Ekosistemlerin İşlevleri

     Tüm ekosistemlerde canlı ve cansız öğeler üç temel işlevle birbirlerine bağlanırlar. Bu işlevler şöyle sıralanabilir:

     a) Enerji akımı

     b) Kimyasal madde döngüleri

     c) Populasyon denetimleri

     Enerji akımı şöyle özetlenebilir. Her ekosistemde, temel üreticiler güneş enerjisini fotosentez yoluyla kimyasal enerjiye dönüştürürler. Bitki dokularında organik maddeler şeklinde biriken bu enerjinin bir kısmı bitkilerin yaşam işlemleri için kullanılır; diğer bir kısmı ise, beslenme yoluyla otobur hayvanların vücuduna geçer.

     Kimyasal madde döngüleri ise, şöyle özetlenebilir. Yeşil bitkiler fotosentez yapabilmek için, güneş ışığı dışında bulundukları yerden su, karbondioksit ve diğer inorganik kimyasalları da alırlar ve bunları dokularında biriktirirler. Nitrojen, fosfor, sülfür, magnezyum gibi kimyasal maddeler, bitkilerin protoplazma sentezini yapabilmesi için zorunlu olan maddelerdir. Bu inorganik maddeler bitkileri yiyen otobur hayvanların vücutlarında toplanır; onlardan da etobur hayvanların dokularına geçer. Eğer ortamdan sürekli olarak alınan ve canlıların vücutlarında biriken bu kimyasal maddeler ortama geri dönmezse, cansız ortam inorganik maddeler yönünden fakirleşir (Odum, 1971).

     Bu ekosistemdeki canlı öğeleri oluşturan bitki ve hayvan populasyonlarının denetimi olayı, sistemin dengeli bir bütün olarak işleyişini sağlar. Böylece, ekosistemin üçüncü önemli işlevini oluşturur. Populasyonların denetimi, sistem içindeki geri besleme mekanizmalarının varlığıyla olur. Bu geri besleme mekanizmalarını oluşturan ilişkiler, canlılar arasındaki ilişkilerden de oluşur.

     Ekosistemlerin bu üç işlevi, tam öğelerin birbirleriyle ilişkilerini düzenler. Çağdaş ekolojiye yön verdiği kabul edilen Eugene Odum' un (1971) Ekolojinin İlkeleri kitabına göre, modern ekoloji temel olarak, ekosistemlerin işlevlerini inceleyen bilim dalıdır. Bu üç işlev, ekosistemlerin niceliksel ve matematiksel olarak çalışabilmeleri için gerekli temeli oluştururlar.

     EKOSİSTEMLERDE ENERJİ

     EKOLOJİ VE ÇEVRE BİLİMLERİNDE ENERJİ

     Ekolojide Enerji Yaklaşımı

     Enerji ilkelerini içeren yaklaşımlar, ekolojinin uygulamalı alanlarında giderek ağırlık kazanmakta, ekoloji ve ekonomi bilimlerini bir araya getirmekte önemli bir rol oynamaktadır. (Pillet ve Odum, 1987; Folke ve Kaberger, 1990). Tarım iktisatçıları tarımda enerji girdilerinden söz ederler. Balıkçı ülkeler filolarının enerji girdi-çıktı oranlarını incelerler. Deniz bilimcileri ekolojik enerji ilkelerinden giderek, tüm dünya denizlerinin üretimini hesaplayıp, bu üretimi arttırmanın yollarını ararlar. Son yıllardaki uygulamalara bakılacak olursa, ekolojide ancak 35 yıldır kullanılan enerji yaklaşımı, dünyanın güncel sorunlarının çözümlenmesine ekoloji biliminin en önemli katkılarından biridir.

     Ekolojinin pek çok dalında olduğu gibi enerji (ya da ekolojik enerji) yaklaşımının temeli, sistem analizi için uygun yöntem arayışına dayanır. İçinde yüzlerce hattâ binlerce tür bulunan, örneğin göl gibi küçük bir ekolojik sistem (ekosistem), ayrıntılarına saplanıp kalmadan nasıl incelenebilir? Ekologlar bu sorunun çözümünü sistemin önemli öğeleri ve bu öğelerin ilişkilerini enerji birimleri kullanarak saptamakta bulmuşlardır. İlk örnekleri 1940' lı yıllara uzanan bu yaklaşım, 1950' li yıllarda Howard ve Eugene Odum kardeşlerin çalışmalarıyla ekoloji biliminde önemli bir yer yapmıştır.

     Ekolojik enerji konusundaki pek çok yazı ve kitap arasından seçilen şu örnekler, bu bilim dalındaki aşamaları özetlemektedir. John Phillipson ' un Ekolojik Enerji (1966) adlı kitabı, klasik ekolojide bu daldaki temel kavramların nasıl oluştuğunu inceler. İnsanın doğal bir öğe sayılmadığı ekolojik sistemlerde türler arasındaki ilişkiler, besin zincirlerinin bir halkasından diğer halkasına enerji aktarımları, enerji açısından populasyon artışı ve biyolojik üretim, ekosistem temel öğelerinin enerji ilişkileri bu yapıtta incelenir. Antropolog Roy Rappoport' un Tarımcı Bir Toplumda Enerji Akımı (1971) adlı yazısı ve yine o konudaki kitabı, enerji yaklaşımının insan toplumlarına uygulanmasının ilk ve başlıca örneklerindendir. Rappoport bu çalışmasında Yeni Gine dağlarında yaşayan ve odundan başka hiçbir yakıt enerjisi kullanmayan ilkel bir tarım toplumunun günlük yaşamının tüm enerji dökümünü çıkarmıştır.

     CANLILARA GEREKLİ MADDELER

     Ekosferdeki tüm kimyasal maddeler, canlılara gereklilikleri açısından dört sınıfa ayrılabilir:

     1) Yaşam için önemli miktarlarda gerekli maddeler. Bu listede canlı dokuları oluşturan başlıca maddeler yer almaktadır.

     2) Yaşam için eser miktarlarda gerekli maddeler. Bu elementler ve bilşikleri, canlı dokularda önemli miktarlarda bulunmakla birlikte, biyokimyasal rolleri (örneğin, bazı vitamin ve enzimlerin çatısını oluşturmaları) açısından gereklidir.

     3) Yaşam için gerekli olmayan, fakat doğal olarak çevrede bulunan maddeler. Bu elementler ve bileşiklerinin bilinen biyolojik rolleri yoktur.

     4) Yaşam için önemli olmayan, sentetik (insan yapısı) maddeler. Bunların arasında DDT gibi tarım ilaçları, PCB gibi plastik sanayii ürünleri, radyoaktif stronsiyum (Sr-90) gibi nükleer reaksiyon yan etkileri vardır (Karabağ, 1949).

     Dolayısıyla, ekolog ve çevreciler, hem canlılar için gerekli maddelerle, hem de canlılara zarar verebilecek maddelerle ilgilenmek zorundadırlar. İnorganik, organik kimya ve biyokimya, çevre bilimlerinde giderek daha önemli bir rol oynamaktadır.

     Sınırlayıcı Etken ve Dayanıklılık Sınırları Kavramları

     Yaşam için gerekli maddelerden bazıları, örneğin karbon, hidrojen ve oksijen; taşküre ve atmosferde bol miktarda bulunur. Bazı eser elementler de biyolojik sistemlere gerektiğinden çok daha fazla miktarlarda bulunmaktadır.

     Ancak, gerekli elementlerden bazıları çevrede her zaman canlının gereksinimlerini karşılayacak miktarlarda bulunmaz. Böyle maddelerin biyolojik üretimi sınırlayıcı etkileri olduğu görülür. Ekolojinin öncülerinden sayılan Alman Justus Liebig, tarımda inorganik maddelerin önemini ilk kez inceleyen bilimciydi. 1840' da yaptığı deneylerde, bitkilerin büyümesi için toprakta çeşitli maddelerin bulunması gerektiğini, bu maddelerden herhangi birinin yetersiz miktarda olması halinde, bitkinin büyümesinin engellendiğini gösterdi.

     Bu ilke zamanla gelişmiş, kimyasal maddelerden başka, ısı ve nemlilik gibi etkenlerin de, örneğin tarım üretiminde sınırlayıcı olabileceği anlaşılmıştır. Aynı zamanda, bu etkenlerin sınırlayıcı bir alt değeri olduğu gibi, bir de sınırlayıcı üst değeri olduğu kanısı gelişmiştir. İngiliz V.E. Shelford' un 1913' te adını verdiği Shelford Kanunu veya Dayanıklılık Sınırları İlkesine göre, değişik çevre etkilerinin canlılar üzerinde sınırlayıcı alt ve üst değerleri vardır. bu değerler arasında kalan daha dar bir bölgede, bir canlı organizma yaşam işlevlerini en iyi biçimde, yani optimal olarak sürdürür.

     Ekologlar giderek, değişik çevre etkenlerinin birbirlerinin sınırlayıcı etkilerini değiştirdiklerini de gözlemişlerdir. Liebig ve Shelford' un ilkelerinin uygulanması ekolejide bir süre o derece önemli bir yaklaşım olmuştur ki; autekoloji adı verilen bu yaklaşım, Shelford' dan sonra 40-50 yıl kadar süren uzun bir devre boyunca bazı ekologların başlıca araştırma konusunu oluşturmuştur. İlk Türk ekologlarından Karabağ da bu yaklaşımı kullanarak, örneğin Anadolu' da bulunan bazı çekirge türlerinin ısı dayanıklılık sınırlarını ve optimal değerlerini deneysel olarak çalışmıştır (Karabağ, 1949).

     Besleyici Mineraller

     Karada ve suda bitkilerin üretimi için gerekli ve çoğu zaman büyümeyi sınırlayıcı etkileri olan başlıca kimyasal maddeler, besleyici mineraller (biyonejik tuzlar veya bitki besin maddeleri) olarak bilinir. Burada "tuz" terimi, bu maddelerin çevrede elementel olarak, yani serbest halde değil de, kimyasal açıdan tuz olarak bulunduğunu vurgulamak için kullanılır

     Tarımda bu maddelere gübre denir ve tarım üretimini artırmak için toprağa eklenir. Toprağın cinsine ve durumuna göre, N ve P yanında çoğu zaman K, bazen Ca da kullanılmakta; özel durumlara göre çeşitli eser elementlerde gübre olarak kullanılan karışıma katılmaktadır. Türkiye' de tarımda kullanılan gübrenin içindeki başlıca besleyici maddeler N ve P tuzlarıdır.

     Optimum Değerler ve Azalan Verimler İlkesi

     Besleyici mineraller belli ölçülerde deneysel olarak sisteme eklendiği zaman biyolojik üretimin arttığı görülmüştür. Sınırlayıcı Etkenler İlkesi' ne uygun olarak, hem kara, hem de denizlerde, ortama deneysel olarak P ve N eklenmesi üretimi arttırmaktadır. Ancak, bu artışın bir de üst sınırı vardır. Dayanıklılık Sınırları İlkesi' ne göre biyolojik önemi olan maddelerin de belli bir optimumun üstünde üretimi körükleyici etkileri yoktur. Aksine, aşırı durumlarda üretime olumsuz etkileri vardır.

     Aynı şekilde, bitkilere gerekli olan besleyici mineraller, ortamda çok az ise etki olumsuz, çok fazlaysa gene olumsuzdur. Bitkiler için optimum olan besleyici mineral düzeyi oldukça geniş sınırlar içinde kalır.

     POPULASYON EKOLOJİSİ

     POPULASYON BİYOLOJİSİNE GİRİŞ

     Populasyon Biyolojisinin Ekolojideki Yeri

     Populasyon biyolojisi, mineral döngüleri ve enerji akımı ile birlikte ekolojinin temel konularındandır. Ekoloji teknik literatürü, populasyon biyolojisi konusunda yazılmış sayısız kitap ve tebliğlerle doludur. Yine pek çok "Temel Ekoloji" niteliğinde kitabın populasyon biyolojisi açısından yazıldığı görülür (Krebs, 1985; Ricklefs, 1979). Oysa,ekoloji kitapları, örneğin döngüler enerji gibi başka açılardan da yazılabilir. Ekolojiyle ilk kez karşılaşan biri için ekolojinin birbirinden bu kadar değişik biçimlerde ele alındığını görmek çok kez şaşırtıcı olur. Diğer bir yaklaşım da ekosistemdeki canlıların tümünün bir bütün olarak ele alınmasıdır. Bir sistemin canlı öğelerinin tümünün, yani her türlü bitki, hayvan ve mikroorganizma populasyonunun oluşturduğu türler topluluğunun bir birim olarak ele alınması uygulamada çok daha zordur (Schulze Zwölfer, 1986). Bu yüzden populasyon yaklaşımı çok daha yaygındır.

     Populasyon Nedir?

     Populasyon sözcüğü genellikle insan toplumları arasında kullanılır. Ancak, ekolojide bu sözcüğün kapsamı herhangi bir türü içerecek şekilde genişletilmiştir. Populasyon, belli bir bölgede yaşayan, aynı türden bireylerin oluşturduğu topluluk olarak tanımlanır. Populasyon olarak nitelendirilen bir bireyler topluluğu, aynı türe ait diğer birey gruplarından fiziksel olarak oldukça belirgin bir biçimde ayrılmış durumdadır. Bu nedenle de ayrı bir birim olarak ele alınabilir.

     Tür kavramının kısaca tanımı, potansiyel olarak birbirleriyle çiftleşebilen ve üreme yeteneğine sahip yavru yetiştirebilen bireyler topluluğudur.

     Çoğunlukla populasyonlar kesin coğrafi sınırlarla ayrılmaz. Birçok hayvan ve bitki türü, yaşadıkları coğrafi bölge içinde eşit bir biçimde dağılmamıştır. Daha çok kümeler, öbekler halinde bulunurlar. Birey yoğunluklarının yüksek olduğu yerler, genellikle türün ekolojik gereksinmelerine en uygun koşulların bulunduğu yerlere rastlar. Eğer gruplar birbirinden, bireyleri rahatça ve sürekli biçimde karışamayacak kadar uzaksa, bu topluluklar ayrı populasyonlar olarak kabul edilir.

     Populasyon Özellikleri

     Populasyonu oluşturan bireyler tek tek o türün genel özelliklerini sergilerler. Örneğin, belli boy, büyüklük, renk ve biçimde olurlar. Ortalama yaşam süreçleri, davranış biçimleri bellidir. Bireylerden oluşan populasyon ise, kendine has özelliklere sahiptir. Bir topluluk olmaktan kaynaklanan bu özellikler, bireysel özelliklerin incelenmesiyle belirlenemez. Populasyonun belli bir yapısı, artış biçimi vardır. Çeşitli özdenetim mekanizmalarına sahiptir. Tüm bu özellikler, populasyonun bireyler dışında ayrı bir bütün olarak ele alınmasına neden olur.

     Populasyon özellikleri, yapısal ve populasyonun büyüklüğüne ilişkin olmak üzere iki genel grupta toplanabilir. Bu özelliklerin her biri çok geniş kapsamlıdır. Populasyonun bellibaşlı özelliklerini ana çizgileriyle özetlemek, konunun dağılmadan bir bütün olarak göz önünde tutulmasına yardımcı olur. Populasyonunun yapısal düzenini belirleyen başlıca özellikler, yoğunluk (sıklık), dağılım ve yayılımdır.

     Populasyon yayılımı deyimi, bir populasyonun bulunabileceği bölge anlamında kullanılır. Populasyon yayılımı, populasyon bireylerinin daha geniş kapsamlı hareketlerini, uzak coğrafi bölgelere yayılmalarını, taşınmalarını da içerir. Çeşitli göç olayları bu konu başlığı altında incelenir. Genel olarak, türlerin ve populasyonların coğrafi dağılımı, biyocoğrafya alt biliminin kapsamı içinde ele alınır. Değişik çevresel etkilerin populasyonlarının dağılımını nasıl etkilediği ise, populasyon biyolojisinin ana konularından birisidir.

     Populasyonun büyüklüğüyle ilgili bellibaşlı özellikleri; doğum ve ölüm hızları, biyolojik artış potansiyeli, yaş dağılımı ve tüm bu faktörlerle belirlenen, kendine özgü artış biçimidir. Populasyonon herhangi bir andaki büyülüğünü topluluktaki doğum hızı, ölüm hızı ve yeni bireylerin populasyona dışarıdan katılma yada ayrılma hızları belirler. Topluluktaki erkek ve dişi oranlarının eşit olmadığı canlı türlerinde dişilerin Erkeklere oranı da populasyonun büyüklüğünü etkileyen önemli bir unsurdur

     Baskın Tür Kavramı

     Özellikle, değişken ortamlardaki tür topluluklarında, bazı türler çok büyük populasyonlar halinde bulunurlar. Örneğin, kuzey bölgelerinin nehir ağzı tür topluluklarında, adı geçen iki omurgasız grubunun sadece altı veya yedi türü vardır. bu türlerin iki tanesi özellikle çok sayıda bulunur. İşte böyle türlere baskın türler (hakim/egemen/dominan) denir.

     Baskın tür kavramı, diğer hayvan ve bitki grupları için de geçerlidir. Örneğin, meşe ormanı denilince, baskın türün meşe olduğu bir orman akla gelir. Tabii ki o ormanda tek ağaç türü meşe değildir. Maki, kuraklığa dayanıklı bodur orman birliği olarak tanımlanır (Gürpınar, 1978). Önemli Akdeniz bitki topluluklarından olan makilerde, başlıca türler sakız, kocayemiş, sandal ağacı, mersin, pınar meşesi, funda, katırtırnağı, defne ve zeytindir. Yerel koşullara göre, bu türlerin bir veya birkaçı baskın tür olarak ortaya çıkar.

     İnsan Faaliyetlerinin Tür Çeşitliliğine Etkisi

     Çeşitli insan uğraşları nedeniyle, hem tür sayısı, hem de tür çeşitliliği giderek azalmaktadır. Bu olgunun örneklerinden biri, tarım ekosistemleri kısmında görülmüştü. Tarım alanları açılırken, tür çeşitliliği yüksek olan doğal bir bölge basitleştirilmekte; örneğin buğday gibi, insanın istediği tek bir tür üreten bir sistem haline dönüştürülmektedir. Tür çeşitliliğinin azalması olayı, tarımdan başka balıkçılıkta ve doğa kirlenmesi durumlarında da izlenmektedir.

     Su ve hava kirliliğinin tür sayısı üzerindeki etkileri iyi bilindiği için, bazı araştırmacılar kirlilik derecesini ölçerken, kirliliğin tür çeşitliliğine yansıyan etkilerinin saptanması yöntemini kullanmışlardır (Cairns, 1974).

     Çevre kirliliği araştırmalarında kullanılan diğer bir yöntem, tür çeşitliliği değişiminin matematiksel olarak incelenmesidir. Ekolojide kullanılan birkaç ayrı tür çeşitliliği indeksi arasında en fazla kullanılanlardan biri Shannon yada enformasyon teorisi indeksidir (Odum, 1983).

     Tür çeşitliliği, elbette ki kara ekosistemleri içinde önemli bir kavramdır. Ekologlar, tarım ekosistemlerinde tür çeşitliliğini artıracak yöntemler üzerinde durmaktadırlar. Çağdaş ekoloji biliminin kurucularından Elton, İngiltere' nin kırsal alanlarında uygulanan, tür çeşitliliğinin korunmasına yarayan bir toprak kullanımı yönteminden söz eder. İngiliz çiftçileri, geleneksel olarak, tarlalarının arasında çalılık ve ağaçlık dar bölgeler bırakmaktadırlar. Çit görevi gören bu çalılar; aynı zamanda tarım ürünlerine zararlı böcekleri denetim altında tutan avcı böcek ve kuş türlerini de barındırmaktadır. Doğadaki habitat çeşitliliğini, dolayısıyla tür çeşitliliğini artıran bu yöntem, tarımcılar için yararlı sonuçlar vermektedir (Elton, 1966).

     Bitkilerin değişik zamanlarda olgunluğa erişmeleri sonucu, hem sürekli yiyecek maddesi üretilmekte, hem de toprağın hiçbir zaman çıplak kalmaması sağlanarak erozyonun etkileri azaltılmaktadır (Soemarwoto ve ark, 1975).

     TÜR TOPLULUKLARININ KORUNMASI

     Korunacak Birimin Seçimi

     Sağlıklı bir doğanın, insan toplulukları için de paha biçilmez değeri vardır. Tüm yediğimiz yiyecekler, aldığımız oksijen, doğadan geldiği gibi insanoğlunun ürettiği tüm artıklar da, doğa tarafından zararsız hale getirilir. Ekologlar, insanı uzaydaki bir astronata, ekosferi de astronotu taşıyan uzay kapsülüne benzetmişlerdir. Nasıl uzay adamı, gemisinin dışında uzun süre yaşayamazsa, insan da ekosferinin dışında ya da doğal işlevleri bozulmuş bir ekosferin içinde uzun süre barınamaz.

     Kıyıların kalabalıklaşması ve yer yer insan eliyle bozulması, Monachus gibi türlerin yaşam alanlarının giderek daralmasına yol açmaktadır. Benzer şekilde, örneğin önemli bir göçmen kuş konaklama alanı olan Amik Gölü' nün tarım amacıyla kurutulması, çeşitli türlerin varlıklarını sürdürmek için gerekli olan ormanların tahribi, önemli biyolojik kayıplara yol açmaktadır (Topçuoğlu, 1970).

     Bitki Örüsünün Önemi Üzerine İki Çalışma

     Bir sulak alan, çevresiyle birlikte korunduğu zaman, o bölgenin toprak-su dengesine büyük yarar sağlar.