L’ecologia studia i complessi rapporti fra gli organismi e l’ambiente, definito dalle condizioni chimico-fisiche da un lato e biologiche dall’altro. Questo insieme di condizioni sono i fattori ecologici di un ambiente e influenzano la distribuzione, la riproduzione, i comportamenti di una specie.
L’insieme di un ambiente e degli organismi che lo abitano è definito ecosistema. L’habitat è l’ambiente fisico proprio di una specie all’interno di un ecosistema. L’equilibrio di un ecosistema si basa sullo scambio di energia tra gli organismi e con l’ambiente fisico, con la produzione e il consumo di materia organica e inorganica regolati dalla catena alimentare: essa indica una successione in cui ciascun organismo si nutre di quello successivo ed è nutrimento per quello precedente. In ogni catena alimentare si distinguono i produttori, cioè gli organismi autotrofi, come le piante, in grado di produrre energia da sé e renderla disponibile al resto dell’ecosistema, i consumatori (erbivori, carnivori che si nutrono di erbivori, carnivori che si nutrono di altri carnivori), e i decompositori, organismi che si nutrono di altri organismi morti e li trasformano in materia riutilizzabile nei processi vitali dell’ecosistema.
Ogni ecosistema può sostenere un numero massimo di individui che dipende dalle risorse disponibili (capacità biologica), perciò esistono meccanismi di resistenza ambientale (variazioni climatiche, interazioni fra popolazioni e fra specie) che si oppongono alla crescita costante ed esponenziale del numero di individui per mantenere l’equilibrio demografico.
Le popolazioni di individui della stessa specie o di specie diverse all’interno di uno stesso ecosistema instaurano relazioni di tre tipi principali: competizione per le risorse, per il territorio o per il partner, predazione, cioè uccisione a scopo alimentare, e simbiosi, cioè associazione tra due organismi di specie diverse, con vantaggi per entrambi o uno solo.
L’insieme di tutti gli ecosistemi della Terra costituisce la biosfera, che può essere suddivisa in raggruppamenti di ecosistemi con caratteristiche fisico-climatiche omogenee, detti biomi. Essi si distinguono in biomi terrestri (tundra, foreste, prateria e deserto) e biomi acquatici (marini e di acqua dolce).
La biosfera possiede una capacità di autoregolazione che le permette di mantenere un equilibrio tra l’energia consumata e quella apportata e prodotta, ma l’azione dell’uomo altera questo equilibrio e non rispetta i tempi di risanamento, determinando la distruzione di molti habitat e la riduzione della biodiversità (numero di specie diverse presenti in un ambiente), soprattutto con l’inquinamento.
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