Ekosisteme giriş

Ekosistem; belirli bir alandaki canlı toplulukları (biyotik) ile cansız çevrenin (abiyotik) karşılıklı etkileşimlerinden oluşan bütündür. Ekosistemde enerji akar, madde döngü yapar.

Canlılar; çevreyi değiştirir, çevre de canlıların yaşama, büyüme ve üreme başarısını belirler. Bu karşılıklı etkileşim ekolojinin merkezindedir.

Ekosistemin temel bileşenleri

Ekosistemi anlamanın pratik yolu üç parçaya ayırmaktır: enerji kaynağı (çoğunlukla Güneş), madde havuzları (su, karbon, azot vb.) ve organizma grupları (üreticiler, tüketiciler, ayrıştırıcılar).

Ekosistemlerin sınırı keskin değildir; ancak inceleme için sınır çizilir (ör. bir göl, bir orman parçası, bir tarla).

Anahtar kavramlar

Habitat: Canlının yaşadığı yer. Niş: Canlının ekosistemdeki rolü (beslenme, rekabet, enerji/madde akışındaki yeri).

Biyoçeşitlilik: Tür çeşitliliği, genetik çeşitlilik ve ekosistem çeşitliliği birlikte değerlendirilir.

Abiyotik faktörler

Abiyotik (cansız) faktörler ekosistemin fiziksel/kimyasal koşullarıdır. Sıcaklık, ışık, su, pH, tuzluluk, rüzgâr, toprak yapısı ve mineral içeriği gibi değişkenler canlıların dağılışını belirler.

Her canlı, bu faktörler için tolerans aralığına sahiptir. Aralığın dışına çıkıldığında stres artar; büyüme yavaşlar veya ölüm görülür.

Biyotik faktörler

Biyotik faktörler canlıların birbirini etkilemesidir: rekabet, av-avcı ilişkisi, parazitlik, mutualizm gibi.

Bir türün ekosistemdeki etkisi yalnız sayısına bağlı değildir; bazı türler kilit tür olarak ekosistemin yapısını orantısız biçimde belirler.

Sınırlayıcı faktör ve minimum yasası

Bir popülasyonun büyümesini tek bir “en az bulunan” kaynak sınırlayabilir. Bu fikir, tarımda gübrelemeden, göllerde plankton artışına kadar birçok olayı açıklar.

Örnek: Işık bol olsa bile azot çok düşükse bitkisel üretim sınırlı kalabilir.

Enerji akışı: neden tek yönlü?

Ekosistemde enerji, üreticilerden başlayarak trofik düzeyler arasında tek yönlü akar ve her aktarımda bir kısmı ısı olarak kaybolur. Bu kayıp, termodinamiğin ikinci yasasıyla ilişkilidir.

Canlılar enerjiyi “geri dönüştürmez”; ancak enerjiyi taşıyan organik maddeleri parçalayarak enerji açığa çıkarabilir.

Primer üretim

Üreticilerin (bitkiler, algler, bazı bakteriler) fotosentezle ürettiği organik madde miktarı brüt primer üretim (BPU) olarak düşünülebilir.

Üreticilerin kendi solunumu için harcadığı enerji çıkarıldığında geriye kalan kısım net primer üretim (NPU) olur. Tüketicilere aktarılabilen enerji, esas olarak NPU’dur.

Enerji bütçesi fikri

Bir canlının aldığı enerjinin bir bölümü büyüme ve üremeye gider, bir bölümü solunumla ısıya dönüşür, bir bölümü sindirilemeyip dışarı atılır. Bu bütçe, ekosistem verimini anlamanın anahtarıdır.

Besin zinciri ve besin ağı

Besin zinciri, enerjinin üreticiden tüketicilere doğru aktarım sırasını basitleştirerek gösterir. Gerçekte ekosistemler çok sayıda zincirin bağlanmasıyla oluşan besin ağı yapısındadır.

Besin ağları, ekosistemi daha dayanıklı kılabilir; çünkü bir kaynak azaldığında tüketiciler alternatif besine yönelebilir. Ancak bu her zaman istikrar demek değildir; ağın yapısı önemlidir.

Trofik düzeyler

Üreticiler → birincil tüketiciler (otçullar) → ikincil/üçüncül tüketiciler (etçiller) şeklinde basamaklar kurulur.

Aynı tür, farklı koşullarda farklı trofik düzeyde yer alabilir (ör. omnivor canlılar).

Ayrıştırıcılar

Ayrıştırıcılar (bakteri, mantar vb.) ölü organik maddeleri parçalayarak inorganik bileşenleri ekosisteme geri kazandırır. Enerji akışı tek yönlüdür; fakat madde döngüsü, ayrıştırıcılar sayesinde sürer.

Ekolojik piramitler

Ekolojik piramitler trofik düzeylerdeki birey sayısını, biyokütleyi veya enerjiyi gösterir. En sağlam yorum genellikle enerji piramidi ile yapılır.

Birey sayısı piramidi her zaman “tabanı geniş” değildir (ör. bir ağaç üzerinde yaşayan çok sayıda böcek).

Biyokütle piramidi ve ters piramit

Sucul ekosistemlerde fitoplanktonun biyokütlesi anlık olarak düşük olabilir; buna rağmen hızlı çoğaldığı için tüketicileri besler. Bu durum biyokütle piramidinin “ters” görünebilmesine yol açar.

Bu gözlem, anlık biyokütle ile üretim hızının farklı şeyler olduğunu hatırlatır.

Enerji piramidi neden ters olmaz?

Her aktarımda enerji kaybı (ısı, hareket, sindirilemeyen kısımlar) olduğu için enerji piramidi tabandan tepeye doğru azalır. Bu, ekosistemde üst düzey yırtıcıların sayısının neden sınırlı olduğunun temel açıklamasıdır.