BAZI EKOLOJİK KAVRAMLAR

... konulu sunumlar: "BAZI EKOLOJİK KAVRAMLAR"— Sunum transkripti:

1 BAZI EKOLOJİK KAVRAMLAR
Ekosistem Uzayda saatte km hızla dönen bu küçücük gezegende yaşamın sürmesini sağlayan nedir? Bütün yaşam, 15 kilometrelik dar bir hava, su ve toprak şeridinde sürmekte ve biyosfer olarak isimlendirilmektedir. Dünya; atmosfer (hava), hidrosfer (su) ve litosfer (toprak) olmak üzere 3 tabakada incelenebilmektedir

2 Yaşamın sürdüğü ekosfer aşağıdaki bileşenlerden oluşmaktadır:
 Atmosferin yaklaşık 12 km'lik kısmı (atmosferin kalınlığı çok daha büyük olmakla beraber yaşamın sürdüğü troposfer tabakası yaklaşık 12 km kadardır),  Akarsu, göl, deniz ve yeraltı sularından oluşan su kütlesi,  Yerkürenin yalnızca birkaç km altına inen toprak, mineral ve kayalar

3 Ekoloji kelimesi Yunanca iki kelimenin birleşmesinden ortaya çıkmıştır
Ekoloji kelimesi Yunanca iki kelimenin birleşmesinden ortaya çıkmıştır. Oikos, ev yada yer; Logos ise bilim anlamına gelmektedir. Ekoloji canlı organizmaların birbiri ve çevreleriyle ilişkilerini incelemektedir. Ekosistemin yapısında cansız (abiyotik) ve canlı (biyotik) bileşenler mevcuttur. Yaşayan bileşenler üreticileri ve tüketicileri içermektedir. Tüketiciler ise makro tüketiciler (hayvanlar) ve mikro tüketiciler (başlıcaları bakteriler ve mantarlar) olmak üzere iki grupta incelenirler.

4 Güneş Enerjisi: Bütün Yaşamın Kaynağı
Dünyadaki yaşam güneş enerjisi sayesinde mümkün olabilmektedir. Güneş dünyayı ısıtmakta ve bitki fotosentezi için gerekli enerjiyi sağlamaktadır. Güneş orta büyüklükte bir yıldız olup, ağırlıklı olarak hidrojenden oluşmuştur. Dev bir termonükleer reaktör olan güneş, 155 milyon kilometre uzakta saniyede 1026 kalori enerji açığa çıkarmaktadır. Bu korkunç boyutlardaki enerjinin üretilebilmesi için güneş her saniye kütlesinden 4.2 milyon ton kaybetmektedir. Ancak güneşin yakıtının bitmesinden endişelenmek yersizdir. Tahminlere göre güneş altı milyar yıldır mevcuttur. Yıldızların ömrü düşünüldüğünde güneş orta yaşa gitmekte olup, 8 milyar yıl daha enerji yaymaya devam etmesine yetecek hidrojeni mevcuttur (Miller, 1975).

5 Güneş ışığı saniyede km hızla hareket etmekte ve bize ulaştığında, 8 dakikada 155 milyon km yol katetmiş olmaktadır. Güneş ışığı olarak gözlediğimiz ışın, Şekil 1.9'da görülen elektromanyetik spektrumdan oluşmuştur. Dalga boyu ne kadar kısa ise enerji o kadar yüksek ve o oranda da zararlıdır. Neyse ki atmosferde bulunan bazı maddeler bu ışınları absorbe ederek yeryüzüne ulaşmalarını engellemektedir. Bu süzme işlemi olmasaydı yeryüzündeki canlı yaşamı büyük ölçüde zarar görürdü.

6 Ekosistem Süreçleri Ekosistem süreçlerini iki temel başlıkta toplamak mümkündür: Kimyasal döngüler Enerjinin tek yönlü akımı Yaşam için gerekli kimyasal maddeler ekosferde sürekli bir döngü içerisindedirler. Karbon, oksijen, azot ve fosfor sürekli olarak biyojeokimyasal döngüde yer değiştirmektedirler. Ancak enerji tek yönlü bir akış izlemektedir.

7 Ekosistemde iki temel besin zinciri mevcuttur
Ekosistemde iki temel besin zinciri mevcuttur. Otlamaya dayalı besin zinciri ve ayrışmaya dayalı besin zinciri. Bunlardan otlamaya dayalı besin zinciri; bitki hayvan hayvan sırasını, ayrışmaya dayalı besin zinciri ise bitkisel ve hayvansal atıklar ve artıklar ayrıştırıcılar sırasını izlemektedir.

8 Karasal ekosistemlerde ilk akla gelen otlamaya dayalı besin zinciri olmasına rağmen ayrışmaya dayalı besin zinciri ile daha çok enerji transferi olmaktadır. Buna karşılık sucul ekosistemlerde otlamaya dayalı besin zinciri hakim durumdadır. Herhangi bir ekosistemde her iki besin zinciri de mevcut ve birbirleriyle ilişkilidir

9 Besin zincirinin en önemli özelliklerinden biri enerjinin transferi sırasında çevreye enerji kaybedilmesidir. Tipik olarak bir üst trofik seviyede kullanıma hazır enerji başlangıçtakinin %5-20'si kadardır. Başka bir deyişle enerjinin %80-95 kadar depolanır, solunum için kullanılır ya da ısı olarak kaybedilir. Bu enerji transferi, enerji ya da besin piramidi diyagramı ile özetlenebilmektedir .

10 Beslenme İlişkileri Bir ekosistemde, enerjinin taşındığı organizmalar dizisine besin zinciri denir. Besin zinciri, güneşten gelen enerjinin fotosentez yoluyla kullanılmasıyla başlar. Bunlara üreticiler denir. Üreticiler otçullar tarafından, otçullar da etçiller tarafından yenir. Bazı türler hem bitkiler hem de hayvanlarla beslenir. Bunlara hepçil denir. Besin zincirindeki her bir beslenme basamağı trofik düzey olarak adlandırılır. Yani, tüm üreticiler birlikte birinci trofik düzeyi, tüm otçullar ikinci trofik düzeyi ve tüm etçiller üçüncü trofik düzeyi oluştururlar. Beslenme ilişkileri, çoğunlukla bundan daha karmaşık bir yapıdadır. Yani, karmaşık olarak birbirine geçmiş pek çok besin zinciri bulunur. Bunların tümüne besin ağı denir. Çoğu ekosistemde, başlıca iki besin ağı bulunur. Otlayan (grazing food web) besin ağı, herbivorları ve daha yukarıda yer alan beslenme düzeylerini kapsar. Detritus besin ağı da, atık ürünler ya da ölü dokularla beslenen organizmaları ve bunlarla beslenen daha üstteki düzeyleri kapsar.

11 Enerji Akışı Canlılar arasında enerji akışı besin zincirleriyle sağlanır. Güneşten gelen enerji, yaşayan sistemlere bitkilerin, bazı bakterilerin ve protistlerin yaptığı fotosentez sonucu girer. Güneş ışığının %4’ü bitkiler tarafından yakalanır ve yakalanan enerjinin yarıdan fazlası solunumda kullanılır. Solunumda kullanılan enerji, ısı olarak kaybedilir. Bu nedenle, diğer organizmalar tarafından kullanılamaz.  Kalan yarısı da, bitki dokularına dönüştürülür. Bitki dokularındaki enerjiye doğrudan ulaşabilen iki çeşit organizma bulunur. Bunlar canlı bitki üzerinden beslenen otçullar (herbivorlar) ve ölü bitkilerle beslenen ayrıştırıcılardır.

12 Çoğu ekosistemde, enerjinin önemli bir kısmı ayrıştırıcılar tarafından alınır. Örneğin, bir otlakta bitkilerdeki enerjinin yalnızca %10’u otlayan hayvanlar tarafından alınır. Otçullar, aldıkları enerjinin çoğunu solunumda vücut bakımı için kullanır. Geri kalan, otçulların biyokütlesine gider. Otçulların vücut kütlesindeki enerjinin büyük kısmı etçiller (karnivor) tarafından alınır. Bir kısmı da yine ayrıştırıcılara gider. Etçiller tarafından alınan enerjinin neredeyse tümü bakım için kullanılır. Bitki enerjisinin büyük kısmını alan ayrıştırıcılar, bunun yarıdan fazlasını bakım için kullanır. Geri kalansa, toprak organik maddesinde depolanır ya da ayrıştırıcılarla beslenen organizmalar tarafından alınır. Sonuç olarak, bitkiler tarafından yakalanan enerjinin tümü dönüştürülür ve bir kısmı ısı olarak kaybedilir. Yani, ekosistemde enerji akışı tek yönlüdür. Bu nedenle, sistemin yaşamayı sürdürebilmesi için, üreticilerin güneş enerjisini tutma işlemini sürekli yapmaları gerekir.Üreticiler tarafından alınan güneş enerjisinin fotosentez ürünlerine dönüştürülmesine toplam birincil üretim denir.

13 Bunun bir kısmı solunumda kullanıldıktan sonra, kalanı yeni dokular yapmak için kullanılır. Buna da, net birincil üretim denir.  Ekosistemlerdeki birincil üretim güneş ışığı, besin ve su eldesine bağlı. Tropik yağmur ormanları, yağmur ve güneş ışığı bolluğu nedeniyle yüksek verimliliğe sahiptir. Haliçler (Estuaries) ve bataklıklar, ırmaklar ve akarsulardan gelen yüksek besin miktarı nedeniyle yüksek verimliliğe sahiptir.Bir ekosistemdeki enerji akışını göstermenin bir yolu, enerji piramidi inşa etmek.  Bir enerji piramidi, üreticilerin yer aldığı en alt trofik düzeyden en üst etçil seviyesine kadar tüm besin seviyelerinin içerdiği enerji miktarını gösterir. Her seviyedeki enerji miktarı, hacim olarak gösterilir. Genel kural şudur: bir seviyedeki enerjinin yalnızca %10’u bir üstteki seviyeye geçer. Geri kalan solunum sırasında ısı olarak kaybedilir. Sonuç olarak, biyokütle miktarı ve desteklenen birey sayısı piramitte yukarılara doğru çıktıkça azalır. Bu nedenle, otçulların sayı ve biyokütlesi etçillerden daha fazladır. Bunu insan nüfusunun beslenmesine göre uyarladığımızda karşımıza şu sonuç çıkar: Var olan otlar doğrudan insan tarafından yenirse, aynı miktarda otla beslenen ineklerin besleyeceği insan sayısından 10 kat daha fazla insan beslenebilir. Çoğu ekosistemde, üreticiler tarafından yakalanan ve dokulara dönüştürülen enerjinin önemli bir kısmı otçullara ve daha yüksekteki beslenme düzeyleri tarafından değil, ayrıştırıcılar ve detrivorlar tarafından alınır.

14 Enerji Akışı

15 Karbon döngüsü

16 Beslenme ilişkileri

17 Besin zinciri kavramı iki önemli temel prensiple ilişkilidir
Besin zinciri kavramı iki önemli temel prensiple ilişkilidir. Bunlardan birincisi yaşamın güneş enerjisi ve yeşil bitkilerle başladığını açıklamaktadır. Özet olarak "bütün et ottur" şeklinde ifade edilebilen besin zinciri kavramında, bütün besinler geriye doğru izlendiğinde başlangıcın bitkilere dayandığı görülmektedir. İkinci temel kavram ise, "besin zinciri ne kadar kısa ise o kadar etkindir" şeklinde özetlenebilmektedir. Mesela pirinç insan şeklindeki vejeteryan beslenme zincirinde tahıl inek insan şeklindeki beslenme zincirine nazaran çok daha az enerji israf edilmektedir .

18 Karbon-Azot-Fosfor-Kükürt Döngüsü
Doğada mevcut canlı aktiviteleri nedeniyle karbon, azot, kükürt, oksijen ve fosfor sürekli olarak bir döngü ve dönüşüm içindedirler. Bu döngülere, canlıların gösterdiği biyolojik aktiviteler yanında fizikokimyasal dönüşümler de katkıda bulunurlar.

19 Karbon Döngüsü Karbon Döngüsü: Canlılarda mevcut karbon bileşikleri aerobik (havacıl) parçalanma ile karbondioksit (CO2) ve suya (H2O) dönüşür. Bu parçalanma bazen anaerobik (havasız) şartlarda cereyan ederek CH4, CO2, N2 ve H2S oluşumuna yol açar. Oluşan CO2 ve H2O fotosentezle bitkiler ve fotosentetik organizmalar aracılığıyla karbonhidratlara ve oksijene dönüşür. Oksijen ve karbonhidratlar aerobik solunum yapan canlılar aracılığıyla tekrar CO2 ve H2O'ya dönüşür. Bu döngü, dinamik reaksiyonlar zinciri halinde sürüp gider. Fosil yakıtların (kömür, petrol) ve ağaçların (odun) yakılması ile doğaya aşırı ölçüde CO2 verilmesi doğanın dengesini bozmakta ve "Sera Etkisi" denilen olaya neden olmaktadır.

20 Dünyanın ısınması şeklinde ifade edilebilecek bu etkiyi gidermek için bitki populasyonunun arttırılması ve fotosentezin hızlandırılarak karbondioksitin karbonhidrat olarak doğaya dönmesi sağlanmalıdır. Bu da orman ve bitki alanlarının arttırılması ile mümkün olur.

21 Her yıl 40 milyar ton karbon bitkiler tarafından asimile edilerek selüloz, nişasta ve diğer karbonhidratlara dönüştürülmektedir. Bu miktarın yaklaşık %25'i (10 milyar ton), bitkilerin solunumu ile CO2 halinde tekrar atmosfere verilmektedir.

22 Net karbon dioksit asimilasyonu yılda 30 milyar tondur
Net karbon dioksit asimilasyonu yılda 30 milyar tondur. Ormanlar bu miktarın yarısını sağlayan en önemli fotosentetik canlılardır. Dengeyi sağlayabilmek için her yıl 30 milyar ton karbondioksit doğaya verilmektedir. Bu miktarın %75'i mikroorganizmalar tarafından aerobik parçalanma ile sağlanır; %25'i ise hayvanların solunumu ile gerçekleşir. Mikroorganizmalar, toprak ve sudaki organik bileşikleri ve çürüyen canlıları aerobik koşullarda CO2 ve H2O'ya dönüştürerek karbon döngüsüne önemli katkılarda bulunurlar

23 İnsan Müdahalesi Fosil yakıtlar olarak bilinen kömür, petrol ve doğal gaz, endüstrileşmiş tüm ulusların enerji gereksinimini karşılar. Bu nedenle de, Dünya ekonomisi karbon üzerine kuruludur. Bu yakıtların yanma yan ürünü de karbon dioksitdir (CO2). Yani, insanlar doğal süreçle karbon salımından daha hızlı atmosfere karbon dioksit ekliyorlar. Atmosferdeki fazla karbonun büyük bir kısmı ağaçlarda depolanır. Çeşitli nedenlerle orman alanlarının yakılarak yok edilmesiyle depolanan tüm karbon dioksit atmosfere verilir. Bu alanların kesilerek açılmasıyla da, karbonun en önemi depo alanı ortadan kaldırılmış olur.  Bu işlemler, karbonun depolarından atmosfere geçmesine neden olur. Peki atmosferde karbon dioksit fazlası olursa ne olur? Karbon dioksit, yüzyılın en büyük tehlikesi olarak kabul edilen küresel ısınmanın başrol oyuncularından biri.

24 Küresel Isınma Atmosferdeki karbon dioksit, sera etkisi adı verilen bir yolla güneş ısısını tutarak yeryüzünün ısınmasında önemli bir rol oynar. Sera etkisi, doğal bir ısınma sürecidir. Karbon dioksit ve belirli bazı gazlar atmosferde sürekli bulunurlar. Bu gazlar, tıpkı seralarda olduğu gibi Dünya’nın gerekli sıcaklığının korunmasını sağlarlar. Ancak, insan etkisiyle atmosfere daha yoğun olarak salınan bu gazlar, Dünya yüzeyinin istenilenden daha fazla ısınmasına yol açar. Bu gazlar içinde en önemlileri, karbon dioksit (CO2) ve su buharı (H2O). Bunları, metan (CH4), nitrous oksit (N2O) ve pek çok endüstriyel işlemde kullanılan kloroflorokarbonlar (CFCs) izler.

25 Su Döngüsü En önemli yaşam kaynağı sudur. Tüm canlıların %75’i sudan oluşur. Denizler, karalar ve hava arasındaki su alışverişi, yeryüzünde yaşamın var olmasını sağlayan koşulları sürekli kılar. Okyanus akıntıları ve rüzgar desenleri, su döngüsünde rol oynar.

26 Su Döngüsü

27 Dünya Su Stoğu Su, Dünya'nın doğal kaynaklarından biridir. Dünya’daki toplam su miktarı sınırlıdır. Bu kaynağın büyük bir kısmı, okyanuslardaki tuzlu sudur. Ancak, tuzlu suyu tatlı suya çevirmek çok pahalı bir işlem olduğundan, kullandığımız su genellikle tatlı sudur. Dünya su kaynağının yalnızca %3'ü tatlı sudur. Bunun da üçte ikisi donmuş halde bulunur. Kalan %1'lik kısım yüzey suları ya da yeraltı sularıdır. Yeraltı suları, kullanılabilir su kaynağının üçte ikisini kaplar. Yüzey suları, bildiğimiz ırmaklar, akarsular, göller ve dereleri kapsar. Yeraltı suları, toprak içindeki boşlukları ya da kayaların arasındaki boşlukları dolduran sulardır.