Cansız çevre-ekolojik döngü-ekosistem işlevi

YEŞİL BİTKİLER OT OBUR CANLILAR ET OBUR CANLILAR AYRIŞTIRICILAR GÜNEŞ ENERJİSİ

Cansız çevre Herhangi bir ekosistemin ikinci ana bölümüdür. Organizmaların içerisinde yaşadıkları cansız çevre ile ilişkili çevre koşullarını oluşturur.

Ekosistemin cansız bölümü 3’e ayrılır. 1. Biyokimyasal döngüler: sistemin devamlılığı açısından, bölümler arasında oluşan madde dolanımı 2. iklim rejimi: güneşlenme, sıcaklık, yağış ve diğer fiziksel faktörleri içermektedir. 3) Cansız bölüm : sistemin canlı ve cansız bölümleri birbirlerine bağlayan organik bileşiklerdir: proteinler, karbonhidratlar, lipid ve humus gibi organik bileşiklerden oluşmaktadır.

Biyokimyasal döngüler = ekolojik döngü Sistemin devamlılığı açısından, bölümler arasında oluşan madde dolanımıyla ilgili inorganik maddeler: bunlar : karbon, azot, fosfor ve su Bir ekosistemde var olup canlı organizmaların temel yapı taşlarını oluştururlar.

Ekolojik döngü Yeryüzünde yaşam için gerekli olan SU, KARBON, AZOT, FOSFOR ve çeşitli mineral besin maddelerinin canlılar ile cansız çevre arasındaki düzenli dolaşımına “EKOLOJİK DÖNGÜ” denir.

Su döngüsü Su; doğal kuvvetler ve hava hareketleriyle yeryüzü ve atmosfer arasında devamlı hareket eder. Suyun, sıvı, katı ve gaz halindeki düzenli dolaşımına SU DÖNGÜSÜ VE HİDROLOJİK DÖNGÜ denir. Bu döngünün temelini buharlaşma ve yağış oluşturur.

Bu buharlaşmalarla BULUT oluşur. Buharlaşma 1: okyanus ve denizlerde su yüzeylerinde ısınan suyun buharlaşması, Buharlaşma 2: karalarda ısınan toprağın bünyesindeki suyun buharlaşması (Evaporasyon), Buharlaşma 3 : bitkiler tarafından suyun buhar yoluyla havaya verilmesi (transpirasyon) Bu buharlaşmalarla BULUT oluşur.

Bulut, rüzgarın etkisiyle atmosfer içersinde hareket eder, yoğunlaştıkları zaman yağmur, kar, çiğ, kırağı ve dolu olarak yağar. Yağış şeklinde düşen suyun önemli bir kısmı karalardan denizlere yüzey akışları şeklinde doğrudan akar. Bu suyun bir bölümü, toprak içine sızarak taban suyuna karışır ve dolaylı olarak denize ulaşır.

Su döngüsünde yer alan toplam su buharının; % 86’sı okyanus üzerindeki buharlaşmadan % 14’ü karalardan buharlaşmadan oluşur Yağış olarak düşen suyun % 79’ u okyanus ve denizlere % 21’ i karalara düşmektedir.

Tarımsal açıdan yağış miktarları bazı tarım sistemlerini ortaya çıkarmıştır. Kuru tarım, nemli tarım sulu tarım

DSİ, ülkemizde net olarak kullanılabilecek su miktarının 112 milyar metreküp olduğunu kabul etmektedir. Bu kaynağın 40,1 milyar metreküpü 2003 yılı itibariyle kullanıma açılmıştır. 40,1 milyar metreküp suyun %74’ü sulama sektöründe, %15’i içme suyu sektöründe ve %11’i ise sanayide kullanılmaktadır.

Sulama, kurak ve yarı kurak bölgelerde yüksek tarımsal verim ve kalite açısından oldukça büyük öneme sahiptir. Ancak yanlış sulama uygulamaları sonucunda ciddi boyutlara ulaşabilen çevresel sorunlar ortaya çıkmaktadır.

yanlış sulama uygulamalarından kaynaklanan temel çevre sorunları Taban suyu yükselmesi, tuzluluk, gübre ve kimyasal ilaç kalıntılarının sulama suyuyla derine inmesi, sulamadan dönen suların tuz konsantrasyonlarını arttırarak yer altı ve yerüstü sularına karışması, iz elementlerin su kaynaklarında birikmesi, toprak erozyonu ve bu sulardan yararlanan canlılar (bitki, hayvan ve insan) üzerinde hastalık ve zararların oluşması,

Sulamada kullanılan suları kirletici faktörler Endüstriyel kirlilik olarak, sanayi tesislerinden arıtmaksızın bırakılan katı (toz), sıvı ve gaz atıklar, Kentsel kirlilik olarak; evsel sıvı ve katı atıklar, Tarımsal kirlilik olarak; yüksek verim alınması için kullanılan aşırı nitrat, pestisit, herbisit ve hormonlar, Radyoaktif kirlilik olarak; nükleer santral ve diğer nükleer çalışmalardan kaynaklanan kirlilik.

Azot döngüsü Azot proteinlerin, kalıtım görevi üstlenmiş nükleik asitlerin, hormonların ve vitaminlerin yapısında yer alır. Büyüme, gelişme ve üreme için gereklidir. Azotun en önemli kaynağı atmosferdeki azot gazıdır. Azot atmosferin % 80’nini oluşturur. Bitkler atmosferdeki bu azottan doğrudan yararlanılamaz. Ancak çok az sayıda mikroorganizma yararlanabilir. Yeşil bitkiler dolaylı olarak yararlanırlar Bitkiler azotu topraktan suda erimiş halde nitrat ya da amonyum tuzları şeklinde alır.

Toprağa azotun birikimi; 1. şimşek ve yıldırım gibi doğal elektriklenme ile 2. biyolojik olarak biriktirilme ile olur

1. şimşek ve yıldırım gibi doğal elektriklenme ile Havadaki azot oksitlenerek suda eriyen amonyum ve nitrata dönüşüp toprağa geçer. Bir dönüme yılda ½ ile 1.0 kg saf azot bırakılır.

2. biyolojik yolla Rhizobium bakterileri, Azotobakter, Bacillus amylobakter, Beijerinckia bakterileri, Nostooc ve Calothrix gibi mavi-yeşil algler ve bazı Actinomycet mantarlar havadaki elementel azotu bünyelerinde organik azota dönüştürerek biriktirirler.

Karasal ekosistemlerde atmosferden kazanılan nitrojen miktarı yılda dekar başına yaklaşık 20 kg civarındadır. Bu miktarın büyük kısmı mikrobiyolojik fiksasyon yoluyla ve ancak 1-2 kg kadarı yağışlarla (şimşek) kazanılır. bazı ekosistemlerin N bilançosu Knauer (1981)’den.

Yaşayan organizmaları içeren Azot döngüsü:

AZOT DÖNGÜSÜ

1. Azot fiksasyonu :azot gazı (N2) canlıların kullanabileceği form olan amonyağa (NH3) dönüştürülür. (Bakteri) **NİTRAT: bitkiler tarafından alınan AZOT’un ana formudur. 2. nitrifikasyon: Amomyağın (NH3) toprak bakterileri tarafından nitratlara (NO3) dönüştürülmesine (önce nitrit sonra nitrat) 3. asimilasyon: Azot fiksasyonu ve nitrifikasyonla ortaya çıkan nitrat ve amonyağın bitki kökleri tarafından absorbe edilmesi, bitki proteinleri ve nükleik asitlere bağlanmasıdır. Yine hayvanların bitkileri yediğinde bitkisel proteinlerdeki azotu tekrar asimile edip hayvansal bileşiklere çevirmesidir 4. Aminofikasyon : canlıların ürettiği üre, ürikasit ve ölü organizmadaki azotun amonyağa çevrilmesidir. 5. Denitrifikasyon: Nitratın (NO3) gaz azotuna (N2) dönüştürülmesine, azotun atmosfere geri döndürülmesine

Azot döngüsünün 5 aşaması vardır. 1) Azot fiksasyonu, 2) nitrifikasyon, 3) azot asimilasyonu, 4) amonifikasyon 5) denitrifikasyon. Azot asimilasyonu hariç diğer bütün aşamaları bakteriler gerçekleştirir.

Karbonun yeryüzünde dört önemli kaynağı vardır KARBON DÖNGÜSÜ Karbon canlı dokuları oluşturan en önemli maddelerden biridir. Karbonun yeryüzünde dört önemli kaynağı vardır 1. atmosfer :Karbondioksit 2. hidrosfer (denizler ve tatlı sular): karbonat (CO3) ve bikarbonat (HCO3) 3. litosfer (taşküre: karada) : kireç taşı (CaCO3) doğalgaz, petrol, 4. canlı vücutlar

Bitkilerin karbon kaynağı: atmosferdeki CO2 gazıdır, oranı % 0.03 Fotosentezde, 6CO2 + 12 H2O + ışık ---> C6H12O6 (glikoz) + 6O2 + 6 H2O Fotosentezde karbon, biyolojik bileşiklere dönüştürülür. Bu bileşikler üreticiler, üreticileri yiyen tüketicilerde veya üretici ve tüketicilerden arta kalan maddeleri parçalayan ayrıştırıcılar tarafından hücre solunumunda kullanılır. solunum C6H12O6 + 6O2 + 6 H2O ---> 6CO2 + 12 H2O + enerji

YANİ Havadaki karbondioksit bitkiler tarafından fotosentezde kullanılır. fotosentez sonucu : organik madde + oksijen oluşur Solunum sonucu : organik maddeler oksijenle parçalanır ::: karbondioksit ve su oluşur. Karbon döngüsü ile oksijen döngüsü yakın ilişkilidir.

bitkinin solunumu ile biriktirilmiş organik maddeler parçalanır Yeşil bitkiler havadaki CO2‘i kullanarak organik madde üretirler. Karbon bitkinin değişik organlarında organik bileşikler halinde biriktirilir. bitkinin solunumu ile biriktirilmiş organik maddeler parçalanır CO2 (1)halinde atmosfere geçer Bitkiyi yiyen ot obur hayvanın bünyesine karbon geçer hayvan bünyesinde değişik şekillere dönüşen karbonlu organik maddeler solunum sırasında parçalanarak CO2 (2) şeklinde havaya verilir. Ölen bitki ve hayvanların ayrıştırıcılar tarafından parçalanması ile; ölü vücutlarda bulunan karbonlu bileşiklerde CO2 (3)şeklinde havaya verilir.

Bitkisel ve hayvansal kaynaklı organik bileşiklerin uzun yıllar toprakta kalması ve değişime uğraması ile günümüzde önemli bir karbon kaynağı olan fosil yakıtlar : kömür, petrol, doğalgaz

Yeryüzündeki en önemli karbon kaynağı OKYANUS VE DENİZLER ’dir Buradaki karbondioksit suda eriyerek karbonat ve bikarbonat şekline dönüşür ve kabuklu deniz canlılarının bünyesine geçer. Bu karbon daha sonra; bu canlıların ölümü ile KALSİYUM KARBONAT şeklinde suya çöker.

FOSFOR DÖNGÜSÜ Fosfor; hücre içindeki nükleik asitlerin ve hücre zarının yapısında bulunur. Fotosentezde önemli rol alan ATP’nin yapı taşıdır.

Doğadaki fosforun kaynağı; yerkabuğundaki FOSFAT KAYALARI ve SU’lar.

Karalarda fosforca zengin kayalar Fosfor döngüsünün temeli; Fosforun, karalardan denizlere, denizlerden karaya taşınmasıdır. Karalarda fosforca zengin kayalar parçalanarak, ufalanır bünyesindeki fosfor suda eriyebilir şekle dönüşür.

Toprak içindeki fosforu, bitkiler fosfat iyonları şeklinde alır. Bitki bünyesinde fosfor, organik fosfor bileşiklerine dönüştürülerek biriktirilir. Bu bitkilerle beslenen hayvanların vücudunda fosfor, çeşitli organik bileşikler şeklinde bulunur. Bitki ve hayvan kalıntıları parçalanarak fosfor, inorganik hale dönüştürülür ve bitkilerin alabileceği forma çevrilir.

Fosfor, bu canlıların ölmesi ile deniz dibine çöker Fosfat iyonlarının erozyonla parçalanması ile denizlere giden fosfor, yosunlar tarafından alınır. Fosfor, bu canlıların ölmesi ile deniz dibine çöker Deniz dibinde çökelti kayaları şeklinde bulunan fosfor, jeolojik olaylarla yeryüzüne çıkar ve bitkiler tarafından alınacak forma dönüştürülür.

Fosforun denizlerden kayalara geçişinde başka bir yolda; balıkçılık ve kuşlar aracılığıyla olmaktadır. 1. Denizlerde yaşayan balık ve kabuklu deniz canlıları balıkçılıkla karalara getirilir. 2. Bu canlılarla beslenen kuşların dışkıları ile fosfor, karalara taşınır. Deniz kuşlarının dışkılarından elde edilen fosforca zengin gübreye “GUANO” adı verilir. “GUANO”, tarımda en yaygın olarak kullanılan gübredir.

2) iklim rejimi: Ekosistemlerin cansız bölümlerinde yer alan 2. grup iklim rejimi; Güneşlenme, sıcaklık, yağış ve diğer fiziksel faktörleri içermektedir.

Farklı iklim rejimlerinde farklı organizmalar yeryüzünde farklı yaşama alanları bulur ve değişik iklim bölgelerinde farklı bitkisel ve hayvansal yaşam oluşur. Buna paralel olarak da; farklı tarımsal uygulamalar ve değişik bitkisel ve hayvansal üretim sistemleri ortaya çıkar.

3) Organik bileşikler Sistemin canlı ve cansız bölümlerini birbirlerine bağlarlar. Bunlar cansız olmalarına karşılık canlıların yapı taşı niteliğindeki; proteinler, karbonhidratlar, lipidler ve humus gibi organik bileşiklerden oluşmaktadır.

Ekosistemlerin işlevleri

1) Besin zincirleri, ekosistemin cansız ve canlı bölümleri arasında oluşan gıda zincirleri ile organizmalar, birbirleri üzerinde beslenerek sistemi dengede tutmaya çalışırlar. Gıda zincirindeki bir önceki yada sonraki halkada ortaya çıkabilecek populasyon değişmeleri; diğer halkaların tümünü birden etkileyebilir.

Toprak güneş enerjisi Yağışlar Şekil 3. Doğal bir ekosistemin yapı ve işlevleri sistemde oluşan enerji akımı (kesik çizgiler) ve madde dolanımı (düz çizgiler). Toprak güneş enerjisi Yağışlar ÜRETİCİ ORGANİZMALAR Ot oburlar Çözücü organizmalar Tüketici organizmalar I. derecede et oburlar II. derecede et oburlar YIKAKMA TAŞINMA

Örneğin bir mer'a geyik- kaplan sisteminde, mer'a bitki örtüsündeki azalma yada çoğalma, geyik populasyonunun azalma yada çoğalmasına, bu da kaplan populasyonundaki azalma yada çoğalmalara yol açacaktır. Bu şekilde beslenme zinciri içersinde ortaya çıkabilecek populasyon dalgalanmaları, sistemin tümünü dengeli bir durumda tutulabilme özelliğine sahip olacaktır.

2) Enerji ağları; Bölümler arasında birbirine bağlı enerji ağları oluşur. Güneş enerjisi bitkiler tarafından tutulduktan sonra ortaya çıkan kimyasal enerji, beslenme zincirinin diğer halkalarına aktarılmaktadır. Ancak termodinamiğin ikinci yasası uyarınca; bu aktarılan enerji her halkadan diğerine geçerken, enerji aktarımı % 100 tam olmamakta ve her canlı grup bir miktar enerjiyi harcamaktadır.

Yeryüzüne ulaşan toplam enerjinin Şekil 8’de, Yeryüzüne ulaşan toplam enerjinin yaklaşık % 93 'ü atmosfere evaporasyon, ısı yansıma ve uzun dalga boylu radyasyon şeklinde geriye döner. güneş enerjisinin yaklaşık % 7'si fotosentezle mısır bitkisi şekline dönüşür.

Bu arada mısır bitkisinin fotosentez,büyüme ve gelişmişlerini yerine getirebilmeleri için yaptığı solunum için bu yüzde %7'nin % 2'lik kısmı harcanır,

% 3'lük kısmı ise köklere, yapraklara ve sapa gider. Bu % 3’lük kısım genellikle çözülme ürünlerini oluşturur yada bir kısmı hayvanlara yedirilerek tüketici organizmalara enerji olarak aktarılır.

Geriye kalan % 2 'ilk kısım da ancak dane ürünü olarak doğrudan insan gıdasına dönüşür.

Şekil 8. Bir mısır tarlası ile mer'a hayvan sistemi içerisindeki enerji transferleri. Evaporasyon, ıs yayılma uzun dalga radyasyonu Güneş enerjisi %100 Güneş enerjisi %100 %93 %7 %2 %1

Mer’a-hayvan sisteminde de; üretici organizma olan mer’a bitkileri güneş enerjisinin ancak yaklaşık % 7'lik bir bölümünü fotosentezle kimyasal enerjiye dönüştürebilirler.

3) Çeşitlilik Ekosistemlerin ortaya koyduğu üçüncü işlev ise, zaman ve mekan içerisinde oluşan organizmaların çeşitlenmesidir.

4) Madde dolanımı beslenme halkaları ile paralel olarak bölümler arasında devamlı bir madde dolanımı söz konusudur. Enerji akımına karşılık sistemin içerisinde dolanan maddelerde, her üst halkaya geçtikçe azalma olmamakta, ama sistem dengeli bir durumda kaldığı sürece sisteme giren ve çıkan maddeler hep aynı düzeyde kalmaktadır.

5) Değişim Evrim Yukarıda sayılan işlevlere paralel olarak, sistem içerisinde gelişme ve organizmalar arasında da evrim ortaya çıkmaktadır.

6) Kontrol Sistem kendi iç mekanizmalarıyla denge durumunu korumaya çalışmakta ve böylece organizmalar ve bölümler arasında kendi kendini kontrol altına alıcı bir işlev yerine getirmektedir.