CANLILAR VE ENERJİ İLİŞKİLERİ

BESİN ZİNCİRİNDE ENERJİ AKIŞI Bütün canlılar yaşamlarını devam ettirebilmek için beslenirler. Alınan besin maddeleri büyüme-gelişme, organların çalışması ve enerji üretiminde kullanırlar. Üretici canlılar Tüketici canlılar Katı besinlerle beslenenler Çürükçül beslenenler Bazı bakteriler Otçullar bazı mantarlar etçiller Hem otçul hem etçiller

Bir beslenme birliğinde yer alan canlılar beslenmelerine göre üç grupta toplanır. üreticiler(ototroflar) tüketiciler(heterotroflar) ayrıştırıcılar,çürükçüller(saprofitler) 1) Üretici canlılar Kendi besinini kendisi üreten canlılardır. Hücrelerinde güneş enerjisini hemen yeşil renkli klorofil maddesi bulunduran ve bu madde sayesinde fotosentez yapıp organik madde üreten canlılardır. Yeşil bitkiler, bazı bakteriler ve öglena bu gruba girer.

2)Tüketici canlılar Bunlara heterotrof canlılar da denir. Tüketiciler diğer canlıları besin olarak kullanır. Bazı tüketiciler yalnızca üretici canlılarla beslenir. Bunlara otçul (otobur) canlılar denir. Örneğin; inek ve tavşan. Bazı tüketiciler diğer tüketicileri yiyerek beslenir. Bunlara etçil (etobur) canlılar denir. Örneğin; tilki ve atmaca. Bazı tüketiciler ise hem üreticileri hem de diğer tüketici canlıları yiyerek beslenir. Bunlara hepçil canlılar denir. Örneğin; ayı, insan.

3) Ayrıştırıcı canlılar Salgıladıkları enzimlerle, ölmüş bitki ve hayvanların vücudundaki organik maddeleri parçalarlar ve bu besinlerle beslenir. Organik maddeleri parçalayarak inorganik maddeye dönüştürürler. Hayatın devamında etkilidirler. Madde döngüsünde rol oynarlar. Şapkalı mantarlar,küf mantarları ve bazı bakteriler örnek gösterilebilir. Canlı ve ölü artıklarını ayrıştırarak, hücre dışı sindirimle organik maddeleri inorganik maddelere parçalayan canlılardır. Ekosistemde yer alan bu canlıların art arda birbirlerini tüketmelerine göre sıralanarak oluşturulan bu bütünlüğe besin zinciri denir. Besin zincirleri üretici, tüketici ve ayrıştırıcılardan oluşur. Birden fazla besin zinciri besin ağı ile açıklanır.

Besin zinciri üretici, tüketici ve ayrıştırıcı canlılardan oluşur BESİN PİRAMİDİ Besin zinciri üretici, tüketici ve ayrıştırıcı canlılardan oluşur

Besin Zincirinde Enerji Akışı Bitkilerde fotosentez yoluyla depolanan enerji besin zinciri ile bir canlıdan başka bir canlıya aktarılır.

Besin piramidinin özellikleri: piramitte aşağıdan yukarıya doğru: 1. canlı sayısı azalır. 2. canlıların toplam ağırlığı azalır. 3. vücut büyüklüğü artar. 4. besin miktarı azalır. 5. Canlı vücudunda biriken zararlı maddelerin miktarı artar.

Besin zincirinin ilk basamağında üreticiler, son basamağında ise ayrıştırıcılar yer alır. Besin zincirlerinde her basamakta enerjinin bir kısmı ısı olarak çevreye verildiği için enerji kaybı olur. Bu nedenle üreticiden son tüketiciye doğru aktarılan enerji miktarı gittikçe azalır. Ayrıca besin zincirlerinde, yağda eriyen ve metabolizma olaylarında kullanılmayan DDT gibi bazı zehirli maddelerin dokularda birikimi üreticiden son tüketiciye gidildikçe artar. Besin zincirini oluşturan canlıların yer aldığı populasyonların beslenme açısından birbirlerini etkilemesi ilişkileri beslenme piramidi ile ifade edilir. Beslenme piramidinin tabanını üreticiler oluşturur. Üreticilerden sonra gelen tüketiciler tabandan tepeye doğru derecelendirilerek sıralanır.

Beslenme piramidlerinin en alt basamağında enerji miktarı en fazladır Beslenme piramidlerinin en alt basamağında enerji miktarı en fazladır. Her bir üst basamağa gidildikçe besin zincirinde olduğu gibi aktarılan enerji miktarı giderek azalır. Besin piramidinde tabandan tepeye doğru gidildikçe birey sayısı ve toplam ağırlık(biyokütle) azalırken, bireysel ağırlık artar. Ekosistemde yer alan canlıların ardı ardına birbirlerini tüketmeleri- ne göre sıralanarak oluşturulduğu bütünlüğe besin zinciri denir. Besin zincirinde; -üreticiler -tüketiciler -ayrıştırıcılar bulunur.

enerji kaybı Güneşten gelen üreticiler 1. derece tüketiciler ışık enerjisi Toprak ve sudaki ayrıştırıcılar 2. derece tüketiciler Potasyum nitrak gibi İnorganik besleyiciler enerji akışı

birincil tüketiciler – Besin zinciri; Üreticiler – birincil tüketiciler – ikincil tüketiciler- üçüncül tüketiciler- ayrıştırıcılar şeklinde ifade edilir.

Ekosistemde Enerji Akışı Doğada bütün canlıların ilk enerji kaynağı güneştir. Bitkiler güneş enerjisini kimyasal enerjiye dönüştürülür. Bu enerjinin bir kısmı ise ısı enerjisi şeklinde vücut ısısı ile dışarı verilir. besin piramitlerinin bir basamaktan bir sonraki basamağa geçerken enerjinin %90’ı kaybolur. %10’u bir sonraki basamağa aktarılır. Bu duruma %10 yasası denir

Enerji Piramidi Piramitlerde tabandan tavana doğru gidildikçe her basamakta enerjinin ancak %10’u tutunabilir. Bu nedenle üst seviyelere çıkıldıkça enerji miktarı giderek azalır.

ENERJİ DÖNÜŞÜMLERİ ATP^’NİN YAPISI(ADENOZİNTRİFOSFAT) Yapısında bir tane azotlu organik baz (adenin), bir tane 5C’lu şeker(riboz) ve üç tane fosfat molakülü bulunur. Yüksek enerjili fosfat bağları Adenin R P P P Azotlu organik baz Riboz şekeri ATP

ATP’nin yıkılmasıyla açığa çıkan enerji hücre bölünmesi, protein sentezi ve hareket gibi metabolik olaylarda kullanılır. ATP,solunum ve fotosentez olaylarında sentezlenir. Her canlı kendi ATP’sini kendi üretir.

FOTOSENTEZ Güneş enerjisi CO2+H2O glikoz+o2 klorofil İnorganik Canlıların kullandığı enerjinin temel kaynağı güneştir. Fotosentez ile olayı güneş enerjisi kimyasal enerjiye çevrilir. Yeşil bitkilerin güneş ışığı yardımı ile atmosferden karbondioksit, topraktan su ve inorganik maddeler alarak, organik madde (besin) üretmesi olayına fotosentez denir. Bu olayda oksijen açığa çıkar. Fotosentez kloroplast ya da klorofili bulunan canlılar tarafından gerçekleştirilir. Güneş enerjisi CO2+H2O glikoz+o2 klorofil İnorganik maddeler Organik maddeler

Fotosentezde ilk üretilen besin glikozdur Fotosentezde ilk üretilen besin glikozdur. Üretilen fazla glikoz bitki hücrelerinde nişasta olarak depolanır. Bitki hücreleri depo ettikleri nişastayı fotosentez yapmadıkları zamanlar(genellikle akşamları) tekrar glikoza çevirir ve solunumda kullanır. Fotosentez sonucu sadece glikoz üretilmez, elde edilen glikoz daha zonra yağ asiti, aminoasit ve vitaminlere çevrilir. Fotosentez sonucunda açığa çıkan oksijen, suyun(H2O) yapısında bulunan oksijendir. Fotosentez reaksiyonları sırasında ATP hem sentezlenir hem de kullanılır.

Fotosentez olayında inorganik maddelerin yardımıyla organik madde sentezlenirken aynı zamanda ışık enerjisi kimyasal enerjiye dönüştürülür. Bu nedenle fotosentez; hem madde hem de enerji dönüşümünün gerçekleştiği bir olaydır.

HÜCRE SOLUNUMU Konuya başlamadan önce gelin beraber ders kitabı sayfa 190’daki soruları cevaplayalım SOLUNUM: Canlıların, besin maddelerinden oksijen kullanarak veya oksijen kullanmadan enerji elde etmesine denir. Solunum, hücre içinde glikozun parçalanması ve bunun sonucunda karbondioksit ve su ile birlikte enerjinin açığa çıkması olayıdır. Canlılarda solunum 2 şekilde gerçekleştirilir. 1. Oksijenli Solunum 2. Oksijensiz Solunum (Fermantasyon)

OKSİJENLİ SOLUNUM 1. Oksijenli Solunum : Besinlerin oksijenli ortamda yıkımı (parçalanması) sonucu enerji elde etme şeklidir. Ham madde olarak öncelikle glikoz kullanılır. Genellikle enerji ihtiyacı fazla olan canlılarda görülür. Glikoz sitoplazmada yıkılmaya başlar, yıkımı mitokondride devam eder ve sonlanır. Glikoz oksijen ve enzimler yardımıyla CO2 ve H2O kadar parçalanır. Bu nedenle ATP(Adenozin trifosfat) kazancı oksijensiz solunuma göre daha fazladır.Glikozu aktifleştirebilmek için başlangıçta 2 ATP harcanır, tepkime sonunda 40 ATP elde edilir. Net kazanç 38 ATP’dir. Oksijenli solunum ökaryot hücrede mitokondride, prokaryot hücrede sitoplazma da gerçekleşir. Enzim C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + 38 ATP(Net) Bazı bakteri, mantar, bitki, hayvan ve insan hücrelerinde görülür.

OKSİJENSİZ SOLUNUM 2. Oksijensiz Solunum (Fermantasyon) : Besinlerin oksijen kullanılmadan enzimlerle parçalanarak enerji elde edilmesine denir. Olay, hücre sitoplazmasında meydana gelir. Bazı bakteri ve mantarlarda (bir hücreli canlılarda) görülür. Fermantasyonla sütten yoğurt, peynir, glikozdan etil alkol, sirke ve laktik asit elde edilir. A) Etil Alkol Fermantasyonu B) Laktik Asit Fermantasyonu A) Etil Alkol Fermantasyonu : Etil alkol fermantasyonu bira mayasında, üzüm suyunu şarap ve sirkeye dönüştüren bakterilerde görülür. Besin parçalanması sonucu etil alkol oluşur. Glikoz Enzim 2 Etil Alkol + 2 Karbondioksit + 2 ATP (Net) B) Laktik Asit Fermantasyonu : Laktik asit fermantasyonu omurgalı canlıların çizgili kas hücrelerinde ve bir hücrelilerde görülür. Besinin parçalanması sonucu laktik asit oluşur.Laktik asit üretimi insan ve hayvanların iskelet kaslarında ve yeterinde oksijen bulunmadığı zaman gerçekleşen bir olaydır. Laktik asidin kaslarda birikmesi kişiye yorgunluk hissi verir.Sütten yoğurt ve peynir elde edilmesinde gerçekleşir. Glikoz Enzim 2 Laktik Asit + 2 ATP (Net)

Çimlenmekte olan tohum oksijenli solunum yapar Çimlenmekte olan tohum oksijenli solunum yapar. Solunum sonucu dışarıya CO2 gazı verilir. Çimlenmekte olan tohum FOTOSENTEZ yapmaz. Peki neden?

DOĞADAKİ MADDE DÖNGÜLERİ Canlıların ve cansızların yapısında bulunan; karbon(C), azot (N), oksijen(O), fosfor(P), kükürt(S), su (H2O) gibi maddelerin miktarlarının korunması amacıyla doğada meydana gelen dönüşümlerşne madde döngüsü denir. Azot Döngüsü Tabiatta bulunan canlılar ve atmosfer en önemli azot kaynaklarıdır. Azot havada en çok bulunan gaz olup nükleik asit, protein, hormon,aminoasit, enzim gibi organik moleküllerin yapısına katılan çok önemli bir elementtir. Oldukça karışık olan azot döngüsü şöyle özetlenebilir.

Doğada yer alan canlıların kendi şifrelerine göre sentezlendikleri proteinler ve azotlu maddeler canlıların ölümüyle ve ya artıklarıyla toprağa karışır. Topraktaki saprofit canlılar bu proteinleri hücre dışı sindirimle aminoasitlere dönüştürür ve kendi hücrelerinin içine alır. Hücre içine alınan aminoasitler saprofit canlılar tarafından solunum olayında kullanılır ve yan ürün olarak NH3(amonyak) oluşur. Topraktaki amonyak nitrite dönüşür. Nitrit, topraktaki nitrat bakterileri ile nitrata dönüştürür. Oluşan nitrat toprakta bulunan Na( sodyum), K gibi maddelerle birleşerek azot tuzlarını meydana getirir. Buna gübreleşme ve ya güherçileşme denir. Oluşan gübre, bitkiler tarafından kökleri aracılığıyla topraktan alınıp protein yapısına katılır. Topraktaki bu olaylar nitrifikasyon olarak adlandılır. Nitrifikasyonda görev alan nitrit ve nitrat bakterileri kemosentetik canlılardır. Azot devri sırasında meydana gelen amonyağın yapısındaki azotun bir kısmı serbest azot şeklinde havaya verilir. Buna denitrifikasyon ve bu olayı gerçekleştiren bakterilere ise denitrifikasyon bakterileri denir.

Havada serbest azottan bitkiler,hayvanlar ve insanlar doğrudan yararlanamaz. Bu nedenle havada ki azot toprağa 3 yolla geri döner. Baklagillerin kökünde yaşayan Rhizobium bakterileri havanın serbest azotunu yapılarına bağlayarak toprağı azot bakımından zenginleştirir. Toprakta serbest olarak yaşayan serbest azot bağlayıcı bakteriler havanın serbest azotunu yapılarına bağlarlar. Havanın serbest azotu yıldırım, şimşek gibi olaylarla oksitlenerek asit yağmurları şeklinde toprağa düşer.

Atmosferdeki %78’lik oranı ile atmosferdeki en fazla gaz olan azot canlılar için oldujça önemlidir. Azot canlılarda enzim, protein,aminoasit, nükleik asit ve hormon gibi yapılmasına katılmaktadır. Hayvanlar azotu, başka canlıları yiyerek amioasit şeklinde vücutlarına alırken bitkiler azotu nitrat(NO3) ve amonyum (NH4) tuzları şeklinde alarak kullanırlar. Bazı mikroorganizmalar ise havadaki azottan doğrudan yararlanabilirler. Azot, protein,vitamin ve nükleik asitlerin yapısında bulunur. Kaynağı atmosfer ve canlılardır.

Atmosferdeki azot azot bağlayıcı üreticiler (%78) bakteriler Azot ayrıştırıcı bakteriler nitrit ve nitrat bakterileri saprofitler bitki ve hayvan ölüleri tüketiciler nitrat tuzları amonyak kemosentez ayrıştırıcılar

Bitkiler azotu topraktan alırlar fakat serbest azotu kulanamazlar Bitkiler azotu topraktan alırlar fakat serbest azotu kulanamazlar. Bazı bakteriler azotu bir seri reaksiyon sonucunda azotlu bileşiklere (tuzlara) dönüştürürler. Böylece bitkilerin kullanabileceği hale gelir. Hayvanlarda bu bitkileri yiyerek azottan yararlanır. Azotlu bileşikler canlı atıkları ile toprağa karışır. Topraktaki ayrıştırıcı maddeler tarafından azota çevrilir.

Karbon Döngüsü karbon tüm organik maddelerin yapısında bulunur. Atmosferdeki karbon (CO2) kemosentez Fotosentez solunum solunum besin Üreticiler tüketiciler yanma çürüme bitki ve hayvan ölüleri atıkları saprofitler uzun süre petrol,kömür doğal gaz oluşumu

Karbon yeşil bitkiler, fotosentez olayında, karbondioksit gazı olarak kullanılır. Canlıların gerçekleştirdiği solunum sonucunda tekrar karbondioksit açığa çıkar. Ayrıca organik maddelerin yanması sonucu karbondioksit açığa çıkar, canlı artıklarının toprakta yaşayan organizmalar tarafından parçalanması ile de toprağa karışır. Su Döngüsü Yeryüzündeki sular buharlaşarak havaya karışır ve yoğunlaşarak yağış halinde tekrar yeryüzüne iner. Atmosferdeki Su Buharlaşma Yoğunlaşma -okyanuslar –akarsular -göller -canlılarda terleme solunum gibi yollarla yeryüzündeki su atmosfere döner Bulutların hareketleri ile yoğunlaşan su yağmur, kar veya dolu şeklinde yeryüzüne iner. Bir kısmı yer altı sularını oluşturur

Su döngüsü suyun buharlaşma ve tekrar yoğunlaşmasına bağlıdır Su döngüsü suyun buharlaşma ve tekrar yoğunlaşmasına bağlıdır. Canlılarda terleme, solunum olayları sonucu buharlaşan ve atmosfere verilern su, atmosferin yüksek kesimlerde soğuk hava akımlarıyla karşılaşır. Bu arada soğuyan buhar, kar ve yağmur şeklinde yoğunlaşıp yeryüzüne düşer ve yer altı, yerüstü kaynaklarına karışır. Doğadaki bu döngü ile su korunmuştur.

Oksijen Döngüsü Atmosferdeki oksijenin kaynağı fotosentez olayıdır. Fotosentez sonucu oluşan ve atmosfere verilen oksijen gazı solunum olayı sırasında organik maddelerin oksidasyonunda ayrıca odun,kömür gibi yakıt maddelerinin yanmasında kullanılır. Atmosferdeki oksijen (%21) Yeşil bitkiler ve yeşil planktonlar fotosentez yoluyla bol miktarda oksijen üretirler. –solunumda, -oksitlenmede, -yanma olaylarında kullanılır.

Karbon Döngüsü Oksijenli solunum ve etil alkol fermantasyonu soncu oluşan CO2 atmosfere verilir. Atmosferdeki CO2 miktarı mavsimlere, gece-gündüze göre farklılık gösterir. Atmosferdeki CO2 fotosentez ve kemosentez olaylarında kullanılarak karbon (C) döngüsünün sürekliliğini sağlar. Fosfat Döngüsü Fosfor havada gaz halinde bulunmadığı için fosforun döngüsü karadan denizlere, denizlerden ise karalara doğru olur. Fosforlu kayalardaki fosforun bir bölümü aşınma yoluyla suda çözünmüş suyla sulanması sonucu fosfor tekrar besin zincirine aktarılır