GİRİŞ

     Her bir böcek türü, yaşama alanı içerisinde özel bir "yer" e sahiptir ve çeşitli koşulların oluşturduğu belirli sınırlar içerisine hapsedilmiş bulunmaktadır. Çünkü hava şartları ve besin gibi birçok çevre etkenleri o türü bu durumda kalmaya zorlamaktadır. Bu yer' in sınırları ve sınırların geniş ya da dar oluşu, o türün "Ökolojik hoşgörürlük" üne bağlıdır. Hoşgörürlük, türe ve etkene göre değişir. Bazı türler birçok etkene karşı geniş hoşgörülü olduğu halde, bazısı sadece bir etkene geniş hoşgörülüdür. Ökolojik hoşgörürlük ile ilişkili olarak, bir türün bireylerinin iç-güdüleri ile o yaşama yerinin kendileri için en uygun yaşama şartlarına sahip kısımlarına gitme eyleminde olduklarını belirtebiliriz. Hem ökolojik hoşgörürlük ve hem de davranışlar her bir türe özgü ve ayırdedicidir. Bu sebeple, bir ökolojik çalışma için ele alınan türün kesin teşhisi çok önemli bulunmaktadır. Yanlış teşhis adilmiş metaryal ile yapılacak çalışma, pek tabii olarak hatalı sonuçlara götürücüdür.

     Böcek türleri ile ilgili ökolojik çalışmaların çoğu aşağıda sıralanmış olan üç önemli husustan bir veya daha fazlasını ilgilendirmektedir:

     (1) Türün yaşayabileceği yer' i tayin eden "çevre etkenleri" nden bir veya daha fazlası,

     ) Böceğin uygun yaşama şartlarını bulmasını sağlayan "içgüdü tepkileri" ve "yönelimleri" nden bir veya daha fazlası,

     O türün dağılışı ve bolluğu üzerinde bunların tümünün birden etkisi. Bu son bölüme POPÜLASYON DİNAMİĞİ adı verilmektedir.

     EKOLOJİ VE ÇEVRE BİLİMLERİ

     Çevre sorunları dünyanın pek çok yerinde, bu arada Türkiye' de son 20 yılda güncel yaşama iyice girmiş konulardır. Ormanların tahribi ve Erozyon sorunu, hızlı nüfus artışı, düzensiz şehirleşme ve yeşil alanların eksikliği, kıyıların bozulması, sanayide kullanılan kimyasal maddelerin insan sağlığına etkisi, nükleer enerji ve termik santrallarla ilgili sorunlar sadece Türkiye' de değil, dünyanın pek çok ülkesinde çözümleri aranan sorunlar haline gelmiştir.

     Ekoloji, insan ve diğer canlıların birbirleriyle ve çevreleriyle olan ilişkilerini inceleyen bilim dalı olarak tanımlanmaktadır. Ekoloji, bir anlamda çok yeni, başka bir anlamda da, epeyce eski bir bilim dalıdır. Yakın yıllara kadar ekoloji, biyolojinin önemsiz bir branşı olarak; bitki ve hayvanların çevreleriyle ilişkilerini inceleyen bilim dalı şeklinde tanımlanırdı. Oysa, 1970' ten bu yana, ekolojinin kapsamı, çevre sorunlarının giderek önem kazanmasıyla genişledi ve insan-doğa ilişkilerini de içermeğe başladı. Yakın yılların ekoloji yapıtları, bu görüş değişimini yansıtmaktadır. Örn; Kormordy' nin Ekolojinin kavramları (1969) adlı kitabı, ekolojiyi yalnız biyolojinin bir dalı olarak tanımlarken; Odum' un Ekoloji' nin temel ilkeleri (1971) adlı kitabı, insanı ancak sınırlı bir ölçüde ekolojinin kapsamı içine alıyordu. Oysa, aynı yazarların daha sonraki yıllarda yazdıkları kitaplarda insan ekolojisine ayrılan kısımların giderek daha arttığı görülüyordu.

     Ancak, bu genişletilmiş tanımıyla bile, ekoloji bilimi hâlâ biyolojinin bir dalıdır. Günümüzdeki çevre bilimleri, ekolojiden kaynaklanmış olmakla birlikte ekoloji ile eşanlamlı değildir. Çevre bilimleri, ekolojiden başka bilim dallarını da bünyesinde toplayan, disiplinler arası bir alan olarak, son yirmi yılda ortaya çıkmıştır. Bu kitapta da görüleceği gibi çevre bilimlerine ormancılık, ziraat, tıp, coğrafya, sosyoloji, antropoloji, ekonomi, fizik, kimya, mühendislik, siyasal bilimler ve hukukunda katkısı olmuştur.

     Ancak, çevre bilim konusunun gelişimi ve günümüzdeki durumu göz önüne alınırsa, çevre bilimleri için kullanılacak en doğal bilimsel çerçevenin ekoloji olduğu görülür. Dolayısıyla, bu kitapta çevre bilimleri temelde ekolojik ilkelere dayandırılarak ele alınmaktadır. Örneğin; ekosistem ilkesi, ekolojinin tanımında kullanılan çevre ve ilişki kavramları başlangıç olarak ele alınabilir.

     EKOLOJİK İLİŞKİLER

     Organizmalar hem cansız çevrelerinden etkilenirler, hem de varlıklarıyla cansız çevrelerini etkilerler. Organizma-Cansız çevre ilişkileri çok çeşitlidir.

     CANLILAR VE ÇEVRE

     Bütün canlılar bir dış ortama doğarlar. Burada yaşamaya başlarlar ve yaşam boyu dış ortamla ilişki içerisinde bulunurlar. İşte canlıların içine doğduğu ve sürekli olarak ilişki içinde bulunduğu bu dış ortam, çevredir. Çevre, canlıların yaşamını sağlayan ve onları sürekli olarak etkisi altında bulunduran faktörler bütünüdür. Hava, su, toprak, bitki, hayvan bu doğal faktörlerden yalnızca birkaç tanesidir.

     Canlılara yaşam kaynağı sağlayan doğal faktörlerin temelinde, bir takım dinamik süreçler vardır. Gerçekten de, doğal çevredeki rüzgâr, akarsu gibi faktörlerin etkisiyle, organik olan veya olmayan maddeler ayrışır. Bu ayrışma sonucunda da, doğal döngüler meydana gelir. Bu biçimdeki doğal süreçler sayesinde, sürekli bir madde alışverişi ve enerji akımı sağlanır. Böylece karalardan atmosfere, yer altı sularından okyanuslara, mikroorganizmalardan insanlara kadar, tüm canlı ve cansız doğal varlıklar arasında , karmaşık bir etkileşim ve iletişim ağı oluşur. Canlı yaşamı için çok önemli olan bu ilişki ağı, duyarlı bir denge üzerine oturmuştur. Doğadaki yaşamın devamı için, canlılarla, çevre arasındaki dengenin korunması şarttır.

     Ancak, çevreden yararlanma ve onu kontrolü altına alma konusunda en istekli olan insan., özellikle son yüzyılda, bilim ve teknolojide elde ettiği başarılar sayesinde, bir yandan bu isteğini önemli ölçüde elde ederken, diğer yandan çevreye büyük zararlar vermiştir. Bu da canlılarla çevre arasında bulunan hassas dengeyi bozmuştur. Gerçekten de geçmişe oranla, canlılar tarafından teneffüs edilmekte olan havanın bileşimi bugün değişmiş, yer altı suları bile kirlenmiş, topraklar zehirlenmiş ve doğal biyolojik çeşitlilik, önemli ölçüde azalmıştır.

     Dengenin bozulması, başta hava, su ve toprak gibi temel madde kaynakları ile bitki ve hayvan gibi doğal besin kaynakları olmak üzere, tüm doğal varlıklara zarar vermektedir. Bu denge bozulmasından en fazla zarar gören canlıların başında insan gelmektedir. Böylece bir yandan insan, barınıp beslendiği çevresini etkileyerek dengesini bozmakta; diğer taraftan dengesini bozduğu doğal çevrenin etkisinde kalmakta ve yaşamı tehlikeye girmektedir. İnsanın çevre üzerindeki baskılarının çok artması çevreyi yaşanamaz bir duruma getirebilir. Bu nedenle, insan, çevreden yararlanırken, ona verebileceği zararın, sonunda kendisini de etkileyeceğini hiçbir zaman aklından çıkartmamalıdır.

     Canlı ve çevre arasındaki etkileşim ve ortaya çıkan bütün bu olumsuzluktan hareketle, toplumsal gelişmeyi durdurmak, sanayileşmeden ve kentleşmeden vazgeçmeyi istemek, gibi bir sonuca varılmamalıdır. Böyle bir yaklaşım, gerçekçi olmayacağı gibi, aynı zamanda çağ dışı bir yaklaşımdır. İnsan türü, nasıl geçmişteki yaşam mücadelesi sonucunda bir çok sorunun üstesinden gelebilmişse, bugün ve yarında, aklı, çabası ve dayanışma gücü ile bu sorunun da üstesinden gelebilir. Yeter ki o, yaşamakta olduğu çevrenin, hem bütün canlılar ve hem de kendisi için çok önemli olduğunun farkına varabilsin ve ilerleme adına ödeyeceği çevresel bedelin, çok ağır olacağını kavrayabilsin. Bu bilinç düzeyine vardığında, büyük zararlar vermeden, ondan yararlanma yoluna gideceğine, kuşku yoktur.

     EKOLOJİYE GİRİŞ VE TEMEL TANIMLAR

     Ekoloji terimi, ilk olarak 1869 yılında Alman biyolog, Ernest Haeckel tarafından kullanılmıştır. Eski yunanca oikos (evcik, konut), logos (bilim) kökeninden türemiş bir terimdir. Böylece, ekoloji, sözcük anlamıyla ev bilimi anlamına gelmektedir. Bu nedenle ekoloji biliminin ilk gelişim aşamasında, canlıların yaşadıkları yerlerin özellikleri (iklim ve toprak) inceleniyordu. Gerçekten de, o zamanlar ekoloji, organizmaların konutlarında incelenmesini üstlenen bir bilim dalı olarak anlaşılmaktaydı(Çepel, 1992).

     Ekoloji, önceleri canlılar ve fiziki çevreleri arasındaki ilişkiler bütünü olarak ele alınıp tanımlanırken, daha sonra insan ve diğer canlıların birbirleriyle ve çevreleriyle olan ilişkilerini inceleyen bir bilim dalı olarak tanımlanmaya başlanmıştır.

     Böylece, yakın zamana kadar bitki ve hayvanların fiziki çevreleriyle olan ilişkilerini inceleyen bir bilim dalı olarak tanımlanan ekoloji, günümüzde, çevre sorunlarının giderek önem kazanmasıyla birlikte, anlamını genişleterek, insan-doğa ilişkilerini de içermeğe başlamıştır.Ancak alanının genişletilmiş olmasına karşın, ekoloji, bugün hâlâ, biyolojinin bir dalı olarak kabul edilmektedir. Günümüzde, ekolojide çeşitli dallanmalar olmuştur. Bu dallanmaların belki de en önemlisini, temel ekoloji bilimini çevre ve insan ile ilgili sorunlara uygulayan dallanma oluşturmaktadır. Bugün, ekolojinin dallarından birisini, insan ekolojisi, yada çevre bilimi oluşturmaktadır. Canlılarla çevreleri arasındaki ilişkileri inceleme bakımından insanı esas alan ve insan ile çevresi arasındaki karşılıklı etkileşimi temel konu olarak işleyen bilim dalına, insan ekolojisi denmektedir(Ophuls, 1977).

     FİZİKSEL ÇEVRE (ABİYOTİK FAKTÖRLER)

     İnsanın içinde yaşadığı, varlığını ve niteliğini fiziksel olarak algıladığı ortama, fiziksel çevre denir. Ekosistemlerde, birçok fiziksel çevre öğesi tek tek değil, birlikte etkindir. Örneğin, ışık miktarının mevsimsel değişimi, ısı, nem, yağış gibi fiziksel etkenler bir araya geldiklerinde, iklim oluşur. Canlıların yaşamını doğrudan etkileyen fiziksel öğelerin başında güneş ışınımı, sıcaklık, su ve toprak gelmektedir.

     a) Güneş ışınımı

     Güneş, ekosferde bulunan tüm ekolojik sistemler için en büyük enerji kaynağıdır. Tüm ekolojik sistemler, güneş enerjisi ile çalışır. Bu nedenle, bazı ekologlar, ekolojik sistemleri, dişlileri güneş enerjisiyle dönen bir makinaya benzetirler. Güneş, çok yüksek ısıda olan bir hidrojen kütlesidir. Çok yüksek ısının etkisiyle, hidrojen atomlarının çekirdekleri birleşerek, helyuma çevrilir. Bu işlem sırasında, çevreye elektromanyetik dalgalar halinde, yüksek bir enerji yayılır. Güneşten çevreye yayılan elektromanyetik dalgaların, ancak elli milyonda biri, dünyaya ulaşabilmektedir. Bu miktarında tümü, doğrudan yeryüzüne ulaşamaz. Güneş ışınlarının yarıya yakın kısmı, atmosferden geçerken, çeşitli gazlar tarafından tutulur. Geriye kalan yarısı, ancak, yeryüzüne ulaşır (M.Kışlalıoğlu, F.Berkes,a.g.e. s.66)

     Morötesi ışınların % 99' u atmosferdeki ozon tabakası tarafından tutulur. Böylece, ozon tabakası tarafından filtre edilen morötesi ışınların, canlılar açısından yararlı olan , % 1' i Yeryüzüne ulaşır.

     Atmosferi geçerek, yeryüzüne ulaşan güneş ışınları, değişik işler görür. Bitkiler, güneş ışınlarının bir kısmını fotosentez için kullanırlar. Fotosentez sırasında, bitkiler, güneş enerjisini, havadan aldıkları karbondioksit, denizlerden yada topraktan aldıkları su ve minarelleride katarak, karbonhidratlara dönüştürürler. Bu işlem sırasında ortaya çıkan oksijeni de atmosfere verirler. Yeryüzüne ulaşan ışınlar, aynı zamanda hava akımları, rüzgar, buzulların erimesi gibi atmosfer olaylarına da neden olur.

     b) Sıcaklık

     Canlıları yakından ilgilendiren fiziksel çevre koşullarından bir tanesi sıcaklıktır. Sıcaklık, canlıların üreme ve yaşamasıyla çok yakından ilgilidir. Dünyanın küre biçiminde olması ve atmosferin gaz niteliğinden dolayı, birim alan başına düşen güneş ışınının ekvatorda, kutup bölgelerinden daha fazla olması nedeniyle, bölgeler arası sıcaklık farkları ortaya çıkmakta, bu da canlıların yeryüzünde dağılımlarını ve yoğunluklarını doğrudan etkilemektedir. Gerek bitki deseni ve gerekse hayvan türleri ve yoğunlukları açısından, ekvator ve kutup bölgeleri karşılaştırıldığında, aralarında çok büyük farkların olduğu görülür. Sık ve çok çeşitli bir bitki örtüsüne sahip olan ekvator kuşağına karşın, kutup bölgeleri, buzlarla kaplıdır. Ekvatorda yaşamakta olan hayvan tür ve yoğunluğu da, kutuplarla kıyaslanamayacak kadar fazladır.

     Yer yüzeyinin farklı bölgelerinin değişik miktarlarda ısınması, hava akımlarının doğmasına yol açar. Sıcak havanın ekvatordan kutuplara doğru, soğuk havanın da kutuplardan ekvatora doğru akması sonucunda, atmosferdeki sıcaklık farkı, bir ölçüde de olsa, azalır. Ancak, tamamen ortadan kalkmaz. Bu ısı dağılımı farkı, yeryüzündeki bitki ve hayvan türlerinin yoğunluklarını ve dağılımlarını büyük ölçüde etkiler.

     c) Su

     Yeryüzünü saran ve okyanuslarda, göllerde, akarsularda ve yeraltında bulunan sularla, atmosferdeki su buharının tümüne birden hidrosfer (Su küre) adı verilir (O.Uslu, A.Türkman, 1987).

     Su, doğada, katı (buz), sıvı ve gaz (Su buharı) olmak üzere 3 şekilde bulunur. Su, bilinen tüm sıvılar içerisinde, en yüksek buharlaşma ısısına sahip olandır. Yine su, amonyaktan sonra en yüksek erime ısısına sahip olan bileşiktir. Yüksek özgül ısısıyla birlikte, bu özellikler, suyu, yeryüzündeki iklimsel farklılıkların belirleyicisi öğesi durumuna getirir.

     Yeryüzünde bulunan toplam su miktarı 1.600.000×103 km³ tür. Bunun 220.000×103km³ ü kimyasal olarak bağlı su, geriye kalan 1.380.000×103' ü ise serbest sudur. Yeryüzündeki serbest su, dünyanın tüm yüzey alanı üzerinde, 2700 m. kalınlığında bir tabaka oluşturacak kadar fazladır. Bu açıdan bakıldığında, yeryüzündeki suyun tüm insanlığın ihtiyacını karşılayacak kadar çok olduğu ve dolayısıyla, tükenmez bir kaynak oluşturduğu düşünülebilir. Ancak, toplam su miktarının %97' si tuzlu sudur. Bu sular, insanlığın ihtiyaçlarını karşılamak açısından uygun nitelikte değildir. Karalardaki toplam su miktarı, yeryüzündeki suların %3' ünü oluşturur. Bu %3 oranındaki tatlı su, yer altı suları, kar-buz, yüzey tatlı suları ve atmosferdeki su şeklindedir. Tatlı suyun %75' i ise kutuplarda buz dağları halindedir.

     Karalardaki suyun ancak, %10' u kadarı kullanılabilir tatlı su potansiyelini oluşturur. Bu miktar, yeryüzündeki toplam su potansiyelinin %3' ü kadardır. Günümüzde insanlığın toplam su ihtiyacı, yılda 5500 km³ tür. Bu büyük bir rakam olmakla birlikte, akarsular ve yer altı su kaynakları kullanılmak suretiyle, bugün karşılanması mümkün olan bir miktardır (O.Uslu A.Türkman).

     Su canlı bir ortamdır. Sularda milyonlarca organizma barınmaktadır. Bu canlılar, yaşadıkları süre içerisinde, suyun kimyasal yapısına etki eder; öldükten sonra da çok önemli depolar oluştururlar. Sudaki yeşil bitkilerin varlığı önemlidir. Çünkü, sudaki yeşil bitkilerin içeriği klorofil, güneş ışınları sayesinde, karbonlu organik maddelere dönüşür. Yaşam, ancak bunların varlığı ile mümkündür. Şu halde su, bir yandan fiziksel, diğer yandan biyolojik özellikler gösteren ortamı oluşturur. Suda yaşam, ancak eriyik halde bulunan gazlar, madensel maddeler ve organik maddeler sayesinde mümkündür.

     Su aynı zamanda bitkisel ve hayvansal hücrelerin yaşamı içinde çok önemlidir. Dokulardaki su oranının %20 'nin altına düşmesi, dokuların ölümüne yol açar (E.Gürpınar, 1990).

     d) Toprak

     Tıpkı diğer çevre bileşenlerinde olduğu gibi, toprakta, canlıların yaşamı için çok önemli olan bir maddedir. Toprak, genellikle yerli kayaçlar üzerinde oluşmuş, bitkisel üremeye elverişli, katı ortamı anlatan bir kavramdır. Toprak oluşumunu, ortamın iklimi, kaya ve kayaların niteliği, canlıların tür ve sayısı ile süre faktörleri etkiler. Normal koşullarda, 1mm. kalınlığında bir toprak tabakası elde edebilmek için, çok uzun yıllar beklemek gerekir.

     Toprağın yapısında, minerallerin yanı sıra, bakteriler, mantarlar ve kurtçuklarda bulunmaktadır. Tarımsal amaçla kullanılan toprağın bir gramında, yaklaşık olarak, bir milyon bakteri, bir milyon amip ve bir o kadar da diğer kurtçuk bulunmaktadır. Derinliklere doğru inildikçe, topraktaki canlılarda azalma görülür.

     Toprağın ekolojik dengesinin korunabilmesi için, toprak yapısına uygun ekim yapılmalı; ekim rotasyonu uygulanmalı ve gübre kullanılmalıdır. Böylece, yetişen ürünlerde de, vitamin zinciri, sağlıklı bir dengede tutulmuş olur (N.Çepel, a.g.e. s.80).

     EKOLOJİK DÖNGÜLERE ÖRNEKLER

     Karbon Döngüsü

     Karbon canlı dokuları oluşturan başlıca maddelerden biridir. Yaşam, büyük organik moleküllerin varlığına bağlı bir olaydır. Büyük moleküllerinin yapısında da mutlaka karbon bulunur. Karbonsuz yaşam olmaz. Karbonun yeryüzünde dört büyük deposu (rezervi) vardır: atmosfer, hidrosfer (deniz ve tatlı sular), litosfer (taşküre) ve canlılar. Karbon, atmosferde karbondioksit (CO2) halinde; suda karbondioksit ve bikarbonat halinde; karada ender olarak karbon ve çoğu kez kömür, doğal gaz, petrol ve kireçtaşı halinde bulunur. Canlılarda ise tüm organik moleküllerin temel yapısını oluşturur.

     Havadaki karbondioksit, su ve besleyici tuzlar ile birlikte fotosentez işleminde kullanılır. Bu işlem sonucu oksijen ve organik maddeler üretilir. Solunumda ise bunun tersi olur. Yani organik maddeler oksijen eşliğinde parçalanır. Bu işlem karbondioksit ve su üretir. Serbest kalan CO2 çevirime yeniden girer. Dolayısıyla, ekosferdeki karbon döngüsü oksijen döngüsüyle yakından ilişkilidir.

     Karbondioksitin taşküredeki doğal kaynağı yanardağlardır. Ancak, milyonlarca yıl süresince, devreye yeni giren karbon ile, kireçtaşı ve fosil yakıt olarak devreden çıkan karbon arasında bir denge oluşmuştur. Atmosferdeki CO2 ile sudaki CO2 denge halindedir. Doğadaki bitkisel ve hayvansal karbonun çok uzun bir zaman ayrışmadan kaldığı durumlara rastlanır.

     Tüm canlılar arasında ekosferde en etkin olan insan, doğanın pek çok yanını olduğu gibi; ekolojik döngüleri de değiştirmek yolundadır. Örneğin, fosil yakıtları gömüldükleri yerden çıkartıp kullanarak, yeryüzünün doğal bitki örtüsünü yok ederek ekosferdeki karbon dengesini önemli biçimde etkilemektedir(Degens, 1982).

     Azot Döngüsü

     Azot da karbon ve oksijen gibi yaşam için gerekli temel maddelerdendir. Canlı vücudunun temeli demek olan proteinlerden başka, kalıtım görevini yapan nükleik asitlerin, çeşitli hormon ve vitaminlerin yapısında da bulunur. Azotun yeryüzündeki iki büyük rezervi vardır: atmosfer ve canlılar. Atmosferin yüzde seksenine yakın kısmını azot gazı (N2) oluşturur. Ancak, bazı mikroorganizmalar hariç azot gazı canlılar tarafından kullanılmaz. Azot bitkiler tarafından çoğunlukla inorganik nitrat (NO3), bazı bitkiler tarafından da amonyum tuzları (NH4) halinde kullanılır. Hayvanlar ise azotu, amino asitler şeklinde almak zorundadırlar. Bu amino asitler beslenme yoluyla diğer hayvanlar ve bitkilerden karşılanır. Dolayısıyla, havada çok büyük bir rezervi olan azotun kısıtlayıcı etkisi, kullanılabilir halde olan kısmının çevrede eksikliği ile ilgili bir durumdur. Nitrat tuzlarının az olduğu topraklarda, bitkisel üretimde o ölçüde düşük olur. İnsan toplumları açısından çevrede azot eksikliği, protein eksikliği, yani beslenme ve açlık sorunları demektir. Bu nedenle, havadaki azot gazının gerek doğal, gerek yapay yollardan bitkilerin kullanabileceği kimyasal şekle çevrilmesi büyük önem taşır. Bu döngünün temelini, havadaki serbest azotun önce inorganik tuzlara, sonra canlılarda azot içeren organik moleküllere dönüşmesi; organik moleküllerin biyolojik ayrışma yoluyla parçalanmasıyla da yeniden inorganik tuzlara çevrilmesi oluşturur. Azotun bir kimyasal şekilden ötekisine dönüşmesi işlemleri çeşitli mikroorganizmalar tarafından gerçekleştirilir.

     Canlılar tarafından kullanılan azotun büyük kısmı atmosferdeki azotun biyolojik olarak tespit edilmesi yoluyla çevirime girer. Çeşitli bakteri, bazı mavi-yeşil yosun cinsleri, havadaki serbest azotu inorganik nitratlara (bazı mikroorganizmalarda amonyum tuzlarına) dönüştürülürler. Fasulye, bezelye gibi baklagiller bitkilerinin kök yumrularında yaşayan Rhizobium, toprakta serbest yaşayan Azotobacter, Clostridium gibi bakterilerle Anabaena gibi mavi-yeşil yosun cinsleri biyolojik azot tespiti yapan mikroorganizmaların iyi bilinen örneklerindendir. Son yıllardaki yeni bulgulara göre, çeşitli ağaçların kök yumrularında yaşayan pek çok bakteri türü ve küfe benzer mikroorganizma türleri, havadaki azotu biyolojik olarak tespit edebilmektedir. Eskiden bu türlerin asalak olduğu sanılıyordu (Odum, 1983).

     Biyolojik yada fiziksel olarak tespit edilen azot, inorganik nitratlar halinde bitkiler tarafından topraktan alınır. Bitkilerle beslenen hayvanların vücutlarında yine organik azot olarak bulunur. Ölen bitki ve hayvan artıklarındaki proteinler önce ayrıştırıcılar tarafından amino asitlere parçalanır. Amino asit ve diğer organik moleküllerdeki organik azot, çeşitli mikroorganizmalar tarafından sırasıyla inorganik amonyum, nitrat ve nitrat şekillerine çevrilir. Böylece, azot suda erimiş nitrat tuzları olarak yeniden bitkiler tarafından alınabilecek şekle girer. Ancak, bir yandan da nitratları önce nitrik oksitlere, sonra azot gazına indirgeyen bakterilerin etkisiyle nitratların bir kısmı da atmosferdeki rezerve geri döner.

     Çeşitli ölçümler, doğadaki azot çevriminin oldukça düzenli işleyen, dengeli bir döngü olduğunu göstermektedir. Bu döngüdeki başlıca kayıplar, yer altı suları ve nehirlerle denizlere taşınan nitratların dip sedimanlarında birikmesi dolayısıyla çevirimden çıkmasıyla oluşur. Ancak, yanardağ patlamalarıyla havaya eklenen azot gazlarının bu kaybı dengeleyecek miktarlarda olduğu sanılmaktadır.

     Artan nüfusu besleyebilmek için dünyada inorganik gübre kullanımı her yıl artmaktadır. Azotlu gübreler tüm gübre tüketiminin yarıdan fazlasını oluşturur. Azotun yapay olarak tespiti çok enerji gerektiren bir işlemdir.(Bir kilogram azotlu gübre üretimi yaklaşık olarak 6.000 kilokalorilik bir enerji gerektirir.) Bu enerji fosil yakıtlarından sağlanır. Örneğin, ABD' de mısır üretimi için gerekli çeşitli enerji girdileri arasında azotlu gübre yapımında kullanılan enerji en büyük girdiyi oluşturur (Pimentel ve ark..1973). dolayısıyla, azotun gübre olarak tespitinin diğer bir çevresel etkisi de fosil yakıt kullanımı konusunda görülür.

     Toprağa gübre olarak eklenen nitratın ne kadarının yüzey, ne kadarının yer altı sularına karıştığı çevre koşullarına bağlıdır. Azotlu gübrenin toprakta kalış süresi toprak yapısı, hava ve iklim koşulları gibi çeşitli etkenlere bağlı olarak değişir. Nitrat bazı topraklardan hızla akar, bazılarında daha uzun süre kalır.

     Fosfor Döngüsü

     Fosfor da, azot gibi canlılara gerekli temel maddelerdendir. Hücrelerde nükleik asitlerin, enerji aktarımlarını sağlayan ATP (adenosid trifosfat) maddesinin, hücre zarının yapısında; ayrıca diş ve kemiklerde bulunur. Fosforun doğadaki temel deposu yerkabuğundaki fosfatlı kayalar, ikinci büyük rezervi sulardır. Fosfor döngüsünün temelini, fosforun karalardan denizlere, denizlerden de yeniden kayalara taşınması oluşturur. Yerkabuğundaki fosfatlı kayalardaki fosforun bir kısmı erozyon yoluyla suda çözünük hale gelir.

     Erozyon yoluyla kayalardan aşınarak suya karışan fosfatın büyük kısmı akarsularla denizlere taşınır. Bu fosfat bitkiler tarafından kullanılır. Besin zinciri yoluyla hayvanlara aktarılır. Bu organizmaların ölüp, kıyılara yakın sığ bölgelerde dibe çökmeleriyle tortularda birikir. Sığ deniz sedimanları, milyonlarca yıllık bir süre içinde yerkabuğunun jeolojik hareketleri sonucu dağların oluşmasıyla yeniden karalara döner. Böylece, fosfor yeniden çevirime katılmış olur. Ancak, denizlere taşınan fosforun bir kısmı da deniz diplerinde birikmektedir. Derin deniz sedimanlarındaki fosforu döngülerden kaybedilmiş saymak gerekir. Fosfor döngüsündeki iki temel hareketten: fosforun karalardan denizlere taşınması olayı hızlı; dağların oluşmasıyla denizlerden karalara dönüşü olayı ise çok daha yavaştır.

     İnsanın doğal fosfor döngüsüne etkisi, zaten hızlı olan karadan denize fosfor akışını daha da hızlandırmak yönünde olmuştur. Yirminci Yüzyıl' ın başından beri, fosfatlı kayalar gübre olarak kullanılmak amacıyla büyük ölçüde işletilmektedir. Yerkabuğundaki fosfatlı yataklardan insan eliyle yılda ortalama iki milyon ton kadar fosfat çıkarıldığı hesaplanmıştır. Toprağa eklenen bu fosfatlı gübreler, tıpkı azotlu gübrelerde olduğu gibi toprakta uzun süre kalmaz. Önemli bir kısmı yer altı ve yüzey sularıyla denizlere akıp gider.

     Bu arada, insan eliyle orman tahribi ve yol yapımı işlemleri erozyon olaylarını hızlandırmıştır. Kanalizasyon artıkları, fosfatlı deterjanlar, fosfatlı sanayi atıkları ve çöpler de önemli fosfat kaynaklarındandır. Bunun bir sonucu, göllerde ve su dolaşımının kısıtlı olduğu körfezlerde besleyici tuzların çok artmasıyla ortaya çıkan ötrofikasyon olayıdır. Genel şekliyle ötrofikasyon, "fosfor kirlenmesi" olarak tanımlanabilir. Ancak, fosforun toksik maddeler tipinde bir kirletici olmadığı, ötrofikasyon olayında ortaya çıkan çevre sorununun fazla bitki üretimi ile ilgili bir durum olduğu unutulmamalıdır.

     EKOSİSTEM ÖĞELERİ

     Ekolojik sistemler, değişik çeşit organizmalarla, onların cansız çevrelerinin oluşturduğu ve bir bütün olarak ele alınabilen birimlerdir. Ekolojik sistemlere kısaca ekosistem denir. Doğada ekosistem örnekleri son derece çeşitlidir. Örneğin, Beyşehir Gölü, İç Anadolu, İzlanda, Karadeniz, Kapıdağ Yarımadası, Kıbrıs, Borneo, Adası gibi geniş alanları kaplayan birimler ekosistem sayılabilecekleri gibi; içinde bitkileri, salyangozu, balığıyla kendi kendine yeterli bir ufak akvaryum da, bir ekosistem örneği sayılabilir. Bu çeşitliliğe karşın, tüm ekosistemler temelde aynı öğeleri ve işlevleri paylaşırlar. Yani aynı temel özellikler gösterirler.

     Ekosistemin bir bütün olarak işleyişini incelemeden önse, ekosistemi oluşturan öğeleri tanımak gerekir. Büyük, küçük tüm ekosistemler şu temel öğelerden oluşurlar:

     1. Canlı Öğeler (Biyotik öğeler)

     a) Üreticiler

     b) Tüketiciler

     c) Ayrıştırıcılar

     2. Cansız Öğeler (Abiyotik öğeler)

     a) İnorganik maddeler

     b) Organik maddeler

     c) Fiziksel koşullar

      Üreticiler

     Ekosistemin canlı öğeleri arasında en önemlilerinden biri, üreticilerdir. Bunlara temel (birincil) üreticiler de denir. Tüm ekosistemlerde temel üreticiler yeşil bitkilerden oluşur. Ayrıca, bazı bakteri türleri de üreticilerden sayılır. Ancak, bakterilerin başlıca üretici olarak katkıda bulundukları ekosistem örnekleri çok enderdir.

     Bütün biyolojik sistemler gibi, ekosistemler de açık sistemlerdir. Nasıl bir makine işleyebilmek için dışardan bir enerji girdisine ihtiyaç duyarsa, ekosistem de işleyebilmek için, kendi dışından enerji sağlamak zorundadır. Tüm ekosistemler için bu dış enerji kaynağı güneştir. Ancak, güneş ışığı enerjisi bu şekilde ekosistemler tarafından kullanılamaz. Temel üreticiler olan yeşil bitkiler, bu noktada devreye girer ve ışık enerjisini fotosentez yoluyla kimyasal enerjiye çevirirler. Böylelikle, güneşten gelen enerji, karbonhidratlar ve diğer organik moleküller halinde bitkilerin bünyesinde birikir. Enerji ancak bu yeni şekliyle sistemin diğer canlı öğeleri tarafından kullanılır.

     Klorofilli yeşil bitkiler, üretici olarak adlandırıldıkları halde, aslında sistemin işlemesi için gerekli enerjiyi sıfırdan üretemezler. Güneşten gelen bu enerjiyi, sistem tarafından kullanılabilir şekle çevirirler. Bir ekosistemde ışık enerjisini fotosentez yoluyla sürekli olarak kimyasal enerjiye dönüştüren yeşil bitkiler yoksa, böyle bir sistem uzun bir süre bağımsız olarak varlığını sürdüremez, zamanla ortadan kalkar.

     Tüketiciler

     Ekosistemlerde tüketiciler büyük çoğunlukla hayvan türlerinden oluşur. Tüketiciler genellikle birincil ve ikincil olmak üzere iki gruba ayrılır. Birincil tüketiciler enerji kaynağı olarak yeşil bitkilerin yapısında biriken organik maddeleri kullanırlar. Doğrudan doğruya bitkilerle beslendikleri için bunlara otobur hayvanlar da denir. Birincil tüketiciler çok çeşitli cins ve boylarda olabilirler. Genellikle çok değişik hayvan gruplarını temsil ederler. Otların özünü emen bir bitki biti ile at, aralarındaki büyük boy farkına karşın ve hiçbir biyolojik akrabalık olmadığı halde, bir kır ekosisteminde aynı gruba, birincil tüketici grubuna girer.

     Yaşamlarını birincil tüketicileri yiyerek sürdüren etobur hayvanlara ikincil tüketici adı verilir. Bir ekosistemdeki ikincil tüketiciler de (örneğin akrep ve aslan gibi) çok ayrı cins ve büyüklükteki hayvanlardan oluşabilir. Bazı ekosistemlerde küçük etobur hayvanlarla beslenen yırtıcı hayvanlara da üçüncül tüketiciler denir.

     Ayrıştırıcılar

     Ayrıştırıcılar her ekosistemin çok önemli bir öğesini oluştururlar ve genellikle bakteri ve fungus türlerinden oluşurlar. Ayrıştırıcı organizmaların ekosistemlerdeki görevi, canlı dokularında biriken çeşitli kimyasal maddeleri yeniden canlılar tarafından kullanılabilir hale getirmektedir. Ayrıştırıcı organizmalar ölen bitki ve hayvan dokularını parçalayarak yaşamlarını sürdürürler ve bu işlemden elde ettikleri enerjiyi yaşam işlevleri için kullanırlar.

     İnorganik Maddeler

     Ortamdaki değişik inorganik madde ya da bileşikler ekosistemin cansız öğelerinin önemli bir kısmını oluşturur. Bunların arasında karbon, hidrojen, fosfor, nitrojen, potasyum, kalsiyum, magnezyum gibi bir kısım inorganik maddeler, canlıların yaşamı için büyük önem taşır. Canlılar tarafından büyük miktarlarda kullanıldıkları için makro-besleyiciler diye adlandırılan bu maddeler, çoğunlukla su, karbondioksit, nitratlar gibi basit bileşikler oluştururlar. Mikro-besleyici kimyasallar arasında mangan, çinko, kobalt, boron, silikon sayılabilir. Mikro-besleyici tuzlar eser miktarlarda kullanılmaları ve hayati değer taşımaları yönünden vitaminlere benzetilirler.

     Organik Maddeler

     Cansız ortamda inorganik maddelerden başka, bol miktarlarda organik bileşikler bulunur. Karbonhidratlar, protein, lipit ve türevleri gruplarından olan bu organik moleküllerin kökeni canlılardır. Ölü organizmaların ayrıştırıcılar tarafından parçalanması, ya da canlıların yaşam işlevleri sonucu (salgılar, atıklar) ortama eklenirler. Çeşitli büyüklüklerde olan bu moleküller, birçok mikroorganizma için bir enerji kaynağı oluştururlar.

     Ayrışan (çürüyen) organizma atıkları "organik detritus" diye adlandırılır. Selüloz ve lignin gibi bitki dokuları, şeker, yağ, protein, gibi hayvansal dokulardan daha yavaş ayrıştığı için, organik detritus genellikle bitki kökenlidir. Ayrışan organik maddelerin ayrışmaya en dayanıklı kısımları, ekosistemde "humus" adı verilen ve oldukça uzun bir zaman ayrışmadan sistemde kalabilen bir maddeyi oluştururlar.

     Fiziksel Koşullar

     Cansız ortamdaki ısı, ışık, nem miktarı, hava ve su kütlelerinin hareketleri, canlıların yaşamlarını geniş ölçüde etkiler. Her organizma için, yaşamını başarıyla sürdüreceği kimyasal ve fiziksel koşullar bellidir. Cansız ortam koşulları bir arada nerelerde, hangi tür organizmaların yaşayacağını ve o bölgedeki ekolojik üretimi belirler. Fiziksel parametreler, canlıların ekosferdeki coğrafi dağılımlarını ve miktarlarını çok geniş ölçüde etkilemektedir.

     Organizmalar, uyum yaptıkları koşullardaki belli miktardaki değişikliklere dayanıklılık gösterebilirler. Ancak her organizmanın dayanıklılık (tolerans) derecesi değişiktir. Dayanıklılık derecesi yüksek olan organizma türleri ekosferde çok geniş alanlara yayılmışlardır. Buna karşın, koşulların değişimine az dayanıklık gösteren bir organizmanın ekosferde dağılımı, bu koşulların karşılandığı bölgelerle kısıtlanmıştır.

     Ekosistemlerde, birçok abiyotik öğe tek tek değil, birlikte etkindir. Örneğin ışık miktarının mevsimsel değişimi ısı, nem, yağış gibi fiziksel parametreler bir arada "iklim" birleşiğini oluştururlar.