Ekosistem Döngüsü

Ekosistem Döngüleri,
ekosistem madde döngüsü,
ekosistem ve döngüler,
Ekosistem Döngüsü konu anlatımı

Canlı organizmalarla cansız çevre elementleri birbiriyle sıkı sıkıya bağlıdır Ortak olarak madde alışverişi yapacak biçimde birbirlerine tesir yapan canlı organizmalarla, cansız maddelerin bulunduğu herhangi bir doğa parçası bir ekosistemdir Ekosistem yaklaşımı, kişisel organizmalar veya topluluklardan fazla bütün alanın işlevlerinin nasıl olduğuyla ilgilenir Bir alandaki canlı organizmalar ve cansız çevreleriyle olan ilişkilerine bakar Bir ekosistem, temel olarak abiyotik maddeler, üreticiler, tüketiciler ve ayrıştırıcılardan oluşur Ekosistemlerde hayat, enerji akışı ve gıda döngüleriyle sürer Açık bir sistem olan ekosistemde, enerji ve besin girişçıkışı süreklidir

Beslenme İlişkileri

Bir ekosistemde, enerjinin taşındığı organizmalar dizisine besin zinciri denir Besin zinciri, güneşten gelen enerjinin fotosentez aracılığıyla kullanılmasıyla başlar Bunlara üreticiler denir Üreticiler otçullar kadar, otçullar da etçiller göre yenir Bazı türler ayrıca bitki örtüsü ayrıca de hayvanlarla beslenir Bunlara hepçil denir Besin zincirindeki her bir besin basamağı trofik seviye olarak adlandırılır Yani, bütün üreticiler birlikte birinci trofik düzeyi, tüm otçullar ikinci trofik düzeyi ve bütün etçiller üçüncü trofik düzeyi oluştururlar Besin ilişkileri, çoğunlukla bundan daha kompleks bir yapıdadır Yani, karmaşık olarak birbirine geçmiş o kadar fazla besin zinciri bulunur Bunların tümüne gıda ağı denir Çoğu ekosistemde, esas iki gıda ağı bulunur Otlayan (grazing food web) beslenme ağı, herbivorları ve daha yukarıda bulunan besin düzeylerini kapsar Detritus besin ağı da, atık ürünler veya ölü dokularla beslenen organizmaları ve bunlarla beslenen daha üst düzeyleri kapsar


Enerji Akışı

Canlılar arasında enerji akışı beslenme zincirleriyle sağlanır Güneşten gelen enerji, yaşayan sistemlere bitkilerin, bir takım bakterilerin ve protistlerin yaptığı fotosentez sonucu girer Güneş ışığının %4 ’ü tümör tarafından yakalanır ve yakalanan enerjinin yarıdan fazlası solunumda kullanılır Solunumda kullanılan enerji, ısı olarak kaybedilir bu nedenle, öteki 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 Birçok ekosistemde, enerjinin kayda değer bir kısmı ayrıştırıcılar kadar alınır Örneğin, bir otlakta bitkilerdeki enerjinin sadece %10 ’u otlayan hayvanlar kadar alınır Otçullar, aldıkları enerjinin çoğunu solunumda vücut bakımı için kullanır Geri kalan, otçulların biyokütlesine gider Otçulların cisim kütlesindeki enerjinin büyük kısmı etçiller (karnivor) tarafından alınır Bir kısmı da yine ayrıştırıcılara gider Etçiller tarafından alınan enerjinin az kalsın hepsi bakım için kullanılır Bitki enerjisinin büyük kısmını bölge ayrıştırıcılar, bunun yarıdan fazlasını bakım için kullanır Geri kalansa, toprak organik maddesinde depolanır veya ayrıştırıcılarla beslenen organizmalar göre alınır sonuç olarak, ur kadar yakalanan enerjinin tümü dönüştürülür ve bir kısmı ısı olarak kaybedilir Yani, ekosistemde enerji akışı tek yönlüdür böylece, sistemin yaşamayı sürdürebilmesi için, üreticilerin güneş enerjisini tutma işlemini sürekli yapmaları gerekirÜreticiler tarafından alınan güneş enerjisinin fotosentez ürünlerine dönüştürülmesine toplam ilk imal denir Bunun bir kısmı solunumda kullanıldıktan daha sonra, kalanı yeni dokular yerine getirmek için kullanılır Buna da, net ilk üretim denir Ekosistemlerdeki birincil imal güneş ışığı, besin ve su eldesine alt Tropik yağmur ormanları, yağmur ve güneş ışığı bolluğu sebebiyle yüksek verimliliğe sahiptir Haliçler (Estuaries) ve bataklıklar, ırmaklar ve akarsulardan gelen yüksek besin miktarı nedeniyle yüksek verimliliğe sahiptirBir ekosistemdeki enerji akışını göstermenin bir yolu, enerji piramidi inşa etmek Bir enerji piramidi, üreticilerin yer aldığı en daha aşağı trofik düzeyden en üst etobur seviyesine dek tüm besin seviyelerinin içerdiği enerji miktarını gösterir Her seviyedeki enerji miktarı, hacim olarak gösterilir Genel kaide şudur: bir seviyedeki enerjinin sadece %10 ’u bir üst seviyeye geçer Geri kalan solunum sırasında ısı olarak kaybedilir sonuç olarak, biyokütle miktarı ve desteklenen kişi sayısı piramitte yukarılara içten çıktıkça azalır böylece, otçulların rakam ve biyokütlesi etçillerden daha fazladır Bunu insan nüfusunun beslenmesine tarafından uyarladığımızda karşımıza şu netice çıkar: Var olan otlar aracısız insan tarafından yenirse, benzer miktarda otla beslenen ineklerin besleyeceği insan sayısından 10 kat daha fazla insan beslenebilir Birçok ekosistemde, üreticiler göre yakalanan ve dokulara dönüştürülen enerjinin kayda değer bir kısmı otçullara ve daha yüksekteki besin düzeyleri kadar değil, ayrıştırıcılar ve detrivorlar tarafından alınır Numaralar üreticiler kadar yakalanan enerjinin her beslenme düzeyine geçen oranını veriyor


Besin Döngüleri

Enerjinin yanı sıra, bütün organizmalar suya ve dağıtılmış besinlere gereksinim duyar Bu besinler aralarında en önemlileri karbon, nitrojen, oksiyen ve fosfordur Enerjinin aksine, besinler ekosistemlerde biojeokimyasal döngüler içinde kesintisiz kullanılabilirler Herbir element için döngü, besinin bulunduğu bir depo, bir değişim havuzu ve besinlerin geçtiği organizmaları taşıyan bir biyotik kalabalık içerir Fakat, insan etkinlikleri bu beslenme döngülerini değiştirir



Karbon Döngüsü

Bütün canlılar, karbon içerikli bileşikler olan organik moleküllerden oluşur Yani, karbon döngüsü epeyce önemlidir Karbonun metamorfoz havuzu atmosferdir Atmosferde karbon karbon dioksit formunda bulunur Karbon, biyotik topluluğa fotosentez aracılığıyla girer Fotosentez işleminde, CO2 havadan alınır ve karbonhidrat gerçekleştirmek için kullanılır Diyagramdaki kutular içinde yazılmış sayılar, kayıtlı depolarda yer alan karbon miktarını gösteriyor Oklarla gösterilen sayılar da, depolar arasındaki geçiş miktarlarını gösteriyor Karbonun hareket ettiği 3 depo bulunur: atmosfer, biyota denilen karasal organizmalar ve okyanus Atmosfer, karbon döngüsünde en manâlı rolü oynar Burada karbon, karbon dioksit formunda bulunur Atmosferdeki karbon dioksit karasal besin zincirine fotosentez yoluyla ot gibi yaşama yoluyla girer Bitkiler göre alınan karbonun bir kısmı solunum aracılığıyla tekrar atmosfere geri döner Kalan karbon, bitki dokularının yapımında kullanılır daha sonra otçulların bitkileri yemesiyle gıda zincirinde ilerler ya da bir kısmı bitkinin ölmesiyle ayrıştırıcılara geçer Hayvanlar ve ayrıştırıcılar karbonu solunum aracılığıyla yeniden karbon dioksit olarak atmosfere salar Kalan kısım da, ayrışarak toprağın bir parçası olur Uzun bir vakit sonra, bunların bir kısmı sıkışarak petrol ve kömür gibi fosil yakıta dönüşür Okyanuslar, atmosferdeki karbon dioksit seviyesinin belirlenmesinde manâlı bir rol oynarlar



Karbon içeren gazlar difüzyon aracılığıyla okyanus yüzeyi ve atmosfer arasında hareket eder Su bitkilerinin de fotosentez için sudaki karbon dioksiti kullanmaları gerekir Okyanus bitkileri de karbonu tıpkı karasal bitki örtüsü gibi depolar Okyanus hayvanları bu bitkileri yiyerek karbonu depolarlar sonradan, solunum aracılığıyla karbon dioksiti yeniden suya bırakırlar Okyanus bitkileri ve hayvanları öldüklerinde suda çürürler (ayrışırlar) Çürüyen bitki ve hayvanlar okyanusun dibine çökerek orada çözünür veya okyanus dibine yerleşerek tortunun içine gömülürler Bir Takım deniz canlıları da karbon gazını okyanus suyundan alır ve kabuklarını yerine getirmek için kullanırlar Bu canlılar öldüğünde karbon batmış kabukları çözünür ya da okyanus dibine yerleşir Her ne dek kayaların oluşumu ve aşınımı uzun bir süre alsa da, bu süreç de karbonu sudan uzaklaştırır Son olarak, okyanus dibinden yüzeye hareket eden su da karbonu taşır Okyanustaki karbonun bir kısmı da okyanus yüzeyinden atmosfere hareket eder Karbon, bitkilerin soluması aracılığıyla tekrar atmosfere geçebilir ya da otçullar tarafından bitkilerin yenmesiyle bir üstteki beslenme düzeyine geçebilir Her düzeyde karbonun büyük bir kısmı solunum yoluyla bitmiş CO2 olarak atmosfere geri döner Okyanuslar da, bikarbonat formunda büyük miktarda karbon miktar Eski Kalıntı yakıtların yakılması, atmosferdeki karbon dioksit miktarını yüksek oranda artırır Son 40 yıl içinde atmosferdeki CO2 ’nin %30 oranında arttığı biliniyor



İnsan Müdahalesi

Eski Kalıntı yakıtlar olarak bilinen kömür, petrol ve doğal gaz, endüstrileşmiş tüm ulusların enerji gereksinimini karşılar böylece de, Dünya ekonomisi karbon üstüne kuruludur Bu yakıtların yanma yan ürünü de karbon dioksitdir (CO2) Yani, ırk doğal süreçle karbon salımından daha hızlı atmosfere karbon dioksit ekliyorlar Atmosferdeki artı karbonun büyük bir kısmı ağaçlarda depolanır Çeşitli nedenlerle orman alanlarının yakılarak yok edilmesiyle depolanan bütün 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



Küresel Isınma

Atmosferdeki karbon dioksit, sera etkisi adı bahşedilen bir yolla güneş ısısını tutarak yeryüzünün ısınmasında kayda değer bir rol oynar Sera etkisi, doğal bir ısınma sürecidir Karbon dioksit ve belirli bazı gazlar atmosferde aralıksız bulunurlar Bu gazlar, tıpatıp seralarda olduğu gibi Dünya ’nın zorunlu sıcaklığının korunmasını sağlarlar Ama, 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 böylece fazla endüstriyel işlemde kullanılan kloroflorokarbonlar (CFCs) izler



Su Döngüsü

En önemli hayat kaynağı sudur Bütün canlıların %75 ’i sudan oluşur Denizler, karalar ve hava arasındaki su alışverişi, yeryüzünde yaşamın var olmasını sağlayan koşulları aralıksız kılar Okyanus akıntıları ve rüzgar desenleri, su döngüsünde rol oynar



Dünya Su Stoğu

Su, Dünya'nın doğal kaynaklarından biridir Dünya ’daki toplam su miktarı sınırlıdır Bu kaynağın büyük bir kısmı, okyanuslardaki tuz sudur Fakat, tuz suyu tatlı suya döndürmek fazla pahalı bir operasyon olduğundan, kullandığımız su genellikle tatlı sudur Dünya su kaynağının sadece %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



Azot Döngüsü

Yaşamın başlangıcından beri, atmosfer ve okyanuslar azot içerir Azot canlılar için önemli bir maddedir Çünkü, proteinlerin ve DNA ’nın önemli bir bileşenidir Gaz halindeki azot (N2), atmosferin %80'ini oluşturur Üçlü kovalent bağı, bu iki azot atomunu sıkıca bir arada tutar (N?N) Ancak, azot gaz formuyla tümör ve hayvanlar kadar kullanılamaz Yanardağ hareketleri ve şimşek gibi elektrik deşarjları, küçük bir miktar azotun gıda döngüsüne girmesini sağlayabilir Ancak, gerekli miktarın elde edilebilmesi için toprak organizmaları kadar bitkilerin kullanabileceği bir forma dönüştürülmeleri gerekir Karasal ekosistemlerde, toprakta veya bazı bitki gruplarının köklerindeki yumrularda nitrojen bağlayan bakteriler yaşar Bu bakteriler, azot gazını amonyağa dönüştürür Yumrulardaki bakteriler, besinlerini bitkiden sağlarken, bunun karşılığında bitkilere gereklilik duydukları azotu sağlar Pozitif amonyak, toprağa salınır ve burada nitrifikasyon bakterileri tarafından önce nitrite, sonradan da nitrata dönüştürülür Nitrat bitkiler tarafından emilir ve protein gibi önemli moleküllerin üretiminde kullanılır Bu Nedenle azot, gıda zincirine girer Azot, bitkiler ve hayvanlar atık ürettiklerinde veya öldüklerinde, ayrışma işlemiyle amonyak formunda baştan toprağa döner Toprakta yer alan denitrifikasyon bakterileri de nitrit veya nitratı baştan azot gazına dönüştürür Böylece azot baştan atmosfere karışır Bakteriler azot bağlama işlemi için nitrojenaz enzimi kullanırlar Bu enzim, iki proteinden oluşur Bu proteinler iki atom arasındaki bağları yaralamak ve 1 molekül N2'den 2 molekül amonyak almak için 12 saniyede 8 kez ayrılıp birleşirlerTerleme (transpirasyon): Su, bitkilerin kökleri göre emilir ve buradan yapraklara taşınır Yaprakların yüzeyinde küçük delikler bulunur Bu delikler doğruca karbon dioksit emer, oksijen salarlar Su buharı da uçup gitme yoluyla bu deliklerden salınır Bu işleme terleme denir Kentsel Alanlar: Ikâmetgâh alanlarında su döngüsünde önemli kayıplar yaşanır Bunun başlıca nedenleri, baraj yapımı ve bitkiler kaybı olarak sıralanır Atmosfer: Hava, Dünya ’daki suyun %0001 ’ini miktar Su, burada ortalama 9 gün geçirir ve sonra yeniden karaya döner Atmosferdeki başlıca gazlar, azot (%78) ve oksijendir (%21) Öteki gazlar, geri kalan %1 ’i oluşturur Havadaki miktarı her an değişebilen tek gaz su buharıdır Havada %04 oranında su buharı bulunabilir Havadaki su buharı, havanın nemliliğini belirler Güneşin Rolü: Güneş, buharlaşmanın olması için zorunlu ısı enerjisini sağlar aynı zamanda, Dünya yüzeyinde kesin olmayan ısınmalar rüzgara niçin olur Yere yakın olan olan hava (su buharı içeren), güneş kadar ısıtılır Isınan hava yükselir ve sonra da soğumaya başlar Soğuk hava, sıcak havadan daha ağırdır bu nedenle, soğuyan hava baştan yere iner Sıcak ve soğuk havanın bu hareketine “konveksiyon akıntı (convection current) denir



Fosfor Döngüsü

Yaşam için zorunlu kayda değer minerallerden biri fosfordur Fosforun esas kaynağı kayaçlardır Fosfor kayaların yapısında fosfat olarak bulunur Kayaların aşınması ve erozyon gibi süreçlerle fosfat ırmaklara ve akarsulara karışır ve buradan okyanuslara taşınır Burada, diğer minerallerle birlikte depolanır Milyonlarca yıl burada bekler Kabuk çarpışmaları sırasında deniz tabanının bir kısmı yüzeye çıkar ve karasal inşa oluşturur Kayaların tekrar aşınmaya başlamasıyla da tekrar döngüye katılır Oldukça yavaş ilerleyen bu döngüde, karadan okyanuslara daha seri bir geçiş yaşanır Fosforun tekrar karaya dönüşü, yüzbinlerce yıl alır Fosforun ekosistemlerdeki döngüsü daha çabuk ilerler Bütün canlılar az miktarda fosfora gereksinim duyar Fosfor, ATP, NADPH, fosfolipitler, nükleik aistler ve öteki organik bileşiklerin bileşenidir Ot Gibi Yaşama, fosforun çözünüp iyonlaşmış formunu kullanırlar Bunu öyle seri yaparlar fakat, topraktaki fosfor miktarı aniden bire olması gerekenin oldukça altına düşebilir Otçul hayvanlar için fosforun tek kaynağı bitkilerdir Etobur hayvanlar da, otçul hayvanları yiyerek fosfor gereksinimlerini karşılarlar Hayvanlar, fosforun bir kısmını dışkı ve idrar aracılığıyla atarlar Ölü canlıların çürümesiyle de bir kısım fosfor toprağa taşınır Toprağa karışan fosfor, buradan tekrar bitki örtüsü göre alınarak döngüye katılırFosfor, özellikle sucul ekosistemde başlıca bitki büyümesinde sınırlayıcı besindir Fosforun esas kaynağı kayaçlar olmasına karşın, ticari gübrelerle döngüye daha pozitif fosfor katılır Fosforun döngüde pozitif miktarda bulunması çevresel sorunlara yol açar Örneğin, tarım alanlarında gübre olarak kullanılan pozitif fosfor sığ göllere taşındığında, bu beslenme fotosentetik bakteri ve alglerin sayılarının aniden bire patlamasına neden olur Bu koşul, su yüzeyinin kaplanmasına ve güneş ışığının sualtındaki bitkilere ulaşmasına engel olur Bu ur ve yüzeydeki bakteri ve algler öldüğünde diğer bakteriler tarafından tüketilir Bu bakteriler beslenme esnasında sudaki çözünmüş oksijeni kullanırlar Göldeki oksijen miktarının düşmesiyle de, balıklar ölür Göllerdeki bu kirlenmeye ötrofikasyon denir


Ekosistem Modelleme

Bir ekosistemin, yalnızca bir parçasına bahşedilen hasar, aldırışsız gibi görünen bir başka parçasını da umulmadık şekilde etkileyebilir böylece, olabilecek etkilerin tahmini için değişik yöntemler kullanılır Bunlardan biri, bilgisayar programlarıyla hazırlanan ekosistem modellemeleridir Bu yöntemde, araştırmacılar bambaşka ekosistem bileşenleri hakkında önemli bilgilere ulaşabilirler Tüm bilgiler birleştirilir ve elde edilen sonuçlar bir sonraki zararın çıktılarını tahmin etmekte kullanılır Örneğin, bir bölgedeki besin ağı, her bir populasyonun ne kadar tüketildiğini belirten eşitlik dizilerine dönüştürülür Bu Nedenle, aşırı tüketilen bir türün veya sayıları çok artan türlerin etkilerinin ne olacağı tahmin edilebilir Bilgisayar modellemeleri, özellikle alanda deneyler gerçekleştirmek baskı ve maliyetli olacağından büyük ve kompleks ekosistemlerde kullanılır Oysa, bu modellemelerin güvenilir sonuçlar vermesi için, ekosistemdeki bütün anahtar ilişkilerin dürüst şekilde anlaşılması gerekir Eğer, modellemede eksikler varsa, meydana çıkan sonuçlar yanıltıcı olabilir

Kaynak: Bilim ve Teknik Dergisi *