นิเวศวิทยาระบบนิเวศเป็นการศึกษาแบบบูรณาการขององค์ประกอบที่มีชีวิต ( ชีวภาพ ) และสิ่งไม่มีชีวิต ( อชีวภาพ ) ในระบบนิเวศและปฏิสัมพันธ์ขององค์ประกอบเหล่านั้นภายในกรอบของระบบนิเวศ วิทยาศาสตร์สาขานี้ศึกษาว่าระบบนิเวศทำงานอย่างไรและเชื่อมโยงสิ่งนี้กับองค์ประกอบต่างๆ เช่น สารเคมี หินพื้นฐาน ดิน พืชและสัตว์นักนิเวศวิทยาระบบนิเวศศึกษาความสัมพันธ์เหล่านี้ในระดับขนาดใหญ่ โดยเชื่อมโยงความหลากหลายทางชีวภาพกับความยั่งยืนและการทำงานของระบบนิเวศ

นิเวศวิทยาของระบบนิเวศศึกษาโครงสร้างทางกายภาพและชีวภาพ และตรวจสอบว่าลักษณะเฉพาะของระบบนิเวศเหล่านี้มีปฏิสัมพันธ์กันอย่างไร ท้ายที่สุดแล้ว สิ่งนี้ช่วยให้เราเข้าใจวิธีการรักษาน้ำที่มีคุณภาพและผลิตสินค้าเกษตรได้อย่างยั่งยืนทางเศรษฐกิจ จุดเน้นหลักของนิเวศวิทยาของระบบนิเวศคือกระบวนการทำงาน กลไกทางนิเวศวิทยาที่รักษาสภาพโครงสร้างและบริการที่ระบบนิเวศสร้างขึ้น ซึ่งรวมถึงผลผลิตขั้นต้น (การผลิตชีวมวล ) การย่อยสลายและปฏิสัมพันธ์ ในห่วงโซ่อาหาร

การศึกษาการทำงานของระบบนิเวศได้ปรับปรุงความเข้าใจของมนุษย์เกี่ยวกับการผลิตอาหารสัตว์เส้นใยเชื้อเพลิงและการจัดหาน้ำ อย่างยั่งยืนอย่างมาก ^{[ 1 ]} กระบวนการทำงานได้รับอิทธิพลจาก สภาพภูมิอากาศการรบกวน และการจัดการ ในระดับภูมิภาคถึงระดับท้องถิ่นดังนั้น นิเวศวิทยาของระบบนิเวศ จึง เป็นกรอบการ ทำงานที่มีประสิทธิภาพในการระบุกลไกทางนิเวศวิทยาที่โต้ตอบกับปัญหาสิ่งแวดล้อมระดับโลก โดยเฉพาะภาวะโลกร้อนและการเสื่อมโทรมของแหล่งน้ำผิวดิน

ตัวอย่างนี้แสดงให้เห็นถึงแง่มุมสำคัญหลายประการของระบบนิเวศ:

1. ขอบเขตของระบบนิเวศมักไม่ชัดเจนและอาจเปลี่ยนแปลงไปตามเวลา
2. สิ่งมีชีวิตภายในระบบนิเวศต่างพึ่งพาอาศัยกระบวนการทางชีวภาพและทางกายภาพในระดับระบบนิเวศ
3. ระบบนิเวศที่อยู่ติดกันมีปฏิสัมพันธ์กันอย่างใกล้ชิดและมักพึ่งพาซึ่งกันและกันเพื่อรักษาสภาพโครงสร้างของชุมชนและกระบวนการทำงานที่ส่งเสริมผลิตภาพและความหลากหลายทางชีวภาพ

ลักษณะเหล่านี้ยังก่อให้เกิดปัญหาในทางปฏิบัติในการจัดการทรัพยากรธรรมชาติ ใครจะเป็นผู้จัดการระบบนิเวศใด การตัดไม้ในป่าจะส่งผลกระทบต่อการตกปลาเพื่อการพักผ่อนหย่อนใจในลำธารหรือไม่ คำถามเหล่านี้เป็นเรื่องยากสำหรับผู้จัดการที่ดินที่จะแก้ไขตราบใดที่ขอบเขตระหว่างระบบนิเวศยังไม่ชัดเจน แม้ว่าการตัดสินใจในระบบนิเวศหนึ่งจะส่งผลกระทบต่ออีกระบบนิเวศหนึ่งก็ตาม เราจำเป็นต้องมีความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับปฏิสัมพันธ์และการพึ่งพาอาศัยกันของระบบนิเวศเหล่านี้และกระบวนการที่รักษาระบบนิเวศเหล่านั้นไว้ก่อนที่เราจะเริ่มแก้ไขคำถามเหล่านี้ได้

นิเวศวิทยาของระบบนิเวศเป็นสาขาวิชาสหวิทยาการโดยเนื้อแท้ ระบบนิเวศแต่ละระบบประกอบด้วยประชากรของสิ่งมีชีวิตที่ปฏิสัมพันธ์กันภายในชุมชน และมีส่วนร่วมในการหมุนเวียนของสารอาหารและการไหลเวียนของพลังงานระบบนิเวศเป็นหน่วยหลักในการศึกษาของนิเวศวิทยาของระบบนิเวศ

นิเวศวิทยาประชากร ชุมชน และสรีรวิทยาให้กลไกทางชีวภาพพื้นฐานมากมายที่มีอิทธิพลต่อระบบนิเวศและกระบวนการที่ระบบนิเวศรักษาไว้ การไหลเวียนของพลังงานและการหมุนเวียนของสสารในระดับระบบนิเวศมักได้รับการตรวจสอบในนิเวศวิทยาระบบนิเวศ แต่โดยรวมแล้ว วิทยาศาสตร์นี้ถูกกำหนดโดยเนื้อหามากกว่าขนาด นิเวศวิทยาระบบนิเวศมองสิ่งมีชีวิตและแหล่งพลังงานและสารอาหารที่ไม่ใช่สิ่งมีชีวิตเป็นระบบแบบบูรณาการ ซึ่งทำให้แตกต่างจากวิทยาศาสตร์ที่เกี่ยวข้อง เช่นชีวธรณีเคมี^{[ 2 ]}

ชีวธรณีเคมีและอุทกวิทยาเน้นกระบวนการระบบนิเวศพื้นฐานหลายประการ เช่น การหมุนเวียนทางเคมีของสารอาหารโดยอาศัยกระบวนการทางชีวภาพ และการหมุนเวียนของน้ำทั้งทางกายภาพและชีวภาพ นิเวศวิทยาระบบนิเวศเป็นพื้นฐานเชิงกลไกสำหรับกระบวนการระดับภูมิภาคหรือระดับโลกที่ครอบคลุมโดยอุทกวิทยาระดับภูมิภาค ชีวธรณีเคมีระดับโลก และวิทยาศาสตร์ระบบโลก^{[ 2 ]}

นิเวศวิทยาระบบนิเวศมีรากฐานทางปรัชญาและประวัติศาสตร์มาจากนิเวศวิทยาบนบก แนวคิดเรื่องระบบนิเวศได้พัฒนาอย่างรวดเร็วในช่วง 100 ปีที่ผ่านมา โดยมีแนวคิดสำคัญที่พัฒนาโดยFrederic Clementsนักพฤกษศาสตร์ผู้ซึ่งโต้แย้งถึงคำจำกัดความเฉพาะของระบบนิเวศ และว่ากระบวนการทางสรีรวิทยาเป็นสาเหตุของการพัฒนาและการคงอยู่ของระบบนิเวศ^{[ 3 ]}แม้ว่าคำจำกัดความของระบบนิเวศของ Clements ส่วนใหญ่จะได้รับการแก้ไขอย่างมาก โดยเริ่มแรกโดยHenry GleasonและArthur Tansleyและต่อมาโดยนักนิเวศวิทยาร่วมสมัย แต่แนวคิดที่ว่ากระบวนการทางสรีรวิทยาเป็นพื้นฐานสำหรับโครงสร้างและหน้าที่ของระบบนิเวศยังคงเป็นหัวใจสำคัญของนิเวศวิทยา

งานวิจัยในภายหลังของEugene OdumและHoward T. Odumได้ทำการวัดปริมาณการไหลของพลังงานและสสารในระดับระบบนิเวศ ซึ่งเป็นการบันทึกแนวคิดทั่วไปที่เสนอโดย Clements และCharles Elton ผู้ร่วมสมัยของ เขา

ในแบบจำลองนี้ การไหลของพลังงานผ่านระบบทั้งหมดขึ้นอยู่กับปฏิสัมพันธ์ทางชีวภาพและอชีวภาพของแต่ละองค์ประกอบ ( เช่น ชนิด ของสิ่ง มีชีวิต แหล่งสารอาหารอนินทรีย์ เป็นต้น) งานวิจัยในภายหลังแสดงให้เห็นว่าปฏิสัมพันธ์และการไหลเหล่านี้ใช้กับวัฏจักรสารอาหารเปลี่ยนแปลงไปตามการเปลี่ยนแปลงของ ระบบ นิเวศและมีบทบาทสำคัญในการควบคุมผลิตภาพของระบบนิเวศ^{[ 5 ] [ 6 ]}การถ่ายโอนพลังงานและสารอาหารเป็นสิ่งที่เกิดขึ้นโดยธรรมชาติในระบบนิเวศ ไม่ว่าจะเป็นระบบนิเวศทางน้ำหรือทางบก ดังนั้น นิเวศวิทยาของระบบนิเวศจึงเกิดขึ้นจากการศึกษาทางชีววิทยาที่สำคัญของพืช สัตว์ ระบบนิเวศบนบกระบบนิเวศทางน้ำและระบบนิเวศ ทางทะเล

บริการระบบนิเวศคือกระบวนการทำงานที่ได้รับการจัดการโดยระบบนิเวศซึ่งจำเป็นต่อการรักษาสังคมมนุษย์ ให้มีสุขภาพดี ^{[ 7 ]}การจัดหาและการกรองน้ำ การผลิตชีวมวลในป่าไม้การเกษตรและการประมงและการกำจัดก๊าซเรือนกระจกเช่นคาร์บอนไดออกไซด์ (CO ₂ ) จากชั้นบรรยากาศเป็นตัวอย่างของบริการระบบนิเวศที่จำเป็นต่อสุขภาพของประชาชนและโอกาสทางเศรษฐกิจการหมุนเวียนของสารอาหารเป็นกระบวนการพื้นฐานต่อการผลิตทางการเกษตรและป่าไม้

อย่างไรก็ตาม เช่นเดียวกับกระบวนการของระบบนิเวศส่วนใหญ่ การหมุนเวียนของสารอาหารไม่ใช่ลักษณะเฉพาะของระบบนิเวศที่สามารถ "ปรับ" ให้เข้ากับระดับที่ต้องการได้ การเพิ่มผลผลิตในระบบที่เสื่อมโทรมเป็นวิธีแก้ปัญหาที่ง่ายเกินไปสำหรับปัญหาที่ซับซ้อนของความหิวโหยและความมั่นคงทางเศรษฐกิจ ตัวอย่างเช่น การใช้ ปุ๋ย อย่างเข้มข้น ในภาคตะวันตกตอนกลางของสหรัฐอเมริกา ส่งผลให้แหล่งประมงในอ่าวเม็กซิโกเสื่อมโทรม^{[ 8 ]}น่าเสียดายที่ " การปฏิวัติเขียว " ของการใช้ปุ๋ยเคมีอย่างเข้มข้นได้รับการแนะนำสำหรับการเกษตรในประเทศที่พัฒนาแล้วและ กำลังพัฒนา ^{[ 9 ] [ 10 ]}กลยุทธ์เหล่านี้มีความเสี่ยงที่จะเปลี่ยนแปลงกระบวนการของระบบนิเวศซึ่งอาจยากต่อการฟื้นฟู โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อนำไปใช้ในวงกว้างโดยไม่มีการประเมินผลกระทบอย่างเพียงพอ กระบวนการของระบบนิเวศอาจต้องใช้เวลาหลายปีในการฟื้นตัวจากการรบกวนอย่างมีนัยสำคัญ^{[ 6 ]}

ตัวอย่างเช่น การตัดไม้ทำลายป่าขนาดใหญ่ในภาคตะวันออกเฉียงเหนือของสหรัฐอเมริกาในช่วงศตวรรษที่ 18 และ 19 ได้เปลี่ยนแปลงเนื้อดิน พืชพรรณที่เด่น และการหมุนเวียนของสารอาหารในลักษณะที่ส่งผลกระทบต่อผลผลิตของป่าในปัจจุบัน^{[ 11 ] [ 12 ]}จำเป็นต้องมีความเข้าใจถึงความสำคัญของหน้าที่ของระบบนิเวศในการรักษาผลผลิต ไม่ว่าจะเป็นในด้านการเกษตรหรือป่าไม้ ควบคู่ไปกับแผนการฟื้นฟูกระบวนการที่สำคัญ ความรู้ที่ดียิ่งขึ้นเกี่ยวกับหน้าที่ของระบบนิเวศจะช่วยให้บรรลุความยั่งยืนและความมั่นคงในระยะยาวในพื้นที่ที่ยากจนที่สุดของโลก

ผลผลิตชีวมวลเป็นหนึ่งในหน้าที่ของระบบนิเวศที่เห็นได้ชัดเจนและมีความสำคัญทางเศรษฐกิจมากที่สุด การสะสมชีวมวลเริ่มต้นที่ระดับเซลล์ผ่านกระบวนการสังเคราะห์แสง การสังเคราะห์แสงต้องการน้ำ ดังนั้นรูปแบบการผลิตชีวมวลประจำปีทั่วโลกจึงมีความสัมพันธ์กับปริมาณน้ำฝนประจำปี^{[ 13 ]}ปริมาณผลผลิตยังขึ้นอยู่กับความสามารถโดยรวมของพืชในการดักจับแสงแดด ซึ่งมีความสัมพันธ์โดยตรงกับพื้นที่ใบและปริมาณไนโตรเจนของพืช

ผลผลิตปฐมภูมิสุทธิ (NPP) เป็นมาตรวัดหลักของการสะสมชีวมวลภายในระบบนิเวศ สามารถคำนวณผลผลิตปฐมภูมิสุทธิได้โดยใช้สูตรอย่างง่าย โดยปรับปริมาณผลผลิตทั้งหมดให้เข้ากับการสูญเสียผลผลิตทั้งหมดจากการบำรุงรักษาของกระบวนการทางชีวภาพ:

NPP = GPP – _{ผู้ผลิต R}

โดยที่ GPP คือผลผลิตปฐมภูมิรวม และ R _คือสารสังเคราะห์แสง ( คาร์บอน ) ที่สูญเสียไปจากการ หายใจระดับเซลล์

การวัด NPP นั้นทำได้ยาก แต่เทคนิคใหม่ที่เรียกว่า eddy co-variance ได้ช่วยให้เข้าใจว่าระบบนิเวศทางธรรมชาติมีอิทธิพลต่อบรรยากาศอย่างไร รูปที่ 4 แสดงการเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาลและรายปีของความเข้มข้นของ CO2 _ที่วัดได้ที่ภูเขาไฟเมานาโลอารัฐฮาวายตั้งแต่ปี 1987 ถึง 1990 ความเข้มข้นของ CO2 _{เพิ่ม}ขึ้นอย่างต่อเนื่อง แต่ความผันแปรภายในปีนั้นมากกว่าการเพิ่มขึ้นรายปีนับตั้งแต่เริ่มการวัดในปี 1957

เชื่อกันว่าความแปรผันเหล่านี้เกิดจากการดูดซับ CO2 ตามฤดูกาล_ในช่วงเดือนฤดูร้อน เทคนิคที่พัฒนาขึ้นใหม่สำหรับการประเมิน NPP ของระบบนิเวศได้ยืนยันว่าความแปรผันตามฤดูกาลเกิดจากการเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาลในการดูดซับ CO2 _โดยพืช^{[ 16 ] [ 15 ]} สิ่งนี้ทำให้มีนักวิทยาศาสตร์และผู้กำหนดนโยบายจำนวนมากคาดการณ์ว่าระบบนิเวศสามารถจัดการได้เพื่อบรรเทาปัญหาภาวะโลกร้อนการจัดการประเภทนี้อาจรวมถึงการปลูกป่าใหม่หรือการเปลี่ยนแปลงตารางการเก็บเกี่ยวป่าในหลายส่วนของโลก

การย่อยสลายและการหมุนเวียนของสารอาหารเป็นพื้นฐานสำคัญในการผลิตชีวมวลของระบบนิเวศ ระบบนิเวศตามธรรมชาติส่วนใหญ่มีไนโตรเจน (N) เป็นปัจจัยจำกัด และการผลิตชีวมวลมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับการหมุนเวียนของ N ^{[ 17 ] [ 18 ]} โดยทั่วไป การป้อนสารอาหารจากภายนอกมีน้อยมาก และการหมุนเวียนสารอาหารอย่างมีประสิทธิภาพจะช่วยรักษาผลผลิต^{[ 6 ]}การย่อยสลายเศษซากพืชคิดเป็นสัดส่วนส่วนใหญ่ของสารอาหารที่ถูกหมุนเวียนผ่านระบบนิเวศ (รูปที่ 3) อัตราการย่อยสลายเศษซากพืชขึ้นอยู่กับคุณภาพของเศษซากพืชเป็นอย่างมาก ความเข้มข้นสูงของสารประกอบฟีนอล โดยเฉพาะลิกนินในเศษซากพืช มีผลทำให้การย่อยสลายเศษซากพืชช้าลง^{[ 19 ] [ 20 ]}สารประกอบ C ที่ซับซ้อนกว่าจะถูกย่อยสลายช้าลง และอาจใช้เวลาหลายปีกว่าจะสลายตัวได้อย่างสมบูรณ์ การย่อยสลายมักอธิบายด้วยการสลายตัวแบบเอกซ์โพเนนเชียลและมีความสัมพันธ์กับความเข้มข้นของแร่ธาตุ โดยเฉพาะแมงกานีส ในเศษใบไม้^{[ 21 ] [ 22 ]}

ในระดับโลก อัตราการย่อยสลายจะถูกควบคุมโดยคุณภาพของเศษซากพืชและสภาพภูมิอากาศ^{[ 23 ]}ระบบนิเวศที่พืชที่มีความเข้มข้นของลิกนินต่ำเป็นหลัก มักจะมีอัตราการย่อยสลายและการหมุนเวียนของสารอาหารที่รวดเร็ว^{[ 24 ] [ 25 ]}สารประกอบที่มีคาร์บอน (C) ที่เรียบง่ายจะถูกย่อยสลายโดย จุลินทรีย์ ผู้ย่อยสลาย เป็นหลัก ซึ่งส่งผลให้อัตราการย่อยสลายเริ่มต้นเร็วขึ้น ดูรูปที่ 5A ^{[ 26 ]}แบบจำลองที่ขึ้นอยู่กับอัตราการย่อยสลายคงที่ ที่เรียกว่าค่า "k" ดูรูปที่ 5B ^{[ 27 ]}นอกจากคุณภาพของเศษซากพืชและสภาพภูมิอากาศแล้ว กิจกรรมของสัตว์ในดินก็มีความสำคัญมากเช่นกัน^{[ 28 ]}

อย่างไรก็ตาม แบบจำลองเหล่านี้ไม่ได้สะท้อนถึงกระบวนการสลายตัวเชิงเส้นและไม่เชิงเส้นที่เกิดขึ้นพร้อมกัน ซึ่งน่าจะเกิดขึ้นระหว่างการย่อยสลาย ตัวอย่างเช่นโปรตีนน้ำตาลและไขมัน จะสลายตัวแบบเอกซ์โพเน นเชียล แต่ลิกนินจะสลายตัวในอัตราเชิงเส้นมากกว่า^{[ 19 ]}ดังนั้น แบบจำลองที่เรียบง่ายจึงทำนายการสลายตัวของเศษซากพืชได้ไม่ถูกต้อง^{[ 29 ]}

แบบจำลองทางเลือกอย่างง่ายที่แสดงในรูปที่ 5C แสดงให้เห็นถึงการสลายตัวที่รวดเร็วกว่าแบบจำลองมาตรฐานในรูปที่ 4B อย่างเห็นได้ชัด การทำความเข้าใจแบบจำลองการสลายตัวให้ดียิ่งขึ้นเป็นหัวข้อวิจัยที่สำคัญในด้านนิเวศวิทยาของระบบนิเวศ เนื่องจากกระบวนการนี้มีความเชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดกับปริมาณสารอาหารและความสามารถโดยรวมของระบบนิเวศในการกักเก็บ CO2 _จากชั้นบรรยากาศ

พลวัตทางโภชนาการหมายถึงกระบวนการถ่ายโอนพลังงานและสารอาหารระหว่างสิ่งมีชีวิต พลวัตทางโภชนาการเป็นส่วนสำคัญของโครงสร้างและหน้าที่ของระบบนิเวศ รูปที่ 3 แสดงการถ่ายโอนพลังงานในระบบนิเวศที่ซิลเวอร์สปริงส์ รัฐฟลอริดา พลังงานที่ผู้ผลิตขั้นต้น (พืช, P) ได้รับจะถูกบริโภคโดยสัตว์กินพืช (H) ซึ่งถูกบริโภคโดยสัตว์กินเนื้อ (C) และสัตว์กินเนื้อ (C) ก็ถูกบริโภคโดย "สัตว์กินเนื้อระดับสูงสุด" (TC)

รูปแบบที่ชัดเจนที่สุดอย่างหนึ่งในรูปที่ 3 คือ เมื่อ ระดับโภชนาการสูงขึ้น(เช่น จากพืชไปจนถึงสัตว์กินเนื้อระดับสูงสุด) ปริมาณพลังงานทั้งหมดจะลดลง พืชควบคุมโครงสร้างพลังงานของระบบนิเวศจากล่างขึ้นบนโดยกำหนดปริมาณพลังงานทั้งหมดที่เข้าสู่ระบบ^{[ 30 ]}

อย่างไรก็ตาม ผู้ล่ายังสามารถมีอิทธิพลต่อโครงสร้างของระดับโภชนาการที่ต่ำกว่าจากบนลงล่างได้ อิทธิพลเหล่านี้สามารถเปลี่ยนแปลงชนิดพันธุ์เด่นในระบบบนบกและในทะเลได้อย่างมาก^{[ 31 ] [ 32 ]}ปฏิสัมพันธ์และความแข็งแกร่งสัมพัทธ์ของการควบคุมจากบนลงล่างเทียบกับการควบคุมจากล่างขึ้นบนที่มีต่อโครงสร้างและหน้าที่ของระบบนิเวศเป็นหัวข้อการวิจัยที่สำคัญในสาขานิเวศวิทยาโดยรวม

พลวัตของโภชนาการสามารถส่งผลกระทบอย่างมากต่ออัตราการย่อยสลายและการหมุนเวียนของสารอาหารทั้งในเวลาและพื้นที่ ตัวอย่างเช่น การกินพืชสามารถเพิ่มการย่อยสลายเศษซากพืชและการหมุนเวียนของสารอาหารผ่านการเปลี่ยนแปลงโดยตรงในคุณภาพของเศษซากพืชและการเปลี่ยนแปลงของพืชพรรณเด่น^{[ 33 ]}การกินพืชของแมลงแสดงให้เห็นว่าเพิ่มอัตราการย่อยสลายและการหมุนเวียนของสารอาหารเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงในคุณภาพของเศษซากพืชและการเพิ่มขึ้นของมูลสัตว์^{[ 2 ] [ 34 ]}

อย่างไรก็ตาม การระบาดของแมลงไม่ได้ทำให้การหมุนเวียนของสารอาหารเพิ่มขึ้นเสมอไป Stadler ^{[ 35 ]}แสดงให้เห็นว่าน้ำหวานที่มีคาร์บอนสูงที่ผลิตขึ้นระหว่างการระบาดของเพลี้ยสามารถส่งผลให้จุลินทรีย์ในดินตรึงไนโตรเจนได้มากขึ้น ซึ่งจะทำให้การหมุนเวียนของสารอาหารช้าลงและอาจจำกัดการผลิตชีวมวลได้ ระบบนิเวศทางทะเลในมหาสมุทรแอตแลนติกเหนือได้รับการเปลี่ยนแปลงอย่างมากจากการจับปลาค็อดมากเกินไป ปริมาณปลาค็อดลดลงอย่างมากในช่วงทศวรรษ 1990 ซึ่งส่งผลให้เหยื่อของปลาค็อด เช่น กุ้งและปูหิมะเพิ่มขึ้น^{[ 32 ]}การแทรกแซงของมนุษย์ในระบบนิเวศส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างมากต่อโครงสร้างและหน้าที่ของระบบนิเวศ การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้เกิดขึ้นอย่างรวดเร็วและมีผลกระทบที่ไม่ทราบแน่ชัดต่อความมั่นคงทางเศรษฐกิจและความเป็นอยู่ที่ดีของมนุษย์^{[ 36 ]}การวิจัยเพิ่มเติมสามารถช่วยให้เข้าใจผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงความหลากหลายทางชีวภาพต่อการทำงานของระบบนิเวศได้ชัดเจนยิ่งขึ้น^{[ 37 ]}

ชีวภาคได้รับการเปลี่ยนแปลงอย่างมากจากความต้องการของสังคมมนุษย์ นิเวศวิทยาของระบบนิเวศมีบทบาทสำคัญในการทำความเข้าใจและปรับตัวให้เข้ากับปัญหาสิ่งแวดล้อมที่เร่งด่วนที่สุดในปัจจุบัน นิเวศวิทยาการฟื้นฟูและการจัดการระบบนิเวศมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับนิเวศวิทยาของระบบนิเวศ การฟื้นฟูทรัพยากรที่เสื่อมโทรมอย่างมากขึ้นอยู่กับการบูรณาการกลไกการทำงานของระบบนิเวศ^{[ 38 ]}โดยการใช้กลยุทธ์ที่พิจารณาทั้งเป้าหมายทางสังคมและนิเวศวิทยาเป็นเป้าหมายร่วมกันการพัฒนาอย่างยั่งยืนสามารถบรรลุได้โดยการพิจารณานิเวศวิทยาของระบบนิเวศผ่านมุมมองร่วมกัน แทนที่จะแยกเป็นสองมุมมอง^{[ 39 ]}

หากฟังก์ชันเหล่านี้ไม่สมบูรณ์ มูลค่าทางเศรษฐกิจของระบบนิเวศจะลดลงอย่างมาก และอาจเกิดสภาวะที่เป็นอันตรายในพื้นที่ได้ ตัวอย่างเช่น พื้นที่ในที่ราบสูงทางตะวันตกของกัวเตมาลามีความเสี่ยงต่อการเกิดดินถล่มครั้งใหญ่และการขาดแคลนน้ำตามฤดูกาลอย่างรุนแรงเนื่องจากการสูญเสียทรัพยากรป่าไม้ ในทางตรงกันข้าม เมืองต่างๆ เช่นโตโตนิกาปันที่ได้อนุรักษ์ป่าไม้ไว้ด้วยสถาบันทางสังคมที่เข้มแข็ง มีเสถียรภาพทางเศรษฐกิจในท้องถิ่นที่ดีกว่าและมีคุณภาพชีวิตที่ดีกว่าโดยรวม^{[ 40 ]}

สถานการณ์นี้เป็นสิ่งที่น่าประหลาดใจอย่างยิ่ง เนื่องจากพื้นที่เหล่านี้อยู่ใกล้กัน ประชากรส่วนใหญ่สืบเชื้อสายมาจาก ชาว มายาและลักษณะภูมิประเทศและทรัพยากรโดยรวมก็คล้ายคลึงกัน นี่เป็นกรณีที่กลุ่มคนสองกลุ่มจัดการทรัพยากรในวิธีที่แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง นิเวศวิทยาของระบบนิเวศให้ความรู้พื้นฐานที่จำเป็นในการป้องกันความเสื่อมโทรมและฟื้นฟูระบบนิเวศที่เอื้อต่อความต้องการพื้นฐานของมนุษย์

การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศส่งผลกระทบต่อระบบนิเวศโดยการเปลี่ยนแปลงกระบวนการที่ขับเคลื่อนระบบนิเวศทั่วโลก กระบวนการเหล่านี้หลายอย่างทำให้ความหลากหลายทางชีวภาพ ลดลง ซึ่งส่งผลให้การทำงานของระบบนิเวศลดลง^{[ 41 ]}อิทธิพลจากกิจกรรมของมนุษย์ เช่นการปล่อยก๊าซเรือนกระจกและการเปลี่ยนแปลงการใช้ที่ดิน สร้างแรงกดดันเพิ่มเติมให้กับระบบนิเวศ เช่น การแตกแยก และการเสื่อมโทรมของถิ่นที่อยู่^{[ 42 ]}ปัจจัยกดดันเพิ่มเติม ได้แก่ การเปลี่ยนแปลงขอบเขตการกระจายพันธุ์และเหตุการณ์ในวงจรชีวิต เมื่อผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศรุนแรงขึ้น ปัจจัยกดดันเหล่านี้จะมีผลกระทบต่อระบบนิเวศทั่วโลกมากขึ้น^{[ 43 ]}

แนวคิด One Healthศึกษาความเชื่อมโยงระหว่างสุขภาพของมนุษย์ สุขภาพของสัตว์ และสุขภาพทางชีวภาพ ด้วยเหตุนี้ จึงมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับนิเวศวิทยาของระบบนิเวศ ระบบนิเวศที่มีสุขภาพดีสามารถป้องกันการแพร่กระจายของโรคได้^{[ 44 ]} One Health ตระหนักว่าระบบนิเวศที่มีสุขภาพดีมีความเชื่อมโยงกับสุขภาพของมนุษย์และสัตว์ ดังนั้นจึงพิจารณาถึงนิเวศวิทยาของระบบนิเวศ การสื่อสารอย่างกว้างขวางระหว่างชุมชนและนักวิจัย One Health เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับความสำเร็จภายในกรอบนิเวศวิทยาของระบบนิเวศที่กว้างขึ้น^{[ 45 ]}

• ชีวธรณีเคมี
• นิเวศวิทยาชุมชน
• วิทยาศาสตร์ระบบโลก
• โฮลอน (ปรัชญา)
• นิเวศวิทยาภูมิทัศน์
• นิเวศวิทยาระบบ
• มิวเซียม