BYL 327
Küresel Değişim Ekolojisi
Ders notları
Hacettepe Üniversitesi Biyoloji Bölümü lisans dersi
Doç.Dr. Çağatay Tavşanoğlu
Hacettepe Üniversitesi Biyoloji Bölümü Ekoloji Anabilim Dalı,
Ankara
2014
BYL327 Küresel Değişim Ekolojisi ders notları
Ekim 2014
BÖLÜM 1: KÜRESEL DEĞİŞİM KAVRAMI
1.1.
Sistem kavramı ve ekosistemler
Etkileşim içerisinde olan birbirine bağımlı öğelerin oluşturduğu bütüne sistem adı verilir1. Bir
otomobil ya da bir organizma sisteme örnek olarak verilebilir. Otomobilin çalışması için
gerekli parçaların tümü doğrudan ya da dolaylı yoldan etkileşim halindedir ve çoğu parçanın
çalışması bir diğerine bağımlıdır. Bir bütün olarak otomobili çalışmasını sağlayan da, tek tek
parçaların bir arada uyum içerisinde çalışmasıdır. Benzer şekilde, bir organizmanın bedeni de
bir arada uyumlu bir şekilde çalışan daha küçük parçalardan (organlar, hücreler vb.)
oluşmaktadır.
Sistem kavramı, evren ölçeğinden atom ölçeğine kadar çok farklı ölçeklerde uygulanabilir. Bu
bağlamda, üzerinde yaşadığımız gezegen olan Yerkürenin de içerisindeki parçalar ile birlikte
bir sistem olduğunu söyleyebiliriz. Yerküre, çok sayıda öğeye ve özdenetim (otokontrol)
mekanizmalarına sahip açık bir sistemdir. Bir sistemin çok sayıda öğeye sahip olması, onun
daha kararlı bir yapıya sahip olmasını sağlarken, özdenetim mekanizmalarının bulunması da
sistemi dengede tutmayı sağlar. Açık bir sistemin ise işlevini sürdürebilmesi için dışarıdan
sürekli bazı girdiler alması gerekir.
Yerkürede, canlıların yer aldığı biyosfer ile ekolojik süreçlerin işlediği atmosfer, litosfer ve
hidrosfer tabakalarının etkileşim halinde olduğu ekosfer tabakası da başlı başına doğal bir
sistem oluşturmaktadır. Ekosfer ve Yerkürede bulunan ekosistemler açık sistemlerdir, çünkü
sistemin işleyebilmesi için güneşten gelen enerji girdisine ihtiyaç duyarlar. Doğal
ekosistemler biyotik ve abiyotik çok sayıda öğeye sahiptir, bu ekosistemleri kararlı halde
tutar. Ekosistemlerde aynı zamanda özdenetim mekanizmaları bulunur, bu sayede
ekosistemler dengede kalır.
1.2.
Ekolojik denge kavramı ve doğal müdahaleler
Ekolojik denge kavramı, aslında durağan bir dengeden değil, dinamik bir dengeyi içerir.
Zaman sürecini işin içine kattığımızda, aslında ekosistemlerin, hatta daha geniş ölçekte
Yerkürenin, uzun süren bir sabitlik durumunda kalamadığını görürüz. Örneğin, doğal
müdahaleler (yangın, sel, çığ düşmesi vb.), ekosistemleri milyonlarca yıldır etkilemekte ve
ekosistemin süreçlerini kesintiye uğratmaktadır. Bununla birlikte, sürekli olarak bu
müdahalelere maruz kalmakta olan bölgelerde, ekosistem müdahaleden sonra kendini hızla
yenileyebilme potansiyeline de sahiptir. Dolayısıyla bu bölgelerde müdahalelerin kendisi de
ekosistemin fiziksel bir parçası olarak kabul edilir. Bu ekosistemler için, anlık bir ekolojik
dengeden ziyade, uzun yıllar içerisinde gerçekleşen bir dengeden söz etmek daha doğru olur.
1
Sistem kavramı ve doğadaki sistemlerin özellikleri ile ilgili ayrıntılı bilgi için bkz. Kışlalıoğlu ve Berkes
(1994).
1
BYL327 Küresel Değişim Ekolojisi ders notları
Ekim 2014
Yerküre de, tarihi boyunca çok sayıda küresel ölçekli müdahalelere maruz kalmış (meteorit
çarpması, volkanik faaliyetler, buzul istilası) ve o dönemlerde yaşayan canlıların büyük bir
çoğunluğu ortadan kalkmıştır. Ekosistemlerin müdahalelere cevabına benzer şekilde,
Yerküredeki canlılık da yoluna devam etmenin bir yolunu bulmuştur.
Ekolojik müdahalelerden sonra, birbirine bağlı bir şekilde sistemi ‘dengede’ tutan öğelerin
ortadan kalkması ekosistem süreçlerinin kesintiye uğraması ile sonuçlanmaktadır. Bu
müdahalelerin milyonlarca yıldır görüldüğü ekosistemlerde, canlı türleri müdahaleye cevap
olarak evrimleştirdikleri bazı mekanizmalar sayesinde, ekosistem süreçleri hızlı bir şekilde
yeniden oluşmaktadır (ör: Akdeniz ekosistemleri ve yangın2). Bununla birlikte, belirli bir
müdahaleye aşina olmayan ekosistemlerde oluşan müdahale, ekosistem üzerinde daha
yüksek bir tahribata yol açmakta ve ekosistemin yenilenmesi mümkün olamamaktadır. Bu
durumda, çoğu kez ekosistem işlevlerinde değişim gerçekleşmekte ve farklı canlı türlerini
barındırabilecek yeni bir ortam meydana gelmektedir.
Ekosistemin biyotik yapısında gerçekleşen bu değişimler, yaşanan etkinin büyüklüğüne göre,
bir dere ya da tepe gibi çok küçük ölçeklerde olabileceği gibi, bir biyom ya da dünya gibi
büyük ölçeklerde de olabilmektedir. Örneğin, bozkır vejetasyonuna sahip bir alanın bir çiftçi
tarafından sürülmesi, o alanda uzun dönem geri dönüşümsüz bir habitat değişimi ortaya
çıkacaktır. Küresel düzeyde gerçekleşen iklimsel değişimler sonucunda okyanusların birkaç
derece ısınması, mercan resiflerinin çoğunun ortadan kalkmasına yol açacak ve ancak yayılım
alanlarını daha uygun sıcaklıklara doğru kaydırabilen mercan resifleri gezegende varlığını
sürdürmeye devam edecektir.
1.3.
Küresel değişim kavramı
Ekolojik krizin sancılarını her yönüyle hissetmeye başladığımız günümüzde, doğal
ekosistemlerin korunmasına yönelik bilinç ve duyarlılık her geçen gün artmaktadır. İnsanın
yarattığı ekolojik sorunlara karşı örgütlenen çevre hareketleri dünyanın her yerinde hız
kazanmaktadır. Bir yandan da bilim insanları yerel ölçekten küresel ölçeğe kadar farklı
boyuttaki ekolojik sorunları tanımlamaya, bu sorunların insan faaliyetleri ile olan ilişkilerini
açıklamaya ve olası çözümleri ortaya koymaya çalışmaktalar. Bununla birlikte küresel bir
değişim çağında yaşıyoruz. Birkaç on yıl önce tanımladığınız bir ekolojik sorunun niteliği ve
ölçeği, günümüzde ilk tanımlandığı ve çözüm önerileri üretildiği yıllardaki gibi
olmayabilmekte. Bu nedenle, geçmişte bir ekolojik sorunun çözümü için aldığımız tedbirler,
gelecekte işe yaramayabilmekte. Böyle bir dünya ortamında, ekolojik sorunların çözümünde
yerel önlemler çoğu kez yetersiz kalırken, daha geniş ölçekli planlamalarla ekolojik sorunların
üstesinden gelmeye çalışmak daha doğru bir yaklaşım olarak ön plana çıkmaktadır.
2
Akdeniz ekosistemlerindeki yangın sonrası dinamiklerle ilgili olarak bkz. Tavşanoğlu (2008); Kavgacı
ve Tavşanoğlu (2010).
2
BYL327 Küresel Değişim Ekolojisi ders notları
Ekim 2014
Yeryüzü sisteminde gezegen ölçeğinde gerçekleşen değişimler küresel değişimler olarak
adlandırılmaktadır. Küresel değişimler, Yerkürenin geçmişi boyunca olduğu gibi doğal
sebeplerden dolayı gerçekleşebilmektedir. Ancak özellikle insanoğlunun Yerküre üzerindeki
etkisinin hissedilmeye başladığı dönemlerden itibaren insan kaynaklı (antropojenik)
sebeplerden dolayı da olabilmektedir. Geçmişte gerçekleşmiş olan ve günümüzde
gerçekleşen küresel değişimlerin, Yerküre ekosistemleri üzerinde önemli etkileri olmuştur. Bu
değişimlerin ölçeği, şiddeti ve süresi, değişimin ekolojik sonuçlarının büyüklüğünü belirleyen
en önemli etmenlerdir. . Bu değişimlerin bir kısmı doğrudan ekolojik sonuçlara neden
olurken, bir kısmı ise dolaylı olarak dünya ekosistemleri üzerinde etkilere neden olmaktadır.
Aslında küresel değişim kavramını, ekolojik sonuçlarının olup olmamasından bağımsız olarak
tanımlayabiliriz. Bununla birlikte, geçmişte gerçekleşmiş olan ve günümüzde gerçekleşmekte
olan küresel değişimlerin çoğu, ekosistemleri ve canlıları doğrudan ya da dolaylı olarak
etkilemektedir. Bu nedenle, küresel değişimleri irdelerken ekoloji perspektifinin işin içine
katılması, bu değişimlerin sonuçlarını anlayabilmek adına çok önemlidir.
1.4. Küresel değişimler
Küresel değişimleri doğal ve insan kaynaklı olarak birbirinden ayırabiliriz.
Yerküre tarihinde geçmişte yaşanmış olan büyük ölçekli iklim değişiklikleri, asteroid
çarpmaları, atmosfer oksijen seviyesindeki değişimler, buzul çağları, aşırı volkanik faaliyetin
görüldüğü dönemler ve kitlesel tür yokoluşları, Yerküre ölçeğinde meydana gelmiş olan
küresel değişimlere örnek olarak verilebilir.
Yerküre tarihinde canlılığın evrimi süreci küresel değişimlere neden olmuş ve canlılığın
kendisi bu değişimlerden etkilenmiştir. Örneğin, yaklaşık 3,4 milyar yıl önce evrimleşen
fotosentez, gelecek milyarlarca yıl boyunca dünya tarihini ve yaşamın evrimini
şekillendirmiştir. Fotosentez sonucu açığa çıkan serbest oksijen (O2), oksitleyici özelliği ile
önce okyanus kayaçlarının, daha sonra atmosfere çıkmaya başladıktan sonra da karasal
kayaçların yapısını değiştirmiştir. Ayrıca, atmosferik oksijenin bulunması ve ozon (O3)
tabakasının oluşumu da canlılığın o dönemde bulunanlara göre daha karmaşık organizmalara
evrilebilmesi için gerekli potansiyeli ve ortamı yaratmıştır.
Dünya tarihinde görülen önemli küresel değişimlerden bir diğeri, levha hareketleridir.
Yerkürenin litosferi (yüzeye kayın olan katı haldeki kabuk kısmı) birçok tektonik levha halinde
parçalanmış durumdadır. Bu tektonik levhaların bulunduğu üst kısmın altında, görece daha
zayıf bir astenosfer adı verilen bir tabaka yer almaktadır. Bu tabakanın, üzerinde yüzeyde yer
alan tabakadan daha zayıf olması nedeniyle, karasal kıtaların ve okyanusların bulunduğu
levhalar, astenosfer üzerinde hareket halindedir. Levhalar arasındaki hareketler yılda 10 mm
ila 160 mm arasında bir hızla sürmektedir. Bu hareketler, yeryüzünün geçmişi süresince
devam etmiş ve milyonlarca yılda kıtaların birbirlerine göre konumunu ve şeklini
3
BYL327 Küresel Değişim Ekolojisi ders notları
Ekim 2014
belirlemiştir. Dünya tarihinin farklı zaman dilimlerinde, kıtaların ve okyanusların farklı
konumlarda bulunması ve şekillerinin farklılıkları, Yerküre üzerindeki iklim üzerinde büyük
etkilere sahip olmuştur. Zaman zaman birçok kıta birleşerek devasa kıtalar oluşturmuşlar,
bazı dönemlerde ise kıtalar birbirinden okyanuslarla ayrılmış hale gelmiştir. Kıta ve
okyanusların konum ve şekillerindeki bu değişimler, küresel okyanus akıntı sistemleri ve
bölgesel yağış rejimleri değiştirmiştir. Örneğin, dev kıtaların oluştuğu dönemlerde, bu
kıtaların iç kısımlarının okyanuslarla bağlantıları kesilmesi, bu bölgelerin kurak bir iklime
sahip olmasına neden olmuştur. Ayrıca, levhaların birbirleri üzerine binmesi sonucunda
yüksek dağlar meydana gelmiş ve bu topografik oluşumlar da iklimlerin değişimi üzerinde
büyük rol oynamıştır. Bölgesel sıcaklıklarda ve yağış rejimlerinde görülen değişimler, bazen
küresel boyutta etkilere neden olmuş ve büyük buzul çağlarının ortaya çıkması gibi kitlesel
tür yokoluşlarına neden olan birçok olayın tetikleyicisi olmuştur.
Günümüzden yaklaşık 440 milyon yıl önce Silüryen döneminde, bitkilerin karaları işgal
etmeye başlaması da, Yerküre yüzeyinin görünümünü, yapısını ve buradaki işleyen süreçleri
büyük ölçüde değiştirmiştir. Devoniyen çağına gelindiğinde (~400 milyon yıl önce), karaların
büyük bölümü o zamanki bitki gruplarının oluşturduğu ormanlarla kaplanmıştı. Bitkilerin
karaya çıkışı, Yerküredeki yaşamın evrim tarihini de büyük ölçüde değiştirmiştir. O dönemden
sonra fotosentezin artması ile daha çok serbest oksijen atmosferde birikmeye başlamış ve
karasal vejetasyonun oluşumu, karasal hayvanların ortaya çıkabilmesi ve çeşitlenebilmesi için
de gerekli altyapıyı sağlamıştır.
Yerküre tarihi boyunca gerçekleşen kitlesel tür yokoluşlarınının hem sebepleri hem de
sonuçları büyük küresel değişimlere örnek olarak verilebilir. Geçmişte Yerküre yaşam
tarihinde yaşandığı bilinen beş kitlesel yokoluş vardır: Ordovisiyen-Silüryen yokoluşu (450440 myö3), geç Devoniyen yokoluşu (375-360 myö), Permiyen-Triyas yokoluşu 251 myö,
Triyas-Jura yokoluşu (200 myö) ve Kretase-Paleojen yokoluşu (66 myö). Bu yokoluşlar
sırasında yeryüzündeki canlılık büyük darbe almış ve varolan cinslerin ya da familyaların
%50sinden %80ine kadarı ortadan kalkmıştır. Bu beş kitlesel yokoluş dışında, Yerküre
tarihinde kaydettiğimiz çok sayıda daha küçük ölçekli kitlesel yokoluş bulunmaktadır. Kitlesel
yokoluşlara neden olan etmenler konusunda çok sayıda hipotez ileri sürülmüştür. Asteroid
çarpmaları, aşırı volkanik faaliyetler, büyük buzul çağları, süpernova patlamaları,
okyanusların oksijensiz kalması vb. çok sayıda sebep, tek tek ya da birlikte bu yokoluşlarda
rol oynamış olabileceği ileri sürülmüştür. Günümüzden 66 myö gerçekleşen Kretase-Paleojen
kitlesel yokoluşu, sebebini en iyi bildiklerimizden birisidir4. Bir asteroidin Yerküreye çarpması
sonucu olduğu büyük ölçüde kabul edilen bu kitlesel yokoluşta, var olan tüm familyaların
%17’si, tüm cinslerin %50si, tüm türlerin ise %75i ortadan kalkmıştır. Kuş harici dinozorların
tamamı da, bu yokoluş sırasında ortadan kalkan canlı grupları arasındadır. Her ne kadar
Kretase-Paleojen kitlesel yokoluşu yaşamın çeşitliliğine büyük bir darbe vursa da, bu yokoluş
aynı zamanda canlılığın çeşitlenmesi için yeni fırsatlar da yaratmıştır. Örneğin, o dönemde
3
4
myö = “milyon yıl önce”
Renne vd. (2013)
4
BYL327 Küresel Değişim Ekolojisi ders notları
Ekim 2014
sadece gizlenerek yaşayan küçük hayvanlar olarak var olabilen memeli hayvanlar, kuş harici
dinozorların ortadan kalkmasıyla boşalan nişleri işgal etmiş, çeşitlenmiş ve boyutları
büyüyebilmiştir. Daha çarpıcı bir şekilde belirtmek gerekirse, bugün insan (Homo sapiens)
türüne ait bir birey olarak bu satırları yazabilmemi ve sizlerin bu satırları okuyabilmenizi
sağlayan kilit olaylardan birisi, son 66 milyon yıl boyunca gerçekleşen memeli evrimini ve
çeşitlenmesini tetikleyen bir asteroid çarpmasıdır.
Doğal küresel değişimlere bir diğer örnek ise, Pleyistosen (2,6 myö-11,700 yö) döneminde
görülen buzul çağı – buzul arası dönem döngüsüdür. Bu dönem, birçok doğal sebebe bağlı
olarak düzenli aralıklarla birbiri ardına gelen buzul çağları ve buzul arası dönemler ile
karakteristiktir. Yerküre iklimlerinin onbinlerce yıl boyunca görece soğuk kalması
ekosistemler üzerinde küresel düzeyde değişikliklere neden olmuş, birçok canlı türü bu doğal
iklimsel değişikliklerden olumlu ya da olumsuz olarak etkilenmiştir.
Son buzul dönemi öncesine kadar, insan türleri Yerküre üzerinde sınırlı etkilere sahip
olmuştur. İnsanoğlu, özellikle son birkaç milyon yıldır kendi çevresini değiştirme kapasitesine
sahip olsa da, nüfuslarının oldukça düşük olması nedeniyle ekosistemler üzerine etkileri
sınırlı düzeyde kalmıştır. Bu dönem boyunca insan türlerinde avcı-toplayıcı bir toplum yapısı
hâkimdir. Avcı toplayıcı toplum yapısında, erkek ve kadınlar farklı rollere sahiptir. Erkekler, av
için uzun günler boyunca köyden ayrılırken, kadınlar köy civarında kalarak, yenilebilecek olan
meyve/tohum/kökleri toplamaktadırlar. Oldukça küçük nüfuslu yerleşimlerde yaşayan avcıtoplayıcı toplumların Yerküre ekosistemlerine etkileri yaşadıkları çevre ile kısıtlı kalmıştır.
Bununla birlikte, insanoğlunun ateşi bulması ve yangını bir avlanma aracı olarak kullanması,
insan kaynaklı yangınların ortaya çıkmasına neden olmuştur. Ayrıca, Kuzey Amerika’ya
Asya’dan buzul çağlarındaki Bering kara köprüsünü kullanarak geçen göçmenlerin, bu
bölgede var olan megafaunanın buzul dönemi sonrası yok oluşundan sorumlu olduğu ileri
sürülmüştür. Bununla birlikte, buzul dönemi sonrası iklim değişikliklerinin mi yoksa insan
avlanmasının mı Kuzey Amerika megafaunasının yok olmasının asıl sorumlusu olduğu halen
tartışmalı bir konudur. Benzer şekilde, Avrasya’da bulunan mamutların da yok olmasındaki
insanın rolü vardır. Muhtemelen, her iki kuram da (insan vs. iklim değişikliği) belli ölçüde
doğruluk payı içermektedir ve her ikisinin de Pleyistosen megafaunasının yok olmasında rolü
vardır.
Son buzul döneminin sonlanması ile birlikte (~12000-10000 yıl önce), insan toplumları
yerleşik düzene geçmeye başlamış ve tarımın yaygınlaşması ile birlikte, insan nüfusunda bir
artış gerçekleşmiştir. Bu dönemlerde, dünya üzerindeki birçok yerde avcı-toplayıcı toplum
yapısı terk edilerek, yerleşik düzene dayalı tarım toplumu yapısı hâkim olmaya başlamıştır.
Tarım toplumlarında, ekilebilir tohumların köy civarındaki geniş alanlara ekilerek, ürün elde
edilmesi ana faaliyetlerdir. Ancak, tarımın sürdürülmesi ve ürün elde edilmesi, avcı toplayıcı
toplumlarda görülmeyen bir şekilde daha çok emek gerektirmektedir. Bu nedenle, erkeklerin
de köyde kalması, daha çok çocuk yapılması (tarım sayesinde gelen besin bolluğu buna izin
vermiştir) ve tüm toplumun tarım ürünleri elde etmek için çalışması gerekmektedir. Bu
5
BYL327 Küresel Değişim Ekolojisi ders notları
Ekim 2014
durum özellikle dünya üzerinde tarım toplumuna geçilen bölgelerinde (Mezopotamya,
Hindistan, Çin, Orta Amerika) insan nüfusunun artışına yol açmıştır.
İnsan nüfusundaki en önemli artış eğilimi ise 1750 yılında başlayan sanayi devrimi sonrasında
gerçekleşmiştir. Bu dönemden önce Avrupalı sömürgeciler tarafından yeni kıtaların
keşfedilmiş olması ve buraların yerleşime açılması dünyanın görece düşük nüfus
yoğunluğuna sahip bölgelerinde nüfus artışına yol açmıştır. Ulaşım araçları konusundaki
ilerlemeler, insanın daha önce yaşayamadığı bölgelere ulaşabilmesine olanak sağlamıştır.
Tarımda ve hayvancılıkta gerçekleşen ilerlemeler (makineli tarım, ıslah, üretim artışı vb.)
daha fazla nüfusu besleyebilecek bir potansiyel yaratmış, tıp bilimindeki ilerlemeler ise insan
yaşam süresini uzatmış ve çocuk ölümlerinin miktarını azaltmıştır. Bilimdeki tüm bu
ilerlemeler, o dönemden itibaren günümüze kadar insan nüfusunun logaritmik bir ivme ile
artışına neden olmuştur.
Sonuç olarak, 1750 yılında başlayan sanayi devrimine kadar, insanoğlunun nüfusu küresel
ölçekte değişikliklere yol açacak faaliyetler gerçekleştirebilecek kadar çok değildi. Bu
dönemden sonra ise insanoğlu küresel bir aktör olarak doğal müdahale etmenlerinden daha
yüksek sıklıkta ekosistemler üzerinde etki etmeye başlamıştır. Özet olarak, son buzul çağını
takiben gerçekleşen tarım devrimi ve 18. yy’da gerçekleşen sanayi devriminin, insan
nüfusunun artışını tetikleyen iki önemli olay olarak, günümüzde yaşadığımız insan kaynaklı
küresel değişimlerin tamamından sorumlu olduğunu söyleyebiliriz.
6
BYL327 Küresel Değişim Ekolojisi ders notları
Ekim 2014
BÖLÜM 2: YERYÜZÜ İKLİMLERİ
2.1.
Yerküre atmosferinin yapısı
Yeryüzünü çevreleyen gaz tabakası olan atmosfer, gezegenimizdeki tüm organizmalar için
önemli bir kaynaktır. Atmosferi oluşturan en önemli gazlar, azot (%78), oksijen (%21) argon
(%0.9) ve karbon dioksittir (%0.03). Bu gazlara ek olarak eser miktarda birçok element ve
bileşik de atmosferin yapısında yer alır (ör; metan, ozon, hidrojen sülfit, karbon monoksit,
azot ve kükürt oksitleri, hidrokarbonlar, kloroflorokarbonlar ve birçok farklı hava parçacığı).
Atmosfer, içerdiği sera gazları sayesinde, güneşten genel ışınların yeryüzünde oluşturduğu
ısının Yerkürede kalmasını ve bu sayede yeryüzünün yaşama elverişli sıcaklıkta bir ortama
sahip olmasını sağlar. Atmosfer devingen (dinamik) bir sistemdir ve sürekli değişmektedir.
Her biri farklı sıcaklık, basınç, nem ve hava parçacık içeriğine sahip olan hava kitlelerinin
fiziksel hareketi, hava durumunu ve iklimi oluşturur. Atmosfer değişik yapı ve yoğunlukta
olan troposfer, stratosfer, mezosfer, termosfer ve ekzosfer tabakalarından oluşmuştur.
Troposfer, atmosferin yeryüzünün en yakınında bulunan atmosfer tabakasıdır. Troposferin
yüksekliği yeryüzünden ortalama 12 km yukarısına kadar çıkmaktaysa da, yerküredeki
enlemine göre kalınlığı değişmektedir. Troposferin kalınlığı kutuplarda yaklaşık 9 km,
ekvatorda ise yaklaşık 17 km’dir. Troposfer, yerküre atmosferinin kütlesinin %80’ini içerir.
Troposferde hava sıcaklığı yeryüzünden yükseldikçe azalır, bunun sebebi troposferin ısısının
büyük ölçüde yüzeyden enerji aktarımı yoluyla sağlanıyor olmasıdır. Atmosferdeki su
buharının (ya da nemin) hemen hemen tamamı troposferde yer aldığı için, bildiğimiz tüm
hava olayları (yağış, rüzgâr vb.) troposfer tabakasında gerçekleşir. Bu nedenle, troposfer
Yerküredeki yaşamsal faaliyetler üzerinde en etkili olan atmosfer tabakasıdır.
Troposferin üzerinde yer alan stratosfer, yeryüzünden yaklaşık 12 km ila 50-55 km
yükseklikler arasında yer alan atmosfer tabakasıdır. Stratosferin yaşam açısından en önemli
özelliği yeryüzündeki canlıları güneşten gelen UV (morötesi) ışınlardan koruyan ozon
tabakasını içermesidir. Ozon miktarı, stratosfer içerisinde düzenli olarak dağılmamıştır ve
özellikle yeryüzünden 20-30 km yükseklikler arasında yoğunlaşmıştır. Ozon tabakasının
güneşten gelen morötesi ışınları özümsemesi (absorbe etmesi) nedeniyle, stratosfer
tabakasında yükseldikçe sıcaklık artar. Troposfer-stratosfer sınırında sıcaklık yaklaşık -60 °C
iken, stratosferin üst tabakalarında sıcaklık 0°C’ye kadar çıkabilmektedir.
Mezosfer tabakası, stratosferin üzerinde yeryüzünde 50-55 km ila 80-85 km yükseklikler
arasında yer alır. Bu tabakada yükseldikçe sıcaklığın düşmesi karakteristiktir. Mezosfer,
yerküredeki en soğuk yerdir ve ortalama sıcaklığı -85°C’dir. Mezosfer tabakası, çoğu
meteorun yerküre atmosferine girdikten sonra yanmaya başladığı yerdir.
Mezosfer tabakasının üzerinde yeryüzünden 80 km ila 500-1000 km yükseklikler arasında ise
termosfer tabakası yer alır. Tabakanın kalınlığı, güneş faaliyetlerinin miktarına göre
değişkenlik göstermektedir. Tabakanın bu şekilde isimlendirilmesinin sebebi, uzaydan gelen
7
BYL327 Küresel Değişim Ekolojisi ders notları
Ekim 2014
yüksek enerjili ışınlara doğrudan maruz kalan atmosfer tabakası olmasından dolayı
yükseldikçe sıcaklıkta görülen aşırı artıştır. Bazen termosferdeki sıcaklıklar 1500°C kadar
yüksek olabilir. Ancak, gaz moleküllerinin çok seyrek olarak bulunmasından dolayı (bir
molekülün diğer bir molekülle birleşebilmesi için ~1 km yol katetmesi gerekmektedir), bir
insan doğrudan temas etse bile hala oradaki havayı ‘soğuk’ olarak hissedecektir. Güneşten
gelen yüklü parçacıklar ile dünyanın manyetik alanı arasındaki etkileşim sonucu oluşan
Aurora (Kutup ışıkları), zaman zaman termosferde gerçekleşir.
Termosferin üzerinde ise Yerküre atmosferinin en süt tabakası olan ekzosfer yer alır.
Ekzosfer, yeryüzünden 10000 km yüksekliğe kadar (atmosferin üst sınırı) uzanır. Burada gaz
yoğunluğu oldukça düşüktür, bir atom ya da molekülün bir diğeri ile çarpışabilmesi için
yüzlerce km yol gitmesi gerekir. Yerküre çevresinde bulunan çoğu uydu ve uzay istasyonları,
ekzosfer tabakasında bulunur. Eksoferin alt tabakalarında nadir olarak kutup ışıkları
gerçekleşebilir. Ekzosferin üzerinde, hiçbir molekül ya da atomun bulunmadığı uzay boşluğu
yer alır.
Güneş sisteminde Yerküre’ye konum ve büyüklük açısından en çok benzeyen gezegenlere
baktığımızda, Yerküre atmosferinin kalınlığının, atmosferde bulunan karbondioksit gazı (CO 2)
miktarının ve ozon tabakasının varlığının, canlılığın sürdürülebilmesi açısından ne kadar
önemli olduğunu anlamak mümkündür. Mars gezegeni, büyük oranda CO2’den oluşan (~%96)
çok ince bir atmosfere sahiptir. Buna karşın gezegendeki hemen hemen tüm CO2 ise
litosferdeki kayaçlarda kilitli bir şekilde bulunmaktadır. CO2 gazının bu yüksek oranına karşın,
Mars gezegenindeki ince atmosfer yapısından dolayı yeterince sera etkisi oluşamamaktadır
ve bu nedenle gezegenin ortalama sıcaklığı canlılık için uygun olmayacak şekilde -50°C’dir.
Venüs’ün ise Yerküre gibi oldukça kalın bir atmosferi vardır ve atmosferinde Mars’ta olduğu
gibi ~%97 oranında CO2 bulunmaktadır. Bu durum, Venüs’te çok yüksek bir sera etkisi
yaratmakta, bu nedenle Venüs yüzey ortalama sıcaklığı canlılık için hiç de uygun olmayan
+420°C’dir. Kalın bir atmosfere sahip olan Yerkürenin atmosferinde bulunan %0.04
seviyesindeki CO2 ise Yerküre yüzeyinin ortalama sıcaklığını canlılık için uygun olan +15°C’de
tutmaktadır.
2.2.
Atmosfer yapısının evrimi
Yerküre atmosferinin Yerküre tarihi boyunca değişimi, Yerkürede gerçekleşen biyolojik
evrime bazı zamanlarda yıkıcı, bazı zamanlarda ise yapıcı ve geliştirici etki yapmıştır.
Yerkürenin ilkin atmosferinin, güneş bulutsusunda (solar nebula) bulunan gazlardan oluştuğu
tahmin edilmektedir (çoğunlukla hidrojen olmak kaydıyla, helyum, su buharı, metan ve
amonyak). Güneş bulutsusunun yok olmasıyla birlikte, bu gazların uzaya kaçtığı
sanılmaktadır.
8
BYL327 Küresel Değişim Ekolojisi ders notları
Ekim 2014
Yerkürenin ikinci atmosferi, volkan faaliyetleri ve asteroid bombardımanı sırasında açığa
çıkan azot, karbondioksit ve asal gazlardan oluşmaktaydı. Atmosferdeki karbondioksitin (CO2)
büyük çoğunluğu daha sonra suda çözülmüş ve okyanuslardaki karbonat çökellerini
oluşturmuştur (3,8 milyar yıl önce). Yaklaşık 3,4 milyar yıl önce azot atmosferde en çok
bulunan gaz haline gelmişti.
Fotosentez 3,2 ila 3,5 milyar yıl önce evrimleşmiş olsa da, atmosferik oksijen (O2) ilk kez
yaklaşık 2,4 milyar yıl önce ortaya çıkmıştır. Bunun temel sebebi, bu dönemden önce
fotosentezle üretilen oksijenin indirgenmiş maddelerin (özellikle demir) oksidasyonu
sırasında tüketilmiş olmasıdır. Dolayısıyla, serbest oksijen molekülleri, üretim hızı
oksidasyona uğrayacak madde miktarını aşana dek atmosferde birikmeye başlayamamıştır.
Atmosferde serbest oksijenin görülmeye başlandığı 2,4 milyar öncesinden sonra, Atmosfer
yapısı indirgeyici bir atmosferden oksitleyici bir atmosfere dönüşmüştür. Bu nedenle, o
tarihten sonraki oksijenli atmosfer, Yerkürenin üçüncü atmosferi olarak
değerlendirilmektedir.
Bu dönem boyunca, karasal oksijen depoları dolmaya başlamış (denizel sistemlerdeki gibi
oksitleme süreçleri ile) ve atmosferde ozon (O3) tabakası oluşmuştur. Bu nedenle atmosferik
oksijenin ortaya çıkışından yaklaşık 1,5 milyar yıl sonra bile, atmosferdeki oksijen oranı %34’ü geçmemekteydi. Fotosentezin devam etmesi, karasal oksijen depolarının dolması ve ozon
tabakasının oluşması nedeniyle günümüzden yaklaşık 850 milyon yıl önce, atmosferdeki
oksijen miktarı yeniden artmaya başlamış ve Prekambriyen dönemin sonunda (~500 milyon
yıl önce) %15 seviyelerinde sabitlenmiştir. Bu dönemden sonra gelen Kambriyen dönemi
boyunca ise gelişebilmek için oksijene gereksinim duyan hayvansal yaşam formları ortaya
çıkmaya başlamıştır (yani; Kambriyen patlaması).
Bu dönemden sonra atmosferdeki oksijen, önemli dalgalanmalar göstermiştir. Günümüzden
280 milyon yıl önce oksijenin atmosferdeki oranı %30’un üzerine çıkarak Yerküre tarihindeki
en yüksek seviyesine ulaşmıştır. Günümüze gelene kadar %15 ile %30 seviyeleri arasında
dalgalanan atmosferik oksijen oranı, günümüzde %21’dir. Atmosferdeki oksijen seviyesindeki
dalgalanmaların iki temel süreç neden olmuştur: Birincisi, bitkilerin karbondioksiti kullanarak
oksijen üretmesi, ikincisi ise atmosferdeki oksijeni tüketen sülfür açığa çıkaran volkanik
faaliyetlerdir.
Günümüzde ise insan kaynaklı (antropojenik) sera gazı salınımları, karbondioksit, su buharı,
metan ve nitroz oksit gibi sera gazlarının atmosferdeki oranlarının artmasına yol açmaktadır.
2.3.
İklim kavramı
Belli bir bölgedeki meteorolojik değişken ve süreçlerin belirlediği hava tiplerinin uzun zaman
süresince saptanan ve mevsimleri karakterize eden ortalama durumuna iklim denir. Sıcaklık,
yağış, nem, atmosfer basıncı ve rüzgâr gibi meteorolojik değişkenlerdeki uzun dönem
9
BYL327 Küresel Değişim Ekolojisi ders notları
Ekim 2014
ortalamaları ifade eden iklim, bu değişkenlerin belirli bir bölgedeki kısa dönemli durumunu
ifade eden “hava durumu”ndan farklıdır.
İklim, ele alınan ölçeğe göre üç farklı şekilde ifade edilebilir: makroiklim, mezoiklim ve
mikroiklim.
Makroiklim (bölgesel iklim), coğrafi konum ve dağların özelliklerine bağlı olarak ortaya çıkar
ve milyonlarca kilometrekarelik alanları kapsar. Akdeniz iklimi, çöl iklimi, tundra iklimi gibi
iklim tipleri makroiklime örnek olarak verilebilir.
Mezoiklim (yerel iklim), makroiklimin bir parçasıdır ve ortamdan ortama değişiklik
gösterebilir. Yörenin topoğrafyasına, vejetasyonuna, su sistemlerine göre iklimsel
değişkenlerde farklılık gözlenir. Örneğin, ülkemizdeki Toros dağlarının denize bakan kısımları
ile İç Anadolu’ya bakan kısımları arasındaki iklimsel farklılık iki farklı mezoiklime işaret eder.
Mikroiklim (ekoiklim) ise, toprağa veya bir yüzeye yakın hava tabakasının iklimidir. Bu iklimin
üzerinde topografya, toprak ve vejetasyonun etkisi vardır.
Canlıların yayılımını büyük ölçekte yıllık ortalama sıcaklık yada toplam yağış gibi özelliklere
dayanan makro- ve mezoiklimsel süreçler etkilese de, ekolojik olarak canlıların bir bölgede
bulunup bulunmaması oradaki mikroiklimsel koşullara bağlıdır. Örneğin, bir ormanın taban
kısmı ile tepe kısmı arasında nemlilik ve sıcaklık farkları bulunur.
2.4.
Yeryüzü iklimleri
Yeryüzünün küresel iklimi, güneşten gelen enerji miktarı ve bu enerjinin Yerküre sistemi
içerisinde tutulma miktarı tarafından belirlenmektedir. Aslında, güneşin yaydığı
elektromanyetik ışınımın sadece çok küçük bir kısmı güneş sistemindeki gezegenlere denk
gelir, geriye kalan ışınım güneş sisteminin dışına (yıldızlararası boşluğa) kaçar. Her ne kadar,
güneşin enerjisinin çok az bir kısmı Yerküre’ye ulaşsa da, bu miktar Yerküre iklim sisteminin
ve Yerküredeki yaşamın sürmesi için gerekli olan enerji desteğini yeteri kadar sağlamaktadır.
Yerküreye gelen Güneş enerjisi, Yerkürenin yörüngesinde Güneşten daha uzak ya da daha
yakın olmasına göre değişebilir. Bunun yanısıra, Güneşten salınan enerji de değişkenlik
göstermektedir, bazen azalmakta bazen çoğalmaktadır. Yerkürenin küresel iklimini belirleyen
en önemli etmenlerden bir diğeri ise atmosferin bileşimidir. Özellikle sera gazlarının
atmosferdeki oranının arttığı dönemlerde, gezegen daha sıcak hale gelmektedir. Bu
faktörlere ek olarak, Yerküre’den yansıtılan enerji miktarının (Albedo etkisi) da Yerküre
ikliminin belirlenmesine rolü vardır. Kar örtüsü gibi ışığı yansıtan yüzeyler, Yerküreye ulaşan
enerji miktarına azalmaya neden olur.
Yeryüzünde belirli bir alanda görülmekte olan iklime bölgesel iklim adı verilir. Bölgesel iklim,
belirli bir bölgedeki sıcaklık, yağış ve rüzgârların uzun dönemli ortalama değerlerini ifade
10
BYL327 Küresel Değişim Ekolojisi ders notları
Ekim 2014
eder. Bu değinilen iklimsel özellikleri, bölgenin enlemi ve denizden yüksekliği, topografyası,
geniş ölçekli atmosfer akımı ve okyanus akıntısı özellikleri ve büyük su kütlelerine olan
yakınlığı belirler.
Bölgesel iklim, enlem ile sıkı bir ilişki içerisindedir. Bunun sebebi, Güneşten Yerkürenin
yüzeyine ulaşan enerji, ekvatorda en dik şekilde gelirken, kutuplarda en eğik şekilde
gelmektedir. Dolayısıyla, yüksek enlemler alçak enlemlere göre daha az enerji almaktadır, bu
nedenle daha soğuktur. Benzer şekilde, denizden yükseklik de bölgesel iklimi belirleyen
önemli bir faktördür. Yerkürenin troposferinin ısısı büyük ölçüde Yerküre yüzeyinden enerji
aktarımı yoluyla sağlandığından, troposferde sıcaklık yüksekliğe bağlı olarak düşmektedir. Bu
da daha yüksekte bulunan bölgelerin, deniz yüzeyine daha yakın olanlara göre daha soğuk bir
iklime sahip olmasına neden olmaktadır.
Topografya da bölgesel iklim üzerinde önemli etkilere sahiptir. Örneğin, bir dağ sırasının
varlığı, dağ sırasının hâkim rüzgârın estiği yönde bulunan bölgesi, dağın arka yamaçlarındaki
alanlara göre daha çok yağış alır. Bunun sebebi, nemli havayı taşıyan rüzgârların nemini yağış
olarak dağın hâkim rüzgâr yönüne bakan kısmında bırakması ve dağın arka tarafında
geçtiğinde kuru bir hava akımı olarak esmesidir. Bu durum, dağ sırasının arka tarafında
görece daha kurak koşulların oluşumunu sağlar5. Yerküre üzerindeki birçok çölün ve kurak
alanın, büyük dağ sırası kitlelerinin arkasında yer alması tesadüf değildir. Örneğin; Himalaya
Dağlarının kuzeyinde yer alan Taklamakan Çölü ve Toros Dağlarının kuzeyinde yer alan İç
Anadolu bozkırları.
Büyük su kütlelerine yakınlık ya da uzaklık, bölgesel iklimi belirleyen etmenlerden birisidir.
Su, yüksek bir ısı kapasitesine sahiptir, yani enerjiyi depolamada çok etkili bir sıvıdır. Bundan
dolayı, okyanusların ya da büyük göllerin yakınlarında bulunan bölgeler, büyük su kütlelerine
daha uzak olan yerlere göre daha ılıman bir iklime sahip olma eğilimindedirler. Dolayısıyla,
kıyıya yakın bölgelerde, okyanustan uzak ve kıta içlerinde yer alan yerlere göre yıl içerisindeki
sıcaklık farklılıkları daha az olur. Dünya üzerindeki birçok çöl, kıta içlerinde yer almaktadır.
Örneğin; Avustralya ve Orta Asya çölleri.
Okyanuslardaki ve atmosferdeki büyük ölçekli hareketler de bölgesel iklim üzerinde etkiye
sahiptir. Buna en güzel örnek, Karayiplerden Atlas Okyanusu boyunca Kuzey Avrupa’ya doğru
sıcak su taşıyan Körfez Akıntısı’dır (Gulf Stream). Körfez Akıntısı, Batı ve Kuzey Avrupa’nın
bulundukları enlemden beklenenden daha sıcak bir bölgesel iklime sahip olmasını
sağlamaktadır. Okyanus akıntıları, Yerküre ikliminin çok önemli belirleyicilerindendir.
Kıtaların (Amerika’lar, Avrasya, Afrika ve Avustralya) batı kıyılarında yer alan büyük soğuk su
akıntıları, bu kıtaların batı uçlarında 30-40° enlemleri arasında Akdeniz iklimlerinin, 30°
enlemin aşağısında ise çöllerin oluşmasına neden olmaktadır. Çünkü soğuk su akıntılarının
bulunduğu bölgeler üzerindeki hava kütlelerinin sıcak kara üzerine hareketleri, bu hava
5
Buradaki kurak koşullar “yağmur gölgesi” olarak adlandırılır.
11
BYL327 Küresel Değişim Ekolojisi ders notları
Ekim 2014
kütlelerinin ısınmasına neden olmakta ve bu nedenle nemlerini kaybetmekte ve az yağış
bırakmaktadırlar6. Bu nedenle o bölgelerde kurak koşullar meydana gelmektedir.
Bölgesel iklimler, belirli bir alanda yaşayan organizmalar için büyük etkilere sahiptir.
Organizmalar, belirli ortam koşullarına uyarlandıklarından, bazı bölgelerde başarılı bir şekilde
yaşamlarını sürdürebilirken, bazı bölgelerde hayatta kalamamaktadırlar. Örneğin, kutup
ayıları yüksek enlemlerdeki Arktik bölgeye iyi bir şekilde uyarlanmıştır, ancak çöl ikliminde iyi
bir şekilde yaşayamazlar. Tropikal bitki türleri, sıcak ve nemli tropiklerde iyi bir şekilde
yetişirken, bu bölgenin dışında sıcaklığın donma noktasının altına düştüğü yerlerde kış
aylarında hayatta kalamazlar.
Bölgesel iklimleri kategorik bir şekilde ortaya koymak için, iklim sınıflandırmaları
geliştirilmiştir. Birçok farklı iklim sınıflandırma tipi olsa da, dünyada en yaygın olarak
kullanılanı Köppen’in iklim sınıflandırmasıdır. İlk kez 1884 yılında Rus klimatolog Wladimir
Köppen tarafından yayımlanan bu iklim sınıflandırması, daha sonra 1918 ve 1936’da Köppen
tarafından, daha sonra da Rudolf Geiger tarafından değişikliğe uğratılmıştır7. Bu sınıflandırma
sistemi, doğal vejetasyonun iklimin en iyi ifadesi olduğunu varsaymaktadır. Bu nedenle, iklim
bölgeleri arasındaki sınırlar vejetasyon yaylılışları göz önüne alınarak belirlenmiştir. Sistem,
yıllık ortalama ve aylık sıcaklık ve yağışın yanısıra yağışın mevsimselliğini de dikkate
almaktadır.
Köppen iklim sınıflandırma sistemine göre, Yerküre üzerindeki bölgesel iklimler tropikal
iklimler, kurak ve yarı kurak iklimler, ılıman iklimler, kıtasal iklimler, kutup ve alpin iklimleri
olarak 5 ana grupta sınıflandırılmaktadır. Her bir iklim grubunun alt sınıfları ise aşağıda
verilmiştir:
Tropik iklimler: Tropik yağmur ormanı iklimi, Tropik muson iklimi, Tropik mevsimsel (ya da
savan) iklim
Kurak ve yarı kurak iklimler: Bozkır iklimi, Çöl iklimi
Ilıman iklimler: Akdeniz iklimleri (yazları sıcak subtropik iklimler), Nemli subtropik iklimleri,
Okyanus iklimleri (Denizel ılıman iklimler), Ilıman dağlık tropik iklimler, Denizel subarktik
iklimler, Yazları kurak denizel subalpin iklimler
Kıtasal iklimler: Yazları sıcak kıtasal iklimler, Yazları ılık kıtasal iklimler, Boreal (kıtasal
subarktik) iklimler
Kutup ve alpin iklimleri: Tundra iklimleri, Buz örtüsü iklimleri
6
7
Akdeniz iklim tipinin oluşumu ile ilgili daha ayrıntılı bilgi için bkz. Erol (1999).
Köppen-Geiger iklim sınıflandırmasının son versiyonu Peel vd. (2007) tarafından yayımlanmıştır.
12
BYL327 Küresel Değişim Ekolojisi ders notları
2.5.
Ekim 2014
Karasal biyomların şekillenmesinde iklimin rolü
Köppen’in iklim sınıflandırma sitemi, yukarıda da belirtildiği gibi sıcaklık ve yağış gibi iki
önemli iklimsel değişkene ve Yerkürenin hâkim vejetasyon tiplerine bağlıdır. Gerçekten de,
Yerküre’deki karasal biyomların şekillenmesinde en önemli iki etmen sıcaklık, yağış ve yağışın
yıl içerisindeki dağılımıdır. Yerküre üzerinde farklı enlemlere gelen enerji miktarı, o bölgede
yetişebilecek biyokütlenin sınırlarını belirlemekle birlikte, herhangi bir enlemde yer alan bir
bölgedeki yağışın miktarı ve mevsimselliği o bölgedeki sıcaklığa (yani güneş enerjisine) bağlı
biyokütle potansiyelinin ne kadarının ortaya çıkacağını belirlemektedir. Örneğin, ekvatordan
kutuplara doğru gidildikçe, yağışın varlığı ya da yokluğu biyomların şekillenmesinde farklı
şekilde etki göstermektedir. Tropik bölgelerde, yılın her döneminde yağışın olduğu yerlerde
tropik yağmur ormanları oluşurken, yağışın görece az olduğu yerlerde savanlar, yağışın hiç
olmadığı ya da ihmal edilecek kadar az olduğu yerlerde ise çöller oluşmaktadır. Dolayısıyla,
tropik kuşakta biyomların belirlenmesinde sınırlayıcı faktör sıcaklık değil yağıştır, Buna karşın
subarktik ve kutup bölgesinde yağışın çokluğu ya da azlığından bağımsız olarak, sadece
sıcaklık sınırlayıcı faktördür ve bu bölgelerde, sırasıyla, tayga ve tundra biyomları görülür.
İklimin dünya vejetasyonunu şekillendirici etkisini, deniz seviyesinden yüksek bir dağ
zirvesine kadar olan bir yükseklik gradiyentinde de gözlemlemek mümkündür. Örneğin;
tropik kuşakta yer alan bir dağın deniz seviyesindeki eteklerinde tropik yağmur ormanları
bulunurken, deniz seviyesinden yükseklere doğru çıkıldıkça ılıman yaprakdöken ormanlar,
tayga ormanları, subalpin çayırlar (tundra benzeri) geçilerek zirvede kar örtüsüne
varılmaktadır. Bu örnekte de vejetasyon değişiminden sorumlu olan faktör sıcaklıktır.
Bununla birlikte, son yıllarda yapılan çalışmalar, Yerkürede karasal biyomların
şekillenmesinde sıcaklık ve yağış gibi iklimsel değişkenlerin yanında, otçulluk ve yangın gibi
etmenlerin de önemli olabileceğini göstermiştir.
13
BYL327 Küresel Değişim Ekolojisi ders notları
Ekim 2014
BÖLÜM 3: GEÇMİŞTEKİ İKLİMSEL DEĞİŞİMLER VE İKLİM
DEĞİŞİKLİĞİNİN DOĞAL NEDENLERİ
Daha önceki bölümlerde değinilen doğal küresel değişimler, Yerküre sistemi üzerinde büyük
etkilere sebep olmuştur. Ancak, Yerküre tarihinde gerçekleşmiş olan küresel değişimler
arasından, Yerküre ekosistemlerini ve canlılık tarihini en çok etkileyenlerden birisi ise küresel
iklim değişiklikleridir. Yerkürenin tarihi boyunca, küresel iklim uzun ve kısa zaman
ölçeklerinde değişkenlik göstermiştir. Bu değişkenliklerin bazıları periyodik şekilde
gerçekleşirken, bazı iklim değişiklikleri ise kendine özgü bir şekilde bir kez gerçekleşmiştir.
İnsanın Yerküreyi küresel düzeyde değiştirme kapasitesine erişmeden önceki dönemlerde
gerçekleşen iklim değişikliklerinin nedenleri doğal sebepler olarak düşünülebilir. Burada
‘doğal’dan kasıt ekosistemler ölçeğinde bir doğallık değil, evren ölçeğinde bir doğallıktır.
Çünkü Yerküre tarihinde gerçekleşmiş olan birçok iklimsel değişiklik, Yerkürenin doğal
ekosistemleri dışındaki bir sebeple ilgilidir. Bununla birlikte, bu ders kapsamında insan
kaynaklı olmayan tüm iklimsel değişiklikler “doğal” iklimsel değişiklikler olarak
adlandırılmıştır.
3.1.
Geçmişteki iklimleri belirleme yöntemleri
İklim değişkenlerinin modern tekniklerle kayıt altına alınması 1880’li yıllarda başlamış
olduğundan, bu tarihten önceki iklimsel değişkenlerin durumunun bilinmesi için dolayı
yöntemler kullanılmaktadır. Geçmişteki iklimlerin belirlenmesi paleoklimatoloji biliminin ilgi
alanına girmektedir. Yerkürenin tarihi boyunca farklı zaman periyotlarının ikliminin
belirlenmesi için farklı teknikler kullanılmaktadır. Bunun sebebi, kullanılan tekniklerin her
birisinin bazı zaman dilimlerini en iyi yansıtmasıdır.
Yerkürenin ya da yerküredeki bir bölgenin geçmişteki iklimsel yapısının anlaşılmasında en sık
kullanılan yöntemler, buzul karotları, ağaç halkaları, yarı fosilleşmiş polenler, sondaj delikleri,
mercan resifleri, göl ve okyanus çökelleri (sedimanları) ve mağaralardaki karbonat
oluşumlarıdır. Tüm bu yöntemlerden elde edilen, izotoplar gibi bazı kimyasal izler ve hava
kabarcıkları gibi bazı fiziksel izler sayesinde geçmişteki iklimleri ve atmosfer yapısını tahmin
etmemiz mümkün olmaktadır.
Buzul karotları, Grönland, Antarktika ve Kuzey Amerika’da bulunan buzul tabakalarından
alınan silindir şeklindeki örnekleri ifade etmektedir. Buzullar, yıllık olarak gerçekleşen kar
yağışı ile şekillenmekte olduğundan, üst tabakaların alt tabakalardan daha genç olduğu
kademeli bir yapıya sahiptir. Bu nedenle, bir buzul karotu, uzun yıllar süresince oluşmuş olan
buzulları içermektedir. Bu sayede, buzulun yapısı incelendiğinde, farklı zamanlardaki iklim
hakkında bilgi sahibi olunabilmektedir. Buzul içerisindeki her yıl yağan karda birikmiş olan
tabakaların içerikleri üzerinde yapılan izotop analizleri, geçmişteki iklim hakkında veri
14
BYL327 Küresel Değişim Ekolojisi ders notları
Ekim 2014
toplanabilmesine olanak sağlamaktadır. Bu yıllık tabakalarda bulunabilecek veriler arasında,
rüzgârlar tarafından taşınan toz, polen, kül gibi maddeler, hava kabarcıkları ve radyoaktif
maddeler sayılabilir. Bu örneklerden elde edilen veriler sayesinde, hava sıcaklığı, okyanus
hacmi, yağış miktarı, atmosferin alt tabakalarının kimyasal ve gaz bileşimi, volkan
patlamaları, güneş ışınımındaki değişkenlik, deniz yüzeyi üretkenliği, çöllerin kapladığı alan ve
orman yangınları hakkında önemli bilgiler elde edilebilmektedir. Örneğin, buzulların su
moleküllerinde yer alan oksijenin izotopik analizi, geçmiş sıcaklıkları ve kar birikimini
belirlemeye olanak sağlamaktadır. Oksijenin daha ağır izotopu olan 18O sıcaklıklar düşükken
daha yoğun birikmekte ve yağışın artması ile azalmakta, daha hafif olan 16O izotopu ise soğuk
koşullarda azalmaktadır. 18O izotopunun, daha kuzey bölgelerde artması, zaman içinde
gerçekleşen ısınmanın bir belirteci olarak alınmaktadır. Buzul tabakaları içerisinde yer alan
hava kabarcıkları da karbondioksit ve metan gibi sera gazlarının geçmişteki miktarlarını tespit
edilebilmesini sağlamakta ve bu sayede geçmişteki iklimsel değişiklikleri tahmin etmemizi
sağlamaktadır. Buzul karot kayıtlarının zaman uzunluğu, karotun derinliğine göre birkaç
yıldan 800 bin yıla kadar değişmektedir.
Yıllık ağaç halkalarının özelliklerine dayanarak, geçmişteki iklimi tespit etme bilimi
dendroklimatoloji olarak adlandırılmaktadır. Ağaçların gövdelerinde oluşan halkalar, iklim
ağacın gelişmesi için uygun olduğu dönemlerde daha geniş, uygun olmayan dönemlerde ie
daha dar olmaktadır. Ayrıca, her bir halkadaki odun dokusu yoğunluğu da, geçmişteki iklim
için iyi bir göstergedir. Bilim insanları, yüzlerce ve binlerce yıl önceki yerel iklimleri tespit
etmede ağaç halkalarını kullanmaktadırlar. Karşılaştırmalı olarak yapılan dendroklimatoloji
çalışmaları ise, geçmişteki bölgesel ve küresel iklimleri tahmin etmeye olanak sağlamaktadır.
Ağaç halkaları kullanılarak birkaç yüzyıl ile 7000 yıl öncesine kadar geçmişteki iklimler tespit
edilebilmektedir.
Mercan halkaları da, geçmişteki iklimlerin tahmin edilmesinde kullanılabilmektedir. Her ne
kadar mercan halkaları da ağaç halkalarına benzemekteyse de, mercan halkaları ağaç
halkalarından farklı olarak deniz suyu sıcaklığı, tatlısu girdisi, pH değişiklikleri ve dalga
hareketlerinden etkilenmektedir. Mercan halkası verileri kullanılarak, geçmişteki birkaç yüzyıl
boyunca var olan deniz yüzey sıcaklıkları ve deniz tuzluluk seviyeleri öğrenilebilmektedir.
Fosil yaprakların stoma ve izotop bileşimlerinin incelenmesi, atmosferde geçmişteki CO2
içeriğini belirlenmesini sağlamaktadır. Bu yöntem kullanılarak yapılmış olan bir çalışma8,
karbon-13 izotopu kullanılarak geçmiş 400 milyon yılın atmosferdeki CO2 miktarının
hesaplanabileceğini göstermiştir.
Kayaçlar ile göl ve deniz tabanlarındaki çökellerin içerikleri de, buzul tabakalarındakine
benzer şekilde geçmişteki iklim değişikliklerinin belirlenmesinde kullanılabilmektedir.
Çökeller, bazen vejetasyon, hayvanlar, plankton ya da polenlerin korunmuş kalıntılarını
içerirler. Belirli bir iklim tipine özgü canlı gruplarının varlığının çökellerin belli bir katmanında
8
Franks vd. (2014)
15
BYL327 Küresel Değişim Ekolojisi ders notları
Ekim 2014
tespit edilmesiyle, o katmana ait olan geçmiş zamanda o bölgede görülen iklimin tahmini
yapılabilmektedir. Ayrıca, çökellerde bulunan bazı kimyasal ve izotop izleri de geçmiş iklimleri
anlamamızı sağlamaktadır. Örneğin, çökellerdeki karbonat minerallerinde bulunan Mg/Ca
oranı, geçmiş iklimlerin yeniden oluşturulabilmesini sağlamaktadır.
3.2.
Yerküre’nin iklim tarihi
Yerküre’nin küresel iklimi ile ilgili önemli olaylar ve farklı küresel iklimsel koşulları içeren
dönemler aşağıda kronolojik bir sıra ile verilmiştir.
3.2.1. Sönük genç Güneş paradoksu
Yerküre ilk oluştuğu zamanlarda, Güneşin ışınımı günümüzdeki seviyesinin ancak %70i kadar
yoğundu. Bugünkü ortam koşulları düşünüldüğünde, bu ışınımın Yerküre’de sıvı halde su
bulunmasına yetmeyeceği hesaplanmıştır. Bununla birlikte, birçok kanıt yaklaşık 4,4 milyar yıl
önce (Yerküre oluştuktan yaklaşık 100 milyon yıl sonra) Yerküre yüzeyinde sıvı su
bulunduğunu göstermektedir.
Bu paradoksu açıklayan birkaç hipotez mevcuttur. Bu hipotezlerden birisi olan “sera
hipotezi”, Yerküre ilk oluştuğu zamanlarda atmosferde bugüne göre çok daha fazla sera gazı
bulunmasının (özellikle karbondioksit ve metan), Yerküre’de sıvı suyun bulunmasına izin
verecek bir iklim varlığına yol açtığını ileri sürmektedir. Ayrıca son yıllarda yapılan bir
araştırmada, ilkin Yerküre atmosferinde etkin bir sera gazı olan karbonil sülfitin (CSO) de var
olduğu ileri sürülmüştür9.
Bir diğer hipotez, o dönemlerde Ay’ın Yerküre’ye daha yakın bir konumda bulunmasının,
daha yüksek bir gel-git ısınmasına neden olacağını, bu paradoksun açıklaması olarak ileri
sürmektedir.
3.2.2. Huron buzullaşması
Fotosentez yolu ile üretilen oksijen gazının (O2), Yerkürenin atmosferinde var olmaya
başlaması, Oksijen felaketi (Büyük Oksijenlenme Olayı; Oksijen Devrimi) olarak
adlandırılmaktadır. Jeolojik, izotopik ve kimyasal kanıtlar, bu önemli küresel değişimin 2,3
milyar yıl önce gerçekleştiğini göstermektedir. Bu tarihten sonra, Yerküre atmosferinde her
zaman oksijen gazı yer almıştır. Bu olay, yüzmilyonlarca yıl boyunca sürecek küresel ölçüde
büyük bir değişim meydana getirmiştir10. Ancak, atmosferde oksijen birikmeye başlamasının
Yerkürenin küresel iklimi üzerinde de büyük bir etkisi olmuştur.
Büyük Oksijenlenme Olayı öncesinde atmosfer büyük ölçüde azot gazından oluşmakla
birlikte, bir sera gazı olan metan da atmosferde bulunmaktaydı. Denizlerden atmosfere
9
Ueno vd. (2009)
bkz. Bölüm 2.2 - Atmosfer yapısının evrimi.
10
16
BYL327 Küresel Değişim Ekolojisi ders notları
Ekim 2014
çıkmaya başlayan oksijen gazının ilk olarak tepkimeye girdiği maddelerden birisi atmosferde
bulunan metan gazı olmuştur. Atmosferdeki metan gazı seviyesini büyük ölçüde düşüren bu
reaksiyonlar sonrasında, atmosferdeki sera gazı miktarının azalmasına bağlı olarak dünya
soğumuş ve büyük bir buzul çağına girmiştir.
Huron buzullaşması adı verilen ve 2400 myö ile 2100 myö arasında süren bu buzul çağı,
muhtemelen Yerküre tarihinde görülen ilk, en uzun süren ve en şiddetli buzul çağıdır. Bu
buzul çağı, muhtemelen Yerküre tarihindeki ilk “Kartopu Dünya”nın11 (Snowball Earth)
oluşmasına neden olmuştur.
Özellikle, o dönemde Güneş ışınımının günümüze göre az yoğun olmasının, Yerkürenin
sıcaklığının korunmasında metan ve karbondioksit gibi sera gazlarının önemini oldukça
artırmaktaydı. Metanın atmosferden elenmesi, sıcaklıkların oldukça düşmesine yol açmıştır.
Bununla birlikte, Huron buzullaşmalarını, buzul çağı başlamadan yaklaşık 250 milyon yıl
boyunca volkan faaliyetlerindeki uyku halinin ya da genç bazalt yüzeylerden silikat
yıkanmasının artmasının da, atmosferdeki diğer bir sera gazı olan karbondioksit miktarını
düşmesine yol açtığı alternatif bir hipotez olarak ileri sürülmüştür.
3.2.3. Diğer Kartopu Dünya dönemleri
Yerküre tarihinin oldukça eski bir döneminde görülen Huron buzullaşmaları sonrasında da,
Yerküre’de Kartopu Dünya oluşmasına neden olacak şiddette buzullaşmalar yaşanmıştır.
Bunlar, 750 myö gerçekleşen ve tüm yerkürenin milyonlarca yıl boyunca yaklaşık 1 km
kalınlığında bir buz tabakası ile kaplandığı Kaigas buzullaşması, 720-660 myö gerçekleşen
Sturt buzullaşması ve 650-635 myö gerçekleşen Marino buzullaşmasıdır.
Kartopu Dünyanın oluşum mekanizması konusunda ileri sürülmüş birkaç hipotez vardır.
Bunların ilki, daha önceden Yerkürenin soğumasına neden olacak bazı olayların
gerçekleşmesi sonucunda Yerkürenin kar ve buz örtüsündeki artışın, Albedo etkisini artırarak
giderek daha fazla soğumaya neden olması olarak özetlenebilir. Soğuma yönündeki bu pozitif
geri bildirimin, özellikle kıtaların ekvator civarında bir arada bulunduğu dönemlerde daha
şiddetli olacağı tahmin edilmektedir. Bu bahsedilen ilkin soğumaları tetikleyici mekanizmalar
arasında süper volkanların patlaması, atmosferdeki sera gazlarının miktarındaki azalma,
Güneşten gelen enerjideki azalma ve Yerkürenin yörüngesindeki değişimler sayılabilir.
Kartopu Dünya dönemlerinin sona ermesi ise ancak volkan faaliyetleri sonucunda atmosfere
verilen karbondioksit ve metan gibi sera gazları ile açıklanabilmektedir. Özellikle karasal
yüzeyin buz örtüsü altında olması nedeniyle, karbon döngüsünün bir parçası olan ve silisli
kayaçlardan milyonlarca yıl boyunca yıkanma ile karbondioksitin atmosfere salınmasının
gerçekleşmiş olması beklenmemektedir. Sera gazlarının Yerküreyi bir miktar ısıtması sonucu
11
Kartopu Dünya hipotezi, 650 milyon yıl öncesinden daha eski zamanlarda, Yerküre’nin tüm yüzeyinin birden
fazla kez buzullarla kaplandığını ileri sürmektedir.
17
BYL327 Küresel Değişim Ekolojisi ders notları
Ekim 2014
buz örtüsünün azalması, Albedo etkisini de azaltacağından, Yerkürenin ısınması yönünde bir
geri bildirim oluşturarak, Kartopu Dünya döneminin bitmesini sağladığı düşünülmektedir.
Bununla birlikte, bazı biliminsanları Kartopu Dünya hipotezine karşı çıkarak, büyük
buzullaşma dönemleri sırasında ekvatora yakın bölgelerde buzul istilasına uğramamış olan ve
su döngüsünün devam etmesini sağlayan yerlerin var olduğunu ileri sürmüşlerdir12. Dünyanın
bazı bölgelerinde bulunan ve yukarıda değinilen büyük buzullaşma dönemlerine tarihlenen
zamanlarda, sadece buzun olmadığı sularda birikebilecek çökellerin tespit edilmiş olması, bu
hipotezi desteklemektedir.
Kartopu Dünyalarının yeryüzündeki yaşam üzerinde önemli etkileri olmuştur. Her ne kadar
birçok olası sığınak önerilmiş olsa da, küresel ölçüdeki buz örtüsünün güneş ışığına bağımlı
olan denizel ekosistemleri çökertmiş olduğunu tahmin etmek güç değildir. Jeokimyasal
kanıtlar, buzullaşmalar boyunca okyanus yaşamının çökmekte olduğunu göstermektedir.
Bununla birlikte, buzulların erime dönemleri, yaşamın çeşitlenmesi için birçok yeni fırsat
sunmuş olmalıdır.
Büyük buzullaşmaların yaşandığı Kambriyen döneminden hemen önceki Neoproterozoyik
döneminde (1000-541 myö) gerçekleşen çok sayıdaki Kartopu Dünya dönemlerinin, bu
dönemin sonunda görülen ilk çok hücreli yaşam fosillerinin evrimleşmesini tetiklemiş
olabileceği düşünülmektedir13. Dolayısıyla, Kambriyen döneminde (540 myö) çok hücreli
hayvansal yaşamın büyük bir çeşitlenmeye uğramasının tohumları da daha önceki
dönemlerde görülen büyük buzul çağları sırasında atılmış olabilir.
3.2.4. Kambriyen döneminde Yerküre iklimi
Kambriyen’in erken dönemleri boyunca, muhtemelen, Gondwana kıtasının güney kutbunu
kaplaması ve kutup bölgesindeki okyanus akıntılarını engellemesi nedeniyle Yerküre’nin
iklimi genellikle soğuktu. Daha önceki dönemde oluşan Kartopu Dünya’nın çözülme süreci
içerisindeki Yerküre’de kutuplarda buzul örtüsü halen bulunmakta ve yer yer buzullaşmalar
görülmekteydi. Kambriyen’in sonuna doğru Yerküre giderek daha fazla ısınmış ve buzullar
geri çekilerek en sonunda ortadan kalkmıştır. Buna bağlı olarak deniz seviyesinde büyük bir
artış gerçekleşmiştir. Bu ısınma eğilimi, Ordovisiyen döneminin başlarına kadar sürmüştür.
3.2.5. Ordovisiyen döneminde Yerküre iklimi
Ordovisiyen döneminin başlamış olduğu yaklaşık 485 myö, atmosferde artan CO2
seviyelerinin yoğun bir sera etkisine neden olmasıyla Yerküre oldukça sıcak bir hale gelmiştir.
O dönemde Yerküre’nin ortalama deniz suyu sıcaklığının 45°C olduğu tahmin edilmektedir.
Bu sıcaklıkların, çok hücreli karmaşık canlıların gelişimini kısıtladığı düşünülmektedir. Bununla
birlikte, zaman içerisinde iklim soğumaya başlamış ve 460 myö deniz suyu sıcaklıkları
12
Çamurtopu Dünya Hipotezi (Slushball Earth hypothesis)
Çok hücreli yaşama geçişi tetiklediği düşünülen diğer önemli etmenler, atmosferdeki oksijen seviyesinin
artması ve ozon tabakasının oluşumunun tamamlanmasıdır.
13
18
BYL327 Küresel Değişim Ekolojisi ders notları
Ekim 2014
günümüz ekvator civarı denizlerdeki sıcaklık seviyesine gerilemiştir. Ordovisiyen dönemi
ilerledikçe, Yerküre’de birçok buzul dönem görülmüştür. Andea-Sahra buzullaşması olarak
adlandırılan buzul çağı 460 ila 430 milyon yıl öncesi arasında sürmüştür.
Özellikle Ordovisiyen’in sonu ve Silüryen’in başlangıcı olarak kabul edilen 450-440 myö
arasında iki dalga halinde Ordovisiyen-Silüryen yokoluşu gerçekleşmiştir. Bu yokoluş, Yerküre
tarihindeki ikinci büyük tür yokoluşudur. Bu yokoluşa, ani olarak başlayan ve görece kısa
süren (yaklaşık 1 milyon yıl) sert bir buzul çağının14 neden olduğu düşünülmektedir.
Buzulların kısa sürede oluşup daha sonra çözülmesi şeklinde salınmasının iki ayrı yokoluş
olayına neden olduğu tahmin edilmektedir. Buzul döneminde birçok tür ortadan kalkmasına
karşın, bazı türler yeni iklim karşısında yeni uyarlanmalar geliştirebilmiştir, ancak hemen
sonrasında gelen yeni bir iklim değişikliği de çok sayıda türün yok olmasına neden olmuştur.
Bu yokoluş sonrasında denizel omurgasızların %60’ı, tüm denizel türlerin ise %85’i ortadan
kalkmıştır.
Yokoluşa neden olan buzul çağının başlaması, atmosferdeki CO2 seviyesinin 7000 ppm’den
4400 ppm’e düşmesi ile tetiklenmiştir. Bu azalmanın sebebi ise yüksek miktardaki volkanik
faaliyetin yeni silikat kayaçları ortaya çıkarması ve bunların zamanla yıkanması sırasında
atmosferdeki CO2’yi bağlamalarıdır.
3.2.6. Silüryen döneminde Yerküre iklimi
Bir önceki Ordovisiyen’deki buzullaşmalar ve bir sonraki Devoniyen dönemindeki aşırı
sıcaklıklar dikkate alındığında, Silüryen, Yerküre tarihinde görece kararlı ve ılık bir iklimin
hüküm sürdüğü bir dönemdir.
Ordovisiyenin sonunda azalan deniz suyu seviyeleri, Silüryenin ortalarına yükselmiş, ancak
sonraki dönemlerde yeniden düşmüştür. Buzullar, Silüryenin başında güney kutbuna kadar
çekilmiş, Silüryenin ortalarında ise tamamen kaybolmuştur. Silüryen boyunca hızlı bir şekilde
değişen deniz suyu seviyeleri nedeniyle çok sayıda küçük ölçekli yokoluş gerçekleşmiştir.
Silüryen döneminde yaşam tarihi için gerçekleşen en önemli olay ilk karasal bitkilerin ortaya
çıkışıdır.
3.2.7. Devoniyen döneminde Yerküre iklimi
Devoniyen dönemi, oldukça sıcak bir dönemdir ve dönem boyunca Yerküre üzerinde buzullar
bulunmamıştır. Ekvator ile kutuplar arasındaki sıcaklık farklılığı, günümüzde olduğundan çok
azdı ve Yerkürede genel olarak kurak bir iklim hâkimdi.
Karasal bitkilerin Silüryen döneminde ortaya çıkması sonrasında, bitkiler Devoniyen boyunca
karasal ekosistemleri kaplamışlardır. Fotosentez yaparak atmosferdeki CO2’yi çeken
ormanların oluşması, Orta Devoniyen döneminde Yerküre ortalama sıcaklığında görülen
14
Hirtant buzul dönemi.
19
BYL327 Küresel Değişim Ekolojisi ders notları
Ekim 2014
yaklaşık 5°C’lik düşüşün de sebebidir. Her ne kadar atmosferdeki CO2 seviyeleri eski
durumuna dönmese de, Geç Devoniyen’de sıcaklıklar yeniden erken Devoniyen’deki kadar
yükselmiştir.
3.2.8. Karbonifer döneminde Yerküre iklimi
Karbonifer’in ilk dönemleri çoğunlukla sıcak geçmesine karşın, Karbonifer dönemi ilerledikçe
iklim soğumuştur. Bu dönemde Gondwana kıtasında buzullaşmalar görülmüştür. Karbonifer
boyunca ekvator bölgesinde tropik yağmur ormanları büyük alanlar kaplamıştır. Ancak, daha
sonra gerçekleşen soğuma, dönemin sonuna doğru (305 myö) “Karbonifer Yağmurormanı
Çöküşü” olarak adlandırılan ve tropik yağmur ormanlarının büyük kısmının yok olması ve
küçük parçalar halinde kalmaları ile sonuçlanan bir olaya neden olmuştur. Tropik yağmur
ormanlarının içerdikleri biyoçeşitliliği parçalanmış alanlarda tutmamaları mümkün olamamış
ve dönemin sonunda başlayan ve 10 milyon yıl boyunca devam eden15 büyük bir kitlesel tür
yokoluşu gerçekleşmiştir. Bu yokoluş, Yerkürenin tarihi boyunca bitkileri etkileyen en büyük
iki kitlesel yokoluştan birisidir. O zamanın en baskın omurgalıları olan ikiyaşamlılar
(Amphibia), bu değişimlerden olumsuz olarak etkilenerek büyük kayıplar vermişlerdir. Ancak
kurak koşullara daha iyi uyarlanmış olan sürüngenler (Reptilia) yeni iklimsel koşullardan daha
az etkilenmişlerdir.
3.2.9. Permiyen döneminde Yerküre iklimi
Permiyenin başında, Yerküre Karbonifer döneminde başlayan buzul çağının etkisi altındaydı.
Permiyenin ortalarına doğru buzullar geriye çekildi, iklim dereceli olarak ısındı ve özellikle
kıtaların iç kesimleri kuraklaştı. Permiyenin son dönemlerine doğru kuraklaşma devam etti,
ancak iklim soğuk ve sıcak dönemler birbiri ardına gelecek şekilde değişkenlik gösterdi.
Permiyen döneminin sonunda, yaklaşık 252 myö, Yerküre tarihinin en büyük tür yokoluşu
gerçekleşmiştir. Permiyen-Triyas yokoluşu olarak adlandırılan bu olay, üst üste gelen birkaç
yokoluşun toplam sonucudur. Bu yokoluşta, denizel türlerin %96’sı, karasal omurgalı türlerin
%70’i, tüm familyaların %57si ve tüm cinslerin %83’ü ortadan kalkmıştır. Bu kadar büyük
oranda çeşitliliğin ortadan kalkması nedeniyle, Yerkürenin toparlanması diğer yokoluş
olaylarına göre çok daha uzun bir süre almıştır (yaklaşık 10 milyon yıl). Bu yokoluşun sebebi
ile ilgili olarak çok sayıda hipotez ileri sürülmüştür (büyük bir meteor çarpması, kitlesel
volkanizma ya da kömür/gaz yangınları). Bu hipotezler arasında bazıları da iklimsel
değişimlerin, deniz suyu seviyelerini değiştirerek, okyanusta oksijen kıtlığına yol açarak,
kuraklığı artırarak ya da okyanus akıntılarında değişikliğe yok açarak bu yokoluşun ilk
evrelerini tetiklemiş olabileceği yönündedir.
3.2.10. Triyas döneminde Yerküre iklimi
Trias dönemi iklimi genel olarak sıcak ve kuraktı. Hiçbir kutupta buzullaşma gerçekleşmemişti
ve kutup bölgelerinde nemli ve ılıman bir iklim vardı. Pangaea kıtasının büyüklüğü, küresel
15
“Karbonifer-Permiyen geçişi” yokoluşu.
20
BYL327 Küresel Değişim Ekolojisi ders notları
Ekim 2014
okyanusun ılımanlaştırıcı etkisini sınırlandırmaktaydı ve bu nedenle yüksek derecede
mevsimsel, çok sıcak yazlardan ve soğuk kışlardan oluşan kara iklimi hâkimdi.
Her ne kadar Triyas kurak bir iklimsel dönem olarak kabul edilse de, zaman zaman yağışlı
periyotlar hâkim duruma gelmiştir. Örneğin, yaklaşık 230 myö önemli bir iklim değişikliği
gerçekleşmiş ve Geç Triyas döneminin kurak iklimi, daha nemli koşulların hâkim olduğu bir
iklimsel dönemle kesintiye uğramıştır16. Bu iklim değişiminin sebebi, volkanik faaliyetler
sonucunda atmosfere salınan CO2’in küresel ısınmaya neden olarak hidrolojik döngüyü
hızlandırması olarak ileri sürülmüştür. Başka bir hipotez ise, Tetis Denizinin batısında yeni bir
dağ sırasının yükselmesini takiben okyanus ve kıta arasında yüksek bir atmosfer basıncı
oluşmasına neden olması ve bunun sonucunda muson yağmurlarının oluşmasını ileri
sürmektedir.
3.2.11. Jura döneminde Yerküre iklimi
Yerkürede Jura dönemi boyunca, Triyas döneminde olduğu gibi, buzullaşmanın olmadığı ılık
bir iklim hüküm sürmüştür. Jura döneminin sonunda küresel bir soğuma eğilimi
gerçekleşmiştir.
3.2.12. Kretase döneminde Yerküre iklimi
Kretase döneminin başlarında, Jura döneminde görülen soğuma eğilimi devam etmiştir. Bu
dönemde, yüksek enlemlerde kar yağdığı, tropiklerin ise Triyas ve Jura dönemlerinden daha
nemli olduğu bilinmektedir. Bununla birlikte, buzullaşmalar yalnızca yüksek dağ tepelerinde
gerçekleşmiştir, çünkü mevsimsel kar yağışları kutuplardan oldukça uzakta gerçekleşmiştir.
Kretasenin başlangıcından sonra, Yerküre yeniden bir ısınma eğilimine girmiştir ve sıcak
koşullar Kretase döneminin sonuna kadar devam etmiştir. Bu eğilimin ortaya çıkmasının
sebebi, atmosfere çok miktarda CO2 ortaya çıkmasını sağlayan yoğun volkanik faaliyetlerdir.
Tropik okyanusları doğudan batıya doğru birbirine bağlayan Tetis Denizinin varlığı da küresel
iklimin ısınmasına katkı sağlamıştır. O dönemde Alaska ve Grönland kadar uzak yerlerde
yaşamış olan sıcak iklime uyarlanmış bitki türlerinin fosilleri bulunmuştur. Oksijen
seviyesindeki ve sıcaklıklardaki artış nedeniyle, Kretase dönemi Yerküresi sürekli yangınlara
maruz kalmakta olan bir vejetasyona sahipti.
Kratese döneminin sonunda (66 myö) gerçekleşen Kretase-Paleojen kitlesel yokoluşu, bitki
ve hayvan türlerinin dörtte üçünün ortadan kalkmasına yol açmıştır. Asteorid çarpması
sonucu gerçekleştiği bilinen bu yokoluş sırasında, kuş olmayan dinozorların tamamı ortadan
kalkmıştır.
16
“Karniyen yağış olayı”.
21
BYL327 Küresel Değişim Ekolojisi ders notları
Ekim 2014
3.2.13. Paleojen döneminde (Paleosen, Eosen, Oligosen) Yerküre iklimi
Paleosen dönemi (66 myö – 56 myö), daha önceki Kretase döneminde göre daha serin ve
kuraktı. Bununla birlikte, Paleosen-Eosen geçişi sırasında, sıcaklıklar hızlıca arttı ve tüm
dünyada sıcak ve nemli bir iklim hâkim duruma geçti. Bu dönemde, Grönland ve
Patagonya’da subtropik vejetasyon vardı ve Grönland kıyılarında timsahlar yüzmekteydi.
Kutuplar, serin ve ılımandı, ekvator bölgeleri tropik bir iklime sahipti ve ekvator bölgesinin
kuzeyi ve güneyi sıcak ve kuraktı.
Yaklaşık 55,8 myö başlayarak 170.000 yıl boyunca süren bir olay olan Paleosen-Eosen Sıcaklık
Maksimumu (PESM), günümüzdeki küresel ısınma, atmosfere karbon girdisi ve okyanus
asitleşmesi olaylarına en çok benzeyen iklimsel değişim olması nedeniyle önemlidir. PESM,
küresel sıcaklıkların 5°C’lik ani bir artışı ve küresel karbon döngüsündeki aşırı değişiklikler ile
başlamıştır.
Eosen başlarında devam eden ısınma eğiliminin gerçekleştiği sırada (Eosen optimumu, 49
myö), Yerküre’de buzul bulunmamaktaydı. Bu dönemden sonra yeniden bir buzul çağına
giren Yerküre’de 34 milyon yıl öncesine kadar buzul miktarında artış gerçekleşti ve Antarktika
buzul örtüsü hızlıca genişlemeye başladı.
Paleojen döneminde genel olarak gerçekleşen sıcaklık azalması, Oligosen döneminde adım
adım ve daha yavaş gerçekleşen 7 milyon yıllık bir iklim değişikliği ile kesintiye uğradı. Bu
dönemde küresel buzul kütlesinde artış, deniz seviyesinde azalma ve 2°C’lik bir sıcaklık
azalması gerçekleşti. Oligosen’in sonunda 1-2 milyon yıl boyunca süren bir volkanik faaliyet
sonucunda17, Oligosen-Miyosen zaman sınırında 400.000 yıl boyunca süren bir buzul çağı
görüldü.
3.2.13. Neojen döneminde (Miyosen, Pliyosen) Yerküre iklimi
Neojen boyunca, Paleojen’de başlayan genel soğuma eğilimi devam etti. Miyosende genel
olarak sıcak bir iklim olsa da, yavaş bir soğuma eğilimi vardı. Bu dönemde, 21 myö ila 14 myö
arasında görece sıcak bir dönem görülmekle birlikte, 14 myö ve 8 myö iki kez küresel
sıcaklıklarda ani düşüşler yaşandı. Antarktika buzul kütlesi, 8 milyon yıl önce bugünkü
genişliğine ve kalınlığına çoktan ulaşmıştı. Grönland’da buzulların oluşması 8-7 myö başladı.
Bununla birlikte, Yerkürenin çoğu yerinde iklim geniş ormanları destekleyecek kadar sıcaktı.
Pliyosen boyunca iklim daha soğuk, daha kurak, mevsimsel olmaya devam etti ve modern
iklimlere benzer bir hal aldı. Pliyosende küresel sıcaklıkları günümüzden 2-3°C daha fazlaydı.
Yerkürenin iklim sistemi, Yerküre’nin eksen eğikliği tarafından sürdürülen 41.000 yıllık yüksek
sıklıkta-düşük şiddette salınımlarla ve yörüngesinin basıklığı tarafından sürdürülen düşük
sıklıkta-yüksek şiddette 100.000 yıllık salınımlara Pliyosen boyunca cevap vermiştir.
17
La Garita Caldera; 28-26 milyon yıl önce gerçekleşen Yerküre tarihinin en büyük ölçekli volkan patlaması.
22
BYL327 Küresel Değişim Ekolojisi ders notları
Ekim 2014
3.2.14. Kuvaterner döneminde (Pleyistosen, Holosen) Yerküre iklimi
Kuvaterner döneminin en önemli karakteristiği periyodik buzullaşmaların görülmesidir. Buzul
dönemlerinde kıtasal buzullar, kutuplardan 40° enlemlere kadar uzanmışlardır.
3.2.14.1. Pleyistosen döneminde Yerküre iklimi
Pleyistosen dönemi boyunca 11 ana buzullaşma dönemi tespit edilmiştir. Bunların yanısıra
çok sayıda küçük ölçekli buzul dönemi de gerçekleşmiştir. Buzulların maksimum olduğu
dönemlerde, Yerküre yüzeyinin yaklaşık %30’unun buzullarla örtülü olduğu tahmin
edilmektedir.
İki buzul dönemi arasındaki zaman dilimine “buzul arası dönem” adı verilmektedir. Yerküre,
Pleyistosen boyunca periyodik olarak, onbinlerce yıl süren buzul dönemlerini ve onbinlerce
yıl süren buzularası dönemleri ardarda yaşamıştır. Pleyistosen boyunca görülen buzul
çağlarında, atmosferde bulunan CO2 oranının azalması, buzularası dönemlerde ise artması
karakteristiktir. Buzularası dönemlerde, büyük miktarda buzulun erimesi sonucunda deniz
seviyesinde yükselme, buzul dönemlerinde ise deniz seviyesinde azalma gerçekleşmiştir.
Son 1 milyon yıl boyunca, buzul dönemleri ile buzul arası dönemler arasındaki küresel
ortalama sıcaklık farkı yaklaşık 10°C olmuştur.
3.2.14.2. Milankovitch kuramı ve Pleyistosen dönemi iklim dalgalanmaları
Pleyistosen dönemindeki buzul dönemleri ve buzul arası dönemleri periyodik bir şekilde
gerçekleşmesi, “Milankovitch kuramı” ile açıklanmaktadır. Milankovitch döngüleri olarak da
isimlendirilen kuram, Yerkürenin hareketlerindeki değişimlere bağlı olarak 100.000, 40.000
ve 20.000 yıllık periyodik iklimsel değişimleri açıklayabilmektedir. Bununla birlikte kuram,
Plitosen ve Pleyistosen boyunca görülen uzun dönemli soğuma eğilimini ve bin yıl ölçeğindeki
iklimsel değişimleri açıklayamamaktadır. Bu eğilimlerin sebebi ise Güneş Sistemi’nin
Samanyolu galaksisindeki konumu ve Güneş faaliyetlerindeki zamansal değişimler olabilir.
Milankovitch kuramına göre, Yerkürenin Güneş çevresindeki yörüngesinin dışmerkezliliği
(basıklığı), eksen eğikliği ve devinmesindeki (yalpalama) değişiklikler, Yerkürede iklimsel
değişikliklere neden olmaktadır.
Yerkürenin Güneş çevresindeki yörüngesi elips şeklindedir. Bununla birlikte, yörünge
zamanla çember şekline yaklaşmakta, daha sonra yeniden elips şeklinde kademeli olarak
dönmektedir. Yerkürenin yörüngesinin basıklığındaki bu değişkenlik, yaklaşık 100.000 yıllık
bir döngü halinde gerçekleşmektedir. Mevsimler arasındaki sıcaklık farklı elipsin yarı küçük
ekseni (bu eksende Yerkürenin Güneşe olan uzaklığı) azaldıkça artmakta, yörünge daha
dairesel olduğunda ise azalmaktadır.
23
BYL327 Küresel Değişim Ekolojisi ders notları
Ekim 2014
Yerküre ekseninin eğikliği, yaklaşık 41.000 yıllık periyotlarda 2.4° değişkenlik göstermektedir.
Eksen, 22.1° ile 24.5° arasında periyodik olarak gidip gelmektedir. Eksenin eğimi arttıkça,
Güneşten gelen ışınımın alınması bakımından mevsimler arasındaki fark da artmakta, eğim
azaldıkça bu fark da azalmaktadır. Yani, eğim arttığında her iki yarıküre de yazın daha çok
Güneş ışığı alırken, kışın daha az almaktadır.
Yerkürenin ekseni, yaklaşık 26.000 yıllık periyotlarda görülen bir devinim (yalpalama)
yaşamaktadır. Kuzey kutbu Güneşe doğru yöneldiğinde, kuzey yarıkürede mevsimler
arasında daha fazla fark olmakta iken, güney yarıkürede daha ılık mevsimler geçmektedir.
Güney kutbu Güneşe doğru yöneldiğinde ise, tam tersine, güney yarıkürede mevsimler arası
fark artmaktadır.
Yerkürenin yörüngesi de uzayda 25.000-21.000 yıllık devinimler (yalpalama) yaşamaktadır.
Bu devinim, yörüngenin elipsliği ile birlikte mevsimlerin uzunluğunu belirlenmektedir.
Milankovitch’in öngöremediği, ancak son yıllardaki çalışmalarla ortaya çıkarılmış olan bir
diğer periyodik salınım da, Yerkürenin Güneş çevresindeki yörüngesinin eğiminin 100.000
yıllık dönemlerde değişmesidir. Güneş Sisteminin sabit düzleminin civarında gerçekleşen bu
devinimler sonucunda, sabit düzlemde yer almakta olan toz ve diğer kalıntılardan ötürü
Yerküreye gelen güneş ışını miktarında azalma olduğu ileri sürülmüştür. Yani, Yerküre
yörüngesinin Güneş Sisteminin sabit düzlemini daha az kestiği dönemlerde ise Yerküreye
ulaşan enerji miktarı artmakta ve Yerküre daha sıcak olmaktadır.
Milankovitch, buzul dönemlerinin sebebinin, kuzey yarıkürenin yüksek enlemlerindeki yaz
ışınımı azalması olduğunu düşünüyordu, bu nedenle buzul çağlarının (hatalı bir şekilde)
41.000 yıllık periyotlarla gerçekleştiği sonucuna varmıştı. Bununla birlikte, daha sonra yapılan
araştırmalar, Kuvaternerde son 1 milyon yıldır görülmekte olan buzul dönemlerinin 100.000
yıllık periyotlarla gerçekleştiğini, bu nedenle Yerkürenin Güneş çevresindeki yörüngesinin
basıklığının daha etkili bir faktör olduğunu ortaya koydu.
3.2.14.3. Pleyistosen buzul çağı döngülerinin ekolojik ve evrimsel sonuçları
Pleyistosen boyunca birbiri ardına periyodik olarak gerçekleşen buzul ve buzularası
dönemlerin oluşturduğu ekolojik değişimlerin, etkilerini bugün de gözlemleyebildiğimiz
evrimsel sonuçları olmuştur.
Pleyistosen döneminde, buzul arası dönemlerde yalnızca kutuplarda yer alan buzulların,
küresel sıcaklıkların azaldığı buzul çağları boyunca daha aşağı enlemlere doğru yayılması
sonucunda bu bölgelerde (Kuzey Amerika, Güney Amerika ve Avrasya’nın yüksek enlemleri)
yaşayan biyota tamamen ortadan kalkmıştır. Burada yaşayan bitki ve hayvan türleri daha
ılıman iklimlerin yer aldığı düşük enlemlere doğru çekilmiştir. Bu nedenle buzul
dönemlerinde orta enlemler (ör: Akdeniz yarımadaları), boreal ve ılıman fauna ve flora
elemanları için sığınak işlevi görmüştür. Buzul dönemi sona erip buzularası döneme
24
BYL327 Küresel Değişim Ekolojisi ders notları
Ekim 2014
geçildiğinde ise, yüksek enlemdeki bölgelerin uygun iklimsel koşullara sahip olması ile
birlikte, aşağı enlemlerdeki sığınaklarda bulunan türler yeniden bu bölgeleri işgal etmiştir.
Onbinlerce yıl boyunca sığınağa çekilme ve daha sonra eski yayılış alanlarına dönme şeklinde
işleyen süreç, buzul-buzularası döngüsünde sürekli gerçekleşmiştir. Bu durum, günümüzdeki
ılıman ve boreal flora ve fauna üzerinde önemli evrimsel sonuçlara yol açmıştır. Bugün
gözlemlediğimiz en önemli sonuçlardan birisi, boreal ve ılıman türlerin buzul dönemi
sığınaklarının bulunduğu yerlerde görülen yüksek tür çeşitliliği ve yüksek genetik çeşitliliktir.
Örneğin, buzul dönemleri boyunca buzullar altında kalan Kuzey ve Orta Avrupa’da tür
çeşitliliği oldukça düşük iken, onbinlerce yıl boyunca daha yüksek enlemlerde yer alan türlere
sığınak olarak ev sahipliği yapan İber, İtalya, Balkan ve Anadolu yarımadaları kendilerinin
kuzeyinde yer alan coğrafi yerlere göre daha yüksek tür çeşitliliğine sahiptir. Bunun sebebi,
Avrupa’daki boreal ve ılıman türlerin, buzul dönemlerini iklimin daha uygun olduğu ve buzul
istilasına uğramamış olan bu Akdeniz yarımadalarında geçirmiş olmalarıdır.
Tek tek türler ele alındığında da, sığınakların bulunduğu yerlerdeki popülasyonlarda tür içi
genetik çeşitliliğin oldukça yüksek olduğu görülmekte, buzul dönem sonrası istila ve yeniden
yayılışın gerçekleştiği kuzey bölgelerdeki popülasyonlarda ise düşük bir genetik çeşitlilik
görülmektedir. Örneğin, Anadolu’nun yüksek tür ve genetik çeşitliliğini açıklayan
hipotezlerden birisi, Anadolu’nun bir buzul dönem sığınağı olmasıdır.
Son buzul dönemi sırasındaki, son buzul arası dönemdeki ve günümüzdeki iklimsel veriler
kullanılarak oluşturulan ekolojik niş modelleri ile genetik veriler kullanılarak yapılan
filocoğrafi çalışmalar sayesinde, bu sığınakların izlerini sürmek mümkün olabilmektedir.
3.2.14.4. Pleyistosen-Holosen geçişi sırasında Yerküre iklimi
Son buzul maksimumu (20.000 yıl önce) sonrasında Yerküre iklimi yavaş bir ısınma eğilimi
göstermiştir. Bununla birlikte, bu ısınma eğilimi 12.800-11.500 yıl öncesi arasında yaklaşık
1300 yıllık bir soğuma ile kesintiye uğramıştır (Genç Dryas dönemi). Bu soğumaya neden olan
etkenler konusunda çeşitli hipotezler ileri sürülmüştür. Bunlardan ilki 12.800 yıl önce Kuzey
Amerika’ya çarpan (havada patlayan18) bir asteroidin, bu kıtada büyük yangınların meydana
gelmesine, Kuzey Amerika megafaunasının ortadan kalkmasına ve Kuzey Amerika Clovis
insan kültürünün çöküşüne neden olduğunu ileri sürmektedir. Bu hipoteze göre, patlama
sonucunda atmosfere yayılan parçacıklar nedeniyle Yerküre soğuk bir döneme girmiştir.
Bununla birlikte, bu hipoteze ilişkin kanıtlar az ve tartışmalı olduğundan, birçokları tarafından
kabul edilmemektedir.
Genç Dryas dönemi soğumalarına ilişkin bir diğer hipotez, artan volkanik faaliyetlerin
atmosferdeki parçacık miktarını artırarak soğumaya neden olduğu yönündedir. Özellikle
18
Bu asteroidle ilgili herhangi bir krater bulunamamıştır. Ancak, hipotezi destekleyenler 1908 yılında Sibirya’da
gerçekleşen Tunguska olayındaki gibi havada patlayan bir meteor söz konusu olabileceğini ileri sürmektedirler.
25
BYL327 Küresel Değişim Ekolojisi ders notları
Ekim 2014
Almanya’da bulunan Laach Gölü volkanının 12.900 yıl önce patlamasının bu soğuk döneme
neden olabileceği belirtilmiştir. Bununla birlikte, bu volkanın boyutunun küçüklüğü nedeniyle
kuzey yarımküre iklimini yüzlerce yıl boyunca değiştirebilecek düzeyde bir etkisinin
olamayacağı düşünülmektedir.
Genç Dryas soğumalarının bir diğer açıklaması, son buzul maksimumu sonrasında
gerçekleşen küresel ısınmanın, Kuzey yarıküredeki büyük buzul kitlelerinin erimesine neden
olması ile ilişkilidir. Bu hipoteze göre, buzulların erimesi, Kuzey Atlas okyanusuna kısa
sürelerde yüksek miktarda tatlısu girişine neden olmuş ve bu da Atlas okyanusundaki
akıntıları19 yavaşlatmış ve Kuzey Yarıkürenin aniden soğumasına neden olmuştur. Bu hipotezi
eleştirenler, Kuzey Atlas okyanusu’na tatlısu girdisinin Genç Dryas döneminden sonra da
devam ettiğini ancak Yerkürenin bu dönemde soğumak yerine ısınmış olması nedeniyle bu
hipotezin tek başına açıklayıcı olamayabileceğini ileri sürmektedirler. Bu durum, Genç Dryas
döneminden sonra, iklimin buzularası döneme girmiş olması sebebiyle, okyanus akıntılarının
sıcaklık ve tuzluluğa bağlı dolaşımlarının (thermohaline) daha güçlü bir hal alması ile
açıklanabilmektedir. Çünkü daha güçlü thermohaline dolaşımın, tatlısu girdilerine karşı daha
az hassas olduğu düşünülmektedir.
Genç Dryas döneminde görülen iklimsel soğumanın sebeplerini aydınlatma konusunda halen
çok sayıda araştıra grubu çalışmaktadır. Bu çalışmalar sonucunda, yukarıdaki hipotezleri
destekleyen ve karşı çıkan çok sayıda bulgu elde edilmektedir. Bu çalışmalardan elde edilen
verilerin birikmesi, Genç Dryas dönemi soğumalarını açıklayan genel bir kurama doğru
ilerlememizi sağlamaktadır. Bununla birlikte, Genç Dryas soğumasının gerçekleşme sebebi ile
ne olursa olsun, bu soğumanın sebeplerini ve sonuçlarını anlamamız, günümüzde
gerçekleşebilecek ani iklimsel değişimleri öngörmede ve sonuçlarını irdelememize yardım
edeceği için önemlidir.
Genç Dryas soğumasının çok sayıda ekolojik ve antropolojik etkileri olmuştur. Bu dönemde,
Yerküredeki birçok yüksek dağ sırasında buzullaşmalar görülmüştür. İskandinavyanın
ormanları yeniden buzul dönem tundrasına dönüşmüştür (Dryas octopetala habitatı20).
Kuzey Amerika’daki tarih öncesi Clovis insan kültürü çökmüştür. Genç Dryas soğumaları,
Kuzey Amerika’daki megafaunal elementlerin (özellikle büyük memeli hayvanlar) o dönemde
ortadan kalkmasını açıklayan hipotezlerden birisidir. Ortadoğu bölgesinde kuraklığa neden
olan Dryas soğumalarının, bu bölgede ortaya çıkan Natufiyan insan kültürünün, ilk tarımsal
ürünleri geliştirmiş olmasını tetiklediği ileri sürülmüştür. Genel olarak, insan tarihindeki
Neolitik Devrimin (ya da Tarım Devrimi) ortaya çıkışında (12.000 yıl önce) Genç Dryas
soğumasının etkili olduğu düşünülmektedir.
Son buzul çağının sonlarında özellikle megafaunada görülen kitlesel tür yokoluşunun, iklimsel
sebeplerden ötürü gerçekleştiği mi yoksa insan avcılık kabiliyetlerinin gelişmesi neticesinde
mi gerçekleştiği halen tartışılmaktadır.
19
20
Atlas meridyonel devinim dolaşımı (Atlantic meridional overturning circulation).
Dryas dönemlerine adını veren bitki türü.
26
BYL327 Küresel Değişim Ekolojisi ders notları
Ekim 2014
3.2.14.5. Holosen döneminde Yerküre iklimi
Dryas soğuma döneminin sona ermesi ile başlayan Holosen dönemi (11.700 yıl öncesi –
günümüz), iklimin görece daha az değişken olduğu bir dönemdir. Bununla birlikte, Holosen
boyunca daha çok bölgesel etkileri olan ancak küresel seviyede de izlerini görebildiğimiz
iklimsel dalgalanmalar görülmüştür.
Holosen iklimsel optimumu sırasında (9.000 – 5.000 yıl öncesi), Yerküre görece sıcak bir
döneme girmiştir. Bu dönem, Holosen boyunca Yerküre sıcaklıklarının en yüksek olduğu
dönemdir. Bununla birlikte, gerçekleşen ısınma Yerküre üzerinde her yerde aynı şekilde
seyretmemiştir. Sıcak dönem özellikle Kuzey yarıkürede etkili olmuş, tropikler ve güney
yarıküre ise daha serin bir durumda kalmıştır. Bu dönemdeki sıcaklıkların yüksek
seyretmesinin, Yerkürenin yörüngesindeki öngörülebilir değişikliklerin bir sonucu (bkz.
Milankovitch döngüleri) ve son buzul çağının bitişi sırasında gerçekleşen değişikliklerin bir
devamı olabileceği düşünülmektedir. Özellikle Yerküre eksen eğikliğinin 24° olduğu ve
Yerkürenin yörüngede Güneşe en yakın olduğu noktanın kuzey yazına denk geldiği 9.000 yıl
önce bu etki maksimuma erişmiştir.
Holosen iklimsel optimumu sürerken, birkaç yüzyıl (200-400 yıl) boyunca etkili olmuş bir
soğuma olayı gerçekleşmiştir (8.200 yıl olayı). Bu soğumanın Holosen boyunca gerçekleşen
yaklaşık 1.500 yıllık iklimsel döngülerle21 ilişkili olduğu ileri sürülmüştür.
Holosen iklimsel optimumu sırasında görülen önemli iklimsel olaylardan birisi de, 5.900 yıl
önce görülen ve Holosen döneminin en sert kuraklığının yaşandığı dönemdir (5.900 yıl olayı).
Bu dönemdeki kuraklaşmalar sonucunda Afrika musonları güneye doğru çekilmiş ve bu
dönemden önce savan benzeri bir vejetasyona sahip olan Sahra bölgesinin çölleşme süreci
yeniden başlamıştır22. Benzer bir şiddetli kuraklık dönemi 4.200 yıl önce de gerçekleşmiş
(4.200 yıl olayı) ve bu kuraklık M.Ö. 22. yüzyılda yaklaşık 100 yıl boyunca etkili olmuştur.
M.Ö. 3200-2900 yılları arasında sıcaklıkların Holosen iklimsel optimumuna göre birkaç
santigrad derece azaldığı ani bir soğuk dönem yaşanmıştır (Piora salınımı). Bu ani soğumanın
neden ortaya çıktığı tartışmalıdır. Grönland buzul karot verilerine göre M.Ö. 3250 yılında
atmosferde görülen ani sülfat artışı ve metan azalması, volkanik bir patlamaya ya da bir
21
Bu 1470 ± 500 yıllık iklimsel döngülere “Bond olayları” adı verilmektedir. Bu döngülerin sebepleri halen
araştırılmaktadır. Olası sebepler olarak güneş ışınımı miktarındaki değişimler ve atmosfer dolaşımının yeniden
organizasyonu düşünülmektedir. Bond döngülerinin, Ay’ın 1.800 yıllık gel-git döngüsü ile de ilişkili olabileceği
belirtilmiştir.
22
Sahra bölgesinin iklimi, Yerkürenin eksen açısında görülen 41.000 yıllık dalgalanmalara cevap olarak
değişkenlik göstermektedir. Son buzul dönemi boyunca, Sahra Çölü günümüzden daha geniş bir alan
kaplamaktaydı. Ancak Sahra bölgesi, buzul dönemi sonrasında muson yağmurları sayesinde savan benzeri yeşil
bir vejetasyona sahip olmuştur. Sahra’nın günümüzden 15.000 yıl sonra yeniden yeşil hale gelmesi
beklenmektedir.
27
BYL327 Küresel Değişim Ekolojisi ders notları
Ekim 2014
asteroid/meteorit çarpmasına işaret etmektedir. Bazı uzmanlar ise bu olayın Holosen
boyunca görülen 1500 yıllık iklimsel döngülerin bir parçası olduğunu ileri sürmüşlerdir.
“Ortaçağ sıcak dönemi”, MS 950-1250 yılları arasında gerçekleşen ve 20.yy’dan önceki son
2000 yıl boyunca en yüksek sıcaklıkların görüldüğü bir dönemdir. Bu dönemde sıcaklıkların
1961-1990 yılları ortalamasının sadece 0,1-0,2°C aşağısında olduğu bilinmektedir.
Ortaçağdaki sıcak dönemi takiben 1350 ila 1850 yılları arasında görülen soğuk dönem ise
“küçük buzul çağı” olarak adlandırılmaktadır. Soğuk dönemin en yoğun olduğu dönem olan
1550-1850 yılları arasında, üç dalga halinde soğuma gerçeklemiştir (1650, 1770 ve 1850
yıllarında). Güneş faaliyetlerindeki azalma, volkan faaliyetlerindeki artış ve ortaçağ sıcak
döneminde buzulların erimesi sonucunda okyanus akıntılarının yavaşlaması, küçük buzul
çağında görülen soğumayı açıklayan hipotezlerdir.
Bu dönemden sonra küresel sıcaklıklar artışa geçmiş ve günümüzde giderek artmaya devam
etmektedir. Bu artış eğiliminin, insan faaliyetlerinin bir sonucu olarak atmosfere salınan sera
gazlarından (özellikle CO2) kaynaklandığı kesin olarak bilinmektedir.
1850’lerden sonra gerçekleşen bu sıcaklık artışı eğilimi, 20.yy’da 1940-1980 yılları arasında
durgun bir dönem ile kesintiye uğramıştır. Atmosferdeki CO2 seviyelerinde sürmekte olan
artışa rağmen sıcaklıkların bir süre sabit kalmasının sebebinin, sanayi faaliyetleri sonucunda
atmosfere salınan partiküllerin soğutucu etkisi olduğu düşünülmektedir. Daha temiz
teknolojilere geçilerek hava kirliliğinin önüne geçilmeye başlanması ile birlikte, baskılanmış
olan ısınma eğilimi 1980’lerde yeniden gözlenmeye başlanmıştır.
Günümüzde gözlediğimiz küresel sıcaklıklardaki, kuraklık ve aşırı yağış olaylarındaki artışlar,
insan kaynaklı (antropojenik) bir iklim değişikliği sebebi ile gerçekleşmektedir. “Küresel
ısınma” olarak da adlandırılan bu iklim değişikliği, yüzyıl gibi oldukça kısa sürede hızla artan
ve daha uzun yıllar boyunca artması öngörülen sıcaklıklarla karakterize edilebilir. Küresel
ölçekte görülen ani iklim değişikliklerine örnek oluşturabileceği düşünülen küresel ısınmanın,
ekolojik sistemler ve insan medeniyeti üzerine önemli etkileri olması beklenmektedir.
3.2.14.6. Holosen iklim dalgalanmalarının insan medeniyetleri üzerine etkileri
Holosen boyunca görülen iklimsel dalgalanmalar, insan kültürleri üzerinde önemli etkilere
neden olmuştur. Uzun yıllar boyunca süren kurak dönemler imparatorlukların ve
hanedanların çöküşüne zemin hazırlamış, yeni teknolojilerin geliştirilmesi için tetikleyici
olmuştur.
Genç Dryas döneminde (12.800-11.500 yıl öncesi) görülen soğuma, Kuzey Amerika’daki tarih
öncesi Clovis insan kültürü çökmesine neden olmuş, Ortadoğu’da ise Natufiyan insan
kültürünün ilk tarımsal ürünleri geliştirmesini tetiklemiştir. Genç Dryas dönemi soğumalarının
dünyanın birçok yerinde (Mezopotamya, Orta Amerika, Çin) tarım devriminin ortaya çıkışında
etkili olduğu düşünülmektedir.
28
BYL327 Küresel Değişim Ekolojisi ders notları
Ekim 2014
5900 yıl öncesinde görülen kuraklık (5900 yıl olayı), Sahra insan kültürlerinin ve
Mezopotamya’daki Obeyd kültürünün çökmesine neden olmuştur. Bu dönemde, dünya
genelinde insanların nehir vadilerine göçü gerçekleşmiştir (örneğin; Orta Afrika’dan Nil
vadisine). Bu göçler, M.Ö. 4. binyılın ilk karmaşık ve organize devlet temelli toplumların
oluşmasına önayak olmuştur. Mezopotamya’da duvarlarla çevrili olmayan köy yaşantısından,
çevresi duvarlarla örülü kent yaşantısına geçilmiştir.
M.Ö. 3200 – 2900 arasında gerçekleşen Piora salınımı sırasında, ani soğuk dönem, Orta
Asya’da aniden soğuyan iklim, atların kullanımını teşvik ettiğinden, atların evcilleştirilmesinin
önünü açmıştır.
M.Ö. 2200 yıllarında 100 yıl boyunca süren şiddetli kuraklık (4200 yıl olayı) Eski Mısır ve
Mezopotamya’da büyük toplumsal değişikliklere neden olmuştur. Nil taşkınlarının M.Ö. 2150
yılından itibaren azalması sonucunda eski Mısır’daki merkezi yönetim ani bir şekilde
çökmüştür. Mısır’da 40 yıl boyunca kıtlıklar ve isyanlar görülmüş, sonunda ise ülke
parçalanmıştır. Daha sonraki yenilenme sürecinde, yeni bir krallık sistemi kurulmuş, sulama
projeleri, yönetim reformu hayata geçirilmiş ve adalet fikri topluma yerleşmiştir.
Mezopotamya’da M.Ö. 2300 yılından itibaren yüzyıllarca süren kuraklık, Akad
İmparatorluğunu sarsıntıya uğratmıştır. M.Ö. 2170 civarında Mezopotamya’nın kuzeyinde
kuraklık sonucunda tarım alanlarının terk edilmesi sonucunda güney Mezopotamya’ya insan
göçü gerçekleşmiştir. M.Ö. 2150’de zayıflayan Akad İmparatorluğu işgale uğrayarak
yıkılmıştır.
Ortaçağ sıcak dönemi boyunca, Atlas Okyanusunun kuzeyinde buzulların var olmadığı
denizlerin oluşması, Vikinglerin 10.yy’da Kuzey Amerika’yı keşfetmesini ve orada koloniler
kurmasını sağlamıştır. Daha sonra küçük buzul çağının başlaması ile buzullar yine görünmeye
başlamış ve soğuyan iklimle birlikte Viking kolonileri çöküşe geçmiştir.
Küçük buzul çağı sırasında Avrupa genelinde tarım ürünlerindeki azalmadan dolayı büyük bir
kıtlık yaşanmıştır (1315-1317 yılları). Kıtlıktan, Britanya’dan İtalya ve Rusya’ya kadar tüm
Avrupa etkilenmiştir.
Çin Hanedanlıklarının da yükseliş ve çöküş dönemleri doğu Asya iklimsel dalgalanmaları ile
oldukça ilintilidir. Ortaçağ sıcak dönemi sırasındaki kuraklıklardan ötürü Tang ve Yuan
hanedanlıkları çökmüş, bu dönemdeki nemli ve sıcak koşullarda ise Kuzey Song hanedanlığı
altın çağını yaşamıştır. Küçük buzul çağındaki kurak koşullar ise Ming hanedanlığının çöküşü
için gerekli koşulları hazırlamıştır. Benzer şekilde, Maya medeniyetinin çöküşü de Ortaçağ
sıcak döneminin başlarındaki kuraklıklarla eşzamanlıdır.
29
Download

BYL 327 Küresel Değişim Ekolojisi Ders notları