Çevre Biyolojisi

Transkript

1 Çevre Biyolojisi Çağatay Tavşanoğlu Bölüm-1 Yaşam Formlarının Temel Organizasyonu Güz

2 Yaşam Yaşam nedir? Yaşam neden bu kadar çeşitlidir? Yaşam neden derin deniz diplerinden atmosfere kadar yayılmıştır?

3 Yaşamın temel özellikleri Hücresel organizasyon Beslenme Gelişim Solunum Tepki Hareket Boşaltım Üreme

4 Hücresel organizasyon Tüm organizmalar bir ya da daha fazla sayıda hücreden oluşurlar Koaservatlar

5 Beslenme Gelişim için gerekli olan madde ve enerji kazanımını sağlar Ototrofik Fotosentez (ışık enerjisi besin) Kemosentez (kimyasal enerji besin) Heterotrofik organizmalar Biyolojik kullanılabilir besin maddeler ürünler enerji Sindirim enzimleri

6 Gelişim Büyüme Kristaller, dış kısımlarına yeni maddeler eklenmesi ile büyürler Canlı organizmalar, aldıkları besin maddelerini metabolizma faaliyetleri sonucu kullanarak büyürler

7 Solunum Zengin enerjiye sahip bileşiklerden oksijen kullanarak (aerobik solunum) oksijen kullanmayarak (anaerobik solunum) kimyasal tepkimeler sonucu enerji açığa çıkmasıdır

8 Tepki Canlılar, iç ve dış ortamdaki değişikliklere cevap verirler. Büyüme (bitkiler) Hareket (hareketli organizmalar): Fizyolojik değişimler Cansız maddeler ise dış etkilere pasif olarak ve dış güçlerin etkisi ile cevap verebilir

9 Hareket Canlılar, hücre ya da organizma düzeyinde organizmanın kendisinde gerçekleşen olaylar sonucu hareket ederler

10 Boşaltım Canlı organizmalar metabolizma artıklarını kendilerinden uzaklaştırırlar

11 Üreme Tüm canlılar, türlerinin devamını garanti altına almak için çoğalırlar Cansız maddeler de kendilerini bazen kopyalayabilir (kristaller, yangının yayılması) Kalıtsal materyal (DNA ve RNA)

12 Metabolizma Katabolizma Karmaşık bileşiklerin enzim kullanılarak daha basit bileşiklere yıkılmasıdır. Enerji açığa çıkar. Anabolizma Enerji ve madde kullanarak basit bileşiklerden karmaşık yapılı bileşikler oluşturulmasıdır

13 Canlı organizmalar, kalıtsal materyali kullanarak üreme ve anabolik metabolizma gerçekleştirebilen yapılar olarak tanımlanırlar Canlıların çeşitliliği ise değişik organizasyon düzeylerinde ve farklı ortamlarda gelişen çok farklı olaylar ve mekanizmaların, canlılık özelliklerini farklı şekillerde değiştirmesi ile ortaya çıkmıştır

14 Hücre Canlılığın temel birimidir Prokaryotik ve Ökaryotik hücreler

15 Özellikler Prokaryotik Ökaryotik (bitki) Ökaryotik (hayvan) Büyüklük 1-10 μm çapında μm çapında μm çapında Plazma membranı Hücre duvarı Genellikle (peptidoglikan) + (selüloz) - Nükleus membranı Nükleolus DNA + (tek halkasal) + (kromozomlar) + (kromozomlar) Mitokondri Kloroplast Endoplazmik retikulum Ribozom Vakuol - + (genellikle geniş, tek) Golgi aygıtı (küçük) Lizozom - sıklıkla genellikle Hücre iskeleti - + +

16 Plazma zarı Suyun hareketi Büyük hacimli maddelerin hücre içine alınması Moleküllerin ve iyonların kontrollü taşınımı Kimyasal mesajların alınması (hormonlar) Diğer hücrelerle olan bağlantıların sağlanması

17 Zardan madde geçişi: pasif taşıma Zarın iki tarafındaki konsantrasyon farkından kaynaklanır Difüzyon Ozmoz Kolaylaştırılmış difüzyon

18 Zardan madde geçişi: aktif taşıma Konsantrasyon gradiyentine karşı işler bu nedenle enerji gerektirir Sodyum (Na + ) Potasyum (K + ) pompası

19 Zardan madde geçişi: endositoz Küçük besin ya da sıvıların kapsanarak hücre içine alınması

20 Hücre organelleri

21 Organel Nükleus Endoplazmik retikulum Ribozom Temel işlevleri Hücre aktivitesinin kontrolü, DNA saklanması Protein sentezi, materyal dağılımı Protein sentezi Mitokondri Hücre metabolizması için kimyasal enerji dönüşümü Plastidler (sadece bitki hücrelerinde) Golgi kompleksi Lizozom Vakuol Mikroflamentler ve mikrotübüller Sil ve flagellum Mikrobadiler Işık enerjisinin kimyasal enerjiye dönüşümü, besin ve pigment depolama Sentez, materyallerin paketlenmesi ve dağılımı Sindirim, artıkların atılımı Sindirim ve depolama Hücre yapısı, hücre içi yapıların hareketi Hareket ve dış akışkanlığın yapımı Kimyasal dönüşüm ve boşaltım

22 Yaşamsal maddeler Yerkabuğundaki 92 elementten sadece 11 i doğal olarak canlı organizmalarda bulunur. Aslında, diğer birçoğunun ise zerre kadar da olsa bulunması gerekir

23 Element Sembol Yerkabuğu (%) İnsan (%) Temel rolü Oksijen O 46,6 65 Hücresel solunum/suyun bileşeni Kalsiyum Ca 3,6 1,5 İskelet/hücre bağlantısı/ kas kasılması Sodyum Na 2,8 0,2 Hücrelerde ana pozitif iyon/ sinir işlevi Potasyum K 2,6 0,4 Hücrelerdeki ana pozitif iyon/ sinir işlevi Magnezyum Mg 2,1 0,1 Birçok enzimin bileşeni Hidrojen H 0,14 9,5 Elektron taşıyıcısı/ suyun ve birçok organik molekülün bileşeni Fosfor P 0,07 1,0 Nükleik asitler/ enerji transferinde önemli (ATP sistemi) Karbon C 0,03 18,5 Tüm organik moleküllerin temel bileşeni Kükürt S 0,03 0,3 Birçok proteinin bileşeni Klor Cl 0,01 0,2 Hücrelerdeki temel negatif iyon Azot N <0,01 3,3 Tüm proteinlerin ve nükleik asitlerin bileşeni

24 Su Çok basit bir moleküldür, ancak yaşam için çok önemlidir Yeryüzünün dörtte üçünü, canlı vücudunun yaklaşık üçte ikisini kaplar Su, polar bir moleküldür (+ ve uçlara sahiptir) Su, hidrojen bağları içerir

25 Suyun eşsiz özellikleri Su evrensel bir çözücüdür İçerisinde çözünebilen polar moleküller ve iyonlar arasındaki tepkimeleri kolaylaştırır Su molekülleri hidrojen bağları ile birbirlerini çekerler Adezyon (diğer polar yüzeylere temas ettiklerinde) Adezyon, biyolojik taşıma sistemlerinin gelişmesine olanak veren yüzey gerilimi ve kılcal hareketi sağlar

26 Suyun eşsiz özellikleri Su yüksek özgül ısıya sahiptir Çoğu bileşikten daha yavaş ısınır ve daha yavaş soğur Bu özellik suda yaşayan canlılar ani sıcaklık değişimlerine karşı korunmuş olurlar Su yüksek buharlaşma ısısına sahiptir Suyu buhara çevirmek için nispeten daha yüksek miktarda enerjiye gereksinim vardır Bu nedenle bir yüzeyden suyun buharlaşması yüzeyin soğumasına neden olur

27 Suyun eşsiz özellikleri Suyun yoğunluğu 4 o C deyken en yüksektir Sıcaklık donma noktasına doğru düştükçe su yoğunluğu azalır Buzun yoğunluğunun sudan hafif olması nedeniyle su yüzeyden donmaya başlar Yüzeydeki buz tabakası daha derinlerdeki donmaya karşı bir yalıtım mekanizması sağlar (kış aylarında tatlısu ekosistemlerindeki canlılar) Suyun iyonlaşması sonucunda hidrojen (H + ) ve hidroksil (OH - ) iyonları oluşur Saf suyun ph sı 7 dir

28 Kurşun, uranyum, neon ve silikon da su ile benzer özellik gösterirler ve donduklarında genişlerler. Diğer maddeler ise tam tersi özellik gösterirler. Suyun 4 C de en yüksek yoğunluğa sahip olmasının nedeni, buzun hekzagonal kristal yapısı ve büyük ölçüde de hidrojen bağlarının sıradışı esnek özelliği ile ilgilidir. Su soğudukça kristal yapısı şeklinde yığın oluşturmaya çalışır, ancak bu sırada bağın dönme ve yaylanma özelliği nedeni ile esner. Bunun sonucunda da her bir su molekülü komşu molekülden biraz uzaklaşmış olur.

29 Yaşamın çeşitliliği Şu ana kadar 1,5 milyon tür tanımlanabilmiştir Dünyada milyon tür olduğu tahmin edilmektedir Son modelleme araştırmaları 8,7 milyon tür var olabileceğini göstermiştir

30 Organizasyon düzeyleri Birey Populasyon Kommünite Ekosistem

31 Tür kavramı Türler, şekil (fenotip), ekoloji, genetik bileşim (genotip) ve evrimsel geçmiş bakımından ayrı birimlerdir. Ancak bir türe ait bireyler birbirlerine benzerler Biyolojik tür tanımı: Kendi aralarında üreyebilen ya da üreme potansiyeli olan, diğer gruplardan üreme yalıtımı ile ayrılmış doğal populasyonların oluşturduğu gruptur

32 Tür kavramı Türler, şekil (fenotip), ekoloji, genetik bileşim (genotip) ve evrimsel geçmiş bakımından ayrı birimlerdir. Ancak bir türe ait bireyler birbirlerine benzerler Biyolojik tür tanımı: Kendi aralarında üreyebilen ya da üreme potansiyeli olan, diğer gruplardan üreme yalıtımı ile ayrılmış doğal populasyonların oluşturduğu gruptur

33 Yalıtım mekanizmaları Habitat yalıtımı: aynı coğrafi bölge içinde farklı habitatlarda bulunma

34 Yalıtım mekanizmaları Habitat yalıtımı: aynı coğrafi bölge içinde farklı habitatlarda bulunma Zamansal (mevsimsel) yalıtım: eşeysel olgunluğa erişmenin ya da üremenin yılın farklı dönemlerine denk gelmesi

35 Yalıtım mekanizmaları Habitat yalıtımı: aynı coğrafi bölge içinde farklı habitatlarda bulunma Zamansal (mevsimsel) yalıtım: eşeysel olgunluğa erişmenin ya da üremenin yılın farklı dönemlerine denk gelmesi Davranış yalıtımı: bireylerini birbirini eş olarak tanımasına yönelik görsel, işitsel, dokunsal ve kokusal özelliklerin uyuşmaması

36 Yalıtım mekanizmaları Habitat yalıtımı: aynı coğrafi bölge içinde farklı habitatlarda bulunma Zamansal (mevsimsel) yalıtım: eşeysel olgunluğa erişmenin ya da üremenin yılın farklı dönemlerine denk gelmesi Davranış yalıtımı: bireylerini birbirini eş olarak tanımasına yönelik görsel, işitsel, dokunsal ve kokusal özelliklerin uyuşmaması Mekanik yalıtım: üreme ile ilgili yapıların uyuşmaması

37 Yalıtım mekanizmaları Habitat yalıtımı: aynı coğrafi bölge içinde farklı habitatlarda bulunma Zamansal (mevsimsel) yalıtım: eşeysel olgunluğa erişmenin ya da üremenin yılın farklı dönemlerine denk gelmesi Davranış yalıtımı: bireylerini birbirini eş olarak tanımasına yönelik görsel, işitsel, dokunsal ve kokusal özelliklerin uyuşmaması Mekanik yalıtım: üreme ile ilgili yapıların uyuşmaması Gamet yalıtımı: erkek ve dişi gametlerin uyuşmazlığı

38 Yalıtım mekanizmaları Habitat yalıtımı: aynı coğrafi bölge içinde farklı habitatlarda bulunma Zamansal (mevsimsel) yalıtım: eşeysel olgunluğa erişmenin ya da üremenin yılın farklı dönemlerine denk gelmesi Davranış yalıtımı: bireylerini birbirini eş olarak tanımasına yönelik görsel, işitsel, dokunsal ve kokusal özelliklerin uyuşmaması Mekanik yalıtım: üreme ile ilgili yapıların uyuşmaması Gamet yalıtımı: erkek ve dişi gametlerin uyuşmazlığı Hibrit başarısızlığı Hibritin yaşama yeteneğinin olmaması; eşeysel olgunluğa ulaşamaması Hibrit kısırlığı; hibritin üreme hücresi üretememesi

39 Genel olarak türler, fenotip ve genotip benzerliği temel alınarak ayırılırlar. Çoğu tür morfolojik farklılıklar temel alınarak tanımlanır, ancak moleküler genetik teknikleri kullanılmaya başlandıktan sonra sibling türlerin varlığı ortaya çıkmıştır. Sibling türler, morfolojik olarak ayırt edilemeyen, ancak davranış, genetik ve/veya kromozom özellikleri ile ayırt edilebilen, aralarında düşük düzeyde hibridizasyon bulunan türlerdir

40 Sınıflandırma ve binominal sistem Linnaeus Her türün ismi bir cins ismi ile başlar, bu cins ismini bir sıfat takip eder. Cins ismi büyük harfle başlar. Her ikisi de Latince ve italik yazılır. Bir türün bilimsel ismi tüm dünyada aynıdır. Homo sapiens, Quercus coccifera, Felis domesticus

41 Alemler Archaea çoğu kemosentetik (sülfür bakterileri) Bacteria fotosentetik, kemosentetik Ökarya Protista tek hücreli ökaryotlar Bitkiler - fotosentetik Mantarlar- heterotrof, çürüme ve döngülerde önemliler Hayvanlar- heterotrof, karmaşık sinir sistemi

42

43

44 Tetis Denizi

45 Tetis

46

47

48

49 Anadolu dağları, A. alpina nın küresel çeşitliliğinin beşiği (7-2 Mya) Ansell et al. (2011)

50 Pleistosen buzullaşmaları

51

52

53

54

55

56