Ekoloji ya da doğa bilimi, canlıların hem kendi aralarında hem de fiziksel çevreleri ile olan ilişkileri inceleyen bilim dalıdır. Ekoloji canlıları birey, popülasyon, komünite, ekosistem ve biyosfer düzeylerinde inceler. Ekoloji çok yakından ilişkili olduğu biyocoğrafya, evrimsel biyoloji, genetik, etoloji ve doğa tarihi dallarıyla örtüşür. Ekoloji, biyoloji biliminin bir dalıdır.
Fizikte enerji, bir cisime veya fiziksel bir sisteme aktarılan, işin performansında ve ısı ve ışık biçiminde tanınabilen niceliksel özelliktir. Enerji korunan bir miktardır; Enerjinin korunumu yasası, enerjinin istenen biçime dönüştürülebileceğini ancak yaratılamayacağını veya yok edilemeyeceğini belirtir. Uluslararası Birimler Sisteminde (SI) enerjinin ölçü birimi joule'dür (J).
Ekosistem, belirli bir kısımda bulunan canlılar ile bunları saran cansız çevrelerinin karşılıklı ilişkileri ile meydana gelen ve süreklilik arz eden ekolojik sistemlerdir. Ekosistem aynı zamanda bir besin ağı ile şekillenmektedir. Ekosistem, küresel ölçekte bir düzeni ifade etmekle beraber yerel ve korunaklı bir sistemin varlığına da atıfta bulunabilir. Karşılıklı olarak madde alışverişi yapacak biçimde birbirlerine etki yapan organizmalarla (biyotik), bitki ve hayvanların birbirine eklemlendiği ve ayrıca kaya, toprak gibi fiziksel çevre faktörlerinin (abiyotik) bir arada bulunduğu herhangi bir doğa parçası bir ekosistemdir. Ekosistem yaklaşımı, bireysel organizmalar ya da topluluklardan çok tüm alanın işlevlerinin nasıl olduğuyla ilgilenir. Bir alandaki organizmalar ve cansız çevreleriyle olan ilişkilerine bakar. Yerküre, tek başına bildiğimiz en büyük ekosistemi oluşturmaktadır, ancak bir taş parçasının altında, bir kavanozun, bir şişenin içinde de ekosistemler oluşabilir. Ekosistemler, birbirlerinden ne kadar farklı olurlarsa olsunlar, içlerindeki canlılar arasındaki etkileşimler dengeli ve enerji sağlanmasında bir sorun olmadığı sürece kendi kendilerine yeterli birimlerdir ve bazı ortak ögelerden oluşurlar. Bu ortak ögeler, canlı ögeler (biyotik) ve cansız ögeler (abiyotik) ögelerdir. Yani bir ekosistem, temel olarak abiyotik yani cansız maddeler ve biyotik yani canlı oluşur. Ekosistemler, varlıklarını 3 temel işlevle sürdürürler. Bunlar enerji akımı, ekolojik döngüler(kimyasal madde döngüleri) ve populasyon denetimleridir. Bu üç işlev, ekosistemin ögelerinin birbirleriyle ilişkilerini düzenler ve sistemin bir bütün olarak sürmesini sağlar. Vurgulamak gerekir ki, bu üç işlev, ekosistemlerde tek tek değil, kesinlikle birlikte bulunurlar. Açık bir sistem olan ekosistemde, enerji ve besin giriş-çıkışı süreklidir. Sistem kuramı, ekolojik bakış açısının sosyolojik boyutunu ele almaktadır. Ayrıca sibernetik disiplini, canlılarda kontrol ve iletişim boyutuyla kaynağını yine ekosistemde bulmaktadır.
Dünya veya Yerküre, Güneş Sistemi'nde Güneş'e en yakın üçüncü gezegen olup şu an için üzerinde yaşam ve sıvı su barındırdığı kesin olarak bilinen tek astronomik cisimdir. Radyometrik tarihleme ve diğer kanıtlara göre 4,55 milyar yıldan fazla bir süre önce oluşmuştur. Dünya'nın yer çekimi, uzaydaki diğer nesnelerle, özellikle Güneş'le ve tek doğal uydusu Ay'la etkileşime girer. Dünya'nın Güneş'in etrafındaki yörüngesi, 365,256 güneş günü, yani bir yıldız yılı sürer. Bu süre içerisinde Dünya, kendi ekseni etrafında 366,265 kez döner.
Doğa İnsan yapımı dışında kalan ve kendiliğinden var olan, sürekli değişen, dönüşen tüm fiziki evren ve onun kendiliğinden işleyişi. İnsan da doğanın parçasıdır. İnsan'ın doğadan koparak; doğaya, dünyaya müdahale eden bir canlıya dönüşmesiyle doğa ve insan ayrımı yapılmak durumu doğmuştur. İnsanın, kabaca on bin yıl öncesinden itibaren özellikle de yerleşik düzene geçmesiyle, yoğun şekilde besi hayvanlarını evcilleştirmesi, toprağı ekip dikmeye başlaması, tüm ekonomik faaliyetleri, kitlesel savaşları ve savaşlar için geliştirdiği teknolojileri, insanın doğadan kopması veya doğaya müdahale etmesi olarak yorumlanır. Antik Çin bilgelerinden Zhuangzi bu kopuşu "İnsanın, öküzün burnuna halka takması" diye anlatır: Öküzün iki kulağı, iki boynuzu, dört bacağının olması doğadan gelir; öküzü işinde gücünde kullanmak için burnuna halka takıp çekiştirmek ise insan müdahalesidir.
Oksijen atom numarası 8 olan ve O harfi ile simgelenen kimyasal elementtir. Oksijen ismi Yunanca ὀξύς (oxis - "asit", tam anlamıyla "keskin", asitlerin acı tadı kastedilir) ve -γενής (-genēs) ("üretici", tam anlamıyla "sebep olan şey") köklerinden gelmektedir, çünkü isimlendirildiği zamanlarda tüm asitlerin oksijen içerikli olduğu sanılırdı. Standart şartlar altında, elementin iki atomu bağlanarak çok soluk mavi renkte, kokusuz, tatsız, diatomik yapıdaki, O2 formülüne sahip dioksijen gazını oluşturur.
Yaşam veya hayat sinyalizasyon ve kendi kendini idame ettirme süreçleri gibi biyolojik süreçlere sahip olan maddeyi, bu özelliklere sahip olmayan maddeden ayıran bir niteliktir ve büyüme, uyaranlara tepki verme, metabolizma, enerji dönüşümü ve üreme kapasitesi ile tanımlanır. Bitkiler, hayvanlar, mantarlar, protistler, arkealar ve bakteriler gibi çeşitli yaşam biçimleri mevcuttur. Biyoloji, yaşamı inceleyen bilim dalıdır.
Biosfer 2, John Polk Allen tarafından Oracle, Arizona'da kurulmuş suni bir kapalı ekosistemdir. 1987-1989 arası insanoğlunun kapalı bir biyosferde nasıl yaşayacaklarını test etmek üzere kurulmuştur. Uzay kolonizasyonu için kapalı ekosistemlerin kullanım imkânlarını ve dünyaya zarar vermeden biyosfere yapılabilecekleri araştırma olanağı vermiştir. İsim ilk biyosfer olan dünyadan esinlenmiştir. 200 milyon $'lık proje Edward Bass tarafından desteklenmiştir. Yankı uyandırması beklenen deney, başarısızlıkla sonuçlanmıştır. Beklenenin aksine ortamda bulunan canlıların çoğu can vermiş, deneyin içinde yer alan ikisi kadın, ikisi erkek toplam dört kişi de uykularından nefes darlığı, oksijen yetersizliği gibi sorunlarla uyanmıştır.
Fiziki coğrafya coğrafyanın büyük alanlarından biridir. Fiziki coğrafya; insan coğrafyasının alanı olan kültürel çevre aksine, atmosfer, hidrosfer, biyosfer ve jeosfer gibi doğal çevrelerin süreç ve değişimlerini inceleyen doğa bilimi dalıdır.
Biyokütle, yaşayan ya da yakın zamanda yaşamış canlılardan elde edilen fosilleşmemiş tüm biyolojik malzemenin genel adıdır. Biyokütle, bir enerji kaynağıdır ve endüstriyel anlamda biyokütle, bu biyolojik maddelerden yakıt elde edilmesi ya da diğer endüstriyel amaçlarla kullanılması ile ilgilidir. Yaygın olarak, biyoyakıt elde etmek amacı ile yetiştirilen bitkiler ile lif, ısı ve kimyasal elde etmek üzere kullanılan hayvansal ve bitkisel ürünleri ifade eder. Biyokütleler, bir yakıt olarak yakılabilen organik atıkları da içerir. Buna karşın, fosilleşmiş ve coğrafi etkilerle değişikliğe uğramış, kömür, petrol gibi organik maddeleri içermez. Genellikle kuru ağırlıkları ile ölçülürler.
İklim bilimi ya da klimatoloji, atmosfer içerisinde meydana gelen hava olayları ile yeryüzünde görülen iklim tiplerini inceleyen bilim dalı. Klimatoloji ile ilgilenen bilim insanlarına klimatolog denir.
Yer bilimleri, Dünya'nın ve atmosferinin fiziksel ve kimyasal yapısıyla uğraşan bir bilim dalı olup, Dünya gezegenine ait bütün doğa bilimi alanlarını kapsar. Yer bilimleri gezegen biliminin bir dalı olarak düşünülebilir ancak tarihi daha eskiye dayanır. Yer bilimleri, her biri kendi içinde daha özelleşmiş alanlara ayrılabilen dört ana çalışma alanından oluşur; bunlar sırasıyla litosfer, hidrosfer, atmosfer ve biyosferdir.
Hidrosfer, su küre demektir. Bir gezegenin veya doğal uydunun yüzeyinde, altında ve üstünde bulunan birleşik su kütlesine verilen isimdir. Dünya'nın hidrosferi yaklaşık 4 milyar yıldır var olmasına rağmen, şekil değiştirmeye devam etmektedir. Bu durum, deniz taban yayılması ve kara ile okyanusları yeniden düzenleyen kıt'aların kayması nedeniyle gerçekleşmektedir.
Biyoçeşitlilik, bir ekosistem, biyom veya tüm Dünya'da bulunan yaşam formlarının çeşitliliğidir. İnsanların yaşamlarını sürdürebilmesi için yaşadıkları çevrede, temiz su ve havanın, verimli toprakların, besinlerin ve diğer gereksinimlerinin karşılandığı, kullanacağı çeşitli maddelerin bulunması gerekir. Yaşam için gerekli madde ve koşullar, çevrenin abiyotik etkenleri ile bakteri, Protista, mantar, bitki ve hayvanlar tarafından sağlanır. Bu canlıların tamamına biyoçeşitlilik denir. Bu çevredeki biyoçeşitlilik arttıkça o çevrenin ekolojik hizmetleri de o oranda artar. Yalnız bu artış biyolojik çeşitliliği oluşturan türler arasında dengeli etkileşimin gerçekleşmesi durumunda geçerlidir. Bu nedenle biyolojik çeşitlilik arttıkça, ekosistemlerdeki madde dolaşımı ve enerji akışları daha etkin halde gerçekleşir. Bunun aksine, ekosistemdeki biyolojik çeşitlilik azaldığında, ekosistem hizmetlerinde azalma olur. Örneğin, yılan bulunduğu ekosistemdeki fare ve kurbağa gibi türleri besin olarak kullanır. Böylece fare ve kurbağa popülasyonlarının aşırı artışı engellenir. Bunun sonucunda, fare ve kurbağalarla aynı besini paylaşan diğer hayvanların besinlerden yararlanmalarına olanak verilmiş olur.
Atmosfer kimyası, Atmosfer biliminin bir dalıdır. Dünya atmosferi ile diğer gezegenlerin atmosferlerini inceler. Atmosfer kimyası disiplinler arası araştırma alanıdır ve çevre kimyası, fizik, meteoroloji, bilgisayar modelleme, volkanoloji, iklim bilimi gibi diğer alanlarla da çalışır.
Gaia hipotezi, Gaia kuramı ya da Gaia prensibi, biyosferin ve yerkürenin fiziki bileşenleri sayılan atmosferin, kriyosferin (buzullar), hidrosferin ve litosferin, karmaşık bir karşılıklı etkileşim sistemi içinde bir araya gelerek bir bütünlük oluşturduğunu ileri süren ekolojik bir kuram ya da hipotezdir. Bu hipotezde, yeryüzündeki iklimsel ve biyojeokimyasal koşulların ve süreçlerin bu karşılıklı etkileşim sistemi çerçevesinde aynı yönde gelişme ve değişme eğilimi içinde oldukları öngörülmektedir. Hipotez başlarda James Lovelock tarafından yerküreyi konu alan bir geri besleme hipotezi olarak ortaya atılmıştır. Lovelock'un, hipotezi için seçtiği adlandırma Yunan mitolojisinde yeryüzünü simgeleyen tanrıça Gaia'ya dayandırılmaktadır. Hipotez sıklıkla, yerkürenin tek bir organizma gibi göründüğü / davrandığı olarak anlaşılmaktadır.
Bir mikroorganizma veya mikrop mikroskobik bir organizmadır. Mikroorganizmaları inceleyen, Anton van Leeuwenhoek'un kendi tasarımı olan bir mikroskop kullanarak 1675'te mikroorganizmaları keşfetmesi ile başlayan bilim dalına mikrobiyoloji denir.
Karbon döngüsü, ekosistemdeki canlıların yapısını oluşturan en önemli elementlerden biri karbondur. Karbon, canlılardaki bütün organik bileşiklerin yapısında bulunur.
Pedosfer (Toprakküre), yerkürenin en dış katmanı olan Litosfer (Taşküre) üzerini kaplayan toprakların oluşturduğu katmandır. Yunan dilinde "pedon" (toprak) ve sfaíra (küre) kelimelerinin birleşiminden oluşmuştur. Pedeosfer ile birlikte litosfer (taşküre), atmosfer (havaküre), hidrosfer (suküre) ve Biyosfer doğal çevreyi oluşturur.
Dünya'nın geleceği konusunda birçok uzun vadeli etmenin muhtelif etkilerine dayanarak biyolojik ve jeolojik çıkarımlar yapılabilir. Bu etmenler Dünya yüzeyindeki kimyayı, gezegenin iç soğuma oranını, Güneş Sistemi'ndeki diğer nesnelerle yerçekimi etkileşimlerini ve Güneş'in parlaklığında sürekli bir artışı içerir. Bu ekstrapolasyondaki belirsiz faktör, gezegende değişimlere neden olabilecek iklim mühendisliği gibi insan teknolojilerinin sürekli etkisidir. Sonuçları beş milyon yıl sürebilecek mevcut Holosen yok oluşuna teknoloji neden olmaktadır. Ayrıca teknolojinin, insanlığın yok olmasına yol açabileceği ve gezegeni, yalnızca uzun vadeli doğal süreçlerden kaynaklı daha yavaş bir evrimsel hıza geri döndürebileceği de düşünülmektedir.
