B ölüm 1. DOÐAL SÝSTEMLER EKOSÝSTEM VE MADDE DÖNGÜSÜ KONULAR BÝYOÇEÞÝTLÝLÝK EKOSÝSTEMLERÝN ÝÞLEYÝÞÝ ENERJÝ AKIÞI VE MADDE DÖNGÜSÜ HÝDROELEKTRÝK POTANSÝYEL Temel Kavramlar Biyoçeþitlilik Su ekosistemi Besin zinciri Ekolojik döngü Enerji akýþý Hidroelektrik potansiyel
BÝYOÇEÞÝTLÝLÝK y KONUYA BAÞLARKEN Çevrenizde hangi bitki ve hayvan türleri yaþamaktadýr? Bu türler bulunduklarý çevrenin hangi özelliklerine göre yaþama imkâný bulmuþtur? Belirtiniz. Yapýlan araþtýrmalar, canlýlarýn toprak yüzeyinden yaklaþýk 10 m derinliðe ve 120 m yüksekliðe kadar yaþayabildiklerini göstermiþtir. Daha yükseklerde ise geçici olarak yaþayan kuþ, bakteri, virüs vb. canlý ve canlý kalýntýlarýna rastlanabilir. Deniz ve göllerde de canlýlarýn büyük bir bölümü su yüzeyine yakýn tabaka içinde yaþamaktadýr. Biyosferde deðiþik habitatlar ve bu habitatlarda yaþayan çok çeþitli canlý türleri vardýr (Þekil 1). Canlýlarýn yeryüzündeki daðýlýþý, coðrafi þartlarla yakýndan ilgilidir. Coðrafi þartlar dünyanýn her yerinde ayný deðildir. Canlý türleri kendi yaþam þartlarýna uygun alanlarda yayýlýþ gösterir. Coðrafi þartlarýn deðiþmesi durumunda canlý türleri yeni ortama uyum saðlar ya da uygun yaþam koþullarýnýn olduðu ortamlara göç eder. Göç edemeyen ve yeni ortama uyum saðlayamayan canlý türlerinin nesli önce azalýr sonra da yok olur. Biyoçeþitlilik yalnýzca tür çeþitliliði olarak düþünülmemelidir. Biyoçeþitlilik; bir bölgedeki genlerin, türlerin, ekosistemlerin, ekolojik olaylarýn oluþturduðu bir bütündür. Bu bütünün içinde uzun süre- Þekil 1: Canlýlarýn yaþam alaný biyosfer li etkileþime dayalý bir düzen, bir uyum vardýr. Bu nedenle biyoçeþitliliði oluþturan unsurlar arasýndaki denge ekosistemin sürekliliði bakýmýndan önemlidir.? BUNLARI BÝLÝYOR MUSUNUZ? Ülkemizdeki hayvan türü sayýsýnýn, tüm Avrupa Kýtasý nda yaþayan hayvanlarýn 1,5 katý olduðunu, Endemik bitki tür sayýsýnýn Anadolu'da 3000 iken Avrupa'da 2500 civarýnda olduðunu, Son yüzyýlda dünyada 30 bin bitki türünün yok olduðunu, Hayvan ve bitki türlerinden günde 3 canlý türünün neslinin tükendiðini, Dünya yüzeyinin % 6 sýnýn çölleþmiþ, % 29'unun da çölleþmekte olduðunu, Büyük bir kayýn aðacýnýn 72 kiþinin günlük oksijen ihtiyacýný karþýladýðýný biliyor muydunuz? O DERS DIÞI ETKÝNLÝK Dünyada ve Türkiye'de nesli yok olan hayvan ve bitki türlerini araþtýrýnýz. Araþtýrma sonuçlarýnýzdan oluþan bir pano hazýrlayarak arkadaþlarýnýzla paylaþýnýz. 2 Ekosistem ve Madde Döngüsü
G ETKÝNLÝK Canlýlarýn yeryüzüne daðýlýþýný etkileyen faktörlere baðlý olarak farklý bitki ve hayvan topluluklarýný barýndýran bölgeler bulunur. Bu bölgelerde çeþitli özelliklere sahip pek çok ekosistem vardýr. Benzer bitki ve hayvan topluluklarýný barýndýran bu bölgelere biyom adý verilir. Her biyomun kendine özgü bitki ve hayvan türleri vardýr. Karasal biyomlar, genellikle orada hâkim olan bitki türüne göre, su biyomlarý ise suyun özelliklerine göre sýnýflandýrýlýr. Yukarýdaki haritada yeryüzündeki büyük biyomlar gösterilmiþtir. Haritayý inceleyerek bu bölgelerde biyomlarýn oluþmasýnda hangi faktörlerin nasýl etkili olduðunu söyleyiniz. Ekosistem ve Madde Döngüsü 3
Þekil 2 de yeryüzündeki biyomlar gösterilmiþtir. Farklý özelliklere sahip bitki ve hayvan türleri bu alanlarda yaþama imkâný bulmuþtur. Aþaðýdaki tabloda bu yaþam alanlarýna ait örnekler verilmiþtir. Hayvanlara ait olan örnekler biyomlar içinde en fazla yoðunluk gösteren türlerden seçilmiþtir. Hayvanlarýn daðýlýþý ayný biyom içinde bile farklýlýk gösterir. Örneðin, ýlýman otlak biyomunda orta enlemlerde evcil türlerin, Avustralya da kangurunun, kuzey Amerika da bizonun yayýlýþ gibi. Biyom Bitki Örtüsü Hayvanlar Tropikal yaðmur ormanlarý Sürekli yeþil kalan, yayvan yapraklý aðaçlardan oluþan ormanlar, otsu ve kýsa boylu bitkiler Fil, þempanze, orangutan, yarasa, kartal, yýlan, kertenkele, kurbaða, domuz, antilop, kaplan, jaguar, leopar, yýlan, diðer kuþ türleri, kelebek türleri, böcek türleri Savan Çöl Yüksek boylu otlar, yer yer aðaçlar, çalýlar Su tutabilen bitkiler (kaktüs vb.), çalýlýklar Zebra, zürafa, babun, aslan, çita, Afrika vahþi köpeði, bizon, firavun faresi, deve kuþu, timsah, geyik, antilop Deve, yýlan, kertenkele, örümcek, yarasa, yer sincabý, akbaba, karýnca, çöl kurbaðasý, bazý böcek ve kuþ türleri Ilýman, yaprak döken ormanlar Sonbaharda yapraklarýný döken aðaçlardan oluþan ormanlar, orman altý florasý Kartal, ayý, sincap, fare, gelincik, samur, sansar, karaca, geyik, çakal, köstebek, kurbaða, timsah, sürüngen, kuþ ve böcek türleri Ilýman çayýrlar Çeþitli otlar (step, çayýr, preri) Lama, bizon, antilop, zebra, zürafa, fil, geyik, kanguru, yýrtýcý kuþlar, bufalo, yabani at Çalýlýk Çalýlýk ve bodur aðaçlar Çakal, yabani koyun, keçi, tavþan, kurt, çalýkuþu, tilki, puma, kokarca, böcek ve kuþ türleri Ýðne yapraklý ormanlar Tundra Tayga, boreal ormanlarý Aðaçsýz, kaya yosunlarý, likenler, otlar ve bazý küçük çalýlar Samur, vizon, vaþak, kunduz, geyik, ayý, tilki, kartal, kurt, baykuþ, su samuru, kar tavþaný, kutup porsuðu, kuþ ve böcekler Kutup tilkisi, ren geyiði, tilki, kar kuþlarý, misk öküzü, boz ayý, kutup ayýsý, karibu, palyaço ördek, bazý kuþ ve böcek türleri (yaz dönemi) Deniz biyomlarý Bitkisel planktonlar Çeþitli balýk türleri, midye, yengeç, balina, yunus, deniz anasý, ahtapot, deniz yýldýzý, hayvansal plankton vb. Tatlý su biyomlarý Saz, kamýþ, nilüfer gibi bitkiler ve bitki planktonlarý Balýklar, kurbaðalar, bazý böcek türleri, solucanlar, yumuþakçalar Kutuplar Bitki örtüsü yok Kutup ayýsý, kutup tilkisi, penguen, fok Dað biyomu Dikey yönde deðiþen iðne yapraklý orman, bitki örtüsünden yoksun alan Kartal, dað keçisi, tibet öküzü (yak), kar tavþaný, yýrtýcý hayvanlar Þekil 2: Büyük yaþam alanlarýndaki bazý bitki ve hayvan türleri 4 Ekosistem ve Madde Döngüsü
Ekosistem ve Madde Döngüsü 5
Bitki ve hayvanlarýn yeryüzüne daðýlýþýnda deðiþik faktörler etkili olmaktadýr. Bu faktörlerin neler olduðunu birlikte inceleyelim. CANLILARIN YERYÜZÜNE DAÐILIÞINI ETKÝLEYEN COÐRAFÝ FAKTÖRLER CANLILARIN YERYÜZÜNE DAÐILIÞINI ETKÝLEYEN COÐRAFÝ FAKTÖRLER I - Fiziki Faktörler II - Biyolojik Faktörler lll - Paleocoðrafya a. Ýklim b. Yer þekilleri c. Toprak a. Ýnsan b. Diðer canlýlar a. Kýtalarýn kaymasý b. Ýklim deðiþiklikleri I. Fiziki faktörler a. Ýklim Bitkilerin geliþmesi ve büyümesi için belirli bir sýcaklýða ihtiyaç vardýr. Bu nedenle sýcaklýk bitki çeþitliliði ve bunlarýn yayýlýþ alanlarý üzerinde etkilidir. Birçok bitki türü için sýnýrlayýcý en alt ve en üst sýcaklýk -40 C ile +40 C arasýndadýr. Bitkiler, farklý sýcaklýk isteklerine baðlý olarak ekvatordan kutuplara doðru sýralanmýþtýr. Þekil 2: Sýcaklýk ve nemliliðin bitki türleri üzerindeki etkisi Su, bitkiler için hayati önem taþýr. Bitkiler ihtiyaç duyduklarý suyu yaðýþ, hava ve topraðýn neminden elde eder. Bitkilerin çoðunun bünyesinde bulunmasý gereken su miktarý belli bir oranýn altýna düþtüðünde bitkiler yaþamsal fonksiyonlarýný kaybeder. Bu nedenle yeryüzünün kurak ve yarý kurak sahalarýnda bitki örtüsünün sýk olmadýðý görülür (Þekil 2). Bitkilerin yeryüzüne daðýlýþý, hayvanlarýn daðýlýþýný doðrudan etkiler. Her iklim kuþaðýnda bulunan bitki örtüsü, kendine özgü hayvan topluluklarýný bünyesinde barýndýrýr. Genel olarak sýcak iklimlerin etkili olduðu alanlarda hayvan türleri, soðuk iklim bölgelerine göre daha fazladýr. Örneðin, Kanada'da 15 memeli hayvan türü varken bu sayý Orta Amerika'da 150 ye ulaþýr. Yandaki þekli inceleyerek sýcaklýk ve nemin bitki türlerinin daðýlýþý üzerinde nasýl etkili olduðunu söyleyiniz. 6 Ekosistem ve Madde Döngüsü
Bitki ve hayvan türleri yaþamlarýný devam ettirebilmek için bulunduklarý ortamýn iklim koþularýna uyum saðlamak (adaptasyon) zorundadýr. Dünyanýn farklý yerlerinde adaptasyonun nasýl gerçekleþtiðini örneklerle inceleyelim. Tropikal Yaðmur Ormanlarý Tropikal ormanlar uzun boylu, geniþ yapraklý ve sýk aðaçlardan meydana gelir. Burada yapraklarý daima yeþil kalan türler yaygýndýr. Yaðmur ormanlarýnýn varlýðý, sürekli yaðýþ ve yüksek sýcaklýklarla ilgilidir. Yaðmur ormanlarýnýn kendine has özellikleri buralarda farklý canlý türlerinin yaþamasýna olanak saðlayan katmanlar oluþturmuþtur (Resim 1). Resim 1: Tropikal yaðmur ormanlarýnýn katmanlarý 50 m den yüksek, ýþýk istekleri fazla olan aðaçlarýn yaprak ve dallarýnýn bulunduðu katmandýr. 30-40 m yükseklikteki aðaçlarýn ve sarmaþýklarýn oluþturduðu katmandýr. Ormandaki canlýlarýn çoðu, güneþ ýþýðýndan yararlanabildikleri için bu katmanda yaþar. Daha az ýþýk alan, küçük ve genç aðaçlarýn oluþturduðu katmandýr. Birçok bitki türü için uygun ortam saðlar. Otlardan, aðaç kökleri ve dökülmüþ yapraklardan oluþan katmandýr. Yerde yaþayan canlýlar ve böcekler için uygun ortam saðlar. C BÝLGÝ NOTU Ekvatoral yaðmur ormanlarý dünyanýn en zengin doðal yaþam alanlarýdýr. Bitki ve hayvan türlerinin % 50-70 ini bu ormanlarýn barýndýrdýklarý tahmin edilmektedir. 10 km² lik yaðmur ormaný alaný ortalama olarak: * 15.000 tür çiçek * 750 tür aðaç * 400 tür kuþ * 100 tür sürüngen * 60 tür kurbaða * 4000 tür böcek barýndýrmaktadýr. Tropikal bölgelerdeki türlerin zenginliði üzerinde hangi faktörler etkili olmuþtur? Ekosistem ve Madde Döngüsü 7
Çöller Ýklim koþullarýna göre kurak ve yüksek sýcaklýða sahip alanlara sýcak çöl, aþýrý düþük sýcaklýktaki alanlara da soðuk çöl denilmektedir. Sýcaklýk, ýþýk ve yaðýþ miktarýnýn bitki ve hayvan yaþamýndaki sýnýrlayýcý özelliði çöllerde belirgin biçimde görülür. Çöller, çetin iklim koþullarý nedeniyle fauna ve flora bakýmýndan fakir ortamlardýr (Fotograf 1). Sýcak çöllerde suyun azlýðý bitkiler ve hayvanlar için en önemli sorundur. Bu nedenle çöl bitkilerinin bir kýs- Fotoðraf 1: Sýcak çöl bitkileri mý suyu bulduðu zaman onu en yüksek düzeyde kullanarak kýsa sürede filizlenir, meyve verir ve tohum saçar. Tohumlar da su buluncaya kadar bekler. Bazý çöl bitkilerinin su kaybýný en aza indirmek için topraðýn üstündeki bölümleri çok küçüktür. Bunlarýn toprak altýnda yaygýn kökleri vardýr. Bazýlarý ise güneþ ýþýðýnýn etkisini en aza indirecek kadar ince ve uzundur. Örneðin, Saguara kaktüsü 15 m yüksekliðe ulaþýr (Fotoðraf 2). Kaktüs gibi Fotoðraf 2: Saguaro kaktüsü bitkiler suyu gövdelerinde depolar. Yapraklarýn yerini Fotoðraf 3: Kaktüsün dikenli dýþ yapýsý alan dikenler, nem kaybýný azaltýr (Fotoðraf 3). Çöllerde yaþayan birçok hayvan türünün kendine has davranýþsal ve yapýsal özellikleri vardýr. Çöl hayvanlarý fazla ýsýyý bedenlerinden uzaklaþtýrmak için deðiþik mekanizmalar kullanýr. Birçok çöl hayvanýnýn rengi baþka bölgelerdeki hayvanlara kýyasla daha açýktýr. Pek çok çöl hayvaný, su ihtiyaçlarýný bitkilerden özellikle su depolayan kaktüslerden temin eder. Örneðin, bazý çöl kertenkeleleri, çoðunlukla hareket halindedir ve sadece gölgede dinlenir. Yarasa, yýlan, kemirgen, tilki, kokarca gibi hayvanlar geceleri ortaya çýkar, gündüzleri serin bir oyuk ya da maðarada uyur (Fotoðraf 4). Fotoðraf 4: Çöllerde yaþayan deðiþik hayvan türlerine örnekler 8 Ekosistem ve Madde Döngüsü
Soðuk çöller, buzlarla kaplý olduðu için yaðýþ alan kýyý kesimleri dýþýndaki yerlerde yaþam pek mümkün deðildir. Burada yaþayan penguen, fok, kutup tilkisi, beyaz ayý ve kuþ gibi hayvanlar besinlerini genellikle denizden saðlar (Fotograf 5). Kutuplarda yaþayan hayvanlar, düþük sýcaklýklar ve besin yetersizliði gibi þartlara uyum saðlamak zorundadýr. Örneðin, kutup ayýlarý, soðuktan korunmak için buzun içinde kazdýklarý yuvalarda kýþý uyuyarak geçirir. Resim 2: Kutup bölgesi þartlarýna uyum saðlayan hayvanlar Fotoðraf 5: Soðuk iklim koþullarýnda yaþayan pen guenler Kutup bölgelerindeki yaþam koþullarýna uyum saðlamýþ olan foklarýn derilerinin altýnda kalýn bir yað tabakasý mevcuttur. Bu tabaka soðuk sularda yaþayan foklarýn vücut ýsýsýnýn çabuk düþmesini önler (Resim 2). O DERS DIÞI ETKÝNLÝK Ülkemizin de içinde bulunduðu Akdeniz iklim kuþaðýna ait bitki ve hayvan türleri hakkýnda bilgi toplayýnýz. Bu türlerin çevre koþullarýna nasýl uyum saðladýðýný araþtýrýnýz. Elde ettiðiniz bilgileri sýnýfta arkadaþlarýnýzla paylaþýnýz. b. Yer Þekilleri Yeryüzündeki önemli dað sýralarýnýn yakýn bölgeler arasýnda meydana getirdiði iklim farklýlýðý canlý yaþamý üzerinde de çeþitliliklere neden olmuþtur. Daðlarýn denize bakan yamaçlarýnda ýlýman iklim þartlarýna baðlý olarak tür çeþitliliði fazla iken iç kesimlerde azdýr. Örneðin, Toroslar ve Kuzey Anadolu Sýradaðlarýnýn kuzey ve güney kesimleri farklý bitki türlerinin yayýldýðý önemli jeomorfolojik birimlerdir. Kara ve denizlerin daðýlýmý, canlýlarýn yeryüzüne yayýlýþýný etkiler. Denizler karalarda yaþayan canlýlar için, karalar ise denizlerde yaþayan canlýlar için yayýlmaya engeldir. Örneðin, okyanuslardaki adalarda büyük kara parçalarýnda olmayan bitki ve hayvan türleri görülür. Diðer yandan doðal olan ya da doðal olmayan etkenler sonucunda meydana gelen bazý deðiþimler kara ve denizler arasýnda canlý türlerinin geçiþine imkân saðlayabilir. Örneðin, Akdeniz i Kýzýldeniz'e baðlayan Süveyþ Kanalý açýldýktan sonra Akdeniz, Kýzýldeniz ve Hint Okyanusu arasýnda bitki ve hayvan türü geçiþleri olmuþtur (Fotoðraf 6). Fotoðraf 6: Süveyþ Kanalý Ekosistem ve Madde Döngüsü 9
c. Toprak Canlýlarýn yaþam alanlarýný belirleyen önemli bir faktör de topraktýr. Bitki ve hayvanlar yaþamak için topraða ihtiyaç duyar (Resim 3). Topraðýn fiziksel yapýsý, kimyasal özellikleri, nem, sýcaklýk ve canlý organizmalar bitki ve hayvanlarýn yaþam alaný seçiminde etkili olur. Örneðin, kalkerli topraklar üzerinde kolaylýkla yayýlýþ gösteren bazý bitkiler, silisli topraklar üzerinde seyrekleþir ya da yok olur. Salyangozlar, kireçli topraklarýn olduðu alanlarda yoðunluk gösterirken volkanik topraklarýn bulunduðu yerde sayýlarý azalýr. Tuzlu topraklara uyum saðlamýþ bitkiler diðer topraklarda görülmez. Resim 3: Canlýlarýn yaþam kaynaðý olan toprak II. Biyolojik Faktörler Ýnsan Biyolojik çeþitliliði tehdit eden insan kaynaklý birçok faktör vardýr. Ýnsan, endüstriyel ve tarýmsal faaliyetlerle çevresini önemli ölçüde deðiþtirir. Bu deðiþiklikler de yeryüzündeki canlýlarýn yaþam alanýný etkiler. Ýçinde bulunduðumuz yüzyýlda dünya nüfusunun hýzla artmasý, sanayi ve teknolojideki geliþmeler ekosistemdeki tür kayýplarýný oldukça arttýrmýþtýr. Yapýlan araþtýrmalarda günümüzdeki tür kayýplarýnýn geçmiþe göre 1000 ila 10 bin kat fazla olduðu belirtilmektedir. Tür kayýplarý ekosistemdeki bütün canlýlarýn yaþamýný doðrudan etkilemektedir. Her bir tür birbiri ile karþýlýklý iliþki içinde olduðundan bir türün yok olmasý ekosistemin dengesini bozmaktadýr. Nüfus artýþýna baðlý olarak þehirlerin yayýlým alanlarýnýn gittikçe geniþlemesi birçok canlý türünün yaþadýðý çevreyi daraltmýþ ya da yok etmiþtir. Hayvan ve bitki türlerinin çok azý þehir ortamýna uyum saðlayabilmiþtir. Örneðin, serçe genellikle insanlarýn yaþadýðý yerlerde bulunan bir kuþ türüdür, eskiden tahýlla beslenirken günümüzde deðiþen þartlara göre çok farklý besinler yemeye alýþmýþtýr. 10 Ekosistem ve Madde Döngüsü
G ETKÝNLÝK Aþaðýdaki tabloda biyolojik çeþitliliði tehdit eden insan kaynaklý faktörlerden örnekler verilmiþtir. Benzer örnekleri tablodaki boþluklara yazýnýz. Bu faktörlerin biyolojik çeþitliliðe etkilerini söyleyiniz. Ýnsan Faaliyetleri Çayýr-mera ve yaylalarýn aþýrý otlatýlmasý Erozyon............ III. Paleocoðrafya a. Kýtalarýn kaymasý Bitki ve hayvan türleri üzerinde bugünkü þartlarla beraber geçmiþ dönemlerde hâkim olan çevre þartlarý da büyük ölçüde etkilidir. Kýtalarda ve iklimlerde meydana gelen deðiþiklikler, canlýlarýn yeryüzüne daðýlýþýný önemli ölçüde belirlemiþtir. Yeryüzünde, tek büyük kara parçasý olan Pangea dan bugünkü görünümünü alana kadar geçen süre boyunca kara ve denizlerin daðýlýþýnda büyük deðiþiklikler meydana gelmiþtir. Kýtalarýn yaklaþmasý ya da uzaklaþmasý bitki ve hayvanlarýn göç yollarýnýn deðiþmesine, daha önce bir arada bulunmayan türlerin birbirleriyle karþýlaþarak etkileþimlerine neden olmuþtur. b. Ýklim deðiþiklikleri Ýklim deðiþiklikleri bazý türlerin yok olmasýnda, bazý türlerin çevreye uyum saðlamasýnda veya göç etmesinde önemli bir etkendir. Ýklim deðiþikliðine baðlý olarak deniz seviyesinde meydana gelen deðiþimler, kýyýlarda yaþayan bazý türlerin kitlesel olarak yok olmasýna neden olmuþtur. Buzul Çaðlarýnda buzullarýn kapladýðý alanlar geniþlediði için kara hayvanlarýnýn yeryüzünde yayýlýþ alanlarý daralmýþtýr. Su seviyesindeki deðiþiklikler, okyanuslardaki habitatlarýn ya tümüyle yok olmasýna ya da azalmasýna neden olmuþtur. Bu deðiþimlerden en çok etkilenen yerler canlý çeþitliliðinin bol olduðu mercan kayalýklarýdýr. Kýtalarý birbirine baðlayan geçitlerin sular altýnda kalmasý ve zaman zaman kara hâline geçmesi hayvanlarýn göçlerini etkilemiþtir. Örneðin, Bering Boðazý nýn kara hâline geçmesi Sibirya'dan Kuzey Amerika'ya olan göçleri meydana getirmiþtir. Bu durum, her iki kýtadaki hayvan türlerinin birbirine benzemesinde etkili olmuþtur. G ETKÝNLÝK Günümüzde hissedilen sýcaklýk artýþý, bitki türleri ve bunlarýn yayýlýþ alanlarý üzerinde nasýl bir etkiye sahiptir? Sýnýfta tartýþýnýz. Ekosistem ve Madde Döngüsü 11
EKOSÝSTEMLERÝN ÝÞLEYÝÞÝ y KONUYA BAÞLARKEN 1. Yandaki resimde yer alan ekosistemdeki canlý ve cansýz varlýklar arasýnda nasýl bir etkileþim vardýr? Söyleyiniz. 2. Bu ekosistemden herhangi bir canlýyý çýkardýðýmýzý düþünelim. Bu durum ne gibi sonuçlar doðurur? Tartýþýnýz. 3. Su, canlý hayatý ve çevre için neden önemlidir? Tartýþýnýz. EKOSÝSTEMLER Canlý Ögeler Bitkiler Hayvanlar Mikroorganizmalar Kimyasal Etmenler Organik Canlýlar tarafýndan üretilen Yað, Protein, Karbonhidrat ve Vitamin içeren maddeler Cansýz Ögeler Ýnorganik Su, Oksijen, Karbon dioksit vb. Fiziksel Etmenler Iþýk Sýcaklýk Rüzgâr Yaðýþ Canlýlar hidrosfer, atmosfer ve litosfer ile sürekli etkileþim hâlindedir. Ekosistem; canlýlar ile bunlarýn çevreleri ve aralarýndaki iliþkilerden oluþmaktadýr. Bunlar; mikro alanlardan biyosfere dek çok farklý boyutlarda olabilir. Bir ormanýn bir ekosistem oluþturabilmesi gibi ölü bir aðaç gövdesi, bir nehir, bir gölet, bir dað, bir deniz ve hatta gezegenimizin tümü bir ekosistem olarak ortaya çýkabilir (Þekil 1). Ekosistem; niteliði, yapýsý ve içindeki deðiþik elemanlarýnýn oynadýklarý rollerin zaman içinde sürekli geliþim göstermesi açýsýndan dinamik bir birimdir. Dünya ekosistemini diðer bir deyiþle ekosferi atmosfer, hidrosfer, litosfer ve biyosfer oluþturur. Ekosfer; kara, deniz ve tatlý su olmak üzere üç büyük ekosisteme ayrýlýr. Bu büyük ekosistemlerin içinde çok sayýda daha küçük ekosistemler bulunur. Þekil 1: En büyük ekosistem, ekosfer 12 Ekosistem ve Madde Döngüsü
G ETKÝNLÝK Dünyadan ve yakýn çevrenizden ekosistemlere örnekler veriniz. Verdiðiniz örnekleri niçin ekosistem olarak deðerlendirdiðinizi söyleyiniz. A. SU EKOSÝSTEMLERÝNÝN DOÐAL SÝSTEMLERÝN ÝÞLEYÝÞÝNE ETKÝSÝ Su, bütün canlý varlýklarda yüksek oranda bulunan önemli bir maddedir. Örneðin, insan vücudunun % 65'i, bitkilerin aðýrlýðýnýn % 60-85'i sudan oluþmaktadýr. Suyun canlýlar üzerinde olduðu kadar baþka canlýlar ve cansýz çevre üzerinde de çeþitli etkileri vardýr. Karasal Göl ekosistemleri Nehir ekosistemleri Bataklýk ekosistemleri SU EKOSÝSTEMLERÝ Denizel Okyanus ekosistemleri Deniz ekosistemleri Okyanuslarýn ortalama derinliði 3700 m olmakla birlikte bazý yerlerde çok daha derin çukurlar bulunur. Burada yaþayabilen çok az sayýda canlý, ýþýksýz ortama uyum saðlayacak biçimde geliþmiþtir. Okyanuslardaki bitki ve hayvan türlerinin çoðu ise güneþ ýþýnlarýnýn eriþebildiði ilk 100 m lik derinlikte yaþar. Okyanuslarda geniþ kumluk alanlar, Fotoðraf 1: Okyanuslardaki deðiþik canlý türleri yüksek daðlar, bitki ve hayvan topluluklarý barýndýran bölgeler bulunur. Okyanus ekosistemi içinde her birinin kendi çevresi ve çeþitli yaþam biçimleri bulunan çok sayýda farklý boyutlarda ekosistemler yer alýr. Bu ekosistemler içerisinde farklý türlerde canlýlar yaþamaktadýr (Fotoðraf 1). Okyanuslar iklim üzerinde önemli rol oynar. Okyanuslar, atmosferle sürekli ýsý alýþ veriþinde olduðundan ekvatordaki ýsý enerjisinin daðýlmasýna katkýda bulunur. Yerkürenin ýsý bilançosu, ýsýnýn yalnýz yarýsýnýn hava ile taþýndýðýný göstermektedir. Kalaný ise okyanus akýntýlarýyla taþýnmaktadýr. Örneðin, Gulf Stream (Golf Sitrim) sýcak su akýntýsý, Meksika Körfezi nden baþlayýp Atlas Okyanusu nu geçerek Ýngiltere'ye ulaþýr. Bu akýntý günde 97 km hýzla dünyadaki bütün nehir sularýnýn yaklaþýk 100 katý civarýnda bir su kütlesini hareket ettirir. C BÝLGÝ NOTU Mercanlar; dünya ekosisteminin en karmaþýk, en zengin beslenme damarlarýndandýr. Tuzlu sularda yaþayan balýklarýn yaklaþýk üçte biri, mercan artýklarýyla beslenir. Mercanlar bulunduklarý denizlerdeki diðer canlý türleri için birer barýnma ve besin kaynaðýdýr. Bu nedenle mercanlarýn oluþturduðu resifler, denizlerin canlý çeþidi ve miktarý bakýmýndan en verimli bölgeleridir. Denizlerde mercanlarýn kapladýðý alanlar o kadar geniþ deðildir. Bu kitap için düzenlenmiþtir. Okyanuslardaki önemli ekosistemlerden mercan resifleri Ekosistem ve Madde Döngüsü 13
Fotoðraf 2 de de görüldüðü gibi okyanuslarýn yüzeyinde dalgalarýn etkisiyle her an sayýsýz küçük hava kabarcýðý patlamaktadýr. Deniz tuzlarýnca zengin, pek çok su damlacýðý atmosfere fýrlatýlmaktadýr. Bu süreç, aslýnda biyosfer dengesi için son derece önemlidir. Okyanuslardan atmosfere taþýnan toplam tuz miktarýnýn yýllýk 10 milyon ton olduðu hesaplanmýþtýr. Havada asýlý durumdaki küçük tuz kristallerinin yoðuþma olayýnda önemli etkileri vardýr. Aerosol denen bu küçük parçacýklar, bulutlarýn oluþumunu Fotoðraf 2: Su yüzeyinde patlayan minik hava kabarcýklarý saðlar. Aerosoller olmasaydý iklimler çok daha kurak olurdu. Yaðmur damlalarý yere düþerken havada bulunan aerosolleri yakalayarak topraða indirir. Yaðýþlarla topraða inen bu tozlar, tarlalarýn verimini arttýrmak için kullanýlan geleneksel gübrelerin bazýlarýnýn küçük örnekleridir (kalsiyum, magnezyum, potasyum vb. metallerin fosfatlarý ve sülfatlarý). Her yýl yaðmurlarla kara parçalarýnýn yüzeyine 150 milyon ton gübre düþtüðü tahmin edilmektedir. Akarsular, ekosistemlerin önemli bir parçasýný meydana getirir (Fotoðraf 3). Akarsuyun yer altýna sýzan kýsmý akiferleri, yüzeysel akýþa geçen kýsmý da deniz ve okyanuslarý besler. Akarsular birçok bitki ve hayvan türü için yaþam alaný oluþturur. Akarsularýn hýzý, fiziksel ve kimyasal özellikleri akarsuyun barýndýrdýðý hayvan türü ve sayýsý üzerinde etkili olan faktörlerin baþýnda gelir. Bir akarsuda eðim kesintileri ve çaðlayanlar varsa biyolojiik üretim ve çeþitlilik az olur. Yatak eðiminin fazla olduðu yerlerde bol miktarda alüvyal malzeme Fotoðraf 3: Akarsu ekosisteminden görünüm taþýnýyorsa akarsu bulanýk bir görünüm arz eder. Suyun bulanýk olmasý birçok canlý için olumsuz sonuçlar doðurur. Genellikle akarsularýn yukarý çýðýrýnda topoðrafya daha engebeli, eðim fazla olduðu için akýþ hýzlýdýr. Burada genellikle bazý böcek türleri ile alabalýklar yaþar. Orta çýðýrda eðim biraz azalýr ve vadi geniþlemeye baþlar. Bu kesimde balýk türleri artar. Eðimin azaldýðý ve akýþýn yavaþladýðý aþaðý çýðýrda planktonlar artar. Akarsu denize ulaþýyorsa aðýz kesimlerinde tatlý su ve tuzlu su birbirine karýþýr. Buralar bitki ve hayvan türleri bakýmýndan zengin alanlardýr. Akarsularýn taþýdýðý elementler ve besin maddeleri buralardaki biyolojik çeþitliliði artýrýr. Akarsu aðýzlarý mikroorganizmalardan kuþlara kadar birçok canlýnýn barýndýðý yerlerdir. 14 Ekosistem ve Madde Döngüsü
ARAZÝ ÇALIÞMASI Yakýn çevrenizdeki göl ya da akarsu ekosistemine bir gezi düzenleyerek aþaðýdaki etkinlikleri gerçekleþtiriniz. 1. Bu yaþam alanlarýndaki canlý ve cansýz varlýklarýn birbirlerine olan etkilerini bulmaya çalýþýnýz. 2. Ekosistemi ve bu ekosistemi oluþturan varlýklarýn fotoðraflarýný çekiniz. 3. Akarsu ya da göl ekosistemi içinde yer alan diðer küçük ekosistemleri de tespit ediniz. 4. Ulaþtýðýnýz sonuçlarý bir rapor hâline getiriniz. 5. Hazýrladýðýnýz rapor ve çektiðiniz fotoðraflarla bir pano hazýrlayarak sýnýfta arkadaþlarýnýzla paylaþýnýz. B. SU DÖNGÜSÜ (HÝDROLOJÝK DÖNGÜ) G ETKÝNLÝK Malzemeler : Ressam çamuru ya da plastik dað modeli kapaklý plastik kutu, tabak, lamba, su, parçalanmýþ buz Bu etkinliði 4-5 kiþilik gruplara ayrýlarak aþaðýdaki yönlendirmeler doðrultusunda bir sunum hâline getiriniz ya da uygun laboratuvar ortamýnýz varsa boþ bir akvaryum içinde sýnýfta gerçekleþtiriniz (Etkinliðin yapýlabilmesi için en az 50 dakika süre gerekmektedir. Deney sabit bir yerde uygulanýp deney süresi boyunca aþamalar izlenebilir). 1. Hamuru kullanarak bir dað oluþturunuz. 2. Daðý kapaklý plastik kutunun içine, okyanusun olacaðý yere, tabaný aþaðý gelecek þekilde yerleþtiriniz. 3. Daðýn 1/4 üne kadar okyanus tabanýný suyla doldurunuz. 4. Plastik kutunun kapaðýný kapatýnýz. 5. Tabaðý daðýn üzerine gelecek þekilde kapaðýn üstüne yerleþtiriniz. 6. Tabaðýn içine parçalanmýþ buzlarý yerleþtiriniz. 7. Lambayý buz parçacýklarýndan uzaða, suyun yüzeyini aydýnlatacak þekilde kutunun üzerine yerleþtiriniz. Bu etkinliði yaptýktan sonra aþaðýdaki sorularý cevaplandýrýnýz. 1. Enerji kaynaðý nedir ve neyi temsil etmektedir? 2. Etkinliðin hangi aþamasýnda buharlaþma ile karþýlaþýlmýþtýr? 3. Suyun yoðuþmasý hangi aþamada, nasýl gerçekleþmiþtir? 4. Su döngüsünün hangi aþamalarý bu etkinlikte gösterilememiþtir? 5. Bu etkinlikte terlemeyi nasýl gösterebiliriz? 6. Yoðuþma buz olmadan gerçekleþebilir miydi? Buz, bu durumu nasýl etkilemiþtir? Su molekülleri; güneþ enerjisi ve yer çekiminin etkisiyle litosfer, hidrosfer, atmosfer arasýnda hareket eder. Bu hareket sonucunda su döngüsü denilen büyük bir sistem oluþur. Okyanuslar, gezegenimizin su çevriminde önemli rol oynar. Yeryüzündeki sularýn buharlaþmasý ile oluþan nem, yoðuþarak bulutlarý meydana getirir. Atmosferik hareketlerden olan yaðýþlar, suyun tekrar tekrar kullanýldýðý bu çevrimin önemli bir parçasýný oluþturur. Bir yaðmur damlacýðý yýlda birçok kez buharlaþýp yeniden yaðýþ olarak yeryüzüne döner. Böylece yaklaþýk 4 milyon km 3 su, karalar ile atmosfer arasýnda hareket eder. Ekosistem ve Madde Döngüsü 15
G ETKÝNLÝK 1. Aþaðýdaki tabloda yer alan terimleri su döngüsü resmi üzerindeki boþluklara yerleþtirerek su döngüsünün nasýl çalýþtýðýný açýklayýnýz. 2. Eðer su döngüsü gerçekleþmeseydi iklimlerde ve yeryüzünde ne gibi deðiþiklikler meydana gelirdi? Tartýþýnýz. Buharlaþma Terleme Yoðuþma Yaðýþ Yüzey akýþý Yer altý akýþý Suyun sývý hâlden gaz veya buhar hâline dönüþmesidir. Okyanuslar, göller ve nehirler buharlaþma yoluyla atmosferdeki nemin yaklaþýk %90 ýný karþýlar. Bitkilerin terlemesi ile olan buharlaþmadýr. Atmosferdeki nemin yaklaþýk %10 unu karþýlar. Havadaki su buharýnýn sývý hâle geçmesidir. Yoðuþma, bulutlarý oluþturur. Suyun bulutlardan katý veya sývý hâlde yeryüzüne geri dönmesidir. Kar, buz erimeleri, yaðýþlar sonucu oluþan su ve bazý kaynak sularýnýn eðim doðrultusunda akýþýdýr. Karalar yüzeyine düþen yaðýþýn çok büyük bir bölümü akarsularla okyanuslara taþýnýr. Suyun yer altýnda oluþturduðu kanallar aracýlýðýyla akýþa geçmesidir. G ETKÝNLÝK Aþaðýdaki tabloda su döngüsünün doðal sistemler üzerindeki yararlarý verilmiþtir. Buradan hareketle tabloda boþ býrakýlan yerleri örnekteki gibi doldurunuz. Su döngüsünün yararlarý Toprak için Bitkiler için Niçin? * Kayaçlarýn fiziksel parçalanma ve kimyasal ayrýþmasý için su gereklidir. * Fotosentez için gereklidir. * Topraktaki besin maddelerinin bitki kökleriyle alýnmasý ve yapraða taþýnmasýný saðlar. Hayvanlar için Suyun devamlýlýðý için Biyoçeþitlilik için 16 Ekosistem ve Madde Döngüsü
ENERJÝ AKIÞI VE MADDE DÖNGÜSÜ y KONUYA BAÞLARKEN 1. Aðaçlardan dökülen yapraklar doðada öylece kalýr mý yoksa deðiþime uðrar mý? Düþüncelerinizi söyleyiniz? 2. Organik atýklarýn hiç çürümeden doðada kaldýðýný düþününüz. Bu durum doðal sistemi nasýl etkilerdi? Ekosistem, birbiriyle iliþkili canlý ve cansýz unsurlardan oluþur. Ekosistem, bu unsurlar arasýndaki madde ve enerji dolaþýmý ile kendini besler ve yeniler. Madde döngüsü ve enerji dolaþýmý ile hava, su, toprak, bitkiler ve diðer canlýlar arasýnda sürekli bir alýþ veriþ olur. Bu alýþ veriþ yeryüzünün doðal zenginliklerinin tekrar tekrar kulanýlabilmesine ve yaþamýn sürmesine olanak saðlar. A. BESÝN ZÝNCÝRÝ Dünyadaki bütün canlýlar yaþamlarýný sürdürebilmek için enerjiye ihtiyaç duyar. Dünyada besin üretmek için gerekli olan her türlü madde (su, oksijen, azot vb.) bulunur. Fakat var olan bu maddelerin canlýlar tarafýndan kulanýlabilmesi için organik besinlere (karbonhidratlar, proteinler, yaðlar) dönüþtürülmesi gerekir. Bitkiler, algler ve bazý bakteriler fotosentez yoluyla inorganik maddeleri organik besinlere dönüþtürebilen canlýlardýr (Þekil 1). Bu dönüþümün gerçekleþmesi için güneþ enerjisine ihtiyaç duyulur. Þekil 1: Bitkilerde besin üretimi Karbon Güneþ Enerjisi Glikoz dioksit + Su (Þeker) + Oksijen Þekil 2: Fotosentez süreci Bitkilerin besin üretimini nasýl gerçekleþtirdiðini Þekil 1 ve Þekil 2 yi inceleyerek görelim. Bitkiler, karbon dioksit ve suyu kullanarak güneþ enerjisi yardýmýyla glikoz ve oksijen üretirler. Güneþten gelen enerji, fotosentez yapan canlýlarýn ürettikleri besinlerde depolanýr. Besin maddeleri canlýlar tarafýndan tüketildiðinde enerji, bu canlýlara geçer. Böylece enerji, beslenme yoluyla bir canlýdan diðerine aktarýlmýþ olur. Ekosistem ve Madde Döngüsü 17
Bitkilerde besin olarak depolanan enerji, bir besin zinciri biçiminde tüm canlýlara daðýlýr. Aþaðýdaki þemada gösterilen besin zinciri unsurlarýný inceleyelim (Þekil 3). Birincil Tüketiciler Bitkiler ile beslenen otçullar Ýkincil Tüketiciler Otçullar ile beslenen etçiller Üçüncül Tüketiciler Etçillerle beslenen etçiller Üreticiler Güneþ enerjisini kullanarak besin üreten bitkiler Ayrýþtýrýcýlar (mantarlar, bakteriler...) Ayrýþtýrýcýlar ölü hayvan ve bitkileri ayrýþtýrarak minerallere ve humusa dönüþtürür. Þekil 3: Ekosistemde besin zincirindeki aþamalar Besin zincirinde enerjinin bir gruptan diðerine aktarýldýðý her halka bir beslenme seviyesini oluþturur. Besin zinciri boyunca aktarýlan enerjinin büyük bir kýsmý o canlýnýn yaþam gereksinimleri için kullanýlýrken geriye kalaný zincirin bir sonraki halkasýna aktarýlýr. Besin zincirindeki bu enerji aktarýmý piramit þeklinde bir model ile ifade edilir (Þekil 4). Otçullarla beslenenler 3. beslenme seviyesini oluþturur: aslan, leopar vb. Bitkilerle beslenenler 2. beslenme seviyesini oluþturur: geyik, tavþan vb. Bitkiler 1. beslenme seviyesini oluþturur. O DERS DIÞI ETKÝNLÝK Þekil 4: Enerji piramidi Bir besin aðýnýn ne kadar karmaþýk olabileceðini görmek için aþaðýdaki çalýþmayý yapýnýz. Dergilerden hayvan ve bitki resimleri kesiniz ve büyük bir kartona yapýþtýrýnýz. Daha sonra her hayvan ile yediði besinlerin resimlerini okla birleþtiriniz. Böylece ortaya bir besin aðý çýkmýþ olacaktýr. Bu besin aðýný; * Kendi yaþadýðýnýz bölge, * Afrika da bir otlak veya seçtiðiniz bir ekosistem için yapmayý deneyiniz. 18 Ekosistem ve Madde Döngüsü
B. ENERJÝ AKIÞI Canlýlar tüm yaþamsal faaliyetlerini sürdürebilmek için enerjiye ihtiyaç duyar. Ekosistemde, güneþten gelerek üreticiler, otçul tüketiciler, etçil tüketiciler ve ayrýþtýrýcýlara doðru giden, her canlýda deðiþime uðrayan ve tek yönlü olan bir enerji akýþý mevcuttur. Canlýlar tarafýndan kullanýlan enerjinin bir kýsmý çevreye ýsý olarak yayýlýr. Enerji akýþý Þekil 5 teki gibi gerçekleþmektedir: 1 2 3 4 5 Ayrýþtýrýcýlar Þekil 5: Enerji akýþý 1 2 3 Þekle bakarak þunlarý söyleyebiliriz: Güneþ, ekosistemlerin tek enerji kaynaðýdýr. Yeryüzüne gelen güneþ enerjisinin büyük bir kýsmý üreticiler tarafýndan tutulmakta ve daha önce de açýklandýðý gibi fotosentez yolu ile kimyasal enerjiye çevrilmektedir. Otçullar, bitkilerden aldýklarý enerjiyi bünyelerine alarak yaþamsal faaliyetlerini sürdürmek için kullanýr. 4 5 Etçiller de otçullarýn bünyelerinde depo ettikleri enerjiyi onlarý avlayarak kendi bünyelerine alýr. Bu enerjiyi yaþamsal faaliyetler için kullanýr. Ekosistemlerin çoðunda enerjinin önemli bir kýsmý ayrýþtýrýcýlar tarafýndan kullanýlýr. Örneðin, bir otlakta bulunan bitkilerdeki enerjinin sadece %10 u otlayan hayvanlar tarafýndan, geri kalan kýsmý ayrýþtýrýcýlar tarafýndan alýnýr. Ekosistem ve Madde Döngüsü 19
C. MADDE DÖNGÜLERÝ Güneþ, ekosistemlere enerji saðlar, ancak yaþam için ihtiyaç duyulan su ve diðer kimyasal maddelerin kaynaðý dünyamýzdýr. Bundan dolayý yaþamýn sürdürülebilmesi bu maddelerin atmosfer, hidrosfer, litosfer ve biyosfer arasýnda bir döngü oluþturacak þekilde dolaþýmýna baðlýdýr. Madde döngülerinin biyolojik, kimyasal ve jeolojik etkileri vardýr. Ancak insanlarýn olumsuz etkileri sonucunda döngülerin bozulmasý, canlý ögelerin yaþamýný tehlikeye sokar. Ekosistemlerde yaþam, enerji akýþý ve madde döngüleriyle devamlýlýk kazanýr. Bir ekosistemin doðal dengesini koruyabilmesi ve varlýðýný sürdürebilmesi için madde ve enerji döngüsü ile tüketilen maddelerin yeniden üretim için ekosisteme geri dönmesi þarttýr. Madde döngüsü, inorganik maddelerin, sürekli olarak cansýz ortamdan alýnýp canlý unsurlar arasýnda aktarýldýktan sonra cansýz ortama tekrar verilmesi þeklinde çalýþýr. Ekosistemlerde madde varlýðý sýnýrlýdýr ve yerine konmadýðý takdirde tükenmeye mahkûmdur. Madde döngüsünün enerji akýþýndan farký, ekosistemin içinde sürekli devir yapmasýdýr. 1. Karbon Döngüsü Karbon atomlarý, canlý dokularýný meydana getiren birleþikleri oluþturmasý nedeniyle tüm yaþamýn temel taþýdýr. Aþaðýdaki þemada görüldüðü gibi canlýlarýn temel yapýsýný oluþturan karbon; atmosferde karbon dioksit, suda karbon dioksit ve bikarbonat hâlinde bulunur. Karalarda ise karbon, kömür, doðal gaz, petrol, kireç taþý içerisinde yer alýr. DOÐADA KARBONUN DÖRT BÜYÜK KAYNAÐI Kara (Litosfer) Atmosfer Su (Hidrosfer) Canlýlar (Biyosfer) Kömür Petrol Kireç taþý Volkanlar CO 2 CO 2 ve Bikarbonat Organik Moleküller Þekil 6: Doðada karbonun bulunuþ þekilleri Karbonun büyük bir kýsmý karbon dioksit þeklinde bulunur. Karbon dioksitten çýkan karbon fotosentez için çok önemlidir. Karbon dioksit günlük ve mevsimlik sýcaklýklarýn aþýrý yükselmesi ve düþmesine engel olur. Denizler ile atmosfer arasýndaki karbon alýþ veriþi çok yavaþtýr. Bu daha çok deniz yüzeyinin ilk 100 metresinde meydana gelir. Karalardan erozyon yolu ile taþýnan organik ve inorganik maddeler vasýtasýyla da denizlere karbon gelir. Karalardan erozyon yolu ile gelen ve kabuklu deniz hayvanlarýndan oluþan organik karbon, karbonat ve bikarbonatlarla birlikte deniz tabanlarýndaki tortullarda birikir. Bu karbonat belki binlerce yýl döngüye katýlmaz. Bu nedenle okyanuslar ve denizler karbonun depolandýðý yerlerdir. Denizler atmosfere oranla 50 kat fazla karbon içerdiklerinden, karbon akýþýný düzenleyen en önemli kaynaklardandýr. 20 Ekosistem ve Madde Döngüsü
Karbon döngüsü atmofer, litosfer, biyosfer ve hidrosfer arasýnda gerçekleþir. Döngü bozulmadýðý sürece karbon oranýnda önemli deðiþiklikler meydan gelmez. Aþaðýdaki þekilde karbon döngüsü gösterilmiþtir (Þekil 7). 1 1 2 2 3 4 4 1 2 4 3 Þekil 7: Karbon döngüsü Karbon Dioksit Tüketimi: Karbon Dioksitin Açýða Çýkmasý: 1 Kara ve deniz bitkileri tarafýndan fotosentezde kullanýlýr. 1 Canlýlarýn solunumlarý ile doðaya döner. 2 Ölen canlýlarýn çürümesi ve orman yangýnlarý sonucu doðaya döner. 2 Deniz hayvanlarýnýn kabuk oluþumunda kullanýlýr. 3 Karbonatlý kayaçlarýn, fiziksel ve kimyasal 3 Deniz hayvanlarýnýn ve bitkilerinin ölümü ile yollarla ayrýþmasý sonucunda havaya yayýlýr. dibe çöker ve karbonatlý kayaçlar hâlinde depo edilmesi ile tüketilir. 4 Suyun hava ile temas yaptýðý yüzeyde karbon alýþ veriþi gerçekleþir. Burada CO 2 akýþý, su 4 Ölen canlýlarýn bünyesindeki karbon zamanla yüzeyinden atmosfere ve atmosferden suya basýncýn etkisiyle petrol ve kömür gibi fosil yakýtlara doðru iki yönde gerçekleþir. dönüþür. Atmosferdeki CO 2 miktarý bellidir. Tüketilen miktarda CO 2 sürekli olarak atmosfere dönmemiþ olsaydý fotosentez giderek azalacak ve neticede bitkilerin organik madde üretmelerine imkân kalmayacaktý. Bunun sonucunda besin zinciri yaklaþýk 35 yýl gibi kýsa bir süre sonunda duracak ve yeryüzünde hayat sona erecekti. Ekosistem ve Madde Döngüsü 21
G ETKÝNLÝK Aþaðýdaki kelimeleri kullanarak karbon dioksit döngüsü ile ilgili kavram aðý oluþturunuz. CO 2, volkanlar, solunum, fotosentez, yanma, bitkiler, diðer canlýlar, canlýlarýn ölümü, çürüme, fosil yakýtlar, kireç taþý 2. Oksijen Döngüsü Canlýlarýn aldýklarý besinleri enerjiye dönüþtürebilmeleri için oksijen gereklidir. Atmosfer % 21 oranýnda oksijen içerir. Sularda da oksijen çözünmüþ olarak bulunmaktadýr. Oksijen atmosferde, atomik oksijen (O), moleküler oksijen (O 2 ) ve ozon (O 3 ) olmak üzere üç þekilde bulunur. Moleküler oksijen solunum için gereklidir. Moleküler oksijen litosferdeki en yaygýn elementtir. Çok reaktif bir gaz olduðu için hidrojen, sülfür, karbon, fosfor gibi birçok elementle birleþir. Ozon, biyosferi ultraviyole ýþýnlarýnýn zararýndan korur. Atmosfere oksijen saðlayan en önemli kaynaklardan biri klorofilli canlýlarýn fotosentez süreci sýrasýnda meydana getirdiði oksijendir. Diðer bir oksijen kaynaðý da, yerden belli bir yükseklikteki atmosferde bulunan sudur. Bu suyun fotolizi (suyun ýþýk yardýmýyla oksijen ve hidrojene ayrýþmasý) ile oksijen açýða çýkmaktadýr (Þekil 8). H 2 O Buharlaþma Hayvan solunumu CO 2 solunumu CO 2 Bitki Fotosentez CO 2 Fosil O 2 Oksidatif yakýtlarýn yanmasý çözünme Þekil 8: Oksijen döngüsü Oksijen, solunum sýrasýnda; kömür, gaz, petrol gibi maddelerin yanmasýnda ve organik maddelerin oksidasyonunda (besin maddelerinin yakýlmasýnda) tüketilir. Atmosferin içerdiði oksijen miktarýnda bugüne kadar ölçülebilir bir deðiþiklik olmamýþtýr. Buna göre tüketilene eþit miktarda oksijen atmosfere iade edildiði, bu suretle oksijen döngüsünün denk kapandýðý söylenebilir. 22 Ekosistem ve Madde Döngüsü
3. Azot (Nitrojen) Döngüsü Canlýlar için önemli bir madde olan azot, protein ve DNA nýn bileþenlerindendir. Azot, topraktaki verimi büyük ölçüde etkiler. Azotun esas kaynaðý atmosferdir. Atmofer % 78 oranýnda azot (N 2 ) içerir. Fakat atmosferde serbest bulunan azot organizmalar tarafýndan doðrudan kullanýlmaz. Azotun bitkiler tarafýndan kullanýlabilmesi için bazý süreçlerden geçerek nitrit ve nitratlara dönüþtürülmesi yani baðlanmasý gereklidir. Aþaðýdaki þekilde azot döngüsü gösterilmiþtir (Þekil 9). 1 1 4 5. 3 2 2 Þekil 9: Azot döngüsü 1 2 3 4 5 Doðada Azotun Dolaþýmý Atmosferde yýldýrým ve volkanik faaliyetler sýrasýnda ortaya çýkan elektrik deþarjlarý sonucunda azot, oksijen ile birleþerek nitrit ve nitratlara dönüþür. Nitratlar, yaðýþlarla topraða girerek bitkiler tarafýndan kullanýlýr. Azotun baðlanmasý topraktaki bazý bakteriler tarafýndan gerçekleþtirilir. Bu bakteriler ölmüþ canlýlarýn yapýlarýndaki organik maddeleri parçalayarak bunlarý nitrata çevirir. Toprakta ve bazý bitkilerin köklerinde bulunan azot baðlayýcý bakteriler sayesinde bitkiler nitratlarý alýr ve yapýlarýna katar. Azot, besin zinciri ile bitkilerden otçullara otçullardan da etçillere geçer. Ölen bitki ve hayvanlar, ayrýþtýrýcýlar tarafýndan parçalanýr. Mikroorganizmalar azotu nitrit ve nitrata dönüþtürür ve böylece azot döngüye katýlmýþ olur. Ekosistem ve Madde Döngüsü 23
HÝDROELEKTRÝK POTANSÝYEL y KONUYA BAÞLARKEN 1 2 1. 1 ve 2 numaralý fotoðrafta görülen akarsu hakkýnda neler söylenebilir? Açýklayýnýz. 2. Fotaðraflardaki akarsularý hidroelektrik güç potansiyeli bakýmýndan karþýlaþtýrýnýz. Günümüzde ülkeler, toplumun ve sanayinin ihtiyaç duyduðu elektrik enerjisini karþýlayabilmek için mümkün olduðu kadar ithal enerjiler yerine yerli enerjileri tercih etmektedirler. Bunun nedeni ülkenin dýþa baðýmlýlýðýný azaltmaktýr. Bu yüzden var olan enerji kaynaklarýnýn potansiyelinin belirlenmesi son derece önemlidir. HÝDROELEKTRÝK SANTRAL ÝÇÝN YER SEÇÝMÝNDE NELER ÖNEMLÝDÝR? Doðduðu yerden döküldüðü yere kadar akýp gitmekte olan akarsuyun belli bir enerjisi vardýr. Hidroelektrik santraller (HES), akarsulardaki bu enerjiden yararlanýlarak elektrik üretilen tesislerdir (Fotoðraf 1). C BÝLGÝ NOTU Hidroelektrik santralleri iki tiptir. 1. Biriktirmeli Hidroelektirik Santraller (Baraj) Akarsularýn yolunu baraj denilen beton, toprak ve kaya dolgulardan yapýlan yüksek bir yapý ile keserek arkasýnda göl oluþturan tesislerdir. 2. Biriktirmesiz Hidroelektirik Santraller (Nehir Santralý) Akarsularda seviyeyi kabartmak için yaklaþýk 10 metreden az yüksekliðe sahip, baðlama denilen bir set çekilir ve su, tünele yönlendirilir (Tünel giriþinde kum ve çakýl taneleri gibi katý maddeler basýnçlý borular ve türbin çarklarýný aþýndýrmamasý için çökeltilir). Yönlendirilen su ile türbin döndürülür ve elektrik üretilir. Hidroelektrik santralin kuruluþundaki ilk adým akarsuyun hidroelekrik potansiyelini belirlemektir. Akarsulardaki hidroelektirik potansiyelinin nelere baðlý olduðunu örnek bir inceleme ile görelim. 24 Ekosistem ve Madde Döngüsü
Borçka Hidroelektrik Santrali Çoruh Nehri üzerinde debi ve topoðrafik koþullarýn saðladýðý uygunluk nedeniyle oldukça fazla sayýda hidroelektrik santrali vardýr (Harita 1). Bunlarýn en önemlilerinden biri, Borçka Hidroelektrik Santralidir (Fotoðraf 1). Borçka Hidroelektrik Santrali, Türkiye nin kuzeydoðusunda Çoruh Nehri üzerinde kurulmuþtur. Çoruh Nehri ülkemiz sýnýrlarý içinde 390 km olup su toplama havzasý 19.750 km 2 dir. Bu rakam Türkiye yüzölçümünün % 2,53 üdür. Fotoðraf 1: Borçka Hidroelektirik Santrali Akarsuyun hidroelektrik potasiyeli belirlenirken debi (son 10 yýlýk) incelenmeli ve yeterliliði ortaya konulmalýdýr. Diðer þartlar da (akarsu yataðýnýn eðimi vb.) uygunsa akarsuyun debisi arttýkça hidroelektrik potansiyeli de artar. Akarsuyun debisini belirleyen en önemli etmen iklimdir. Santralin kurulacaðý alanýn yanýnda akarsuyun su toplama havzasýndaki iklim elemanlarýný da deðerlendirmek bize akarsuyun debisi hakkýnda bilgi verebilir. Çoruh Havzasý nda, Karadeniz iklimi ile karasal iklimi arasýnda, bir geçiþ iklimi etkilidir. Karadeniz'den içeriye doðru gidildikçe karasal iklimin etkisi artar ve yaðýþlar azalýr (Borçka da yýllýk yaðýþ ortalamasý 1251 mm, Artvin de 645 mm. iken Çoruh Vadisi nin daha içerisindeki Yusufeli ilçesinde yýllýk yaðýþ ortalamasý 295 mm ye kadar düþer). Çok yüksek dað kuþaklarý ile kuþatýldýðý için vadi tabanýndan yukarýlara doðru çýkýldýkça yaðýþ miktarý ve karakteri deðiþir (Tablo 1). Karýn yerde kalma süresi uzar. B O R Ç K A Y U S U F E L Ý Tablo 1: Borçka ve Yusufeli ilçelerine ait meteorolojik veriler Harita 1: Borçka Hidroelektirik Santrali su toplama havzasý 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Yýllýk Yaðýþ (mm) 142 123 83 55 47 61 50 52 91 143 166 178 1191 Sýcaklýk ( o C) 2,5 5,4 8,7 13,8 16 19,9 22,4 22,3 18,5 14,8 9,5 6,4 13,4 Ortalama kar yaðýþlý gün sayýsý 2,1 2 0,8 - - - - - - - 0,0 0,7 5,7 Ortama karla 7,3 6,2 2,4 0,1 - - - - - - 0,2 3,2 19,4 örtülü gün sayýsý Yaðýþ (mm) 19,2 18 22,6 32,2 36,1 38 31,8 14,2 14,5 20,4 27 26,4 300,4 Sýcaklýk ( o C) 1,2 3,7 8,5 14,5 19 22,4 25,7 25,7 22 15,4 8,5 3,2 14,2 Ortalama kar 2,2 2,2 1,7 0,5 - - - - - - 0,2 1,2 8 yaðýþlý gün sayýsý Ortalama karla örtülü gün sayýsý 5,3 3,3 0,8 - - - - - - - 0,4 2,1 11,9 Ekosistem ve Madde Döngüsü 25
Grafik 1: Çoruh Nehri nin akým grafiði Çoruh Nehri yýl boyunca bol akýþ gösterir. Yýl içerisinde en düþük debi 53,9 m 3 /s ile ocak ayýnda görülür. Yaðýþ en çok bu ayda düþmesine raðmen debi minimum deðerdedir. Bunun nedeni ocak ayýnda düþen yaðýþlarýn kar þeklinde olmasýdýr. Nisan ayýndan itibaren havalar ýsýnýr ve karlar erimeye baþlar. En yüksek debi nisan, mayýs, haziran aylarýnda yaþanýr. Sýcaklýðýn yüksek ve yaðýþýn az olduðu yaz aylarýnda akarsu sürekli beslenir (Grafik 1). Tüm bu iklim elemanlarý debinin yýl boyunca yüksek akýþlý olmasýný saðlar. Bu da hidroelektrik potansiyel için uygun ortam hazýrlar. Hidroelektrik santral inþa edilirken akarsuyun debisi ile birlikte vadi topoðrafyasýndaki bazý özelliklere dikkat edilir. Borçka Hidroelektrik Santrali yapýlýrken bazý özelliklere dikkat edilmiþtir (Harita 2). Suyun birikebileceði bir çanaðýn olmasýna dikkat edilmiþtir. Baþka bir ifadeyle topoðrafyanýn uygun bir baraj haznesine sahip olmasýna önem verilmiþtir. Çanak belirlenirken su bölümü hattýndaki yükselti deðerlerine dikkat edilmiþtir. Aksi takdirde barajda birikecek su taþarak baþka bir alana yönelebilirdi. Borçka Hidroelektrik Santrali baraj þeklinde inþa edildiðinden akarsuyun en dar kesimi seçilmiþtir. Çünkü bu yerler hem daha dayanýklý hem de set yapýlacaðý için daha ekonomik olmaktadýr. Akarsuyun boyuna profilinde suyun düþürülebileceði bir eðim kýrýklýðýnýn (düþü yüksekliði) bulunmasý gereklidir. Yani yatak eðimi uygun olmalýdýr. Çoruh Vadisi kýsa mesafelerde boyuna profilinde yüksek kot farký bulunan bir akarsudur. Harita 2: Borçka Hidroelektrik Santralinin ve çevresinin topoðrafya haritasý G ETKÝNLÝK Yakýn çevrenizde hidroelektrik santral ya da santral kurulabilecek bir yer var mý? Santralin kuruluþ ya da kurulamayýþýnýn nedenlerini tespit ediniz. Harita 3: Çoruh Nehri 26 Ekosistem ve Madde Döngüsü
C BÝLGÝ NOTU Bir hidroeletkrik santral nasýl elektrik üretir? Kanal veya borular içine alýnan su, türbinlere doðru akar, elektrik üretimi için bir çeþit pervane olan türbinlerin dönmesini saðlar. Türbinler jeneratörlere (alternatör) baðlýdýr ve mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüþtürür. Üretilen elektrik, enerji hatlarý ile de daðýtýlýr.? BUNLARI BÝLÝYOR MUSUNUZ? Santral, biriktirmeli baraj þeklinde inþa edilecekse koþullar uygunsa bile aþaðýdaki gibi bazý özel durumlar göz önüne alýnmalýdýr: * Çaðlayan, millî parklar gibi çok özel doðal güzelilikler yok edilmemelidir. * Çok nüfuslu yerleþim yerleri sular altýnda býrakýlmamalýdýr. * Önemli ve çok verimli tarým topraklarý mümkün olduðunca sular altýnda býrakýlmamalýdýr. G ETKÝNLÝK Aþaðýda çeþitli akarsu fotograflarý verilmiþtir. Bunlarýn baraj yapýmýna uygun olup olmadýðýný aþaðýdaki tabloya örnekteki gibi yazýnýz. A B Vadi Baraj için Nedeni C A B Baraj yapýmý için uygun deðildir. Delta, baraj yapmak için hazneye sahip deðildir. C Ekosistem ve Madde Döngüsü 27
ÖLÇME VE DEÐERLENDÝRME Aþaðýdaki sorularý cevaplandýrýnýz. 1. Ekolojik denge nedir? 2. Ekolojik döngü nedir? 3. Karbon döngüsü hangi ortamlar arasýnda gerçekleþir? 4. Biyolojik çeþitliliði tehdit eden insan kaynaklý faktörler nelerdir? 5. Biyoçeþitliliðin oluþmasýnda etkili olan doðal faktörler nelerdir.? 6. Habitat içindeki bir türün çok fazla geliþmesi hangi sorunlarý getirir? 7. Çayýr ve meralarýn ortadan kaldýrýlmasý biyolojik çeþitliliði nasýl etkiler? 8. Sýcak çöllerde bitki ve hayvan yaþamýný sýnýrlayan faktörler nelerdir? 9. Bir akarsuyun hidroelektrik enerji potansiyelini etkileyen faktörler nelerdir? 10. Deniz seviyesinde meydana gelen deðiþimler bitki ve hayvan daðýlýþýný nasýl etkiler? 11. Akarsularýn bitki ve hayvan türleri bakýmýndan en zengin kesimleri nereleridir? Nedenlerini açýklayýnýz. 12. Ekvatordan kutuplara doðru gidildikçe bitki ve hayvanlarýn tür ve sayýca azalmasýnýn nedenlerini söyleyiniz. Aþaðýdaki cümlelerde boþ býrakýlan yerleri uygun ifadelerle tamamlayýnýz. 1. Su döngüsü içinde, havadaki su buharýnýn sývý hâle geçme aþamasý... dýr. 2. Bitkilerde besin maddelerinin yapraða taþýnmasýný saðlayan... dur. 3. Ekosistem canlý ve cansýz varlýklar arasýndaki... ve... dolaþýmý ile kendini yeniler. 4. Kutuplarda yaþayan hayvanlar... ve... gibi koþullara uyum saðlayarak yaþamlarýný sürdürürler. 5. Su döngüsünün itici gücünü... ve... oluþturur. Aþaðýdaki ifadelerden doðru olanlarýn yanýna D, yanlýþ olanlarýn yanýna Y harfi yazýnýz. 1. Enerji akýþý tek yönlüdür. ( ) 2. Etçiller, ikincil tüketicilerdir. ( ) 3. Fotosentez, güneþ olmadan gerçekleþemez. ( ) 4. Su tutan bitkiler, bataklýk biyomlarýnda bulunur. ( ) 5. Denizler ve karalar arasýndaki karbon alýþ veriþi çok hýzlýdýr. ( ) 6. Ayrýþtýrýcýlar, ekolojik döngülerde önemli rol oynamazlar. ( ) 7. Okyanus akýntýlarý, biyomlar üzerinde etkili rol oynamazlar. ( ) 8. Bitkiler, hayatýn devamýný saðlayan besin zinciri için üreticidir. ( ) 9. Karbon döngüsü, dýþarýdan müdahale olmadýðý sürece bozulmaz. ( ) 10. Yeryüzünde canlýlarýn daðýlýþýný etkileyen en önemli faktör iklimdir. ( ) 11. Dünya ekosistemi; biyosfer, hidrosfer, litosfer ve atmosferden oluþur. ( ) 12. Dünya üzerinde bitki tür ve çeþitliliðinin en fazla olduðu yer tundra biyomalarýdýr. ( ) 13. Baraj þeklinde inþa edilen hidroelektrik santraller akarsuyun rejimini düzenler. ( ) 14. Ekosistem bir bölgedeki türlerin, genlerin ve ekolojik olaylarýn oluþturduðu bir bütündür. ( ) 15. Akarsuyun hidroelektirik potonsiyelini belirleyen en önemli faktör eðim ve debidir. ( ) 28 Ekosistem ve Madde Düngüsü
ÖLÇME VE DEÐERLENDÝRME Aþaðýdaki çoktan seçmeli sorularý cevaplandýrýnýz. 1. Bioçeþitlilik açýsýndan aþaðýdaki bölgelerden hangisi daha zengindir? A) Çöl Bölgesi B) Step Bölgesi C) Ekvatoral Bölge D) Tundra Bölgesi E) Kutup Bölgesi 2. Aþaðýdakilerden hangisi dünya ekosistemini oluþturan unsurlardan biri deðildir.? A) Litosfer B) Astenosfer C) Hidrosfer D) Atmosfer E) Biyosfer 3. Akým ve yatak özellikleri dikkate alýndýðýnda aþaðýdaki akarsulardan hangisinin hidroelektrik potansiyeli daha yüksektir? A)Çoruh Nehri B)Büyük Menderes C)Gediz D) Meriç Nehri E) Asi Nehri 4. Aþaðýdakilerden hangisi biyolojik çeþitliliði tehdit eden faktörlerden deðildir? A) Erozyon B) Topraðýn rengi C) Baraj yapýmý D) Sulak alanlarýn kurutulmasý E) Ýklim deðiþikliði 5. Aþaðýdakilerden hangisi canlý yaþamý üzerinde etkili olan faktörlerden deðildir? A) Kara ve denizlerin daðýlýþý B) Ýklim deðiþiklikleri C) Dað sýralarýnýn uzanýþý D) Epirojenik hareketler E) Jeopolitik konum 6. Aþaðýdaki faktörlerden hangisi canlý biyotik ögeler içinde yer alýr? A) Iþýk B) Yaðýþ C) Oksijen D) Sýcaklýk E) Mikroorganizmalar 7. Aþaðýdaki canlýlardan hangisi güneþten gelen enerjiyi doðrudan kullanýr? A) Otçullar B) Etçiller C) Hepçiller D) Üreticiler E) Ayrýþtýrýcýlar 8. Aþaðýdaki canlýlardan hangisi azot, oksijen, su ve güneþ ýþýðýný kullanarak organik besinlere dönüþtürme yeteneðine sahiptir? A) Otçullar B) Etçiller C) Mantarlar D) Bitkiler E) Su kaplumbaðalarý 9. Besin piramidinde yukarýya çýkýldýkça birey sayýsýnda azalma görülmesinin nedeni nedir? A) Otçullarýn etçiller tarafýndan tüketilmesi B) 2. beslenme seviyesindeki otçullarýn etçiller tarafýndan azaltýlmasý C) 3. beslenme seviyesindeki etçillerin hastalýklara dayanýksýz olmasý D) Bitkilerin diðer canlýlara göre dayanýklý olmasý ve kolay yetiþmesi E) Yukarýya çýkýldýkça aktarýlan enerjinin desteklediði birey sayýsýnýn azalmasý 10. Ýnsan müdahalesi olmadan, tüketilen karbon miktarý kadar karbonun geri kazanýmý olmasaydý aþaðýdaki sonuçlardan hangisi gerçekleþirdi? A) Böcekler büyürdü. B) Bitkiler dev boyutlara ulaþýrdý. C) Hava daha temiz olurdu. D) Böcek sayýsý artardý. E) Besin zinciri dururdu. Ekosistem ve Madde Döngüsü 29