Ympäristöekologia ja sen tutkiminen

Ekologia tutkii eliöiden määriä, levinneisyyttä ja niihin vaikuttavia ympäristötekijöitä. Lisäksi ekologia selvittää eliöiden välisiä vuorovaikutus- ja riippuvuussuhteita sekä eliöiden ja niiden ympäristön välistä vuorovaikutusta. Ekologista tietoa sovelletaan muun muassa maankäytön suunnittelussa sekä luonnon- ja ympäristönsuojeluun liittyvässä päätöksenteossa.

Ympäristöekologia perustuu ekologiseen tietoon. Minne sijoitetaan asuinalueita tai jätteenpolttolaitos? Saako rakennuksen purkaa, vaikka siellä elää lepakoita? Onko susia liikaa? Katkaiseeko tien rakentaminen liito-oravien kulkureitit?

Ympäristöviranomaisten ja suunnittelijoiden lisäksi kansalaiset tarvitsevat ekologista tietoa myös arkipäivän asioissa, kuten kompostin, kasvimaan ja kasvihuoneen hoidossa, kierrätyksessä tai arkipäivän kulutusta koskevissa valinnoissa.

Ympäristöekologia on ekologian ala, joka tutkii ihmisen aiheuttamia vaikutuksia ympäristöön, luonnon monimuotoisuuteen, eliöiden laji- ja lukumääriin sekä lajien levinneisyyteen.

Ympäristöekologialla on ympäristönsuojelullisia tavoitteita. Ekologista tutkimustietoa voidaan käyttää apuna, kun selvitetään ympäristöongelmia, suunnitellaan maankäyttöä ja tehdään luonnonsuojeluun liittyviä päätöksiä. Esimerkiksi lajeja suojeltaessa täytyy tietää lajin elinpaikkavaatimukset ja levinneisyysalue.

Ihmisen toiminnan seurauksena luonnontilaiset ekosysteemit ja biologinen monimuotoisuus eli biodiversiteetti ovat vähentyneet. Lisäksi monet luonnonvarat ovat ehtymässä. Yhä useampi laji kuolee tai on vaarassa kuolla sukupuuttoon. Siksi on tullut tarve säilyttää elinympäristöjä ja suojella harvinaistuvia eliölajeja. Näin sai alkunsa luonnonsuojelu. Luonnon, luonnonvarojen ja elinympäristöjen suojelu ja hoito kuuluvat luonnonsuojeluun. Luonnonsuojelun tavoitteena on ylläpitää luonnon monimuotoisuutta ja palauttaa luonnontilaisia ympäristöjä entiselleen.

Pelkästään maisema-arvojen ja luonnonkauneuden säilyttäminen ei ole riittävää, sillä ihminen aiheuttaa teollisen toiminnan ja metsä- ja tehomaatalouden takia yhä enemmän ympäristöongelmia, kuten ilman, maaperän ja vesistöjen pilaantumista. 1960-luvulta alkaen alettiin kiinnittää huomioita ympäristömyrkkyihin, kuten torjunta-aineisiin. Tähän vaikutti muun muassa muuttohaukkojen kantojen romahdus Euroopassa ja Pohjois-Amerikassa. Romahduksen aiheuttajaksi osoittautui DDT, jota käytettiin hyönteisten torjunnassa. Se on ympäristömyrkky, joka rikastuu ravintoketjuissa ja kertyy lopulta huippupetoihin, kuten muuttohaukkaan.

Myös maapallon kantokyky sekä luonnon- ja energiavarojen riittävyys nousivat puheenaiheiksi 1960-luvulla. Suomessa luontoaktivistit nostivat esille 1970-ja 1980-lukujen taitteessa erityisesti vanhojen metsien ja vesistöjen suojelutarpeen. Luonnonsuojelu laajentui 1960-luvun Suomessa ympäristönsuojeluksi. Luonnonsuojelu sisältyykin ympäristönsuojelun käsitteeseen.

Luonnonsuojelualueiden perustaminen on yksi tärkeä keino monimuotoisuuden ylläpitämiseksi. Suomessa ensimmäinen luonnonsuojelulaki astui voimaan vuonna 1923, jolloin ensimmäiset eliölajit rauhoitettiin ja suojelualueet perustettiin. Ensimmäiset kansallis- ja luonnonpuistot perustettiin valtion maille vuonna 1938. Suomen luonnonpuistot on perustettu luonnonsuojelua ja tieteellistä tutkimusta varten. Niiden alkuperäinen luonto pyritään suojelemaan ihmistoiminnalta.

Kansallispuistojen suojelumääräykset ovat löyhemmät kuin luonnonpuistojen, sillä niissä retkeily ja liikkuminen ovat sallittuja. Kansallispuistojen avulla säilytetään Suomen luonnon maisemallisesti ja lajistollisesti arvokkaimmat kohteet mahdollisimman luonnontilaisina. Esimerkiksi Kolin kansallismaisemat ovat osa kansallispuistoa.

Ympäristönsuojelu hakee ratkaisuja ihmisen aiheuttamiin ympäristöongelmiin sekä pyrkii ehkäisemään ja vähentämään ihmisen aiheuttamia häiriöitä ja muutoksia ympäristössä. Lähes kaikkeen ihmisen toimintaan liittyy ympäristöhaitan riski. Ympäristöongelmia aiheuttavat muun muassa teollisuus, liikenne, energiantuotanto, maa- ja metsätalous sekä asuminen. Ympäristönsuojelun tavoitteita ovat ekologisesti kestävä kehitys sekä hyvä, elinkelpoinen ja viihtyisä ympäristö. Ekologisesti kestävällä kehityksellä tarkoitetaan ihmisen taloudellisen toiminnan suhteuttamista maapallon luonnonvarojen riittävyyteen siten, että tulevillakin sukupolvilla on mahdollisuus elää hyvinvoivalla maapallolla.

2000-luvulla tieto ympäristönsuojelun tarpeellisuudesta on lisääntynyt ja ympäristönlainsäädäntö kehittynyt niin Suomessa kuin Euroopan Unionin tasolla. Kuntia, yksityisiä henkilöitä ja teollisuusyrityksiä velvoitetaan ottamaan huomioon ympäristönäkökulmat entistä paremmin. Ympäristön huomioimisesta on tullut yrityksille myös kilpailu- ja imagotekijä.

Ympäristöekologia tutkii ihmisen ja ympäristön vuorovaikutusta sekä ihmisen vaikutusta ympäristöön. Ympäristöekologiassa perehdytään luonnonvarojen kestävän käytön ekologisiin perusteisiin ja ihmistoimintojen ekosysteemeissä aikaansaamiin häiriöihin, kuten rehevöitymiseen, happamoitumiseen, ilmastonmuutokseen, kemikalisoitumiseen ja biodiversiteetin eli monimuotoisuuden vähenemiseen.

Vesistö- ja maaperäekologia, kaupunkiekologia, ekotoksikologia, aeroekologia, bioindikaattori- ja seurantatutkimukset sekä ympäristökemia kuuluvat kaikki ympäristöekologiseen tutkimukseen. Ympäristöekologista tutkimustietoa voidaan soveltaa ympäristöongelmien ratkaisemiseksi sekä lajien ja elinympäristöjen suojelemiseksi.

Ympäristötutkimuksen tavoitteena on säilyttää sekä luonnon monimuotoisuus että ihmisen elinympäristö hyvänä ja turvallisena sekä ennaltaehkäistä ympäristöhaittoja. Ympäristöekologia selvittää, seuraa ja tutkii ympäristön tilaa ja siinä tapahtuvia muutoksia.

Ekologista tietoa tuotetaan tieteellisen tutkimuksen keinoin. Tieteellinen tutkimus alkaa usein havainnoista, joiden pohjalta laaditaan hypoteesi eli olettamus.

Hypoteesi on mahdollinen selitys tutkittavalle ilmiölle. Sitä testataan lisähavainnoilla tai kokeellisella tutkimuksella. Tekemällä havaintoja ei aina pystytä selvittämään tutkittavaan ilmiöön vaikuttavia tekijöitä täysin luotettavasti.

Kokeissa selvitetään usein yhden muuttujan osuutta tutkittavaan ilmiöön. Kun koetulokset ovat hypoteesin mukaiset, hypoteesi pitää paikkansa. Ekologiassa tutkimuskohteet vaihtelevat ekosysteemitasolta yksittäisen lajin tutkimukseen. Ekologinen tutkimustyö auttaa ratkaisemaan muun muassa ympäristöongelmia ja selvittämään luonnonvarojen kestävän kehityksen mukaista käyttöä.

Tieteellinen tutkimus jaetaan perustutkimukseen ja soveltavaan tutkimukseen. Ekologinen perustutkimus tuottaa uutta tieteellistä perustietoa eliölajeista, luonnosta ja ympäristöstä. Perustutkimuksen ensisijaisena tavoitteena ei ole tuloksien taloudellinen hyödyntäminen.

Soveltava ekologinen tutkimus hyödyntää perustutkimuksessa saatua tietoa suoraan ratkaistakseen ympäristöongelmia. Uhanalaisen lajin suojelu onnistuu käytännössä vasta sitten, kun tiedetään, mitä ympäristötekijöitä kyseinen laji vaatii selviytyäkseen.

Esimerkiksi liito-oravan säilymisen kannalta tiedot sen lisääntymis- ja levähdyspaikoista ovat tärkeitä, jotta ne voidaan ottaa huomioon hakkuita suunniteltaessa.

Ekologista tietoa voidaan hyödyntää muun muassa kalastuksessa, metsästyksessä, metsänhoidossa ja riistanhoidossa. Tiedot kalakannoista vaikuttavat lajikohtaisiin kalastuskiintiöihin. Metsästys on mitoitettava ekologisesti kestävän käytön periaatteiden mukaisesti. Metsästys ei saa vaarantaa riistaeläinkantojen kehitystä verottamalla kantoja liikaa.

Riistanhoidon tavoitteena on säilyttää riistaeläinkannat ekologisesti oikealla tasolla säätelemällä eri eläinlajien välistä määrällistä tasapainoa ja säilyttämällä riistaeläinten elinolosuhteet hyvinä.

Riistanhoitoon kuuluu myös riistaeläinkantojen säännöstely metsästämällä. Jotta riistakantoja ei metsästetä liikaa tai liian vähän, edellyttää tämä ajan tasalla olevaa tietoa riistakantojen koosta ja niiden kehityksestä.

Luonnonvarojen kuten puuvarojen, riistaeläinten ja keräilytuotteiden (sienet, marjat) hyödyntämisen tulee olla kestävän kehityksen mukaista. Kestävän kehityksen tavoitteena on luonnon monimuotoisuuden ja ekosysteemien toimivuuden säilyttäminen, joten ihmisen hyödyntäessä luonnonvaroja ekosysteemien tasapaino tulee säilyttää.

Luonnonvarojen hyödyntämisessä taloudellisten näkökulmien rinnalle ovat tulleet myös tuotteiden laatuun ja puhtauteen liittyvät arvot.

REC: Monimuotoisuustieteen lyhyt oppimäärä (YouTube)

Ympäristöekologiassa seurataan ympäristön tilaa ja sen muutoksia seurantatutkimusten avulla. Seurantatutkimuksiin kuuluvat monenlaiset eliökartoitukset ja laskennat. Niiden avulla saatua tietoa käytetään hyödyksi, kun tehdään ympäristöä koskevia päätöksiä. Esimerkiksi Itämeren kalojen ympäristömyrkkypitoisuuksia seurataan säännöllisesti. Tämän perusteella voidaan antaa kuluttajille kalan syöntisuosituksia, koska ympäristömyrkyt saattavat aiheuttaa terveydellistä haittaa.

Suomen ympäristökeskuksen merentutkimusalus Aranda tekee vuosittain talviseurantamatkoja, joiden aikana tutkitaan esimerkiksi meriveden lämpötilaa, suolaisuutta, happitilannetta ja ravinteiden määrää. Talven ravinnetietoja käytetään apuna muun muassa, kun laaditaan seuraavan kesän Itämeren leväennusteita. Riistalaskennan tuloksia tarvitaan arvioitaessa eläinten suojelutarvetta ja metsästyskiintiöitä. Biodiversiteettiin liittyvissä seurannoissa kerätään havaintotietoa kaikista biodiversiteetin tasoista: ekosysteemeistä, lajeista tai lajinsisäisestä perinnöllisestä monimuotoisuudesta sekä niissä tapahtuvista muutoksista. Seuranta voi kohdistua johonkin uhanalaiseen lajiin tai elinympäristöön. Yleensä seurannan tulee olla säännöllistä ja pitkäaikaista, koska muutokset monimuotoisuudessa tapahtuvat tyypillisesti pitkän ajan kuluessa.

Myös luontoharrastajien vapaaehtoisen havainnoinnin kautta saadaan tietoa Suomen luonnon eliöiden kannanvaihteluista. Esimerkiksi linnuston seurantatutkimusta suoritetaan pääosin harrastajayhteistyönä. Seurantatuloksia käytetään arvioitaessa lajien uhanalaisuusluokitusta. Samoin päivä- ja yöperhosseurantaa suoritetaan vapaaehtoisten perhosharrastajien tekemänä.

Päiväperhostutkimuksesta saadun tiedon avulla voidaan seurata esimerkiksi maatalousympäristön biodiversiteetin köyhtymistä. Biodiversiteetin muutoksia voidaan arvioida seuraamalla päiväperhosten laji- ja yksilömääriä maatalousalueilla sijaitsevilla laskentalinjoilla. Tietoja päiväperhosten esiintymisistä voidaan käyttää apuna maatalousalueiden biodiversiteetin seurannassa sen ansiosta, että päiväperhosten perusekologia tunnetaan hyvin ja päiväperhoset ovat herkkiä tehomaatalouden aiheuttamille ympäristömuutoksille.

Ympäristön havainnoinnissa hyödynnetään myös kansalaisten aktiivisuutta. Vapaaehtoisten tarkkailijoiden keräämää tietoa on saatu muun muassa valtakunnallisesta sinileväseurannasta, vieraslajihavainnoista sekä punkin levinneisyysalueen selvittämisessä. Apuna käytetään myös älypuhelinsovelluksia ja nettisivustoja, joiden avulla kansalaishavainnot kootaan. Näitä tietoja voidaan hyödyntää tutkimus- ja viranomaiskäytössä.

Ympäristön tilaa voidaan tutkia seuraamalla abioottisia (fysikaaliset ja kemialliset) ja bioottisia (eliöt) ympäristötekijöitä ja selvittämällä niiden välisiä vuorovaikutuksia. Näin saadaan tietoa muun muassa haitallisten aineiden vaikutuksista eliöihin.

Väestönkasvun aiheuttaman lisääntyneen kulutuksen vuoksi ympäristön kuormitus kasvaa. Ihminen kuormittaa ympäristöä monin tavoin esimerkiksi rikki-, lyijy- tai fosforipäästöjen kautta. Jotkin eliölajit reagoivat toisia herkemmin ihmisen aiheuttamiin ympäristömuutoksiin. Tietty laji voi yleistyä tai jopa kadota merkkinä siitä, että jokin ympäristötekijä on muuttunut. Tällaisia lajeja käytetään apuna ympäristön tilan seurannassa.

Bioindikaattoriksi (lat. indicare = osoittaa, ilmaista) sanotaan eliötä, jonka avulla selvitetään ympäristön tilaa, laatua ja muutoksia, joihin ihminen on toiminnallaan vaikuttanut. Bioindikaattori reagoi ympäristön vaihteluun, jolloin sen yksilömäärä tai esiintymisalue voi muuttua. Myös eliön kemiallisessa koostumuksessa tai toiminnassa voi tapahtua muutoksia, joita käytetään hyödyksi tehtäessä päätelmiä ympäristön tilasta.

Bioindikaattorilajin perusbiologia täytyy tuntea hyvin. Sen sietoalueen on oltava selvärajainen ja kapea tutkittavan ympäristötekijän suhteen. Käytettävän bioindikaattorin pitää reagoida tutkittavaan ympäristömuutokseen nopeasti ja mahdollisimman yksiselitteisesti. Jotkut eliölajit ovat erityisen herkkiä tietylle ympäristömuutokselle, joten niiden sietoalue kyseisen ympäristötekijän suhteen on poikkeuksellisen kapea.

Esimerkiksi ilmanlaadun indikaattoreina käytetään männyn rungoilla kasvavien jäkälien ja havupuiden neulasten määrää ja kuntoa. Lohikalat ovat herkkiä vesistöjen happamoitumisen ja happipitoisuuden muutoksille. Rakkohauru on rehevöitymisen indikaattori- eli ilmentäjälaji. Rakkohaurukasvustot kärsivät rehevöitymisestä, kun taas rihmalevät hyötyvät siitä. Rihmalevien runsastuminen johtaa vesien samentumiseen. Tällöin rakkohaurujen valonsaanti pienenee, mikä nopeuttaa niiden häviämistä.

Ihmisen aiheuttama ympäristökuormitus voi näkyä myös lajin populaation kasvuna. Esimerkiksi levät runsastuvat vesistöjen ravinnekuormituksen lisääntyessä. Rehevöitymisen arvellaan olevan myös hyödyksi esimerkiksi kyhmyjoutsenen esiintymiselle, sillä rehevöityminen lisää kasviravinnon määrää. Tietyn lajin yksilömäärissä tapahtuvat muutokset voivat heijastua ravintoketjujen kautta myös muihin ekosysteemin lajeihin, sillä lajien välillä on vuorovaikutussuhteita. Monet ympäristömyrkyt rikastuvat ravintoketjussa korkeamman asteen kuluttajiin, kuten petolintuihin, hylkeisiin ja ihmisiin. Joihinkin eliöihin kertyy ympäristömyrkkyjä toisia lajeja herkemmin joko niiden elinympäristöstä (sammalet) tai ravinnon kautta (pedot). Tällaisten lajien avulla voidaan arvioida ympäristömyrkkyjen määrää ekosysteemissä.

Teollisuuden aiheuttamia ilmansaasteita, kuten raskasmetallipitoisuuksia, voidaan tutkia sammalpallomenetelmän avulla. Tutkittavalle alueelle ripustetaan puihin sammaleesta tehtyjä palloja muutaman kuukauden ajaksi, jonka jälkeen määritetään sammalnäytteiden raskasmetallipitoisuudet (esimerkiksi lyijy, elohopea ja kadmium).

Sammalpallomenetelmällä voidaan tutkia esimerkiksi teollisuuslaitosten raskasmetallipäästöjen ympäristövaikutuksia. Rahka- ja seinäsammal sopivat hyvin raskasmetallilaskeumien tutkimiseen, sillä ne keräävät suurimman osan hiukkaslaskeumasta sisäänsä. Tämä perustuu siihen, että sammalet ottavat lähes kaikki tarvitsemansa ravinteet suoraan sadevedestä ja kuivalaskeumana eivätkä maaperästä.

Biodiversiteetin tilaa voidaan arvioida havainnointiin perustuvalla seurannalla. Sen kohteena on yleensä laji tai populaatio (lajiseuranta). Kohteena voi olla myös elinympäristöjen määrä ja laatu (lehto, aarniometsä) tai eliöryhmän kannalta merkittävä ympäristöresurssi.

Biodiversiteetin tutkiminen on vaikeaa. Tieteelle tuntemattomia ja vielä löytämättömiä lajeja on paljon, eikä maapallon tarkkaa lajilukumäärää tunneta. Lisäksi vaikeasti saavutettavien alueiden kuten merenpohjan syvänteiden tutkiminen on niiden olosuhteiden vuoksi vaikeaa.

Oman haasteensa tuo mikroskooppisen pienten (esimerkiksi bakteerien) ja piilottelevien eliölajien löytäminen. Lajimonimuotoisuuden tutkiminen on työlästä, koska eliölajien tunnistaminen on hidasta ja vaatii kattavaa lajintuntemusta. Yleensä voidaankin tutkia vain osaa lajistosta. Monimuotoisuuden kehitystä voidaan tutkia käyttäen apuna biodiversiteetti-indikaattoreita eli seurataan tunnettujen eliölajien (esimerkiksi lintu- ja riistaeläinlajien) populaatiokoon muutoksia pitkällä aikavälillä.

Biodiversiteetti-indikaattorilla tarkoitetaan jotakin monimuotoisuuden osatekijää, joka kuvastaa biodiversiteettiä laajemmin. Jonkin lajin populaatiomuutokset voivat olla merkki suuressa mittakaavassa koko elinympäristön muutoksista. Esimerkiksi kuukkelin katoaminen Etelä-Suomen metsistä kertoo metsien pirstoutumisesta ja luonnonmukaisten korpimetsien häviämisestä. Kuukkelin katoamisen perusteella voidaan tehdä päätelmiä ”kuukkelimetsissä” elävien muidenkin eliölajien (pohjantikka, metso, liito-orava) kohtalosta. Tällaiset laji-indikaattorit ovat voimakkaasti riippuvaisia tietystä elinympäristöstä tai resurssista.

Suurikokoisten eläinten laskemisessa voidaan käyttää apuna esimerkiksi helikopteria tai lämpökameroita. Usein kaikkia populaation yksilöitä ei kuitenkaan voida laskea. Esimerkiksi pienikokoisten, arkojen ja nopealiikkeisten lajien laskeminen on vaikeaa. Tällöin populaatiokoon arvioimiseksi käytetään erilaisia menetelmiä kuten jälkilaskentaa, kasvillisuuskartoituksia ja pyynti-merkintä-takaisinpyynti -menetelmää.

Perinnöllinen monimuotoisuus on evoluution edellytys. Sen ansiosta lajit pystyvät sopeutumaan ympäristöönsä olosuhteiden muuttuessa. Siksi luonnonvaraisten lajien geneettisen muuntelun väheneminen voi olla uhka lajin säilymiselle. Lajinsisäistä perinnöllistä monimuotoisuutta voidaan tutkia vertaamalla eliöiden DNA:ta, jolloin saadaan uutta tietoa lajeista ja niiden välisistä sukulaisuussuhteista. DNA-teknologian kehittyminen tuo jatkuvasti uusia mahdollisuuksia geneettisen diversiteetin tutkimiseen.

Ekosysteemin rajaaminen omaksi erilliseksi kokonaisuudekseen on vaikeaa, koska ekosysteemit vaihtuvat vähitellen toiseksi ekosysteemiksi ja ovat vuorovaikutuksessa keskenään. Esimerkiksi metsän keskellä oleva suoekosysteemi on yhteydessä sitä ympäröivän metsäekosysteemin kanssa. Ekosysteemien koossa on suuria eroja.

Viime vuosina vedenalaisen luonnon monimuotoisuuden kartoittaminen on lisääntynyt niin sisävesistöissä, Itämeressä kuin valtamerissä. Vedenalaisen luonnon biodiversiteetin selvittäminen on vaikeaa. Vedenalaisen maiseman tutkiminen vaatii biologisten tutkimusmenetelmien lisäksi geologisia menetelmiä. Geologisten (syvyystiedot, pohjan maalajit ja pohjanmuodot), oseanografisten (suolaisuus, lämpötila ja virtaukset) ja biologisten paikkatietoaineistojen tietoja yhdistämällä saadaan yleiskäsitys vedenalaisen luonnon elinympäristöistä (vedenalainen maisema).

Vesiluonnon tutkimisessa käytetään apuna esimerkiksi kaikuluotaimia ja vedenalaista videointia. Tietoja voidaan kerätä myös satelliitti- ja ilmakuvien avulla sekä sukeltamalla. Tuloksia voidaan hyödyntää merialueiden käytön suunnittelussa, kuten siltojen, kulkuväylien ja merenalaisten johtojen ja kaapelien sijoittamisessa. Tietoja voidaan käyttää myös pienentämään ruoppauksen, läjityksen ja sora-aineksen oton meriluonnolle aiheuttamia ympäristöhaittoja.

Ilmakehä (aerosfääri) on biosfäärin ehkä vähiten tunnettu ja tutkittu osa. Aeroekologia (ilmakehän ekologia) on tutkimusala, joka selvittää lintujen, lepakoiden, hyönteisten, siitepölyn ja mikrobien liikkumista ja leviämistä ilmakehässä. Se on monitieteellinen ala, jossa käytetään hyödyksi ekologian, fysiikan, meteorologian tietoja luoden tietokonemallinnuksia ilmakehässä "matkaavien" eliöiden liikkeistä ja ilmakehän muutosten (lämpötila, sadanta, tuulisuus) vaikutuksista muuttavien eliöiden (linnut, lepakot, perhoset) muuttokäytäytymiseen. Huomioitavaa on, että ilmastonmuutoksen myötä ilmakehän olosuhteissa tapahtuu monia muutoksia, jotka siten vaikuttavat ilmakehässä liikkuvien eliöiden muuttokäyttäytymiseen.

REC: Kuka tutkii monimuotoisuutta? (YouTube)

Ympäristötiede on melko uusi tieteenala, jossa tutkitaan ympäristön tilaa ja siihen vaikuttavia tekijöitä. Se tarkastelee ympäristöongelmia, joiden ratkaisemiseksi tarvitaan ekologista tietoa eri ekosysteemien toiminnasta ja aineiden kierroista.

Ympäristötiede on luonteeltaan soveltava ja monitieteellinen. Siihen kuuluu osia biologiasta, kemiasta, historiasta ja juridiikasta. Ympäristöongelmia tarkastellaan sekä luonnontieteiden että yhteiskuntatieteiden näkökulmasta.

Ekologinen tutkimus hyödyntää nykyisin tietotekniikkaa esimerkiksi luontokartoitusten tulosten siirtämiseen suoraan maastosta tietokoneelle ja tilastomatematiikkaa tulosten analysoimiseen. Lisäksi erilaisia vesi- ja kemikaalinäytteitä analysoidaan ympäristölaboratorioissa (ympäristökemia).

Eri lajien populaatioiden ja populaatioista koostuvien eliöyhteisöjen tutkiminen edellyttää maastossa tapahtuvaa kenttätutkimusta. Kenttätutkimus vaatii monipuolista lajintuntemusta. Sen avulla saatavan tiedon perusteella voidaan tehdä päätelmiä ympäristössä tapahtuneista muutoksista.

Pohjanäytteen seulontaa Saaristomerellä.

Pietarin vesilaitos (Vodokanal) arvioi Nevan veden puhtautta jokirapujen avulla. Likainen vesi aiheuttaa ravuille stressiä. Ravut aistivat vedestä erilaisia epäpuhtauksia ja kemikaaleja.

Rapuihin kiinnitetään stressitasoa mittaava tunnistin. Tunnistimen rekisteröimistä arvoista piirtyy tietokoneen näytölle käyriä, joita työntekijät seuraavat. Veden laatua tarkkaillaan tietysti myös laboratoriotekniikalla.

Ravut ovat herkkiä veden laadulle ja reagoivat pieniinkin muutoksiin. Ne ovat veden laadun bioindikaattoreita.

Rapujen lisäksi seurannassa käytetään myös kaloja, joiden liikkeitä tarkkaillaan videokameran avulla. Huonovointiset kalat liikkuvat vähän.