند. این مسیرهای مهاجرت شامل گسترش دامنه با گسترش جمعیت گیاهان از یک منطقه به منطقه دیگر بود. دسته بندی بزرگ تری از حرکت وجود دارد، مانند رفت و آمد، جستجوی غذا، رفتار سرزمینی، ایستایی، و محدوده. پراکندگی معمولاً از مهاجرت متمایز می شود زیرا شامل جابجایی دائمی یک طرفه افراد از جمعیت تولدشان به جمعیت دیگری است. [۵۹] [۶۰]
در اصطلاح فراجمعیت، افراد مهاجر به عنوان مهاجر (زمانی که یک منطقه را ترک می کنند) یا مهاجر (زمانی که وارد یک منطقه می شوند) طبقه بندی می شوند، و مکان ها به عنوان منبع یا غرق طبقه بندی می شوند. سایت یک اصطلاح عمومی است که به مکان هایی اطلاق می شود که بوم شناسان از جمعیت ها نمونه برداری می کنند، مانند برکه ها یا مناطق نمونه برداری تعریف شده در یک جنگل. تکه منبع سایت های تولیدی که تولید یک عرضه فصلی هستند نوجوانانکه به مکان های دیگر پچ مهاجرت می کنند. وصله‌های سینک مکان‌هایی غیرمولد هستند که فقط مهاجران را دریافت می‌کنند. جمعیت در سایت ناپدید می شوند مگر اینکه توسط یک منبع مجاور نجات داده شوند یا شرایط محیطی مساعدتر شود. مدل‌های فراجمعیت دینامیک پچ را در طول زمان برای پاسخ به سؤالات احتمالی در مورد بوم‌شناسی فضایی و جمعیتی بررسی می‌کنند. بوم‌شناسی فراجمعیت‌ها فرآیندی پویا از انقراض و استعمار است. تکه های کوچک با کیفیت پایین تر (یعنی سینک ها) با هجوم فصلی مهاجران جدید حفظ یا نجات می یابند. یک ساختار فراجمعیت پویا از سال به سال تکامل می‌یابد، جایی که برخی از لکه‌ها در  جزوه اکولوژی سال‌های خشک فرو می‌روند و زمانی که شرایط مساعدتر است، منبعی هستند. بوم شناسان از ترکیبی از مدل های کامپیوتری و مطالعات میدانی برای توضیح ساختار فراجمعیت استفاده می کنند.[۶۱] [۶۲]
بوم شناسی جامعه
فعل و انفعالات بین گونه ای مانند شکار یکی از جنبه های کلیدی اکولوژی جامعه است .
مقاله اصلی: بوم شناسی جامعه
اکولوژی جامعه بررسی می کند که چگونه تعاملات بین گونه ها و محیط آنها بر فراوانی، توزیع و تنوع گونه ها در جوامع تأثیر می گذارد.
جانسون و استینچکام (۲۰۰۷) [۶۳] : ۲۵۰
بوم شناسی جامعه مطالعه تعاملات بین مجموعه ای از گونه هایی است که در یک منطقه جغرافیایی ساکن هستند. بوم شناسان جامعه عوامل تعیین کننده الگوها و فرآیندها را برای دو یا چند گونه در حال تعامل مطالعه می کنند. تحقیقات در بوم شناسی جامعه ممکن است تنوع گونه ها در مراتع را در رابطه با حاصلخیزی خاک اندازه گیری کند . همچنین ممکن است شامل تجزیه و تحلیل پویایی شکارچی-شکار، رقابت بین گونه‌های گیاهی مشابه، یا تعاملات متقابل بین خرچنگ‌ها و مرجان‌ها باشد.
بوم شناسی اکوسیستم
مقاله اصلی: اکولوژی اکوسیستم
این اکوسیستم ها، همانطور که ممکن است آنها را بنامیم، از متنوع ترین انواع و اندازه ها هستند. آنها یک دسته از سیستم های فیزیکی متعدد جهان را تشکیل می دهند که از کل جهان تا اتم را شامل می شود.
تانسلی (۱۹۳۵) [۶۴] : ۲۹۹
یک جنگل ساحلی در کوه های سفید ، نیوهمپشایر (ایالات متحده آمریکا) نمونه ای از اکولوژی اکوسیستم است.
اکوسیستم‌ها ممکن است زیستگاه‌هایی در داخل زیست‌ها باشند که یک کل یکپارچه و یک سیستم پاسخگوی پویا را تشکیل می‌دهند که هم مجتمع‌های جزوه اکولوژی فیزیکی و هم بیولوژیکی دارد. اکولوژی اکوسیستم علم تعیین شار مواد (به عنوان مثال کربن، فسفر) بین استخرهای مختلف (به عنوان مثال، زیست توده درخت، مواد آلی خاک) است. بوم شناسان اکوسیستم تلاش می کنند تا دلایل اصلی این شارها را تعیین کنند. تحقیقات در اکولوژی اکوسیستم ممکن است تولید اولیه (g C/m^2) در یک تالاب را در رابطه با میزان تجزیه و مصرف (g C/m^2/y) اندازه گیری کند. این امر مستلزم درک ارتباطات اجتماعی بین گیاهان (یعنی تولیدکنندگان اولیه) و تجزیه کننده ها (مانند قارچ ها و باکتری ها) است [۶۵]
مفهوم اساسی اکوسیستم را می توان به سال ۱۸۶۴ در اثر منتشر شده جورج پرکینز مارش (“انسان و طبیعت”) ردیابی کرد . [۶۶] [۶۷] در یک اکوسیستم، موجودات زنده با اجزای فیزیکی و بیولوژیکی محیط خود که با آن سازگار شده‌اند مرتبط هستند. [۶۴] اکوسیستم‌ها سیستم‌های انطباقی پیچیده‌ای هستند که در آن تعامل فرآیندهای زندگی الگوهای خودسازماندهی را در مقیاس‌های مختلف زمان و مکان تشکیل می‌دهد. [۶۸] اکوسیستم ها به طور کلی به عنوان زمینی ، آب شیرین ، جوی یا دریایی طبقه بندی می شوند.. تفاوت‌ها از ماهیت محیط‌های فیزیکی منحصربه‌فرد ناشی می‌شود که تنوع زیستی را در هر یک شکل می‌دهد. جدیدترین افزوده شده به اکولوژی اکوسیستم، تکنواکوسیستم ها هستند که تحت تأثیر یا عمدتاً نتیجه فعالیت های انسانی هستند. [۴]
شبکه های غذایی
مقاله اصلی: وب غذا
همچنین ببینید: زنجیره غذایی
شبکه غذایی تعمیم یافته پرندگان آبی از خلیج چساپیک
شبکه غذایی یک شبکه اکولوژیکی کهن الگویی است . گیاهان انرژی خورشیدی را جذب می کنند و از آن برای سنتز قندهای ساده در طول فتوسنتز جزوه اکولوژی استفاده می کنند . همانطور که گیاهان رشد می کنند، مواد مغذی را جمع می کنند و توسط علفخواران خورده می شوند و انرژی از طریق زنجیره ای از موجودات با مصرف منتقل می شود. مسیرهای تغذیه خطی ساده شده که از یک گونه تغذیه‌ای پایه به یک مصرف‌کننده اصلی حرکت می‌کند، زنجیره غذایی نامیده می‌شود . الگوی به هم پیوسته بزرگتر زنجیره های غذایی در یک جامعه اکولوژیکی یک شبکه غذایی پیچیده ایجاد می کند. شبکه های غذایی نوعی نقشه مفهومی یا اکتشافی هستنددستگاهی که برای نشان دادن و مطالعه مسیرهای انرژی و جریان مواد استفاده می شود. [۶] [۶۹] [۷۰]
شبکه های غذایی اغلب نسبت به دنیای واقعی محدود هستند. اندازه‌گیری‌های تجربی کامل عموماً به یک زیستگاه خاص، مانند یک غار یا یک برکه، محدود می‌شوند، و اصول به‌دست‌آمده از مطالعات دنیای کوچک وب غذایی به سیستم‌های بزرگ‌تر تعمیم داده می‌شوند. [۷۱] روابط تغذیه به تحقیقات گسترده در مورد محتویات روده موجودات نیاز دارد، که رمزگشایی آنها می تواند دشوار باشد، یا می توان از ایزوتوپ های پایدار برای ردیابی جریان رژیم های غذایی و انرژی از طریق یک شبکه غذایی استفاده کرد. [۷۲] با وجود این محدودیت‌ها، شبکه‌های غذایی ابزاری ارزشمند در درک اکوسیستم‌های جامعه باقی می‌مانند. [۷۳]
شبکه های غذایی اصول ظهور اکولوژیکی را از طریق ماهیت روابط تغذیه ای نشان می دهند: برخی از گونه ها پیوندهای تغذیه ضعیف زیادی دارند جزوه اکولوژی (مثلاً همه چیزخواران ) در حالی که برخی با پیوندهای تغذیه ای کمتر تخصصی تر هستند (مثلاً شکارچیان اولیه ). مطالعات نظری و تجربی الگوهای ظهور غیرتصادفی از چند پیوند قوی و ضعیف را شناسایی می‌کنند که توضیح می‌دهند چگونه جوامع بوم‌شناختی در طول زمان پایدار می‌مانند. [۷۴] شبکه‌های غذایی از زیر گروه‌هایی تشکیل شده‌اند که اعضای یک جامعه با تعاملات قوی به هم مرتبط هستند و تعاملات ضعیف بین این زیر گروه‌ها رخ می‌دهد. این باعث افزایش پایداری شبکه غذایی می شود. [۷۵] خطوط یا روابط گام به گام ترسیم می شوند تا زمانی که شبکه ای از زندگی به تصویر کشیده شود.[۷۰] [۷۶] [۷۷] [۷۸]
سطوح تروفیک