Howard Thomas Odum (H.T. Odum) (1924–2002) var en økolog fra USA. Han er kjent for sitt banebrytende arbeid innenfor systemøkologi. Et av Odums mål var å gjenkjenne og klassifisere store sykliske enheter innenfor økosystemer. Et annet var å lage generaliseringer for økosystemer, som for hele biosfæren. For Odum utgjorde hele verden en stor enhet med en vedvarende syklus med høy stabilitet. Han er særlig kjent for sin kartlegging av energiflyt i økosystemer og datamaskin-modellering av slike.

Odum var en pioner innenfor store eksperimentelle studier av energistrømmer i naturlige økosystemer. Han studerte økosystemer over hele verden og startet opp forskning innenfor flere områder, som senere har utviklet seg til å bli egne forskningsfelt. Odum publiserte noen av de første viktige vitenskapelige artikler innenfor flere områder som økologisk modellering, økologisk økonomi, tropiske økosystemer og generell systemteori. Av mer praktiske områder han utforsket var bruk av økosystemer i våtmarker til vannforbedring i form av rensning av avløpsvann.

Bakgrunn og utdannelse Odum var sønn av sosiologen Howard W. Odum (1884–1954) og Anna Louise (Kranz) Odum (1888–1965). Han var en yngre bror av Eugene Odum, som også ble økolog. Deres far oppfordret sønnene sine til å drive med vitenskap. Howard fikk sine første naturfagkunnskaper om fugler fra sin bror. Dessuten fikk han interesse for fisk og biologiens filosofi mens han arbeidet etter skoletid for marinbiologen Robert Coker. Han fikk også innsikt i elektriske kretser fra barneboken The Boy Electrician.

Odum var i hele sin forskning påvirket av farens helhetlige perspektiv på samfunnsvitenskap. Han var opptatt av grensesnittet mellom vitenskap og samfunn, og han dedikerte boken Environment, Power, and Society til sin far. Odums tidligste forskning innen ornitologi ble utført mens han var biologistudent på lavere nivå ved University of North Carolina at Chapel Hill. Denne forskningen førte til to artikler om fugletrekk og navigering.

Utdannelsen ble avbrutt i tre år på grunn av andre verdenskrig. Han tjenestegjorde ved Army Air Force i Puerto Rico og ved Panamakanalen, hvor han hadde tjeneste som tropisk meteorolog. Hans arbeid med å forutsi orkaner fikk betydelig anerkjennelse, noe som ga han interesse for å studere store, komplekse systemer. Etter krigen vendte han tilbake til University of North Carolina og fullførte sin bachelorgrad i zoologi (Phi Beta Kappa) i 1947.

I 1947 giftet Odum seg med Virginia Wood og de fikk to barn sammen. Etter at hun døde i 1973, giftet han seg med Elisabeth Huntingdon Chase Odum (1925–2021) i 1974. Elisabeth Odum var også professor i økologi, og var medforfatter av mange artikler og bøker sammen med sin mann.

Arbeid og virke Odum hadde stor betydning for måten økologer tenker på energi. Han var også en pioner innenfor store eksperimentelle studier av energistrøm i naturlige økosystemer. Odum utførte forskning innenfor mange områder knyttet til økologi, systemer og energistrøm. Han studerte økosystemer over hele verden og startet opp forskning innenfor flere områder, som senere har utviklet seg til å bli egne forskningsfelt. Odum publiserte en av de første viktige artikler i hvert av de følgende områder:

Økologisk modellering (Odum 1960a) Økologisk engineering (Odum m. fl. 1963) Økologisk økonomi (Odum 1971) Estuarøkologi (Odum og Hoskins 1958) Tropiske økosystemer (Odum og Pidgeon 1970) Generell systemteori.

Odum var også opptatt av tracerteknikk (bruke radioaktive sporstoffer, tracere, for å studere biologiske prosesser)Holtebekk, Trygve og Inger Delphin, Lise A., systemøkologi, enhetlig vitenskap og mikrokosmos. Han var en av de første til å diskutere bruken av økosystemer som støttefunksjoner i romfarten.

Videre studier og tidlig forskning Etter andre verdenskrig studerte han videre hos økologen George Evelyn Hutchinson (1903–1991) ved Yale University. I løpet av 1940-årene var Hutchinson involvert i forskning på biogeokjemiske sykluser. Sammen med Raymond Lindeman (1915–1942), begynte Hutchinson å forske på biogeokjemiske sykluser og energiflyt sett opp mot det nye konseptet for økosystemer. Lindeman hadde tidligere publiserte en sentral forskningsartikkel om energiflyt og biogeokjemiske sykluser i økosystemer i vann. Odum brukte også tid på fagfeltet kybernetikk for å få innsikt i tilbakekoblingsmekanismer i naturlige systemer, og regulering av populasjoner og økosystemer.

I 1950 disputerte Odum med en PhD-grad i zoologi ved Yale University, under veiledning av Hutchinson. Hans doktoravhandling hadde tittelen The Biogeochemistry of Strontium: With Discussion on the Ecological Integration of Elements. Med dette tok han trinnet fra sin tidlige interesse for ornitologi og inn i det nye feltet systemøkologi. På slutten av 1940-årene utførte han en meteorologisk analyse av den globale sirkulasjonen av strontium, der han så på jorden som ett stort økosystem, hvilket senere ble en allment akseptert teori.The Craford prize 1987 for Eugene P. Odum and Howard T. Odum, with an overview of H.T. Odum's career, 23 September 1987. Odums avhandling dreide seg om biogeokjemi for strontium. Verken Odum eller Hutchinson hadde forventet den betydningen som strontium senere skulle få i atomalderen, men Odums forskning ble oppført i Life Magazine som en av de femten mest bemerkelsesverdige presentasjonene på konferansen til American Association for the Advancement of Science i 1950. Senere publiserte brødrene Odum en artikkel i Science, der de redegjorde for at innholdet av strontium, avsatt i fossiler, ble holdt i en stabil jevn tilstand over lange geologiske tidsperioder. Deres påstand var at biogeokjemiske sykluser generelt holdt seg stabile over svært lang tid. Etter Odums syn kunne disse biogeokjemiske syklusene, som drives av solenergi beskrives på samme måte som økosystemer.

Odum skrev kapitlene om energi til de tidlige utgavene av den mye anvendte amerikanske læreboken Fundamentals of Ecology, som broren Eugene Odum var hovedforfatter av. Odums diagrammer for energistrømning blir fortsatt mye brukt både i lærebøker om økologi og generell biologi. Sammen bidro brødrene Odum til at studier av økosystemer ble et viktig fokus innenfor økologi løpet av 1950- og 1960-årene. Selv om konseptet aldri helt oppnådde å bli så sentralt som de så for seg, har økosystemteori blitt et veletablert felt innen økologi. Hans ideer ble også utviklet av senere forskerne.

En ny helhetlig tilnærming i økologi I sin PhD-avhandling fra 1950 ga Odum en ny definisjon av økologi, som studiet av store enheter (økosystemer) på «naturlig nivå av integrasjon.» Et av Odums mål var å gjenkjenne og klassifisere store sykliske enheter (økosystemer). Imidlertid var et annen av hans mål å lage generaliseringer for økosystemer, som for eksempel hele biosfæren. For Odum utgjorde hele verden en stor enhet med en vedvarende syklus med høy stabilitet. Det var tilstedeværelsen av stabilitet, mente Odum, som gjorde at en kunne snakke om teleologi innenfor slike systemer. Videre mente Odum at prinsippet om naturlig seleksjon var mer enn empirisk, fordi det hadde en teleologi som er en komponent av «stabilitet over tid.» Han forsøkte derfor å gi en mer generell definisjon om konseptet om naturlig seleksjon, slik at det var like godt egnet til store enheter som det var til små enheter, som tradisjonelt blir studert innenfor biologi.

Odum hadde også et mål om å utvide omfanget av konseptet naturlig seleksjon, til også å omfatte store enheter, for eksempel hele verden. Denne utvidelsen hvilte på definisjonen av en enhet som en kombinasjon av egenskaper som har en viss stabilitet over tid.

Feltforsøk i stor skala Etter endt doktorgrad i 1951 ble Odum utnevnt til assistant professor ved Biology Department ved University of Florida. Der startet han to omfattende eksperimentelle studier for å måle den totale «metabolismen» i økosystemer: den ene i innsjøen Silver Springs i Florida og den andre på et korallrev i Stillehavet.

I 1960- og 1970-årene var Odum også formann for International Biological Program's Tropical Biome planning committee. Han fikk finansiering via store kontrakter med United States Atomic Energy Commission, noe som ga grunnlag for store forskningsprogrammer der nesten 100 forskere deltok. Blant annet ble det gjennomført strålingsundersøkelser i en tropisk regnskog.

Silver Springs-studien mini|Energidiagram: energi og materie renner gjennom et økosystem, tilpasset fra Silver Springs-modellen.Odum, H.T. (1971). Environment, Power, and Society. Wiley-Interscience New York, N.Y. H er planteetere, C er rovdyr, TC er topp rovdyr, og D er nedbrytende organismer. Firkantene representerer biotiske bassenger og ovaler er fluksene eller energi eller næringsstoffer fra systemet.

For Odum ga Silver Springs et ideelt «naturlig laboratorium» for å studere produktivitet og bevegelse av energi gjennom et organismesamfunn. Strømningshastigheten til vann fra kildene, temperaturen og kjemisk innhold var relativt konstant hele året. Derfor hevdet Odum at systemet var i en stabil tilstand som tilsvarer det som kunstig kunne produseres av en kjemostat (innretning som dyrker mikroorganismer med jevn hastighet) i et laboratorium. Han målte energien som ble tilført av sol og regn, og av alle organiske stoffer, selv brød turistene kastet til ender og fisk.

Ved å måle oppløst oksygen og karbondioksid oppstrøms og nedstrøms, var Odum i stand til å lage et energibudsjett som sammenlignet den fotosyntetiske produktiviteten til vannplantene og respirasjon innen de forskjellige trofiske nivåer av produsenter, forbrukere og nedbrytere. Han fant ut at det meste av fotosyntetisk produksjon ble konsumert av plantene selv, gjennom egen respirasjon, men at omtrent ble overført til planteetere. For hvert trinn oppover i næringskjeden ble et tilsvarende respirasjonstap registrert. Odums diagram over energiflyt gjennom det akvatiske systemer er siden blitt gjengitt i lærebøker om økologi.

Enewetak Atoll-studien

Mens Odum fullførte studien i Silver Springs, ble hans bror Eugene engasjert i et lignende forskningsprosjekt i regi av Atomic Energy Commission på Enewetak Atoll i Stillehavet. Enewetak var et viktig sted for utprøving av atomvåpen, og økologiske studier var en del av de omfattende undersøkelsene som kommisjonen ville utføre for å forstå Marshalløyens biologi, geologi og oseanografi, samt undersøke effekten av stråling på miljøet. Disse studiene var en tidlig anvendelse av energikonsepter på økologiske systemer. De utforsket betydningen av termodynamikkens lover, som de benyttet innenfor en ny setting.

I løpet av seks uker i 1954 brukte brødrene Odum teknikkene som Howard hadde utviklet i Silver Springs for å studere metabolismen i korallrevssamfunnet. De oppdaget at vannet som passerte revet egentlig var næringsfattig, og ikke inneholdt nok plankton til å gi nok næring til korallpolyppene. Imidlertid hadde koraldyrene fotosyntetiske alger inne i seg. Tidligere hadde biologer ansett algene som parasitter som svekket korallskjelettet ved å grave seg inn i det. Brødrene Odum konkluderte med at algene var symbiotiske partnere med koraldyrene, altså at de dannet et gjensidig fordelaktig forhold. Ved å måle oppløst oksygen i løpet av dagen og natten på hver side av revet, var de i stand til å beregne den totale «metabolismen» av hele økosystemet. Dermed fant de ut at den totale fotosyntetiske produksjonen til de symbiotiske algene balanserte respirasjonen fra det levende samfunnet.