Ekologia, dziedzina nauk przyrodniczych badająca wzajemne stosunki pomiędzy organizmami żywymi (lub ich grupami), a otaczającym je światem zewnętrznym (środowisko). Dzieli się na autekologię i ekologię ogólną - synekologię. Ta ostatnia na ekologię populacji i badania ekosystemów.
Autekologia jest nauką o wymaganiach poszczególnych organizmów względem czynników ekologicznych. Synekologia zajmuje się grupami organizmów, ich wzajemnymi relacjami (np. konkurencją biologiczną), a także zależnością od warunków środowiska.
Cechą charakterystyczną ekologii ogólnej, odróżniającą ją od innych nauk biologicznych (biologia), jest zainteresowanie strukturą i funkcjonowaniem układów ponadorganizmalnych, tzn. powyżej poziomu pojedynczego organizmu, np. populacjami, biocenozami, biosferą. Duże praktyczne znaczenie, ze względu na wzrastające zagrożenie środowiska życia człowieka, posiada ekologia środowiskowa (sozologia), zbliżająca ekologię do nowocześnie ujmowanej geografii, a także ekologia człowieka.
W zależności od zainteresowania strefą, w której żyją organizmy, ekologię dzieli się na ekologię morza (oceanologię), wód śródlądowych (limnologię) i lądów (epeirologię). Określaniem warunków życia organizmów i budową zbiorowisk roślinnych w minionych epokach geologicznych zajmuje się paleoekologia. Główną zasadą ekologii jest jedność organizmu ze środowiskiem.
Azotu obieg w przyrodzie, cykliczna przemiana związków azotowych w biosferze (dzięki której zachowana jest równowaga między biosferą i atmosferą), polegająca na przekształceniu azotu atmosferycznego w substancje, które mogą być wykorzystane przez organizmy żywe W obiegu azotu można wyróżnić cztery oddzielne procesy.
1. Wiązanie azotu polega na przekształcaniu azotu cząsteczkowego N2 z atmosfery, który wraz z opadami atmosferycznymi przedostaje się do gleby i wody, w amoniak przez pewne rodzaje i sinic.
2. Przyswajanie azotu w postaci azotanów i amoniaku przez rośliny zielone następuje po wprowadzeniu ich w aminokwasy i białka roślinne. Rośliny motylkowate wykorzystują azot atmosferyczny przy współudziale bakterii nitryfikacyjnych (
3. Azot w postaci białek roślinnych wykorzystywany jest następnie przez konsumentów, czyli pobierany przez zwierzęta roślinożerne. Zwierzęta drapieżne pobierają go z białkami innych zwierząt. Po obumarciu roślin i zwierząt zawarte w nich białka są rozkładane do jonów amonowych lub utleniane w procesie nitryfikacji przez bakterie nitryfikujące do przyswajalnych przez rośliny azotanów. Taki sam proces ma miejsce w przypadku mocznika lub kwasu moczowego, wydalanych przez zwierzęta w wyniku przemiany białek. Powstałe jony amonowe są ponownie wykorzystywane przez rośliny oraz bakterie nitryfikacyjne i wracają do obiegu azotu.
4. Azotany nie wykorzystane przez rośliny mogą gromadzić się w glebie (np. złoża saletry chilijskiej) albo ulec denitryfikacji, polegającej na przekształceniu przez bakterie denitryfikacyjne, w beztlenowym procesie oddychania, jonów azotanowych w jony amonowe (zostające w glebie) i wolny azot, który wraca do atmosfery.
Biocenoza, zbiór populacji roślinnych (fitocenoza), zwierzęcych (zoocenoza) i drobnoustrojów glebowych żyjących w określonej przestrzeni czyli środowisku fizycznym (siedlisku, biotopie), tworzący układ samoregulujący się (homeostaza) i będący w stanie dynamicznej równowagi.
Biocenoza charakteryzuje się biomasą, produktywnością i uporządkowaną strukturą: przestrzenną, gatunkową, troficzną (pokarmową, łańcuch pokarmowy)
Biomasa, całkowita ilość żywej materii organicznej (najczęściej wyrażana w g suchej masy/m2 czyli tzw. masa bezwodna, zaś inną jednostką są g świeżej masy tzn. naturalnej masy organizmów) w danej biocenozie, czy biotopie.
Biomasa w przeliczeniu na węgiel organiczny lub w jednostkach energii pozwala określić ilość materii organicznej wytworzonej przez populację lub wielogatunkowy zespół organizmów w danej przestrzeni co w badaniach ekologicznych, stanowi podstawę obliczenia produkcji biocenozy.
Biomasa pozostawiona na powierzchni gleby w postaci mulczu (resztki pożniwne, zielony nawóz, chwasty) poprawia jej sprawność, a po przyoraniu i humifikacji staje się próchnicą. Może być źródłem odnawialnych nośników energii. Racjonalne spalanie biomasy nie powoduje zwiększenia ilości dwutlenku węgla w atmosferze (tylko w ograniczonym zakresie zwiększa stężenie dwutlenku siarki). Materiały i paliwa odpadowe z biomasy, tzn. odpadki drewniane, trociny, kora, słoma, siano, darń, łęty, strąki fasoli, pestki owoców, zepsute ziarno, mogą być spalane w sposób ekologicznie bezpieczny i efektywny energetycznie.
Cieplarniany efekt, efekt szklarniowy, zjawisko wzrostu temperatury atmosfery spowodowane istnieniem w jej składzie tzw. gazów cieplarnianych (szklarniowych), które przepuszczają znaczną część promieniowania słonecznego (promieniowanie krótkofalowe) do powierzchni Ziemi, zmniejszając wypromieniowanie ciepła (promieniowanie długofalowe) przez powierzchnię Ziemi i dolne warstwy atmosfery.
Do gazów cieplarnianych (szklarniowych) zalicza się: parę wodną, której udział w efekcie cieplarnianym wynosi 62%, dwutlenek węgla (22%), ozon, znajdujący się w warstwie przypowierzchniowej (7%), oraz freony, metan, podtlenek azotu.
Efekt cieplarniany istnieje w systemie klimatycznym w naturalnych warunkach, powodując, że średnia temperatura najniższej warstwy atmosfery ziemskiej wynosi około 15°C. Bez atmosfery i gazów cieplarnianych temperatura wynosiłaby -18°C uniemożliwiając życie na Ziemi. To naturalne, korzystne zjawisko zostało w ostatnim stuleciu dodatkowo wzmocnione przez działalność człowieka (antropogeniczny efekt cieplarniany), która powoduje niekorzystne globalne zmiany klimatu, zwiększa stężenie gazów oraz wprowadza gazy nowe, np. freony, nie istniejące w sposób naturalny.
Cyrkulacja wód, ciągły proces przemieszczania się wody i zmiany jej stanu skupienia. Rozróżnia się dwa obiegi, zwane małym i dużym.
Na mały obieg (cyrkulację) składa się parowanie i sublimacja, przenoszenie pary wodnej poprzez prądy powietrzne, opady, powierzchniowy spływ i podziemne krążenie wody.
Obieg duży, zwany także geologicznym, polega na przechodzeniu wody z postaci krążącej w wodę związaną (w minerałach) i ponownym jej powrocie do obiegu małego poprzez procesy metamorfozy.
Smog, zanieczyszczone powietrze zawierające duże stężenia pyłów i toksycznych gazów, których źródłem jest głównie motoryzacja i przemysł. Rozróżnia się dwa rodzaje smogu:
1) smog typu Los Angeles (smog fotochemiczny, utleniający), może wystąpić od lipca do października przy temperaturze 24÷35°C, powoduje ograniczenie widoczności do 0,8÷1,6 km (powietrze ma brązowawe zabarwienie). Głównymi zanieczyszczeniami są: tlenek węgla, tlenki azotu, węglowodory aromatyczne i nienasycone, ozon, pyły przemysłowe. Dla wytworzenia się smogu tego typu konieczne jest silne nasłonecznienie powietrza, natomiast ani dym, ani mgła nie mają większego znaczenia.
2) smog typu londyńskiego (kwaśny, "siarkawy"), może wystąpić w zimie przy temperaturze -3÷5°C, powoduje ograniczenie widoczności nawet do kilkudziesięciu m. Głównymi zanieczyszczeniami powietrza są: dwutlenek siarki, dwutlenek węgla, pyły. Smog powoduje duszność, łzawienie, zaburzenie pracy układu krążenia, podrażnienie skóry. Wywiera również silne działanie korozyjne na środowisko.
Ścieki, szkodliwe substancje płynne, stałe lub gazowe wprowadzane do wody lub gruntu, mogące doprowadzić do skażenia wód powierzchniowych lub podziemnych. Do ścieków zalicza się też wody skażone promieniotwórczo, zasolone oraz podgrzane wody chłodnicze odprowadzane przez zakłady przemysłowe do rzek (wyższa temperatura powoduje zmniejszenie zawartości tlenu w wodzie, co zagraża organizmom żywym).
Ze względu na pochodzenie wyróżniamy ścieki:
1) bytowo-gospodarcze, pochodzące z mieszkań, miejsc użyteczności publicznej i zakładów pracy,
2) przemysłowe (technologiczne), powstałe w trakcie procesów produkcyjnych,
3) opadowe, czyli wody deszczowe lub roztopowe.
Środowisko, ogół elementów przyrodniczych ożywionych (świat zwierzęcy i roślinny) i nieożywionych (w szczególności powierzchnia Ziemi łącznie z wodą, glebą, kopalinami i powietrzem), a także krajobraz, naturalny bądź też użytkowany i zmieniany przez człowieka.
W węższym znaczeniu zespół czynników abiotycznych i biotycznych, w którym żyje dany organizm (nisza ekologiczna, siedlisko). Wzajemność oddziaływania na siebie środowiska i żywego organizmu stwarza tzw. warunki środowiskowe. Dane srodowisko (np. wodne, lądowe) może wpływać hamująco lub stymulująco na rozwój określonych gatunków.
Zagrożenia ekologiczne, eksperci wyróżniają w latach 90. cztery główne rodzaje zagrożenia ekologicznego o globalnym charakterze:
1. rozprzestrzenianie się substancji toksycznych nie dających się biologicznie rozłożyć - chemicznych lub radioaktywnych,
2. niszczenie lasów i zakwaszanie akwenów wodnych przez trucizny przemysłowe,
3. zanieczyszczenie górnych warstw atmosfery przez chlorofluorowęglowodory, które powodują uszkadzanie warstwy ozonu (dziura ozonowa) i na skutek tego wzrost przenikania szkodliwych promieni ultrafioletowych,
Zanieczyszczenia wód, wprowadzone do wód naturalnych organizmy żywe, zanieczyszczenia mechaniczne lub substancje chemiczne, które albo nie są ich naturalnymi składnikami, albo - będąc nimi - występują w stężeniach przekraczających właściwy dla nich zakres.
Zanieczyszczenia wód mają szkodliwy wpływ na zdrowie człowieka, powodują zmianę smaku, zapachu, barwy i pH wody oraz jej zmętnienie. Mogą występować w postaci rozpuszczonej lub tworzyć układ koloidalny albo zawiesinę.
Najważniejsze czynniki zanieczyszczające to: azotany, chlorki, siarczany, fosforany, jony metali ciężkich, fenole, aminy aromatyczne, barwniki, pestycydy, detergenty, policykliczne węglowodory aromatyczne, polichloropochodne bifenylu, radioizotopy, bakterie Escherichia coli.
Antropogennymi źródłami zanieczyszczeń wód są: ścieki przemysłowe i komunalne (ścieki), nawozy sztuczne i środki ochrony roślin przenikające z terenów użytkowanych przez rolnictwo i leśnictwo, depozycja zanieczyszceń powietrza.
Usuwaniu zanieczyszczeń wód służy: zmiękczanie wody, jej napowietrzanie, chlorowanie, ozonowanie, koagulacja, odpędzanie gazów w wieżach desorpcyjnych, naświetlanie promieniowaniem ultrafioletowym, działanie ultradźwiękami oraz oczyszczanie biochemiczne. Często stosowanymi wskaźnikami jakości wód są biochemiczne zapotrzebowanie tlenu (BZT) i chemiczne zapotrzebowanie tlenu (ChZT).