Çevre Eğitimi
Doç. Dr. Meryem HAYIR KANAT
Ekosistem, popülasyon ve özellikleri, kommunite ve özellikleri, sıralı değişim, üreticiler, tüketiciler,
ayrıştırıcılar, besin ağı, ekolojik piramitler
Ekosistem
• Ekosistem: Belirli bir alanda yaşayan türler
cansız çevreleriyle birlikte ekosistemi meydana getirirler.
• İçerisinde yaşadığımız alan
Ekosistemin işlevleri
• Ekosistem işlevlerini inceleyen uzmanlar bu işlevleri kategorilere ayırarak ele alıyor. Çeşitli sınıflandırma yöntemleri arasında en yaygın kabul gören MEA sınıflandırmasına göre ekosistem hizmet ve ürünleri dört ana işlev kategorisi altında toplanıyor:
• Tedarik hizmetleri: Gıda maddeleri, su, kereste ve benzeri ürünlerin doğrudan teminini ifade ediyor.
• Düzenleme hizmetleri: İklimin düzenlenmesi, sellerin önlenmesi ve benzeri düzenleme işlevlerini kapsıyor.
• Kültürel hizmetler: Güzellik hissi yaratma, ilham verme, ruhsal sağlığı iyileştirme gibi faydaları ifade ediyor.
• Destek hizmetleri: Doğadaki canlıların gelişmesinin ve üretmesinin temeli
olan toprak oluşumu, fotosentez, besin döngüsü ve benzeri süreçleri kapsıyor.
İnsanların sadece birer canlı organizma olarak sağlıklı bir şekilde yaşamaları değil uygarlıkları ve ekonomileri de vazgeçilmez biçimde ekosistem işlevlerine bağlı. Ayrıca insanın gelişimi çevresiyle birlikte şekillendiği için bu bağlantı sosyal, kültürel ve estetik açıdan da önem taşıyor. Dolayısıyla dünyadaki tüm insan topluluklarının refahı temelde doğrudan ekosistem işlevlerinin
devamına dayanıyor. Ancak yapılan araştırmalar, son elli yılda biyoçeşitlilikte
Ekosistemlere Kıymet Biçme
• Ekosistemlerin değerlerini belirleme işi ekoloji ve ekonominin bütünleştirildiği disiplinlerarası bir çerçeve gerektiriyor. Böyle bir
çerçevede ekolojinin ekosistem işlevlerinin oluşumuna ilişkin bilgileri, ekonominin ise bu işlevlerin değerlerini belirlemede gerekli araçları sağlaması bekleniyor.
• Ekosistemlerin sağladığı faydaları ya da ekosistemlerdeki kayıpların
maliyetlerini belirleme becerimiz, pek çok seviyedeki bilgi eksikliğinden dolayı oldukça sınırlı. Muhtemelen henüz fark edilemeyen faydalar var ve tüm ekosistem işlevlerinin, nitel biçimde bile olsa sadece bir kısmını
değerlendirebilir durumdayız.
• Ekolojik üretim süreçlerinin sayısal olarak görece daha iyi anlaşıldığı ve yeterli verinin bulunabildiği sınırlı sayıda bir kısım işlev için nicel bir değerlendirme yapmak mümkün olabiliyor.
• Yine de ekonomi yöntemlerinin sınırlılığından dolayı bu işlevlerin de sadece bir kısmı parasal değer olarak ifade edilebiliyor. Bu yüzden
ekosistem değerleme çalışmalarını parasal değerlerle kısıtlamayıp nicel analizleri ve fiziksel belirteçleri de dikkate almak çok önemli.
Ekosistemlere Kıymet Biçme
• Ölçme yöntemleri neyin ölçüldüğüne bağlı olarak çeşitlilik gösteriyor.
Tedarik hizmetleri için ekonomik değer ölçmek görece daha kolay, çünkü bunlar büyük ölçüde ticareti yapılan ürünleri kapsıyor.
• Buna karşılık piyasada fiyat karşılığı bulunmayan düzenleme hizmetleri ve kültürel hizmetler için ekonomik değerleme yapmak daha zor. Yine de bu tür ürün ya da süreçlerin piyasa dışı değerlerini belirlemek için kullanılan çeşitli yöntemler var.
• Bununla birlikte biyoçeşitliliğin yaşamı destekleyen işlevlerinin ne ölçüde ekonomik değerlemeye tabi tutulabileceği önemli bir etik sorun oluşturuyor.
• Benzer şekilde manevi değerleri ekonomik değerlemeye tabi tutmanın uygun olmayabileceği tartışılıyor. Yine de iktisatçılar bu sınırlamaları göz önünde bulundurarak 1990’lardan beri piyasa dışı ekosistem
• işlevlerini ölçmede kullanılan yöntemleri geliştirdiler ve bugün artık bu
yöntemlerin hangi durumlarda kullanılabileceği konusunda gittikçe artan bir uzlaşı var. Ayrıca sonuçların karşılaştırılabilirliği de gitgide kabul görüyor.
Bugün bu yöntemler ekosistemlerdeki çok çeşitli değerleri ölçmekte yaygın olarak kullanılıyor.
Soru: İnsanların biyoçeşitlilik üzerindeki etkileri nelerdir?
• -
• -
• -
• -
• -
• -
• -
• -
• -
• -
Ekosistemler içersinde yapılan tüm işlemlerde kullanılan enerjinin kaynağı güneştir. Güneşten atmosferin dış yüzeyine gelen enerji miktarı, oldukça sabit olup, bir dakikada bir santimetre kareye iki kalori kadardır. Bu değer, güneş sabitesi (solar konstant) olarak tanımlanmaktadır.
Ancak, güneşten atmosferin dış yüzeyine ulaşan bu enerji miktarının hepsinin yeryüzüne ulaşması söz konusu değildir
Enerji akımı
Yeryüzüne ulaşabilen ışık enerjisinin miktarı; denizden olan yükseklik, meyil, zaman, atmosfer tabakasının özellikleri vd.
faktörlere göre bir yerden bir yere oldukça önemli farklılıklar göstermektedir.
Örneğin, atmosfere gelen ışınların büyük bir bölümü uzaya geri yansıtılır. Bir bölümü ise, atmosfer tabakasında tutulur. Atmosferi geçebilen ve yeryüzüne ulaşabilen güneş enerjisinin büyük bir bölümü yeryüzünden atmosfere yansıtılır.
Güneş enerjisinin çok az bir bölümü canlılığın devamlılığında
kullanılmaktadır
Güneşten gelen radyant enerjinin ancak % 1- 3’ü kadarı yeşil bitkiler tarafından fotosentez yolu ile biyokimyasal enerjiye dönüştürülebilmektedir. Ekseri canlılarda bu oran % 1 kadardır.
Canlı organizmalar enerjiyi ya ışık olarak radyant enerji şeklinde ya da organik moleküllere bağlanmış kimyasal enerji şeklinde kullanırlar.
Güneş enerjisinin (radyant enerjinin) kimyasal enerjiye çevrilmesi
doğada yalnızca yeşil bitkilerin (ototroflar) klorofil taşıyan
hücrelerinde yapılan fotosentez yolu ile gerçekleşir.
Bu işlemde bitkilerin kökleri ile topraktan aldığı su ve toprak üstü organları ile havadan aldığı CO2 i, klorofil yardımı ile birleştirilerek şekere çevrilir.
Fotosentezle yapılan bu üretim “brüt ilk üretim” ya da “temel üretim” olarak tanımlanmaktadır. Fotosentez;
673 kilokalori
6 CO2 + 12 H2O --- C6 H12 O6 + 6 O2 + 6 H2O
Karbondioksit Su Fotosentetik pigment Glikoz Oksijen Su
Fotosentez sonucu üretilen glikoz, karbondioksit molekülüne, su molekülünden alınan hidrojen atomlarının eklenmesiyle elde edilir.
Enerji kaynağı olarak yine güneş ışığını kullanan bazı bakteri türleri, hidrojen atomlarını su haricinde çeşitli inorganik ya da organik moleküllerden alıp karbondioksite ekleyerek sentez yapabilmektedir.
Örneğin, mor sülfür bakterisi basit şekerleri, hidrojen sülfit ve karbondioksit moleküllerinden sentezleyebilir.
Burada hidrojen atomları, su yerine hidrojen sülfit molekülünden alındığı için, fotosentez sonucu çıkan yan ürün oksijen değil sülfürdür.
Karbondioksitten basit şeker üretimi için kullanılan tek enerji şekli güneş enerjisi olmayıp, bazı bakteri ve basit su yosunları enerji kaynağı olarak ışık yerine, inorganik bileşiklerin oksitlenmesinden açığa çıkan enerjiyi kullanabilirler.
Örneğin, Beggiatoa adlı bir çeşit mavi - yeşil yosun, karbondioksiti şekere çevirmek için hidrojen sülfit gibi inorganik bileşikler kullanır.
Böyle organizmalar ışık olmadan da organik molekülleri
sentezleyebilmekte ve bu şekildeki brüt üretime kemosentez
denmektedir.
Net üretim, bitkinin solunum yoluyla kendi metabolik işlemleri için kullandığı enerjinin organik madde olarak karşılığı düştükten sonra kalan değerdir.
Net üretim = Brüt ilk üretim – Solunum
Net üretim, bitkilerde nişasta olarak depo edilebildiği gibi, mevcut dokularda diğer bileşiklere çevrilebilir. Selüloz olarak özel karbonhidratlara birleştirilebilir.
Bunlardan başka bitki bünyesinde net ilk fotosentez ürünleri, protein ve lipitler gibi kompleks bileşiklere çevrilerek yeni bitki dokularının oluşturulmasında kullanılır.
Sonuç olarak; solunumdan arta kalan net ilk üretim, ekosistem içersinde fotosentez yapamayan canlıların (heterotroflar) yararına sunulacak şekillere dönüştürülmüş olur.
Bitkiler hücrelerinde su ve karbondioksit moleküllerini, pigmentler ve özel enzimleri yardımıyla basit şekerler halinde bir araya getirebilmektedir.
Bu şekerler, ya bitkinin değişik metabolik işlemlerinde yakıt olarak kullanılır ya da çeşitli kimyasal grup ve atomların eklenmesiyle diğer organik maddelere çevrilmektedir.
İlk üretimde ortaya çıkan şekerlerin bir bölümü bitki hücrelerinin solunumu için kullanılır. Solunum;
C6 H12 O6 + 6 O2 --- 6 CO2 + 6 H2O + Enerji Glikoz Oksijen Karbondioksit Su
Ekosistem içersinde yeşil bitkiler tarafından oluşturulan ve solunumlarında kullanıldıktan sonra arta kalan ilk net üretim miktarı;
1. bitki cins, tür ve çeşidine;
2. ortamdaki toplam güneş enerjisi, 3. sıcaklık,
4. yağış ya da sulama suyunun durumu ve miktarına;
5. azot, fosfor ve potasyum gibi bitkiye gerekli besin maddelerinin kullanılabilirlik derecelerine bağlı olarak önemli farklılık göstermektedir.
Genel olarak, nemli iklime sahip ekosistemler, kurak bölgelere göre; sıcak bölge ekosistemleri, soğuk bölge ekosistemlerine göre daha verimli durumdadır.
Yeşil bitkiler tarafından oluşturulan ve dokularında değişik kimyasal bileşikler halinde tutulan kimyasal enerji. yeşil bitkilerin otoburlar (herbiyorlar) tarafından yenilmesi ile hayvansal ürünlere çevrilir.
Bu canlıların etoburlar (karniyorlar) tarafından yenilmesiyle ise gerçek hayvansal ürünler ortaya konmuş olur.
Ancak burada, yeşil bitkilerdeki ilk net üretimin (ilk net enerjinin) tümünün, bir durumdan diğer bir duruma geçmesi söz konusu değildir.
Çünkü canlıların solunumları esnasında devamlı bir enerji kaybı olmaktadır.
Ayrıca canlıların ölümleri ile kalan artıkları, bazı canlılar tarafından yenilse bile yine de toprağa geçen oldukça büyük bir enerji kaybı mevcuttur.
Diğer canlılar tarafından yenilmeden toprağa geçen organik maddeler, ekosistem içinde geçiş halinde olan enerjinin yarısını, hatta daha fazlasını oluşturmaktadır. Ancak. bunların bir bölümü, uzun yıllar sonunda çürüyüp petrol vb. enerji kaynaklarına dönüşerek, insanlar yararına kullanılmaktadır.
Yine bir bölümü de parçalanarak (dekompoze) önce humusa, daha sonra da inorganik maddelerine dönüşür ve bitki besin maddeleri olarak kullanılırlar.
Canlılar tarafından alınan enerjinin büyükçe bir bölümü, yeni dokuların meydana getirilmesi ya da dokuların onarılmalarında ve canlının fizyolojik faaliyetlerinde kullanılırken:
enerjinin daha büyük bir bölümü ise, ısı enerjisi ya da dışkı ve salgılar şeklinde kaybolmaktadır.
Genellikle enerjinin bir durumdan diğer bir duruma geçişinde % 70- 95 arasında kayba uğradığı kabul edilmektedir.
Örneğin, hayvanlar tarafından yenilerek alınan enerjinin ancak ¼ ü
ya da daha azının kendi dokularında tutulabildiği bildirilmektedir.
Madde Döngüsü
(Su, Karbon, Oksijen, Azot, Fosfor, kükürt Döngüsü)
• İnorganik kimyasal unsurların, özellikle bitkiler tarafından organik maddelere dönüştürülmesinin ardından tekrar cansız ortama dönmesi
sürecine madde döngüsü adı verilir. Bu döngülerle karbon, azot, su, oksijen ve fosfor gibi birçok
inorganik madde tekrar ekosisteme kazandırılır.
Isı Alışverişi
Yansıyan ışık (34%)
Okyanusların
absorpladığı ışık (23%)
Kara parçalarının
absorpladığı ışık (42%)
Fotosentezde kullanılan ışık (0.2%)
Uzaya geri yansıtılan ışık (66%)
Enerji Dengesi
Toplam Gelen güneş Işını = 100 birim
Yüzey tarafından absorplanan = 45 b güneş ışını(kısa dalga) + 88 b sera etkisi (IR) = 133 b
Biyosfer
Karbon çevrimi Fosfor çevrimi Azot çevrimi Su çevrimi Oksijen çevrimi
Çevredeki ısı
Bi y ok imy as al Çe vri mler
Karbon Döngüsü
Karbon atomu, canlıların yapı taşlarından birini oluşturur. Aynı zamanda karbon, havada ve suda karbondioksit ile bikarbonat hâlinde, karada ise kömür ve petrol gibi fosil yakıtların bileşiklerinde bulunur. Karbonun çok büyük bir kısmı karbondioksit (CO2) şeklindedir. Bu bileşik fotosentez olayının gerçekleşebilmesi için son derece önemlidir.
Okyanus ve denizler ise atmosfere oranla yaklaşık 50 kat daha fazla
karbon içerir. Erozyon olayı sonucunda karalardan denizler ve okyanuslara organik ve inorganik maddeler taşınır. Bu maddeler içerisindeki karbon, deniz tabanlarında diğer maddelerle birlikte tortulanır. Deniz ve okyanus tabanlarındaki karbon, binlerce yıl boyunca karbon döngüsüne
katılamayabilir.
Karalarda yaşayan canlılar, solunum yoluyla aldıkları oksijeni karbondioksit olarak atmosfere geri salar. Canlıların bünyesinde kalan karbon ise canlının ölümü
sonrasında ayrıştırıcılar aracılığıyla toprağa kazandırılır. Topraktaki karbonun bir kısmı döngüye tekrar katılırken bir kısmı ise petrol ve kömür gibi fosil yakıtlara dönüşür. Bu yakıtların yanması sonucundaysa karbon, tekrar atmosfere döner.
Karbon Döngüsü
Yerkürenin ortalama sıcaklığının ve CO2 derişiminin zamanla değişimi
Son 50 yılda CO2 derişimi
Mineralization
Org anic P
Immobilization HPO4-2
Sorption P M inerals
Precipitation
Plant Uptake
Desorption Dissolution
+ +
Fe or Al Oxide +
E rosion
Mineralization
Org anic P
Immobilization HPO4-2
Sorption P M inerals
Precipitation
Plant Uptake
Desorption Dissolution
+ +
Fe or Al Oxide +
E rosion
Figure 1. Phosphorus cycle.
P Çevrimi
P toprakta kuvvetlice tutunur.
Azot Döngüsü
Atmosferdeki gazların %78 kadarını oluşturan azot, ekosistemin devamlılığı açısından da son derece önemlidir. Canlıların protein ve DNA yapılarında bulunan azot, bazı bakteriler dışında doğrudan
kullanılamaz. Azot, nitrat tuzuna dönüştüğü takdirde bitkiler bu tuzu kullanarak besin üretebilir. Üretilen bu besinde yer alan azot da besin zinciri yoluyla diğer canlıların bünyesine geçer.
Azot Döngüsünde doğal olayların etkisi
• Azotun nitrata dönüşmesi, yıldırım veya volkanik faaliyetler esnasında ortaya çıkan elektrik boşalmaları sonucunda gerçekleşir. Ortaya çıkan enerjiyle birlikte azot, oksijen ile birleşerek nitrata dönüşür. Azotun nitrata dönüşmesinin bir diğer yolu da mantarlar ve bakterilerdir. Bakteriler tarafından azotun nitrit ve nitrata
dönüştürülme sürecine nitrifikasyon adı verilir.
• Atmosferdeki nitrat yağışla birlikte toprağa, oradan da üretici ve tüketici canlılara geçer. Ölen bitkiler ve hayvanların ayrıştırıcılar tarafından parçalanmasıyla nitrat, tekrar ekosisteme döner ve azot döngüsü gerçekleşmiş olur.
• Erozyon sonucunda taşınan nitratlı maddeler deniz ve göl tabanlarında da birikir.
Su bitkileri tarafından bu nitratın kullanılmasıyla suda çözünmüş hâlde azot gazı oluşur. Bu gazın bir miktarı da tekrar atmosfere salınır.
Sülfür (Kükürt) Döngüsü
Bulunduğu Yerler:
• Kükürtdioksit olarak atmosferde,
• Aminoasit, sülfür, sülfat olarak topraklarda,
• Eriyik halde okyanus ve denizlerde bulunur.
• Canlıların protein yapılarında bulunur.
Yararları:
• Canlıların yaşamı için gereklidir.
• İlaç yapımında kullanılır.
• Barut, fişek, kibrit yapımında kullanılır.
Nasıl Yenilenir?
• Volkanik patlamalar sonucu kükürtdioksit atmosfere salınır.
• Atmosferde sülfürik asit formunda yağış olarak toprağa karışır.
• Toprakta Aminoasit’e, Sülfüre ve bitkilerin kullanabileceği form olan sülfata dönüşür.
• Bitkiler sülfatı kullanarak besin üretir.
Onu yiyen canlılara geçer.
• Canlılar öldükten sonra toprağa karışır.
Ayrıştırıcılar tarafından tekrar doğaya kazandırılır.
• AYRICA kükürt mineral olarak da yer kabuğunda bulunur.
KÜRESEL ÖLÇEKTE HAVA KİRLİLİĞİ
OZON TABAKASININ KİRLİLİKTEN ETKİLENMESİ
• Atmosferin alt tabakalarında tehlikeli bir kirletici olan ozon Stratosferde önemli bir koruyucudur. Oksijenin fotokimyasal ayrışması ile oluşur. Atmosferde, stratosfer tabakası içerisinde, yerden yaklaşık 19 ile 23. km’ler arasında bulunan ve maksimum olarak da 10 ppm ozon yoğunluğuna sahip olan katmana ozon tabakası denilmektedir.
• Buzdolaplarında, plastik köpük üretiminde şişirici olarak basınçlı teneke kutularda itici gaz olarak yaygın bir şekilde kullanılan CF2Cl2 ve CCl3F lar, O3 ile verdikleri tepkimeler dolayısıyla oldukça zararlı etki göstermişlerdir.
• Bu bileşikler çok kararlı olduklarından, atmosferde çok uzun süre kalabilirler ve stratosfere difüzlenirler. Stratosferdeki yoğun, yüksek enerjili UV ışığı yukarıdaki tepkimeler dolayısıyla
Atmosferdeki ozon
• Ozonun%90ı stratosferde bulunur.
Ozon Ölçümü
• Ozon tabakasının kalınlığı ise, normal atmosfer basınç ve sıcaklığına indirilerek hesaplandığında 0,3 cm = 3mm = 300 Dobson Birimi olarak bulunmuştur. Burada;
• 1 Dobson Birimi; ozon hacminin yaklaşık milyarda bir kısmının, ortalama atmosferik konsantrasyonunu ifade eder.
• “Ozon tabakasında delik” şeklinde bir ifade yanlıştır. Burada bahsedilmek istenen ozon tabakasını oluşturan ozon değişiminde azalma veya ozon yoğunluğunda görülen azalmadır.
Ozon tabakasındaki azalmanın ortaya çıkışı
Kuzey kutbunda ölçümlerin kaydedilmeye başladığı tarihten beri lokal düşüşler görülmüştür, fakat bu düşüşler süre ve miktar bakımından Güney kutbundaki kadar büyük ve etkili olmamıştır.
Düşüşlerin görüldüğü dönem kış - ilkbahar dönemi olarak belirlenmiştir.
Güney yarımkürede ozon tabakasında görülen incelme, Eylül ayı başından itibaren ortaya çıkmakta ve Ekim ayının ilk haftasında toplam ozonun en düşük seviyeye ulaşmasıyla birlikte iyice belirginleşmektedir. Kasım ayından itibaren ise, orta enlemlerden gelen ozonca zengin havanın etkisiyle incelme durmakta, yoğunluk artmakta ve Aralık ayının sonuna doğru da normale dönerek eski kalınlığına ulaşmaktadır.
Antartika kışın neredeyse hiç güneş ışığı alamaz, hatta baharda bile oldukça az güneş ışığı alır. Bu yüzden kışın ozon üretilemez. İlkbaharda Güneş ışıkları bir
SERA ETKİSİ
• Sera etkisi genel olarak CO2 in ve H2O’nunmeydana getirdiği bir problemdir. Ayrıca kloroflorokarbonlar(CFC) veN2O da katkıda bulunur.
• Stratosfer ve daha üst katmanlarda soğurulmayan güneşin görünür ve UV ışınları yeryüzüne ulaşır, soğurulur ve ısıya çevrilir. Bu ısı kızılötesi (IR) ışın şeklinde atmosfere yayılır. CO2 , H2O, CH4 N2O gibi düşük titreşim enerjili moleküller, Kızılötesi ışınını soğurur ve tekrar yeryüzüne yayar. Yayılan enerji yeryüzünden uzaklaşamadığı için yeryüzü ve atmosferin alt tabakaları ısınır. Atmosferde bulunan gazların doğal sera etkisi meydana getirmesine ilaveten atmosferde kirletici olarak bulunan insan faaliyetlerinden meydana gelen kloroflorokarbonlar sera etkisini artırıcı etki gösterirler. Sera etkisinin yaklaşık % 80 inin CO2 ve H2O katkısıyla oluştuğu tahmin edilmektedir.
• 1997 ‘ de Japonya ‘ da yapılan uluslar arası konferansta sera etkisine neden olan gazların azaltılması konusunda anlaşmaya varılmıştır.
• Sera etkisi sonucunda yeryüzünün ortalama sıcaklığı artar. Bu konuda bilgisayar modellemeleriyle yapılan çalışmalarda 3–4 ºC lık bir sıcaklık artışının, yağış düzenini aniden değiştireceği kutuplardaki buzulları eritmesi sonucunda okyanusların yükseleceği ve deniz kıyısındaki şehirlerin sular altında kalacağı tahmin edilmektedir.
