Ekosistem Ekolojisi

Ekosistem Ekolojisi

Ekolojik kavramlar

Ekoloji

• Canlıların birbirleri ile ve çevreleri ile olan ilişkilerini inceleyen bilim dalı.

Ekolog

• Ekoloji bilimi ile ilgili çalışmalar yapan bilim insanı.

Popülasyon

• Belirli bir alanda yaşayan aynı türün oluşturduğu topluluk.

Komünite

• Belirli bir alan içerisinde yaşamlarını sürdüren canlılar topluluğdur.

Ekosistem

• Canlı ve cansız varlıkların etkileşim içerisinde oldukları belirli alanlar.
• Ekosistem = Komünite + cansız çevre.

Biyosfer

• Dünyada yaşamın görüldüğü tüm alanlar.
• Biyosfer = ekosfer = küresel ekosistem.

Biyotop

• Canlı topluluklarının (Komünite) hayatlarını ideal bir şekilde sürdürebildikleri geniş alanlardır.

Biyom

• Benzer iklim koşullarına bağlı olarak gelişen ve yaygın olarak görülen bitki örtüsüdür.

Ekoton

• Farklı popülasyon ya da komünitelerin kesişim alanlarıdır.
• Bu alanlarda tür çeşitliliği, rekabet, tolerans, madde döngüsü hızı, kesişim alanları dışında kalan bölgelere göre daha fazla, canlı sayısı ise daha azdır (Su ekotonlarında bu durum geçerli değildir).

Habitat

• Bir canlının doğal olarak yaşamını sürdürdüğü bölgedir.
• Farklı türlerin habitatları aynı olabilir.
• Ekosistemde aynı habitatı paylaşan türler zamanla değişebilir.

Ekolojik niş

• Bir canlının yaşamını sürdürdüğü ortamda yerine getirmesi gereken görevdir (Üretici, tüketici, ayrıştırıcı).
• Bu görev aynı zamanda o canlının ortamdan yararlanma şeklini de belirler.

Ekosistem Faktörleri

a- Cansız (Abiyotik) faktörler

1- Işık

• Fotosentez tepkimelerinde mutlaka gereklidir.
• Mor ve kızıl ötesi ışınlardan canlılar zarar görür.
• Bu ışınların verdiği zararlar canlıların genetik yapısını bozar.
• Bu zararı en aza indirmek ozon tabakasının görevidir. 
• Yeryüzü şekilleri ve dünyanın güneşe göre farklı konum alması, güneş ışınlarının yeryüzüne farklı şiddet ve miktarda düşmesine neden olur.
• Bu durum canlıların yeryüzündeki dağılımını etkiler.
• Yükseklere çıkıldıkça atmosfer tabakası inceldiğinden ozon tabakasının koruyuculuğu da azalır.
• Bu bölgelerdeki canlılar güneşin zararlı ışınlarından daha çok etkilenir.

Uzun gün bitkileri

•  Çiçeklenmek için güneş ışığına 12 saatten daha fazla ihtiyaç duyan bitkilerdir.

Kısa gün bitkileri

• Çiçeklenmek için güneş ışığına 12 saatten daha az ihtiyaç duyan bitkilerdir.

Nötr bitkiler

• Çiçeklenmek için gün ışığı süresinden etkilenmeyen bitkilerdir.

2- Sıcaklık

• Tüm canlılar metabolik faaliyetlerinde enzim kullanır.
• Enzimlerin çalışma hızı sıcaklıktan etkilenir.
• Isınan hava yükselir, soğuyan hava alçalır ve bu durum hava hareketlerine sebep olur.
• Farklı sıcaklıktaki bölgelerde bu sıcaklığa uygun canlılar yaşamaktadır.
• Sıcaklık değişimleri canlıların gece aktif olmalarına (Çöl canlıları), farklı ortamlara göç etmelerine, kış uykusuna yatmalarına neden olur.

Dormansi

• Hava sıcaklığının düşmesi sonucu bitkilerde metabolizmanın minimum düzeye inmesi ve büyüme, gelişmenin durmasıdır.

3- İklim

• Geniş bir alanı etkileyen ve belli bir bölgede uzun süre etkili olan hava koşullarıdır.
• İklim değişiklikleri canlıların yeryüzüne dağılımını ve tür çeşitliliğini etkiler.

Makroklima

• Büyük iklim katmanları (Kurak, ılıman)

Mikroklima

• Küçük iklim katmanları (Orman altı alanlar)

Klimatoloji

•  İklimleri inceleyen bilim dalı.

4- Toprak ve mineraller

• Toprak, kayaçların rüzgar ve sularla aşınması sonucu oluşur.
• Toprak, bazı canlılara yaşama alanı sunar (Köstebek, toprak solucanı)
• Toprak bitkiler için su kaynağıdır.
• Toprak katmanlarına horizon denir.
• Tarımsal faaliyetler sonucu toprakta azalan mineraller gübreleme ile arttırılır.
• Daha uzun vadeli çözüm ise birer yıl ara ile ekim yapmamaktır (Nadasa bırakma).
• Her bitki, kendi ihtiyacına uygun toprak çeşidinde yetişir ve yayılır.
• Hayvansal canlılar da doğada bu bitki çeşitliliğine göre yayılım gösterir.

5- Su

• Fotosentez, kemosentez ve sindirim gibi metabolik faaliyetlerde su gereklidir.
• Canlılar suyu boşaltım, terleme, solunum gibi faaliyetlerle doğaya verir.
• Dünyanın %70’lik bölümü sularla kaplı iken bu suyun ancak %5’i tatlı sudur.
• Buharlaşma ile atmosfere karışan su yoğunlaşır ve tekrar yeryüzüne iner.
• Yağış miktarı ve şekli (Yağmur, kar, dolu) canlıların yeryüzüne dağılışları üzerinde etkili olmaktadır.

 6- pH – pOH

• Bir ortamın pH – pOH değeri üzerinde etkili olan faktörler asit yağmuru, aşırı gübre kullanımı, kimyasal atıklardır.
• Bu değişime her canlı aynı tepkiyi vermez.
• Bir canlı çevresel değişimlere ne kadar iyi cevap verirse o canlının tolerans aralığı (Hoşgörü) da o kadar geniştir.
• Yani bir canlının tolerans aralığı ne kadar geniş ise doğada hayatta kalma şansı o kadar çoktur.

Performans eğrisi

•  Çevresel faktörlerin değişimine canlının gösterdiği tepkiyi gösteren grafiktir.

b- Canlı (Biyotik) faktörler

• Canlı faktörler, canlının ekosistemdeki nişlerine (Görevlerine) göre ayrılır.

1- Üreticiler

• İnorganik molekülleri kullanarak organik besin üreten canlılardır.
• Gerçekleştirdikleri faaliyetlerle (Fotosentez) hem kendilerine hem de tüketicilere besin ve oksijen kaynağı olurlar.
• Atmosferin CO2 dengesini sağlarlar.
• Besin zincirinin ilk basamağında yer alır ve biyokütlesi en çok olan canlı grubudur.
• Bitkisel üreticiler, karasal ortamların üreticileridir ve kök yapıları sayesinde erozyonu önlemektedirler.
• Dünyanın büyük bölümünü kaplayan su ekosistemlerindeki siyanobakteri ve algler (Fitoplankton) en büyük sucul üreticilerdir.

2- Tüketiciler

• Besinlerini kendileri üretemeyip hazır alan canlılardır.
• Bir canlı yalnızca üreticilerle beslenirlerse 1. derece, üretici ve 1. derece tüketicilerle beslenirlerse 2. derece, 1. derece ve 2. derece tüketicilerle beslenirse 3. derece tüketici canlı grubuna dahil olur.

1.derece tüketiciler

• Otçul (Herbivor) canlılar yalnızca üretici canlılarla beslenir.

2.derece tüketiciler

•  Etçil (Karnivor) canlılar, 1. derece tüketicilerle beslenir.

3.derece tüketiciler

• Hepçil (Omnivor) canlılar, 1. ve 2. derece tüketicilerle beslenir.

3- Ayrıştırıcılar (Saprofit / çürükçül)

• Doğada oluşan organik atıkları özel enzimleri ile parçalayarak inorganik maddelere dönüştüren canlılar.
• Bu sayede ayrıştırıcılar organik artıkların doğada birikimini önlemiş olur. 

• Ayrıştırıcıların doğadaki madde döngüsünde kilit görevleri vardır.
• Bu yüzden ayrıştırıcılar besin zincirinin her basamağında yer alır.
• Sadece karasal ortamda değil, sucul ortamda da ayrıştırıcı canlılar bulunur.
• Bazı mantar türleri (Maya, küf) ökaryotik ayrıştırıcılarken, bazı bakteri türleri ise prokaryotik ayrıştırıcılardır.
• Ekosistemde ayrıştırıcı canlıların azalması durumunda, inorganik madde azalır, organik maddeler ise birikir (Organik kirlilik).
• Bunun sonucunda doğadaki organik madde döngüsünde yavaşlama olur.

Canlılarda beslenme ilişkileri

• Ekosistem ekoloji konusunun bir diğer başlığı da beslenme ilişkileridir.

1- Ototrof (Üretici)

• Fotosentez veya kemosentez tepkimeleri ile inorganik maddeleri kullanarak ihtiyaç duydukları organik besini kendisi üreten canlılardır.

2- Ototrof – Heterotrof (Üretici – tüketici – Miksotrof)

• İhtiyaç duydukları organik besinleri hem hazır alan hem de kendisi üretebilen canlılardır.
• Bu tür canlılar üretim faaliyetini yalnızca fotosentez yaparak (Kemoototrof olanı yoktur) gerçekleştirir.
• Bu canlılara örnek olarak böcekçil bitkiler (heterotrofluğu tartışmalıdır) ve öglena gösterilir.

3- Heterotrof (Tüketici)

• Besinlerini üretici canlılardan hazır alan canlılar.

a- Holozoik beslenme

• Gelişmiş yapılı hayvansal canlılarda görülen bir beslenme şeklidir.
• Holozoik beslenen canlılar tükettikleri besin çeşidi, ağız diş yapıları ve sindirim sistemi farklılıklarına göre ayrılırlar.

Otçul (Herbivor)

• Bitkisel kaynaklı besin tüketen canlılardır. Örneğin İnek, keçi, koyun.

Etçil (Karnivor)

• Hayvansal kaynaklı besin tüketen canlılardır. Örneğin aslan, kedi, kartal.

Hepçil (Omnivor)

• Hem bitkisel hem de hayvansal kaynaklı besin tüketen canlılardır. Örneğin ayı, fare, insan.

b- Çürükçül beslenme (Ayrıştırıcılık / Saprotrofluk)

• Saprotrof canlılar ekosistemin devamlılığında önemli görevler alır.
• Bazı bakteri, mantar ve protistalar saprotroftur.
• Saprotrof canlılar ölmüş organizmaları, hücre dışı sindirim enzimlerini kullanalarak parçalar.
• Bu canlılar proteinleri yapıtaşına kadar sindirir ve oluşan aminoasitleri hücresel solunumlarında kullanır.
• Bu faaliyetleri sonucu saprotrof canlılar organik molekülleri inorganik moleküllere dönüştürür.
• Böylece saprotrof canlılar doğadaki madde döngüsünün kesintiye uğramasını engellemiş olur.

Ekosistemde madde döngüsü ve enerji akışı

• Ekosistem ekolojisi konusunun bir diğer başlığı da enerji akışıdır.
• Ekosistemlerde madde döngüsel olarak dolaşırken enerji tek yönlü bir akış halindedir.

Biyokütle (Biyomas)

• Biyokütle besin piramidinin her bir trofik düzeyindeki toplam organik madde miktarıdır.

Besin piramidi (2023 TYT’de soruldu)

• Ekosistem ekolojisi konusunun önemli başlıklarından birisi de besin piramitidir (enerji piramitidir).
• Besin piramiti, tabanda üreticilerle başlayan, tepesinde ise son tüketicilerin olduğu bir yapı bütünüdür.
• Enerji ve madde kayıplarını gösteren şekle enerji piramiti denir.
• Üreticilerden son tüketicilere gidildikçe üreme hızı ve canlı sayısı azalırken, gelişmişlik ve organizasyon yeteneği artmaktadır.
• Üreticilerden 3. derece tüketicilere doğru gidildikçe canlı büyüklüğü genellikle artmaktadır.

• Besin piramidinde bir üst trofik düzeye çıkıldığında biyokütle (Biyomas) ve aktarılan enerji miktarı azalmaktadır.
• Bir üst trofik düzeye çıkıldıkça biyolojik birikim artar (2019 TYT’de soruldu).
• Ayrıştırıcı organizmalar organik bileşikleri inorganik hale dönüştürdüklerinden dolayı bu canlılar enerji akışının kesilmesine sebep olur.
• Besin piramidinde, bir üstteki trofik düzeye geçişte %90’lık enerji kaybı (%10 enerji aktarımı) görülür.

Trofik düzey (Beslenme basamakları)

1.trofik düzey: Üreticiler

2.trofik düzey: 1. derece tüketiciler

3.trofik düzey: 2. derece tüketiciler

4.trofik düzey: 3. derece tüketiciler

Besin zinciri

• Besin zincirlerinde, organik besinlerin yapısındaki enerji, beslenme yolu ile üreticilerden son tüketicilere geçer.
• Besin zinciri uzadıkça aktarım sırasında meydana gelen enerji kaybı artar, verimlilik ise düşer.
• Çeşitliliğin daha fazla olmasından dolayı su ekosistemlerindeki besin zinciri kara ekosistemlerinden daha uzundur.

Parazit zincir

• Bu tür zincirlerde ilk canlı üretici olmak zorunda değildir.
• İnsan – kene – bakteri – virüs

Saprofit zincir

• Bu tür besin zincirleri ölü organizmalardan ayrıştırıcılara doğru bir yön izler.

Besin ağı (2021, 2023, 2024 TYT’de soruldu)

• Besin ağı, birden fazla besin zincirinin bir araya gelmesi sonucu oluşan karmaşık beslenme ilişkileridir.

Kilit taşı tür (2023 AYT’de soruldu)

• Ekosistemde yok olduğunda veya tamamen dışa göç ettiğinde ekosistemin tamamını olumsuz etkileyen türdür.
• Kilittaşı türün sayısı az da olsa aynı etkiyi gösterir.
• İstilacı tür, ekosisteme dışarıdan katılıp hızla çoğalan türdür (Çekirge).
• Bu tür canlılar ekosistemin dengesini bozar.
• Gösterge (Belirteç – indikatör) tür, değişen ortam şartlarına en az direnç gösteren ve yok olma riski en çok olan türdür.
• Biyolojik birikim, üreticilerden tüketicilere doğru artar ve son tüketicilerde en yüksek değerine ulaşır.
• Bundan dolayı biyolojik birikimden en büyük zararı son tüketiciler görmektedir.

Madde döngüleri

• Ekosistem ekolojisi konusunun bir diğer başlığı da madde döngüleridir.

1- Su döngüsü

• Su molekülleri, ısındıklarında gaz formuna dönüşüp buharlaşır ve atmosfere karışır.
• Bu su buharı, atmosferin soğuk tabakalarından geçerken yoğunlaşır ve yeryüzüne yağmur, kar veya dolu şeklinde yağar.
• Canlılardan doğaya solunum, terleme ve boşaltım yolu ile de su geçişi gerçekleşir.

2- Karbon döngüsü

• Karbonun döngüdeki en yaygın formu CO2 ve CO’tir.
• Fotosentetik ve kemosentetik canlılar CO2’i kullanır.
• Oksijenli solunum, etil alkol fermantasyonu ile atmosfere CO2 verilir.

• Atmosferdeki CO2 oranı %0,03‘tür. Bu oran, fosil yakıtların (Kömür, petrol, doğalgaz) aşırı kullanımı sonucu artmaktadır.
• Kireç taşının aşınması ile de CO2 oluşur.
• Atmosfer karbon oranının artması, atmosferde tutulan güneş enerjisini arttırır.
• Bu durum sera etkisinin gerekenden fazla oluşmasına neden olur.
• Bu durum dünya ortalama sıcaklığının artması sonucunu doğurur.
• Bu duruma küresel ısınma denir.

3- Azot döngüsü

• Atmosferde %78 oranında azot gazı bulunur (Serbest azot).
• Canlılar azotun bu formunu doğrudan kullanamazlar.
• Kullanılamayan azotun toprağa aktarılmasına azot fiksasyonu denir.

Kimyasal azot fiksasyonu

• Serbest azot, şimşek oluşumu sırasında açığa çıkan enerji kullanılarak oksijenle birleşir ve yağmur damlalarına karışarak toprağa aktarılır.

Biyolojik azot fiksasyonu

• Baklagil köklerindeki nodüllerde yer alan rhizobium bakterileri ve siyanobakteriler havadaki serbest azotu toprağa bağlar.
• Çürükçül canlılar ölü organizmaları ayrıştırmaları sonucu açığa aminoasit çıkar.
• Bu canlıların açığa çıkardıkları bu aminoasitleri hücresel solunumlarında kullanmaları sonucu açığa amonyak (NH3) çıkartırlar (Pütrifikasyon).
• Canlılar amonyağı doğrudan kullanamazlar.
• Bu yüzden amonyak, farklı yöntemlerle kullanılabilir hale dönüştürülür.
• NH3 + H = NH4 (Amonyum).
• Bitkiler, kökleri ile amonyumu alarak azot ihtiyaçlarını karşılar.

Nitrifikasyon

• Amonyak kemosentetik canlılar (Bazı bakteri ve arkeler) tarafından nitrit ve nitrata dönüştürülür.
• Bu olaya nitrifikasyon denir.
• Kemosentetik canlılar oksijenli solunum yapmaktadır.

Denitrifikasyon

• Nitrat tuzlarının denitrifikasyon bakterileri tarafından serbest azota dönüştürülerek atmosfere verilmesidir.
• Denitrifikasyon bakterisi oksijensiz solunum yapar.

• Nitrifikasyon toprak verimini arttırırken, denitrifikasyon, toprak verimini azaltır.