Enerji ve Çevre Dersi 6. Ünite Özet

Ekoloji Nedir?

İnsanoğlu varlığıyla birlikte yeryüzünün doğal kaynaklarını kullanmaya başlamış, teknolojinin hızla gelişimiyle de tüketmeye ve artık bazılarını, kendilerini yenileyemeyecek duruma getirmiştir. Aşırı tüketim büyük oranda Dünya’nın kirlenmesine de yol açmış ve ekolojik dengenin zarar görmesi sonucunu doğurmuştur.

Ekolojinin Tanımı

Ekoloji, canlı varlıkların birbirleriyle ve bulundukları ortamla ilişkilerini inceleyen bilimlerin tümünü kapsar.

Coğrafi çevre: Canlıya fiziksel, kimyasal ve biyolojik olarak yaşam koşullarını sağlayan coğrafyaya denir.

Ekolojinin Tarihsel Gelişimi

Ekoloji terimi ilk kez 1867 yılında Ernst Haeckel tarafından “Oekoloji” olarak teklif edilmiştir.

Odum’un Ekoloji’nin Temel İlkeleri adlı kitabı (1953) ekolojinin konularını kapsayan yol haritası niteliğinde bir kitaptır.

1960’lı yıllardan itibaren ekoloji, gözlemlerinin yanı sıra sonuçları da deneylere ve matematiksel işlemlere dayanan bir özelliğe sahip oldu.

Model Kavramı ve Modellemenin Yararları

Birden çok değişkenin etkisi altında olan ve birbirleriyle çok yönlü ilişkileri olan sistemlerin araştırılması ve bu değişkenler arasındaki bağıntıların belirlenmesi oldukça güçtür. Bu nedenle bu tür karmaşık sistemlerin çözümlenmesi için bir takım modellemelere ihtiyaç vardır. Bu tür modellemelerde sistemin önce temel değişkenleri belirlenerek, diğer değişkenler de bir bir eklenerek sistem üzerindeki etkileri tespit edilmeye çalışılır. Bu tür modellerin oluşturulması ve değerlendirilmesinde matematik ve istatistik biliminin birikiminden yararlanılır. Günümüzde bu birikimleri en hızlı ve doğru biçimde uygulayan benzeşim (simülasyon) bilgisayar yazılımları ile bu modellemeler yapılmakta, sonuçları kısa sürede alınmakta ve güvenilirlikleri de daha büyük olmaktadır. Bir model hazırlanırken;

1. sistemin sınırları
2. sistemin alt bölümleri
3. sistemin zaman boyutu

öncelikle belirlenmelidir.

Ekolojinin Konusu ve Bölümleri

Ekoloji biliminin içinde yer alan bazı özel çalışma alanları yaban hayatı, ziraat, ormancılık, çevre biyolojisi, biyocoğrafya, radyoekoloji, paleoekoloji, limnoloji, seonografi,uzay ekolojisi şeklinde özetlenebilir.

Ekolojinin Diğer Bilim Dalları ile ilişkisi

Botanik, zooloji, morfoloji, anatomi, jeoloji, mineroloji, fizik, kimya, klimatoloji ekolojinin sıklıkla iş birliği yaptığı bilim alanları içerisinde sayılabilir.

Ekolojide Temel Kavramlar

Her bilim dalında, onunla özdeşleşmiş bazı kavramlar vardır. Örneğin momentum deyince fizik, hücre deyince biyoloji, bina yapımı deyince inşaat mühendisliği aklımıza gelir. Tıpkı diğer bilim dalları gibi ekoloji biliminin de ilişkili olduğu kavramlar vardır.

Ekolojik faktörlerini;

• biyotik (canlı) faktörler,
• abiyotik (cansız) faktörler olarak ikiye ayırmak mümkündür.

Ekosistem

Karşılıklı olarak madde alışverişi yapacak biçimde birbirlerine etki yapan canlı organizmalarla, cansız maddelerin bulunduğu herhangi bir doğa parçasıdır. Eğer söz konusu ekosistem bir tarım alanı içinde gelişiyorsa buna agroekosistem adı verilir.

Ekosistem yaklaşımı Bireysel organizmalar ya da topluluklardan çok tüm alanın işlevlerinin nasıl olduğuyla ilgilenir ve bir alandaki canlı organizmalar ve cansız çevreleriyle olan ilişkilerini inceler. Bir ekosistemin dört temel bileşeni vardır:

• Üreticiler (ototroflar),
• Tüketiciler (hetotroflar),
• Ayrıştırıcılar (saprofitler),
• Doğal çevre.

İlk üç bileşen, dördüncü bileşenin oluşturduğu cansız doğa içinde varlıklarını sürdüren canlı yaşamı oluşturur.

Ekosistemlerin Belirgin Özellikleri

Kısıtlı ekosistemlerin genellikle zaman içinde sınırlı bir yaşamı vardır. Bu yüzden bunlar birer ekosistem parçası sayılır sinüzi adıyla anılır. İklime bağlı bir dağılım sergileyen bu ögeler, deformasyon (oluşum) veya biyom adıyla anılır. Bunlar, bir genel görünümün kendine özgü bir direy (fauna) ve bitey (flora) içeren karakteristik ana ögeleridir.

Bir ekosistemin sınırları az çok belirgindir. Birbirine komşu ekosistemler arasında bir geçiş bölgesi (ekoton) vardır. Geçiş bölgesi, bir çölün kıyı çizgisi gibi veya ekvator ormanından savanalara geçişte olduğu gibi yaygın bir bölge olabilir.

Ekosistemlerin Evrimi: Ekosistemler jeolojik ölçüde evrime uğrar. İklim uygun olduğunda çıplak bir toprağa önce otsu bitkiler yerleşir ve sonrasında birbirini izleyen bitki toplulukları gelişir.

Ekosistem Çeşitleri: Bir bölgede bulunan ve birbiriyle dolaylı ya da dolaysız ilişkide olan canlılarla, bu canlıların yer aldığı cansız çevre ekosistemi oluşturur. Doğada büyük ekosistemler içinde, birden çok sayıda küçük ekosistemler bulunur.

Ekosistemdeki Enerji Akışı

Doğadaki her olay enerjinin bir türünün bir diğerine dönüşümü ile mümkündür. Örneğin canlıların beslenmesi, büyümesi, atmosferik hareketler, günlük yaşamda yaptığımız her iş enerjinin bir diğerine dönüşümü sırasında yapılan iştir. Bu da Fiziğin Termodinamik Yasaları ile açıklanabilir. Termodinamiğin 1. Yasası “Enerjinin Korunumu olarak da bilinir ve doğadaki enerji miktarının değişmezliğine dayanır. Buna göre enerji yoktan var, vardan yok olmaz ya da yok edilemez. Fakat çeşitli yöntemlerle ya da yollarla bir şekilden diğerine dönüşür” ifade edilir.

Termodinamiğin II. Yasası ise enerjinin niteliğiyle ilgili olup, enerji daima daha yoğun ve düzenli şekilden daha az yoğun ve dağınık şekline dönüşme eğilimindedir. Yani evrendeki sistemlerde düzenlilikten daha basit ve dağınık bir duruma doğru doğal bir eğilim vardır. Enerjinin toplam miktarı değişmese de iş sonunda toplam enerji miktarının büyük bir bölümü iş yapabilme gücüne sahip olmayan ısı enerjisine dönüşür. Canlı sistemler ve ekosistemlerin durumları da Termodinamiğin Yasalarına uygun olarak açıklanabilir.

Canlı varlıkların yaşamlarını sürdürebilmesi için ortamdan madde alıp vermek zorundadırlar. Maddelerin bu şekilde canlı ve cansız çevre arasındaki hareketine madde döngüsü ya da ekolojik döngü adı verilir. Tüm bu döngünün enerji kaynağı ise güneş enerjisidir. Bu süreç içinde maddelerin bir kısmı fiziksel değişim geçirerek litosfer, hidrosfer veya atmosfer arasında kapalı bir devre şeklinde dolaşım gösterir. Buna hidrolojik döngü denir. Bazı maddelerin döngüsü ise ancak kimyasal değişim sonucu oluşur ki bu döngüye biyojeokimyasal döngü denilmektedir. Ekolojik açıdan en önemli döngüler su, karbon, azot, fosfor ve kükürt döngüleridir.

Ekosistemler enerji kaynaklarının çeşidine göre de sınıflandırılabilir:

1. Güneş enerjisi ile devamlılığını dürdüren ekosistemler,
2. Güneş enerjisinin yanı sıra diğer doğal enerji kaynaklarından da enerji alan ekosistemler,
3. Güneş enerjisinin yanı sıra insanlar tarafından da enerji ile desteklenen ekosistemler,
4. Yakıt enerjisiyle çalışan kentsel-endüstriyel, organik ya da nükleer yakıtlardan elde edilen enerjiyle desteklenen ekosistemler

Ekosistemdeki Bozulmaların Çevreye Etkileri

Ekosistemin bozulması nedeniyle bir canlı türünün sayısının azalması, başka canlı türlerinin sayısının azalması ya da çoğalmasına neden olabilir. Madde döngülerinin gerçekleşmesi zorlaşır. Sonuçta doğadaki enerji tükenmeye doğru gider.

Dünya Coğrafyasının Değişmesi : Ekosistemin yapı ve işleyişini oluşturan iklim, toprağın yapısı, hava, bitki hayvan gibi faktörlerden birinin değişmesi, diğerlerinin de değişmesine neden olarak çevrenin ekolojik özelliklerini de değiştirir.

İklimin Değişmesi: İklimin değişmesi ekosistemdeki canlı yaşam ve dağılışını da değiştirir.

Erozyonların Oluşması: Su ve rüzgâr etkisiyle toprağın aşınıp taşınmasına erozyon denir. Erozyonun oluşumuna;

• Ormanların yok edilmesi,
• Tarım alanlarının uygun tekniklerle sürülmemesi,
• Şiddetli yağmurlar ve sel,
• Karların kısa sürede erimesi

Su Kaynaklarının Azalması: Su kaynaklarının düzensiz kullanılması ve kirletilmesi sonucu su kaynakları azalır ve yağışların azalmasına, tarımsal verimin düşmesine, hidroelektrik santrallerdeki enerji üretiminin azalmasına neden olur.

Enerji Kaynaklarının Azalması: Madenlerin azalması nedeniyle bazı termik santrallerin, su kaynaklarının azalması nedeniyle hidroelektrik santrallerin, petrolün azalması sonucu da ulaşım araçlarının kullanımı azalır.

Canlı Çeşitliliğinin Azalması: Ekosistemdeki fiziksel ve kimyasal şartların değişmesi canlıların yaşama, yayılış ve üremesini de etkiler. Bozulan şartlara uyabilen canlılar yaşarken, uyamayanlar yok olur.

Mekânsal Kavramlar

Ekolojideki kavramların birbirinden farklarının ayırt edilebilmesi için bu kavramların tanımlarının da ayrıntılı yapılması gerekir.

Ortam ve Çevre: Canlı varlıkların yaşamsal olarak bağlı oldukları, çeşitli yollardan etkilendikleri ya da etkiledikleri bu mekâna ortam denir. Yaşam ortamından söz ederken bazen çevre terimi de kullanılmaktadır.

Habitat ve Biyotop: Habitat bir türe ait birey veya bireylerin yerleştiği alan, biyotop ise popülasyonun yerleştiği alan olarak kabul edilir. Bunlara ek olarak bir canlının yaşam alanı için monotop , bir popülasyonun yaşam alanı için de demotop terimleri kullanılır.

Ekolojik Niş: Bir organizma veya populasyonun ekosistem içindeki işlevini belirtir.

Populasyon ve Kommunite Kavramı: Diğer canlılarla bir araya gelerek ekolojik toplulukları oluştururlar. Belli bir bölgede yaşayan aynı türe ait bireylerin oluşturduğu topluluğa populasyon denir. Ayrı türe ait bireyler, belli bir bölgede birlikte yaşıyorlarsa buna da kommunite denir.

Sistem Kavramı: Birbirleriyle etkileşim içinde olan, birbiriyle ilişkili parçaların oluşturduğu bütüne sistem denir.

Ekolojik İlişkiler

Ekoloji biliminin özünü canlıların canlı ve cansız çevreleriyle olan ilişkileri oluşturur. Canlıların çevreleriyle olan bu ilişkileri Aksiyon, Reaksiyon ve Koaksiyon başlıkları altında incelenebilir:

Aksiyon: Cansız çevrenin canlılar üzerine olan etkisine denir.

Reaksiyon : Canlıların cansız çevre üzerinde yaptıkları etki

Koaksiyon : Bir canlının diğer bir canlı üzerindeki etkisine

Ekoloji’nin İlkeleri

Ekolojide tüm kavramlar birbiriyle sistematik bir bağ oluşturur. Sistem birbiriyle etkileşim içinde bulunan bağımlı parçaların oluşturduğu bir bütündür. Ekolojik sistemlerin bütünlük ve işlerliğinin tanımlanması için bazı önermelerden söz edilebilir:

Dinamizm Önermesi: Doğa nesnelerin toplamından çok, süreçlerin oluşturduğu bir bütündür ve her şey değişim hâlindedir.

İlişkililik Önermesi: Tüm süreçler diğer süreçlerle ilişkilidir.

Hiyerarşi Önermesi : Süreçler eşit ilişki içinde değillerdir fakat organize oldukları zamansal ve uzamsal skalada farklılaşan ‘sistem içinde sistemler’ şeklinde katmanlaşmışlardır.

Yaratıcılık Önermesi : tekrarlama ve duplikasyon yoluyla organizasyonun karmaşıklığını oluşturan sistemlere doğru akan enerjidir.

Ayrımlayıcı Kırılganlık Önermesi: İnsan etkinlikleriyle şekillenen ekolojik sistemler, yaratıcı süreçlerinde insan etkenli bozulmaları absorbe ettikleri ve dengeledikleri yöne doğru değişirler.

Bir ekolojik sistem; “ toplam çeşitliliğini yitirmezse ” ve “ karmaşıklık başta olmak üzere, çeşitliliği sağlayan sistematik organizasyonu yitirmezse ” bütünlüğünü sürdürebilir.

Ekolojinin Yasaları

1. Her şey bir diğeri ile bağlantılıdır,
2. Doğada hiçbir şey yok olmaz,
3. En büyük belirleyici güç doğadır,
4. Her kazanımın bir maliyeti vardır.

Ekolojik Denge ve Entropi

Her ekolojik sistem, biyolojik olarak dengede olmak ister. Ekolojik sistem dengesi: Bir ekolojik sistemin dengede olması, kendi varlığını sürdürebilmesi için mutlak zorunludur.

Ekolojik Denge

Dünyamızdaki katmanlar arasındaki madde-enerji dönüşümü, dünyamızın doğal ekolojik dengesini oluşturur.

Dünya’nın ekolojik dengesi: Dünyadaki katmanlar arasındaki madde enerji alışverişinin Dünya’nın doğal dengesini sağlamasına ve Dünya’nın katmanlarının kompozisyonunun daima sabit kalmasına dünya üzerindeki katmanlar arasında gerçekleşen ekolojik döngüler vardır. Bu döngüler şunlardır:

Karbon döngüsü : Havada ve suda erimiş hâlde bulunan karbondioksit bitkiler tarafından alınarak, karbonhidrat ve başka moleküllerin yapımında kullanılır.

Azot döngüsü : Atmosferin % 78’i azottan oluşur. Canlıların bir kısmı azottan doğrudan yararlanıyorken, bir kısmı da dolaylı yollardan yararlanır.

Fosfor döngüsü : Canlılar için fosfor DNA ve RNA’nın yapısında yer alıyor olması ve hücrenin enerji mekanizmasında rol alması nedeniyle önemlidir. Ayrıca fosfor, hücrenin enerji üretimi mekanizmasında rol alması nedeniyle de önemlidir

Kükürt döngüsü : Proteinlerin yapısında bulunması nedeniyle canlılar için kükürt önem taşır

Su döngüsü : Su, güneş enerjisi nedeniyle buharlaşır ve atmosferde soğuyunca yağmur olarak tekrar yeryüzüne iner. Bu döngü sürekli devam eder ve döngü sırasında su sürekli olarak temizlenir.

Besin zinciri döngüsü : Büyük ve küçük ekolojik çevrimler sırasında, herhangi bir madde kirliliği olursa, bu madde ekolojik çevrimler aracılığıyla taşınarak, denge tekrar kurulur. Buna Dünya’nın kendi kendini temizlemesi Dünya’nın oto-pürifikasyonu denir. Başlıca oto-pürifikasyon mekanizmaları;

• Taşıma ve seyreltme,
• Fiziki parçalanma ve yıkım,
• Biyolojik yapım ve yıkım,
• Kimyasal yapım ve yıkımdır.

Dünya’nın dengesi insanlığın, üretim sırasında geliştirdiği çeşitli mekanizmalar nedeniyle bozulmuştur. Dünya’nın dengesini bozan bu mekanizmalar;

• Yoğun atık nedeniyle oto-pürifikasyon kapasitesinin aşılması,
• Ormanların yok edilmesi ile oto-pürifikasyon kapasitesinin azaltılması,
• Ağır metallar ve radyoaktif maddeler nedeniyle madde yoğunlaşması çevriminin yavaşlatılması,
• Oto-pürifikasyonu olmayan ya da çok yavaş olan yeni yapay maddeler (organo klorlu ensektisitler, ağır metaller, plastikler, deterjanlar) üretilmesidir.

Entropi

Entropi bir sistemdeki rastgelelik ve düzensizlik olarak tanımlanır. Bütün enerji değişimlerinde çevre ile sistemin entropi değişimlerinin toplamı daima pozitiftir. Bu da evrendeki toplam entropinin sürekli artmasına neden olur.

Ölmüş meyvenin ölmüş çekirdeği düştüğü yerde çürürken, başka bir deyişle entropiye boyun eğmiş görünürken yeni bir hayatın, yeni bir ağacın doğmasına neden olur, entropiye direnir.

Ergonomi

Fiziksel çevrenin insanla uyumlu hâle getirilmesi sürecidir. birçok bilimsel disiplinin ortak çalışma alanı olan (başta mühendislik, mimarlık, tıp, fizyoloji, anatomi, psikoloji, sosyoloji olmak üzere) bir yaklaşımlar bütünüdür.

İnsan Makine Sistemleri

Faktörler ve fonksiyonların her biri ya bir insan ya da çeşitli makine kombinasyonları ile gerçekleştirilir. Bu gerçekleştirme süreci, genelde birbiri ardına gelen dört temel fonksiyon içermektedir: Bunlar; algılama, bilgi depolama, bilgi işleme ve karar verme, eylemdir.

Ergonomik Açıdan Teknoloji

Üretilen teknolojinin insanın yetenek, fizyolojik yapısı ve diğer karakteristik özelliklerine uygun olması ile verimli bir kullanımdan söz edilebilir. Bu konuda yapılmış olan mühendisliksel tasarım hatası ve pilot hatası araştırmasına bakınız (126s.).

İnsan ve Çevre İlişkisinin Ekolojik Açıdan Değerlendirilmesi

İnsanın ekolojisi kavramında insan (birey, grup, toplum) ve çevre (doğal ve yapay çevre) sistemleri vardır. Bu iki sistem arasındaki ilişki de insan ekolojisi kapsamında incelenir. İnsanın çevresi ile olan ilişkisi, diğer canlıların çevreleriyle olan ilişkilerinden farklıdır. Çünkü insan, varlığının ve etkinliklerinin bilincindedir.

Kentsel Ekoloji

Kentler, doğal ve kültürel birçok unsuru bir arada bulunduran ve insanların karşılıklı etkileşim içinde bulunduğu bir ekosistemdir. Bir yandan hava, toprak, su, bitki gibi doğal çevre koşulları, diğer yandan da ekonomik kalkınma için sürekli geliştirilmek zorunda olan ulaşım, ticaret, sanayi, turizm gibi sosyo-ekonomik faaliyetler aynı alanda ve iç içe geçmiş durumdadır. Kent ekosistemi olarak adlandırılan bu yapının sağlıklı işleyişi, yine bu ekosistemin bileşenleri olan doğal ve kültürel unsurların birbiriyle uyumuna ve aralarındaki dengeye bağlıdır.

Dünyada kentleşmenin bu denli hızlı seyri, beraberinde kent alanlarının “çevresel taşıma kapasiteleri” ve “kentlerin yaşanabilirliği” kavramlarını gündeme getirmiş ve dolayısıyla bu konudaki disiplinler arası araştırmalar artmaya başlamıştır.

Kentsel ekoloji, kentlerin yeni gelişen alanlarının planlanmasında çevresel duyarlılıkları dikkate alan, kentsel ekonomik kalkınma modeli içinde “kentsel verimliliği”, “üretkenliği”, “korumayı” ve “yeniden kullanımı” destekleyen yöntem ve uygulamalara öncelik veren bir yaklaşımdır. Kentsel ekoloji, mevcut kent alanları içinde sağlıklı ve yaşanabilir yaşam adacıkları yaratma çabalarının bütünü olarak da tanımlanabilir. Kısaca kentsel ekoloji, kentsel büyümenin ekolojik yaklaşımla planlanmasıdır.

Isıl Kirlenme ve İklim

Makineler, fırınlar, elektrik lambaları ve sobalar çevrelerine ısı yayarlar. Ürettiğimiz enerjinin çoğu, kullanımımız sırasında başka bir türüne dönüşürken ısı enerjisi de açığa çıkar ve ortama yayılır. Bu açığa çıkan ısının çoğu kaybedilir. Bu atık ısı, bazı şehirlerdeki atmosferik koşulları da değiştirmiştir.

Atık suyun; Deniz, göl ve nehirlere boşaltılması ısıl kirlenme sebebidir.

Küresel Çevre Problemi

Tükettiğimizden fazla ürettiğimiz her şey ya da doğanın kendiliğinden dengesini bozmaksızın yok edemeyeceği madde ya da ısı, ses gibi enerjinin doğal birikiminin çok üstündeki miktarlarda çevreye katılması olayına çevre kirlenmesi denir.