Sulak alanların 3 Temel Özelliği ORM 424 SULAK ALAN EKOLOJİSİ Jeo-morfoloji 3. Hafta Sulak Alan Hidrolojisi Hidroloji Su seviyesi, akış, sıklık Fiziko-Kimyasal Çevre iklim Biyota Bitki, hayvan, bakteri Toprak-su kimyasal değişimler Yrd. Doç. Dr. Arda Özen Direk etki Biyolojik geri besleme Yeraltı suyu Hidro (su)+loji (bilim)= Hidroloji Hidroloji (Su Bilimi) Yer kürede (yani yeryüzünde, yeraltında ve atmosferde) suyun çevrimini, Dağılımını, Oluşumunu, Fiziksel,kimyasal ve biyolojik özelliklerini, Çevreyle ve canlılarla karşılıklı ilişkilerini hidrolojik döngü içinde inceler Hidrolojik Araştırmalar Su Miktarı Su Kalitesi Yüzey suyu TAŞINMA Çok çeşitli hidrolojik koşullar Wetland hydroperiod is the seasonal pattern of the water YOĞUNLAŞMA level of a wetland. It defines the rise and fall of a YAĞIŞ EVAPOTRANSPİRASYON KAR ERİMESİ VE YÜZEY AKIŞ wetland s surface. Relative EVAPORASYON Su seviyesi depth YÜZEY AKIŞ E N K A JO FS MM AN MM JH JTAA SE O D İNFİLTRASYON Bitki kökleri ile taşınım aylar 5 YER ALTI SUYU AKIŞI 1
Su Bütçesi Su bütçesi P ET R = DS Yağış DV I P R G O E Dt Buharlaşma-Terleme I: girdiler P: Yağış R: Yüzeysel Akış G: Yeraltı suyu O: Çıktılar E: Evapotransprasyon Kar Yüzeyakışı Süzülme Toprak Nem Depolaması Yeraltısuyu Beslenmesi Girdi Çıktı = Depolamadaki Değişim 7? Yer altı suyu neden girdi yada Çıktı gibi değerlendiriliyor? SIĞ GÖL Su Bütçesi: B Yer altı Suyu Deniz suyu (Tuzlu su sazlıkları) Yer altı Suyu Yüzeysel Akış Yağış Taşkın suları Deniz suyu (Tuzlu su sazlıkları) DV I P O E Dt (1) V : göl hacmi, ΔV/Δt : belli bir zaman dilimindeki göl hacmindeki değişim, (t), Buharlaşma Yağış Çıktılar Girdiler SAZLIKLAR 15-90 cm suya ihtiyaç duyarlar. Gövdelerinde su depolarlar. Yer altı suyu G V B (2) 2
Yer altı Suyu Yer altı Suyu Yağış Yer altına sızma Buharlaşma Suni drenaj Mevsimsel Taşkınlar TAŞKIN OVALARI BATAKLIKLAR/TURBALIKLAR Karasal Ekosistem Sulakalan Hidrolojik koşullara bağlı olarak her iki ekosistemin özelliklerini de taşır Besin ve sucul canlı hareketi Besin girdisi Hidroloji Fizikokimyasal Biyota Bazen/her zaman suyla kaplı Besin: kaynak, değiştirir Genel olarak yüksek: su bitkileri Karasal ekosistemle geçiş içindeki Göller/sulakalanlar SULAK ALAN HİDROLOJİSİ Hidrolojinin Sulak alan Ekosistemi İçin Önemi Hidroloji bir sulak olanı oluşturan özellikleri ve Hidroloji çeşidini belirleyen en önemli özelliktir Belli bir tip sulak alanın var olabilmesini hidroloji kontrol eder. Hidrofit (Sulak alan Bitkisi) Hidrik Toprak 3
3. İnsan Yapısı Sulak Alanlar 1 su ürünleri üretim havuzları (örneğin balık) 2 havuzlar; çiftlik havuzları, depolama havuzları, küçük tanklar (8 ha dan küçük) 3 sulanan araziler; sulama kanalları ve çeltikler 4 mevsimsel taşkın tarım arazileri (yoğun kullanılan sulak çayır ve otlaklar) 5 tuz işletme alanları; tuz panoları, tuzlalar vd. 6 su depolama alanları; rezervuarlar/barajlar/bentler/göletler (8 ha dan büyük) 7 kazılar; moloz/kiremit/kil kazıları, maden ocakları 8 atıksu arıtma alanları; çökeltme havuzları, oksidasyon havzaları 9 kanal ve kanaletler, arklar Hidrolojinin Sulak alan Ekosistemi İçin Önemi Hidroloji, jeomorfoloji* ve iklim tarafından kontrol edilir Sulak alanlar serin ve bol yağış olan bölgelerde daha yoğundur Düz ve hafif eğimli bölgeler dağlık ve dik yamaçlı bölgeler göre daha fazla sulak alan içerir. *Yer'in yüzey şekillerinin tanımlanmasını ve oluşum süreçlerinin açıklanmasını konu edinen bilim dalı Sulak alan Hidroperiyodu: Bir sulak alanın Sulak Alan Hidrolojisi Besin çevrimi su seviyesinin mevsimsel değişimi. Hidroperiyot su seviyesinin iniş ve çıkışını gösterir Bitki dokusu Alanın üretkenliği Su seviyesi Alanın Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri Biyolojik Çeşitlilik Organik Malzeme Birikimi Beslenme, depolama, boşaltım süreçleri, yüzey suyu yer altı suyu etkileşimleri O Ş M A M H T A E E K A Ay Hidroperiyod: Sulak alanın su ile kaplı olduğu zaman diye de tanımlanabilir. 4
Su seviyesi limnograf veya datalogger Su Seviyesi Değişimi: Su izleri Su izi Suda kalmış Yapraklar Su Seviyesi Değişimi (SSD) Doğal veya İnsan kaynaklı Faktörler SSD belirlerler İklim (Yöresel ve Küresel iklim olayları) Havza Karakteristikleri (Jeolojik ve hidrojeolojik yapı,bitki örtüsü,havza büyüklüğü,havzanın ortalama kotu,havza alanının çıkış noktasından olan uzaklığa göre dağılımı,havza eğimi,havzanın alan ve şekil parametreleri Morfometri Su Kullanımı: antroponojenik 5
Yıllık Su Seviyesi Değişimi SSD nin Dönemleri Karasal ile Sucul Ekosistem arasındaki geçiş zonunu belirler (ATTZ) Kısa dönemler gel-git, rüzgar kaynaklı su hareketleri Yıllık Yıllararası Onyıllararası Yüksek su seviyesi Düşük su seviyesi Suiçi Bitkileri Suüstü Bitkileri Islak çayırlar Littoral zon Çamur düzlükleri ÖRNEKLER Yıllık Su Seviyesi Değişimi Su bütün yıl boyunca mevcuttur Su bitkilerinin çeşit ve biyokütlesini belirler Yerel yağmurlara göre değişir Su basar orman sulak alanı Yüksek Normal Düşük Suiçi Bitkileri Yüzen bitkiler Suüstü Bitkileri Islak Çamur çayırlar düzlükleri Yağmurlu periyotta yüzey suyu var fakat yılın geri kalan kısmında yüzey altında birtki kökleri seviyesindedir Littoral zon Yüzey altı suda çok az mevsimsel değişim Önemli mevsimsel değişim Yıllar arası SSD/hidroperiyod SSD aynı değildir İklim ve başka koşullara bağlı olarak değişir Kurak ve ıslak dönemler bir birinden tamamen farklıdır Olabilecek en dramatik hidroperiyod: Amozon Nehri SSD 5-10 m 6
Birincil Üretim Hidrolojide olan küçük değişimler canlı çeşitliliğinde de da çok büyük değişimler yaratır Düşük akış Yüksek akış Tür toplulukları, çeşitlilik ve ekosistem üretkenliği Hidroloji besin tuzu miktarını belirler bu da üretimi ve bitki türlerini etkiler Oksijen miktarına bağlı olarak bakteriden balığa kadar bütün canlı grupları ve türleri etkilenir Haziran Temmuz Agustos Birincil Üretim sulak alanlarda su akışı olan dönemlerde durgun su akışı olmayan dönemlere göre daha fazladır Su Seviyesi Değişiminin Periyodu Sulakalan sulu toprak (hidrik) özelliğinden kuru toprak (mesic) özelliğine geçtikçe tür komposizyonu çeşitliliği artar Uzun süre sualtında kalan sulak alanlarda tür çeşitliliği azalır SSD nin periyodu önemlidir Baharda çok düşük/çok yüksek su seviyesi bitki gelişimini sınırlar Yaz aylarında çok hızlı su seviyesi düşüşü bitkilerin erken ölmesine neden olur Kışın çok düşük su seviyesi bitkilerin buz altında donarak ölmesine neden olur Bitki Çeşitliliği Her zaman su altında kalan En az tür çeşitliliği Su altında sonra hidrik toprak Orta derecede tür çeşitliliği Önce hidrik toprak ve sonra su altında: Orta derecede tür çeşitliliği Hidroperiyot veya Su seviyesi değişiminin Sığ Göllerde Su içi Bitki Gelişimindeki Rolü Her zaman hidrik toprak En yüksek derecede tür çeşitliliği 7
SIĞ GÖL SULAK ALANLAR Sığ göller su seviyesi değişimine karşı oldukça hassastırlar. Su bitkilerin baskın olduğu berrak su Su Kuşu Çeşit ve Yoğunluğu Bitki çeşitliliği ve yoğunluğu ile doğru orantılı olarak artar. Fitoplankton/AKM baskın olduğu bulanık su Kaynak: Scheffer, 1998 Su içi bitkiler gelişme dönemlerindeki düşük su seviyesinde aşırı artış gösterirler. Göl Derinlik Profili Su içi Bitki Gelişimi İçin Kritik Olabilir Düşük Su Seviyesinde (DSS) bitki gelişimi gözlenir. DSS Yüksek Su Seviyesinde (YSS) bitki gelişimi gözlenir. YSS DSS Florida Everglages Sulak alanı Küçük balıklar Büyük balık Su seviyesi yüksek iken hem büyük hem de küçük balıklar küçük ve büyük gölcüklerde bulunur 8
Yüksek SS Su seviyesi düşmeye başladıkça hem büyük hem de küçük balıklar sığınak olan derin sulara kaçar Düşük SS Su seviyesi düşdükçe özellikle küçük birikintilerde kalırlar zira büyük havuzcuklarda büyük balıkların avlanma baskısı artar Su seviyesi tekrar yükseldiğinde küçük balıklar barınaklarından çıkıp sulak alana tekrar yayılırlar... Üreme mevsimi Sulak Alanlarda su seviyesindeki azalmaya bağlı olarak balıkların yumurtlama alanlarında azalma ve sonrasında populasyonlarında azalma Su seviyesindeki azalmaya bağlı toplu balık ölümleri Düşük su seviyesinde su içi bitkilerin artması ile balıkların yumurtlama alanlarının azalması ve yumurtaların dip çamuru altında kalması Dere Kurumaları ve Balık Ölümleri Sungu Deresi, Muş, 2010 Ötrofikasyon Artışı ve Balık Ölümleri Eymir ve Mogan, Ankara Balık Ölümleri, 2007 Buca, İzmir,2010 Hidroperiyodun Amfibi Populasyonuna Etkisi Hidroperiyoda bağlı olarak larval gelişme zamanı ve avcı komünitelerin yapısı belirlenir. Kalıcı su kaynaklarındaki balıklar geçici su kaynaklarına suların yükselmesi ile geçip amfibiler için tehdit oluşturabilir. Kurbağaların tipik hayat Döngüsü İribaşdan ergin kurbağa olabilmek için 3 ay suda yaşaması gereklidir Metamorfoz olabilmesi için su elzemdir Erginler çıktıktan sonra yaşam karada devam eder sadece çiftleşmek için suya ihtiyaç duyulur 9
Metamorfoza ulaşıp hayatta kalan birey oranı Rana sphenocephala Hidroperiyotun Etkisi Uzun hidroperiyot daha fazla R. sphenocephala yavrularının metamorfoz geçirmesini sağlıyor. Düşük su seviyesi çift yaşamlı kurbağaları çok yoğun etkilemektedir Su altında kalma zamanı (gün) Su Seviyesi Değişimi Hidroperiyotun İnsanlara Etkisi SSD/Hidroperiyotun İnsanlara Etkisi Taşkınlar Hatay Havaalanı su altında kaldı Günümüzde Asi nehri taştı tarlalar ve köy yolları sular altında kaldı. Geçmişte 10
Zaman ( Süre ) Meteorolojik Kuraklık Hidrolojik Kuraklı Tarımsal Kuraklık KURAKLIK KURAKLIK Yağış açığı ( miktar şiddet zaman ) İnfiltrasyonda azalma, yüzey akış, yeraltı suyu beslenmesinde azalma Yüksek sıcaklık, çok rüzgar, düşük nisbi nem, aşırı güneşlenme, bulut kapalılığının azlığı Terleme ve buharlaşmada azalma Toprak Suyunda Azalma Bitkide su stresi, biyomas ve verimde azalma Akarsu seviyelerinde azalma, Rezervuarlara akışlarda azalma, Islak alanlarda yaban hayatta azalma Ekonomik Etkiler Sosyal Etkiler Çevresel Etkiler Su miktarı ve akış hızı azalması, enerji üretiminin düşmesi Tarımsal sulama ihtiyacı ve ürün deseninde değişim Nehir akış düzeninin bozulması, su miktarı ve kalitesinin azalması, su canlılarının yok olması 11