Ekosistem ve Madde Döngüsü

Ekosistem: Belli bir bölgede yaşayan ve birbirleriyle devamlı etkileşim içinde bulunan canlılar ile bunların cansız çevrelerinin oluşturduğu bütün şeklinde tanım­lanabilir. Yeryüzünde değişik özelliklere sahip, pek çok ekosistem tipine rastlanır. Örneğin Bafra Ovası, Sultan Sazlığı, Akdeniz ve Karadeniz birer ekosistemdir. Ekosistem ve madde döngüsü konusunun temel odağıdır.

Ekoloji: Canlıların birbirleriyle ve çevreleriyle olan etki­leşimini inceleyen bilim dalıdır.

Biyosfer: Canlıların yaşamasına uygun, okyanus de­rinliklerinden başlayıp yeryüzünden 10 000 kilometre yüksekliğe kadar olan atmosfer tabakası biyosferi oluşturur.

Habitat: Aynı tür canlıların oluşturduğu topluluktaki bi­reylerin, biyosferdeki kendi yapılarına uygun yaşama bölgesidir. Habitat, canlının yaşadığı yerin adresidir.

Biyoçeşitlilik

Biyosferdeki canlı türlerinin oluşturduğu çeşitlilik biyoçeşitlilik olarak ifade edilir. Biyoçeşiililik; genetik çe­şitlilik, tür çeşitliliği, ekosistem çeşitliliği, ekolojik olay­lar ve işlevler çeşitliliği olmak üzere dört ana bölüm­den oluşur. Bu bölümler arasında uzun süreli etkileşi­me dayalı bir uyum ve denge vardır.

Biyosferin içindeki her canlı türü kendi yaşam koşulla­rına uygun olan coğrafi koşullarda yaşar. Yeryüzünde kendine özgü bir iklimi olan bitki örtüsü ve hayvanlar topluluğu bulunduran karasal bölgelere biyom adı ve­rilir. Biyomlarda birden fazla canlı türü bulunur. Biyomlar, kesin sınırlarla birbirlerinden ayrılmamakla birlikte belirli bölgelerde birbirleriyle kesişebilir. Biyomlar ekosistemin en büyük birimleridir. Biyomlar, genellikle bulundurduğu hâkim bitki topluluklarına göre adlandırılır. Biyomların yeryüzünde dağılışı üzerinde en büyük etken iklim koşullarıdır.

Canlıların Yeryüzüne Dağılışını Etkile­yen Faktörler

Canlıların yeryüzüne dağılışını etkileyen birçok faktör vardır. Bu faktörler fiziki olabileği gibi biyolojik veya paleocoğrafik olabillmektedir.

Fiziki Faktörler

Yeryüzündeki canlı dağılımını etkileyen en önemli etmenlerden biri fiziki faktörlerdir.

İklim

İklim elemanlarından sıcaklık, bitki türlerinin çeşitliliği ve bunların yayılış alanları üzerinde etkilidir. Çünkü her bitkinin gelişmesi ve büyümesi için belirli bir sıcaklığa ihtiyaç vardır. Birçok bitki türü için sınırlayıcı en alt ve en üst sıcaklık -40 °C ile +40 °C arasındadır. Bitkiler bu sıcaklık isteklerine göre Ekvator’dan kutuplara doğru geniş yapraklı, karışık yapraklı ve iğne yapraklı olmak üzere kuşaklar oluşturur.

Su, bitkilerin yaşamsal faaliyetlerini devam ettirebilme­leri için büyük önem taşır. Bitkiler su ihtiyaçlarını yağış, hava ve toprağın neminden elde ederler. Bitkilerin ço­ğunun bünyesinde bulunması gereken su miktarı bel­li bir oranın altına düştüğünde bitkiler yaşamsal fonk­siyonlarını kaybeder. Bitkilerin atmosferle bünyeleri arasındaki su dengesinin korunması için ortam hava­sındaki bağıl nemin % 65’in altına düşmemesi gerekir.

Bitkilerin yeryüzüne dağılışı, hayvanların dağılışını da etkiler. Her bitki türü kendine özgü hayvan türlerini ba­rındırır. Genel olarak sıcak iklimlerin etkili olduğu alan­lardaki hayvan türlerinin sayısı, soğuk iklim bölgelerin­deki hayvan türlerine göre daha fazladır.

Bitki ve hayvan türleri yaşamlarını devam ettirebilmek için bulundukları ortamın iklim koşullarına uyum sağ­lamak zorundadır. Buna adaptasyon adı verilir. Dünya’nın farklı yerlerinde adaptasyonun nasıl gerçekleş­tiğini aşağıdaki örneklerle daha iyi anlayabiliriz.

Tropikal Yağmur Ormanları

Tropikal iklim bölgelerindeki sürekli yağış ve sıcaklık, ağaçların uzun boylu, geniş yapraklı ve gür ormanlar oluşturmalarına neden olmuştur. Tropikal ormanların kendine has özellikleri buralarda farklı canlı türlerinin yaşamına olanak sağlayan başlıca dört katmandan oluşmuştur. Bu katmanlar yukarıdan aşağıya doğru; taç tabaka, orta tabaka, orman altı ve otluk alanlar şeklindedir. Katmanların oluşumunda en önemli faktör ışık şiddetidir.

Yağmur ormanlarında en üstteki taç tabakayı, ışık is­tekleri fazla olan 50 metreden yüksek boylu ağaçların yaprakları ve dallan oluşturur (akasya, söğüt gibi). Bunlar geniş yapraklı, büyük hücreli bitkilerdir. Taç ta­bakasının altında ise orta tabaka bitkileri bulunur. Bu tabakanın bitkileri; yabani muz ağaçları, kuş burnu, sarmaşık gibi bitkilerdir. Bu tabakadaki ağaçların boy­ları 30 - 40 metre civarındadır. Ormandaki canlıların çoğu, güneş ışığından yararlanabilmek için bu kat­manda yaşar. Orman altı tabakada ise, daha az ışık alan, küçük ve genç ağaçlar bulunur. En altta yer alan tabakayı otluk alanlar oluşturur. Bu katmanda otsu bitkiler, ağaç kökleri ve dökülmüş yapraklar, toprakta yaşayan böcek türleri bulunur. Bu tabakanın bitkilerine örnek olarak eğreltiler, atkuyrukları, papatya ve çeşit­li otlar verilebilir.

Çöller

Çöller sıcaklıklarına göre sıcak ve soğuk çöller ol­mak üzere ikiye ayrılır. Sıcaklık, ışık ve yağış miktarının bitki ve hayvan yaşamındaki sınırlayıcı özelliği çöllerde daha belirgin biçimde görülür. Bu yönüyle çöller bitki ve hayvan bakımından fakir alanlardır. Sıcak çöllerde, su azlığı bitkiler ve hayvanlar için en önemli sorundur. Bazı çöl bitkilerinin toprağın üstündeki kısımlarının çok küçük olması su kaybını en aza indirmek içindir. Çöl­lerde kaktüs gibi bitkiler suyu gövdelerinde depo eder. Kaktüslerde yaprakların yerini alan dikenler nem kay­bını azaltır. Çöl bölgelerindeki hayvanların çoğu başka bölgelerdekilere göre daha açık renklidir. Bunun ama­cı, sıcak ortamda fazla ısıyı bedenlerinden uzaklaştır­maktır.

Birçok çöl hayvanı gündüz gölge ortamlarda dinlenir, gece avlanır. Bütün bunlar, bitki ve hayvanların ortam koşullarına uyma çabasının bir göstergesidir.

Soğuk çöller olan kutuplarda yaşayan hayvanların bü­yük bölümü besinlerini denizden sağlarlar. Çünkü buzlarla kaplı alanlarda bitki örtüsü bulunmaz. Kutup­larda yaşayan hayvanlar, düşük sıcaklık ve besin ye­tersizliği gibi koşullara uyum sağlamak zorundadır. Ör­neğin, kutuplarda yaşayan fokların derilerinin altında kalın bir yağ tabakası bulunur. Bunun amacı soğuk su­larda yaşayan fokların vücut ısılarının çabuk düşmesi­ni önlemektir.

Yer Şekilleri

Yeryüzündeki en önemli yer şekillerini sıradağlar oluş­turur. Dağların yükseltisi ve uzanış biçimi sıcaklık, ya­ğış ve nemlilik gibi iklim faktörlerini etkilediğinden can­lı türlerinin dağılışını da etkiler.

Dağların Güneş'e bakan yamaçlarında sıcaklık ve ışık isteği fazla olan bitki türleri görülürken, Güneş’e dö­nük olmayan yamaçlarda sıcaklık ve ışık isteği az olan bitki türleri görülür. Yine dağların denize bakan yamaç­ları çok yağış aldığından bu yamaçlardaki bitki örtüsü, dağların karaların iç kesimlerine bakan ve az yağış alan yamaçlarına göre daha gürdür. Örneğin, Kuzey Anadolu Dağları ile Toros Dağları’nın kuzey ve güney kesimlerinde farklı bitki türleri görülmektedir.

Kara ve deniz dağılımı da canlıların yeryüzüne dağılışı­nı etkiler. Denizler karalarda yaşayan canlılar için, ka­ralar ise denizlerde yaşayan canlılar için yayılmaya en­geldir. Doğal olan ya da doğal olmayan etkenler sonu­cunda meydana gelen bazı değişimler kara ve deniz­ler arasında canlı türlerinin geçişine olanak sağlayabi­lir. Örneğin, Akdeniz'i Kızıldeniz’e bağlayan Süveyş Ka­nalı açıldıktan sonra Akdeniz, Kızıldeniz ve Hint Okya­nusu arasında bitki ve hayvan türü geçişleri olmuştur.

Toprak

Canlıların yaşamları boyunca doğrudan veya dolaylı olarak etkileşim içinde oldukları diğer bir faktör de top­raktır. Toprağın fiziksel yapısı, asit veya bazik özelliği, içerdiği mineral ve tuzlar canlıları farklı yönde etkiler. Örneğin, kalkerli topraklar üzerinde kolaylıkla yayılış gösteren bazı bitkiler, silisli topraklar üzerinde seyrek­leşir ya da ortadan kalkar. Salyangozlar, kireçli toprak­ların olduğu alanlarda yoğunluk gösterirken, volkanik toprakların bulunduğu yerlerde sayıları azalır. Tuzlu topraklara uyum sağlamış bitkiler diğer topraklarda görülmez.

Biyolojik Faktörler

Canlıların yeryüzündeki dağılımını etkileyen en önemli biyolojik faktör insandır. İnsanların çeşitli faaliyetleri biyolojik çeşitliliği tehdit et­mektedir. Endüstriyel ve tarımsal faaliyetler canlıların yaşam alanlarını önemli ölçüde etkiler. Dünya nüfusu­nun son dönemde oldukça fazla artması, sanayi ve teknoloji alanındaki gelişmeler ekosistemdeki tür ka­yıplarını artırmıştır. Tür kayıpları ekosistemdeki bütün canlıların yaşamını doğrudan etkilemektedir. Çünkü her tür birbiri ile ilişki içinde olduğundan bir türün yok olması ekosistemin dengesini bozmaktadır.

Paleocoğrafya

Çok uzun sürelerde dünyada meydana gelen değişimlerin canlı yaşamına etki ettiği görülmektedir. Kıtaların kayması, iklimlerin zaman içerisinde değişmesi gibi faktörler canlı çeşitliliğini de doğrudan etkilemektedir.

Kıtaların Kayması

Kıtalarda meydana gelen değişmeler, canlıların yeryü­zünde yaşama alanlarını önemli ölçüde değiştirmiştir. Bitki ve hayvan türleri üzerinde geçmiş dönemlerde hakim olan çevre koşulları, günümüzdeki yayılış alan­ları üzerinde büyük ölçüde etkili olmaktadır.

Jeolojik zamanlarda, kara ve denizlerin alanlarında çok büyük değişiklikler olmuştur. Eskiden kara olan yerler günümüzde deniz suları altında kalmış, eskiden deniz suları altında olan yerlerde kara hâline gelebil­miştir. Bu durum sularda ve karalarda yaşayan canlıla­rın dağılışını büyük oranda etkilemiştir. Kıtaların yak­laşması ya da uzaklaşması bitki ve hayvan göçlerinde, daha önce bir arada bulunmayan türlerin birbirleriyle karşılaşarak etkileşimlerine neden olur.

İklim Değişiklikleri

Dünya'nın oluşumundan günümüze kadar geçen sü­rede kıta hareketlerinin yanı sıra önemli iklim değişme­leri de olmuştur.

IV. zamanın başında Dünya genelinde şiddetli soğu­malar olmuş ve deniz seviyesi önemli ölçüde azalmış­tır. Karaların önemli ölçüde buzullarla kaplanması, bu bölgelerde yaşayan hayvan türlerinin yayılış alanlarını daraltmıştır. Bu zamanın sonunda ise iklim ve deniz seviyesi bugünkü duruma gelmiştir. Bu değişmeler deniz kıyılarında yaşayan birçok canlı türünün yok ol­masına neden olmuştur. Deniz seviyesi değişmeleri sı­rasında kıtaları birbirine bağlayan boğazların sular al­tında kalması ya da zaman zaman kara hâline geçme­si kıtalar arasında hayvan göçlerine neden olmuştur. Örneğin, Bering Boğazı’nın kara hâline geçmesi Sibir­ya’dan Kuzey Amerika’ya olan göçleri meydana getir­miştir. Bu durum, her iki kıtadaki hayvan türlerinin birbi­rine benzemesinde etkili olmuştur.

Ekosistemlerin İşleyişi

Ekosistemdeki canlılar hidrosfer, atmosfer ve litosfer ile sürekli etkileşim hâlindedir. Bu etkileşim çok küçük boyutlardan çok büyük boyutlara kadar olabilmekte­dir. Örneğin ölü bir ağaç gövdesi, bir gölet, bir dağ, bir deniz ve hatta Dünya’mız bir ekosistem olarak nitelen­dirilebilir.

Bu ekosistemler, sürekli değişim ve etkileşim hâlinde oldukları için dinamik bir yapı gösterir.

Dünya ekosistemini, diğer bir deyişle ekosferini at­mosfer, hidrosfer, litosfer ve biyosfer oluşturmaktadır. Ekosfer; kara, deniz ve tatlı su olmak üzere üç büyük ekosisteme ayrılır. Bu büyük ekosistemlerin içerisinde de çok sayıda küçük ekosistemler bulunur.

Su Ekosistemlerinin Doğal Sistemlerinin İşleyişine Etkisi

Su ekosistemleri, karasal su ekosistemleri ve denizel ekosistem olmak üzere ikiye ayrılır.

Karasal Su Ekosistemleri

Karasal su ekosistemleri akarsu, göl ve bataklık olmak üzere üçe ayrılır. Akarsular, karasal su ekosistemlerin önemli bir parçasını meydana getirir. Birçok bitki ve hayvan türü için yaşam alanı oluşturur. Akarsuyun hı­zı, fiziksel ve kimyasal özellikleri akarsuyun barındırdı­ğı hayvan türü ve sayısı üzerinde etkilidir. Akarsuda eğim kesintileri ve çağlayanlar varsa biyolojik üretim ve çeşitlilik az olur. Yine akarsuyun bol miktarda alüvyal malzeme taşıması ve bulanık akması da birçok canlı için olumsuz sonuçlar meydana getirir.

Akarsuyun yukarı çığırında eğimin fazla olması akış hı­zının fazla olmasına neden olur. Burada genellikle ba­zı böcek türleri ile alabalıklar yaşar. Orta çığırda eğim biraz azalır ve vadi genişler. Bu kesimde balık türleri yaygındır. Eğimin azaldığı ve akışın yavaşladığı aşağı­da çığırda planktonlar artar. Akarsu denize ulaşıyorsa ağız kesimlerinde tatlı ve tuzlu su birbirine karışır. Bu­ralar bitki ve hayvan türleri bakımından zengin alanlar­dır. Akarsuların taşıdıkları elementler ve besin madde­leri buralardaki biyolojik çeşitliliği artırır. Bu nedenle akarsu ağızlarında yaşayan canlı türü sayısı fazladır.

Denizel Ekosistemler

Denizel ekosistemler, okyanus ekosistemleri ile deniz ekosistemlerinden oluşur. Dünya’mızın yaklaşık % 71 'ini okyanuslar ve denizler oluşturmaktadır. Bu ne­denle su ekosistemleri içinde en büyük pay okyanus ekosistemlerine aittir.

Işık, canlıların önemli yaşam kaynaklarından biridir. Bu nedenle okyanuslardaki bitki ve hayvan türlerinin ço­ğu güneş ışınlarının erişebildiği 200 metre derinliğe kadar olan bölümde yaşar. Bu bölüme neritik alan adı verilir. Neritik alan deniz canlılarının % 90’nı barındır­maktadır. Okyanus ekosistemi içinde, her birinin ken­di çevresi ve çeşitli yaşam biçimleri bulunan çok sayı­da farklı boyutlarda ekosistem bulunur. Bu ekosistem­ler içinde farklı türlerde canlılar yaşamaktadır. Örneğin, okyanuslardaki mercan resifleri, Dünya ekosisteminin en karmaşık, en zengin beslenme damarlarıdır. Tuzlu sularda yaşayan balıkların yaklaşık üçte biri, mercan atıklarıyla beslenir. Bu nedenle mercanların oluşturdu­ğu resifler canlı çeşidi ve miktarı bakımından en verim­li bölgelerdir. Denizlerde mercanların kapladığı alanlar o kadar geniş değildir.

Okyanuslar iklim üzerinde de önemli rol oynar. Atmos­ferdeki ısı dağılımının yarısı hava akımları ile sağlanır­ken geriye kalan yarısı okyanus akıntıları ile sağlan­maktadır. Örneğin Ekvator’daki ısı enerjisinin kutupla­ra doğru dağılmasında, Gulf Stream sıcak su akıntısı­nın önemli bir etkisi vardır. Gulf Stream sıcak su akın­tısı Meksika Körfezi’nin sıcak sularını Kuzeybatı Avru­pa kıyılarına taşıyarak bu bölgede (İngiltere, İrlanda, Norveç’in Atlas Okyanusu kıyıları) ılıman bir iklimin oluşmasına neden olmuştur. Yine okyanus ve deniz kı­yılarındaki bölgelerde sıcaklık farkları aynı enlemlerde­ki kara içlerine göre daha azdır. Bu bölgeler nemli ha­va kütlelerinin etkisinde kaldığından yağışlıdır.

Okyanuslar atmosferin en önemli nem kaynağıdır. Bu­nunla birlikte okyanusların yüzeylerindeki dalgaların etkisiyle her an sayısız küçük hava kabarcığı patla­maktadır. Bu hava kabarcıkları içinde bulunan tuz kris­talleri atmosfere salınmaktadır. Okyanuslardan atmos­fere salınan tuz kristallerinin toplam 10 milyon ton ol­duğu hesaplanmıştır. Aerosol adı verilen bu tuz kristal­leri havadaki nemin yoğuşmasında önemli bir etkiye sahiptir. Şayet aerosoller olmasaydı iklimler çok daha kurak olacaktı. Yağmur damlaları yere düşerken hava­da bulunan aerosolleri yakalayarak toprağa indirir. Ya­ğışlarla toprağa inen aerosoller barındırdıkları potas­yum, kalsiyum, magnezyum vs. tuzlan ile toprağın ve­rimini artıran doğal gübrelerdir. Her yıl yağmurlarla ka­ra parçalarının yüzeyine 150 milyon ton doğal gübre düştüğü tahmin edilmektedir.

Su Döngüsü (Hidrolojik Döngü)

Güneş enerjisi ve yer çekiminin etkisiyle suyun litosfer, hidrosfer ve atmosfer arasındaki hareketine su dön­güsü adı verilir.

Su döngüsü, buharlaşma ve yoğuşma gibi iki fiziksel kurala bağlı olarak oluşur. Isınarak buharlaşan su yük­selerek soğur. Soğuyan su buharı yoğuşarak yeryüzü­ne yağış olarak düşer. Yağışın bir kısmı denizlere yağ­dığından su başladığı noktaya döner. Karalara yağan yağış toprağı nemlendirir. Yağış suyunun fazlası topla­narak yer üstü ve yer altı sularını oluşturur. Bitkiler kök­leri vasıtasıyla suyu emerek yaşamsal faaliyetlerini sürdürürler. Hayvanlar ise içtikleri ve besinlerdeki su­dan yararlanır. Bitkiler terleme yaparken vücutlarında­ki suyu, su buharı şeklinde çevrelerine verir. Hayvanlar ve bitkiler solunum yaparken de bir miktar suyu buhar şeklinde atmosfere verir. Buna göre, su döngüsünün beş basamaktan oluştuğu görülür.

Buharlaşma: Suyun sıvı hâlden gaz veya buhar hâli­ne dönüşmesidir. Okyanuslar, göller ve akarsular bu­harlaşma yoluyla atmosferdeki nemin yaklaşık % 90'nı karşılar.

Terleme: Bitkilerin terlemesi ile gerçekleşen buharlaş­madır. Atmosferdeki nemin yaklaşık % 10'u bitkilerin terlemesi ile karşılanmaktadır.

Yoğuşma ve yağış: Havadaki su buharının sıvı hâle geçip bulutları oluşturması daha sonra suyun bulutlar­dan sıvı ya da katı hâlde yeryüzüne geri dönmesidir.

Yüzeysel akış: Yağışlar sonucu oluşan suyun eğim doğrultusunda akışa geçmesidir. Karalar üzerine dü­şen yağışın büyük bölümü yüzeysel akış sonucunda okyanuslara taşınır.

Yer altı akışı: Yer altına sızan yağış sularının yer altın­da oluşturduğu kanallar aracılığı ile akışa geçmesidir.

Su döngüsünün doğal sistemler üzerinde çok sayıda yararı vardır. Bunlardan bazıları şunlardır;

Kayaçların kimyasal ve fiziksel ayrışmasını sağla­yarak toprak oluşumunu hızlandırır. Bitkilerin fotosentez yapması için gereklidir. Topraktaki besin maddelerinin bitki kökleri ile alın­masını ve yaprağa taşınmasını sağlar. Yağış oluşumunun devamını sağlayarak canlılığın sürmesinde etkili olur. Örneğin; Dünya üzerine or­talama olarak yılda 1000 mm yağış düşmektedir. Eğer su döngüsü olmasaydı bu miktar sadece 24 mm olacaktı. Çünkü havada buhar hâlinde tutulan su 24 mm yağış verebilecek miktardadır. Bu ne­denle su döngüsüyle, bir su damlacığının buhar­laşması ve yağış hâlinde yeryüzüne düşmesi olayı yılda 40 - 42 kez tekrarlanarak yıllık ortalama 1000 mm yağış meydana getirebilmektedir.

Enerji Akışı ve Madde Döngüsü

Madde döngüsü ve enerji dolaşımı ile hava, su, top­rak, bitkiler ve diğer canlılar arasında sürekli bir alışve­riş vardır.

Besin Zinciri

Dünya'daki bütün canlılar yaşamlarını sürdürebilmek için enerjiye ihtiyaç duyarlar. Dünya üzerinde besin üretmek için gerekli her türlü madde(su, oksijen, azot, vb.) vardır. Ancak var olan bu maddelerin canlılar tara­fından kullanılabilmesi için organik besinlere( yağ, kar­bonhidrat, protein) dönüştürülmesi gereklidir. Bitkiler, bazı bakteriler ve algler fotosentez yoluyla bu madde­leri organik besinlere dönüştürürler. Bu dönüşümün gerçekleşmesi için güneş enerjisine ihtiyaç duyulur.

Bitkiler, karbondioksit ve suyu kullanarak güneş ener­jisinin yardımıyla glikoz ve oksijen üretirler. Güneş’ten gelen enerji, fotosentez yapan canlıların ürettikleri be­sinlerde depolanır. Besin maddeleri diğer canlılar tara­fından tüketildiğinde enerji, bu canlılara geçer. Böylece enerji, beslenme yoluyla bir canlıdan diğerine akta­rılmış olur. Bitkilerde besin olarak depolanan enerji bir besin zinciri biçiminde tüm canlılara dağılır.

Besin zincirini oluşturan canlıların özellikleri ve zincir­deki fonksiyonları şu şekildedir:

Üreticiler; güneş enerjisini kullanarak besin üreten bitkiler ve mikroskobik deniz canlılarıdır. Üreticiler be­sin zincirinin ilk halkasını oluşturur.

Tüketiciler üç gruba ayrılır. Birincil tüketiciler; bitkile­ri besin olarak tüketen otçullardır. İkincil tüketiciler; otçular ile beslenen etçillerdir. Üçüncül tüketiciler; et­çillerle beslenen etçil hayvanlardır. İkincil ve üçüncül tüketiciler grubuna giren hayvanlar, avlarını yakalayan ve parçalayan özelliğe sahiptir.

Ayrıştırıcılar; ölü hayvan ve bitkileri ayrıştırarak mine­rallere ve humusa dönüştüren canlılardır. Mantarlar ve bakteriler bu gruba girer. Bu canlıların ekosistemdeki rolü son derece önemlidir. Örneğin, ormanlarda her yıl tonlarca yaprak dökülmektedir. Eğer ayrıştırıcılar bu yaprakları ayrıştırıp toprağa karıştırmasaydı her yıl biri­ken bu yapraklar ağaçların üstünü kaplar ve ağaçlar belli bir süre sonra kururdu.

Enerji Akışı

Ekosistemde, Güneş’ten gelerek üreticiler, otçul tüke­ticiler, etçil tüketiciler ve ayrıştırıcılara doğru giden, her canlıda değişime uğrayan ve tek yönlü olan bir enerji akışı mevcuttur. Canlılar tarafından kullanılan enerjinin bir kısmı çevreye ısı olarak yayılır. Ekosistemdeki ener­ji akışını piramide benzetmek mümkündür. Bu piramit­lerde, enerjinin bir gruptan diğerine aktarıldığı her ba­samak beslenme seviyesini oluşturur. Besin zinciri bo­yunca aktarılan enerjinin büyük bir kısmı, o canlının yaşam gereksinimleri için kullanılırken, geriye kalan enerji zincirin bir sonraki basamağına aktarılır. En üst basamağa çıkıldıkça enerji miktarı azalır.

Genelde, bir basamaktan diğerine geçişte enerjinin % 90'ı kaybolmakta, enerjinin % 10 kadarı bir sonraki ba­samağa aktarılmaktadır.

Madde Döngüleri

Canlı yaşamının devamı için su, oksijen, karbon, azot ve fosfor gibi temel maddeler gereklidir. Canlılar bu maddeleri çevrelerinden alırlar. Bir süre kullandıktan sonra çeşitli biçimlerde çevrelerine iade ederler. De­vamlı yenilendiği için bu alışverişe madde döngüleri adı verilir. Ekosistemlerde madde varlığı sınırlıdır ve yerine konmadığı takdirde tükenmeye mahkûmdur. Madde döngüsünün enerji akışından farkı ekosistemin içinde sürekli devir yapmasıdır.

Ekosistemdeki başlıca madde döngüleri şunlardır:

Karbon Döngüsü

Canlıların başlıca karbon kaynağını karbondioksit oluşturur. Karbondioksitin litosfer, hidrosfer, atmos­fer ve biyosfer olmak üzere dört büyük kaynağı bulu­nur. Karalardaki karbon kömür, doğal gaz, petrol ve ki­reç taşı içinde yer alır. Sudaki karbon ise karbondiok­sit ve bikarbonat hâlinde bulunur.

Canlıların solunumu sonucu oluşan ve diğer kaynak­lardan atmosfere geçen karbondioksit, fotosentez re­aksiyonlarında kullanılır. Atmosferdeki karbondioksit miktarı gece ile gündüz arasında ve mevsimler arasın­da farklılık göstermektedir. Fotosentezin durduğu, bü­tün canlıların solunum yaptığı gece vakti, atmosferde­ki karbondioksit miktarı artar.

Karbon döngüsü atmosfer, litosfer ve hidrosfer arasın­da gerçekleşir. Döngü bozulmadığı sürece karbon oranında önemli değişiklikler meydana gelmez.

Karbon döngüsü sırasında aşağıdaki durumlarda kar­bondioksit tüketilir:

• Kara ve deniz bitkilerinin fotosentez olayında,
•  Deniz hayvanlarının kabuk oluşumunda,
• Deniz hayvanlarının ve bitkilerinin ölümü ile dibe çökelmeleri sonucu karbonatlı kayaçlar hâlinde depo edilmelerinde,
• Ölen canlıların bünyesindeki karbonun, zamanla basıncın etkisiyle petrol ve kömür gibi fosil yakıtla­ra dönüşümünde karbondioksit tüketilir.

Karbondioksitin tekrar doğaya dönmesi aşağıdaki du­rumlar sayesinde olur:

• Canlıların solunumuyla,
• Ölen canlıların çürümesi ve orman yangınlarıyla,
• Suyun hava ile temas ettiği yüzeyden suya ve ha­vaya iki yönlü karbondioksit akışıyla
• Karbonatlı kayaçların, fiziksel ve kimyasal yollarla ayrışması sonucunda karbondioksit havaya yayılır.

Tüketilen karbon miktarı geri dönmemiş olsaydı, foto­sentez giderek azalacak ve neticede bitkilerin organik madde üretme olanakları kalmayacaktı. Bunun sonu­cunda da besin zinciri duracak ve hayat sona erecek­ti. Bununla birlikte karbondioksit, günlük ve mevsimlik sıcaklıkların aşırı yükselmesine ve düşmesine engel olur.

Oksijen Döngüsü

Oksijen, canlıların hayatlarını sürdürebilmeleri için mutlaka gerekli olan bir gazdır. Oksijen, atmosferde % 21, hidrosferde ise % 5 oranında çözünmüş olarak bu­lunur. Doğadaki oksijen; atmosferde atomik oksijen (O), moleküler oksijen (0₂) ve ozon (0₃) hâllerinde bulunur. Moleküler oksijen solunum için kullanılır. Ozon ise atmosferi ultraviyole ışınlarının zararlarından korur.

Atmosfere oksijen sağlayan en önemli kaynaklardan biri klorofilli bitkilerin fotosentez süreci sırasında mey­dana getirdiği oksijendir.

Diğer bir oksijen kaynağı da yerden belli bir yükseklik­te serbest atmosferde bulunan sudur. Bu suyun fotolizi (suyun oksijen ve hidrojen ayrışması) ile oksijen açı­ğa çıkmaktadır.

Atmosferin içerdiği oksijen miktarında bugüne kadar ölçülebilir bir değişiklik olmamıştır. Buna göre tüketile­ne eşit miktarda oksijenin atmosfere iade edildiği, bu suretle oksijen döngüsünün denk kapandığı söylene­bilir.

Azot (Nitrojen) Döngüsü

Azot (N), karbon ve oksijen gibi canlılar için çok önem­li temel elementlerden biridir. Canlılar için hayati önem taşıyan protein, nükleik asidin yapısına katılır. Azot, topraktaki verimi büyük ölçüde etkiler. Doğadaki azotun kaynağı atmosfer ve canlılardır. Atmosferde en fazla bulunan gaz azottur (% 78). Fakat atmosferde bulunan azot bitkiler tarafından doğrudan kullanılamaz.

Azotun bitkiler tarafından kullanılabilmesi için bazı süreçlerden geçerek nitrit ve nitratlara dönüşmesi yani bağlanması gerekir. Hayvanlar ise azotu, bitki ve diğer canlıları yiyerek organik bileşikler (aminoasit) şeklinde alır.

Atmosferde azot döngüsü şu aşamalarda gerçekleşir:

Atmosferde yıldırım ve volkanik faaliyetler sonra­sında ortaya çıkan elektrik deşarjları sonucunda azot, oksijenle birleşerek nitrik aside dönüşür. Nit­rik asit yağışlarla beraber toprağa girerek bakteri­ler tarafından nitrat tuzlarına dönüştürülür. Bu bak­teriler ölmüş canlıların yapılarındaki organik mad­deleri de nitrat tuzlarına dönüştürür.

Toprakta ve bazı bitkilerin köklerinde bulunan azot bağlayıcı bakteriler sayesinde bitkiler nitrat tuzları­nı alır ve yapılarına katar.

Nitrit ve nitratlar besin zinciri ile bitkilerden otçullara, otçullardan etçillere geçer.

Ölen bitki ve hayvanlar, ayrıştırıcılar tarafından par­çalanarak bünyelerindeki nitrit ve nitrat tuzları top­rağa karışır. Toprakta yaşayan bazı bakteriler ise nitrit ve nitrat tuzlarını tekrar azota çevirerek at­mosfere verirler.

Atmosferdeki azot gazının toprakta bitkilerin kullana­bileceği nitrit ve nitratlara dönüştürülmesine nitrifikasyon, topraktaki nitrit ve nitratların bazı bakteriler tarafından azot gazına çevrilip atmosfere verilmesine ise denitrifikasyon denir.

Hidroelektrik Potansi­yel

Hareket eden her cismin bir enerjisi olduğu gibi, doğ­duğu yerden döküldüğü yere doğru hareket eden akarsuların da bir enerjisi vardır. Bu enerjiye hidro­elektrik enerji adı verilir. Akarsulardaki bu hidroelek­trik enerjiden yararlanılarak elektrik enerjisi elde eden tesislere hidroelektrik santral (HES) adı verilir. Hidro­elektrik santralleri iki tiptir.

Biriktirmeli Hidroelektrik Santraller (Baraj)

Akarsuların yolunu baraj denilen beton, toprak ve ka­ya dolgularından yapılan yüksek bir yapı ile keserek arkasında göl oluşturan tesislerdir.

Hidroelektrik santralde üst su seviyesi ile çıkış su sevi­yesi arasındaki yükseklik farkına düşü yüksekliği de­nir. Düşü yüksekliğinin fazla olması akarsuyun enerji potansiyelini artırır.

Barajda biriken su, yerçekimi potansiyel enerjisi içermektedir. Su, belli bir yükseklikten düşerken, enerjinin dönüşümü prensibine göre yer çekimi potansiyel enerjisi önce kinetik enerjiye (mekanik enerji), daha sonra da türbin çarkına bağlı jeneratör motorunun dönmesi vasıtasıyla potansiyel elektrik enerjisine dö­nüştürülür. Üretilen elektrik, enerji nakil hatları ile çev­reye dağıtılır.

Biriktirmesiz Hidroelektrik Santraller (Nehir Santrali)

Akarsularda seviyeyi kabartmak için yaklaşık 10 metre yüksekliğe sahip, bağlama denilen bir set çekilir ve su tünele yönlendirilir. Tünel girişinde kum ve çakıl tane­leri gibi katı maddeler boruları ve çarkları aşındırma­ması için çökertilir. Yönlendirilen su türbinleri döndürür ve elektrik enerjisi elde edilir.

Bir akarsu üzerinde hidroelektrik santral inşa edilmesi için bazı koşullar gereklidir. Bu koşullar;

• Akarsuyun denge profiline ulaşmamış olması,
• Akarsu havzasının beslenme koşullarının iyi olma­sı,
• Akarsu debisinin yüksek ve devamlı olması,
• Baraj gölü haznesi için akarsu vadisinin dar ve de­rin olması,
• Yatak boyunca yer yer akarsuyun düştüğü yüksel­ti farklarının (eğim kırıkları) olması gibi koşullardır.