1
BİYOCOĞRAFYAYA GİRİŞ
(BYL 441)
DERS NOTLARI
UTKU PERKTAŞ
AÇILIŞ DERSİ - BİLİMSEL YÖNTEM ve BİYOCOĞRAFYA:
“Tıpkı bir ev taşlarla örüldüğü gibi, bilimde gerçeklerle örülür. Fakat bir taş yığını ne
denli ev değilse, bir gerçek yığını da, o denli bilim değildir.” Jules Henri Poincare
Binlerce yıldır insan, evrende sürüp gitmekte olan doğal ve yapay olayları anlamaya
çalışmıştır. Bu olayları açıklamak için de çeşitli etkinlik alanları geliştirmiştir. Bu etkinlik
alanları antropoloji, astroloji, astronomi, biyoloji, kimya, coğrafya, jeoloji, tarih,
sosyoloji vb... şeklinde sayılabilir. Antropoloji, astronomi, biyoloji, coğrafya, kimya,
tarih ve fizik gibi etkinlik alanları olayları sistematik olarak araştıran ve bu olayları genel
bir biçimde anlamaya çalışan bilimlerin kısa bir listesidir. Buna karşın, astroloji, el
okuma, iridoloji, kahinlik, nümeroloji, büyücülük, yaratılışcılık gibi etkinlik alanları ise
olayları anlamaya çalışır ancak asla bilim olarak nitelendirilemez. Bu ilgi alanları neden
gerçek bilim olarak nitelendirilemez? Bu soruyu cevaplamak için sahte bilimlerin
etkinliklerine kısaca bakmak ve bunların gerçek bilimden nasıl farklı olduğunu
anlamamız gereklidir.
Bilim sistematik bir terimdir. İlk olarak gözlemler ile başlar. Gözlem sonuçları size
hipotezlerinizi sınama şansı verir. Eğer gece yarısı bir gürültü duyarsanız, bu gürültünün
nedeninin evinizdeki evcil hayvanlardan kaynaklanmış olduğunu düşünebilirsiniz. Işığı
yakıp gözlem yaptığınızda, bu hipotezin doğruluğunu sınamak için kanıt ararsınız. Kalkıp
böyle bir hipotez için kanıt aradığınızda ise deney yapıyorsunuz demektir. Eğer deneyin
sonucunda öngördüğünüz hipotezi destekleyecek kanıt bulamazsanız, genel anlayışınız
yetersizdir ve yeniden kurgulanarak değiştirilmiş hipotez olarak yeniden kurgulanmalı
ve tabi ki yeniden sınanmalıdır. Eğer sonuçlar öngörü ile aynı doğrulta ise, bu sizin
hipotezin geçerliliğini destekler (ama kanıtlamaz). Yine de gece gelen gürültünün evdeki
evcil hayvanlar dışında, belki bir hırsız yüzünden gelme olasılığı vardır.
Olasılıklar farklı gözlemlerle sınanabilir. Bu sınamaların her geçişinde, hipotezin
güvenilirliği artar. Eğer gözlemlerin sınanmasında başarısızlığa ulaşılıyorsa, hipotez
2
gözden geçirilmeli ya da bırakılmalıdır. Bilim insanları her iki olasılığa da açık olmak
zorundadırlar.
Gözlemler hipotezlerin dayandığı “olgulardır”. Olaylar gerçek gibi görünebilirler, ancak
gerçek olmaları gerekmez. Bilim insanları bağımsız kişilerce yinelenen gözlemler ararlar.
Sübjektiflikten çok objektif gözlemlere ihtiyaçları vardır. Bulguların başka gözlemciler
tarafından doğrulanmasını isterler.
Bilimsel gözlemler yinelenebilir olmalıdır. Bilim insanları, otoriter beyanların objektif
kanıtların önüne geçmesine izin vermezler.
Bazen birden fazla açıklama gözlemler ile uyumludur. Eğer birbirine rakip varsayımlar
arasında seçim yapmak için deneysel kanıtlar yoksa, bilim insanları en basit varsayımı en
olası doğru varsayım olarak seçerler. Bu yaklaşıma bilim insanları Occam’ın usturası
adını verirler. En basit açıklamanın her zaman en doğru açıklama olmadığının
farkındadırlar, fakat deneysel kanıtlar daha karmaşık bir açıklama gerektirinceye kadar
karmaşıklığa gerek duymazlar.
Gözlemlerden hipotezlere ilerlemek için bilim insanları tümevarım denilen bir mantık
kullanırlar. Tümevarım özel doğrulardan belirsiz genel bir açıklamaya gider. Bu durum
makul ölçülerde doğru olma şansı yüksek hipotezler oluşturur. Bu yüzden bilim insanları
hipotezleri oluşturmada acımasız olmalıdırlar, çünkü onu yeniden gözden geçirip
değiştirmeleri gerekebilir. Bu aşamadan sonra tümevarımın aksine tümdengelim
mantığını kullanarak öngörüde bulunurlar ve bu öngörüyü deney yaparak desteklemeye
çalışırlar. Bir diğer deyişle hipotezi doğrulamaya çalışırlar. Hipotez eğer desteklenmezse,
bilim insanları hipotezi tekrar gözden geçirir ve tekrar öngörüde bulunur, deney yapar ve
hipotezi tekrar doğrulamaya çalışır. Kimi insanlar acele hüküm vermeyi bir sanat haline
getirmiş olsa da, bilimsel yöntem bağlamında, böyle etkinlikler kısıtlanmıştır çünkü
izleyen aşamalar hipotezi gerçeğe dönüştürür. Bilimsel yöntem içerisinde yanlışlanabilir
kavramının olması, hipotezlere sert bir koşul getirir. Albert Einstein’ın dediği gibi,
“sayısız deney doğruluğumu kanıtlayamaz, ancak bir tanesi yanlış olduğumu
ispatlayabilir.”
Bir deneyin ön görü ile uyum içinde olması hipotezin güvenilirliğin, ve inanılırlığını
artırır. Birçok sınamadan sonra hipoteze kuram denilebilir. Kuramlar çoğu zaman bir
yasayı açıklar. Yasa ise doğadaki bir çeşit düzenlilikle ilgili bir beyandır.
TÜR KAVRAMLARI: EVRİMSEL SÜRECİN TEMEL BASAMAĞI ÜZERİNE...
3
One should never quarrel about words, and never get involved in questions of
terminology. One should always keep away from discussing concepts. - Karl Pooper,
Objective Knowledge: An Evolutionary Approach
Şimdiye kadar ana dilimizde ayrıntılı olarak tartışılmamış olan tür tanımları, bu giriş
dersi dahilinde kısaca ele alınacaktır. Tür tanımı biyoloji içinde farklı tanımlar altında
tartışılmış olsa da, ne yazık ki herkes tarafından kabul gören bir konsensüs ortaya
konamamıştır. Günümüzde birbirinden farklı bilimsel temeller üzerine oturtulmuş toplam
26 farklı tür tanımından bahsedilmektedir (Mallet, 2005). Bu tanımların her biri belirli bir
bilimsel yöntem izlenerek ortaya atılmış olsa da geldiğimiz noktada hala bir konsensüs
yoktur. Bununla birlikte, biyoloji içinde günümüzde en çok kabul gören tür tanımı ise
‘biyolojik tür tanımı’dır. Bu nedenle giriş dersimizin konularından biri biyolojik tür
tanımının biyolojiye kazandırılma sürecidir. Bu süreci bilimsel yöntem başlığı altında
verilen bilgilerden yola çıkarak değerlendirmeye gayret edin.
Darwin “Türlerin Kökeni” kitabında evrimin yaşam çeşitliliğini açıklayabilecek
bir mekanizma olduğunu göstererek herhangi bir tür kavramına ihtiyaç duyulmadığına
inanmıştı. Türlerin coğrafi varyasyonlarla, coğrafi ırkla ve alttürlerle süreklilik gösteren
bir bütünün parçası olduğunu ve cins ve yüksek taksonlar boyunca bunun devamlılığın
sürdüğünü göstermişti. Sistematik biyoloji içerisinde geldiğimiz nokta hala tür
kavramının zor konulardan biri olduğuna dikkat çekmektedir. Az önce bahsettiğim gibi
biyolojinin her alanında yaygın olarak kabul gören tür tanımı “biyolojik tür tanımı”
olmuştur.
Bu kısa giriş dersi içinde yaygın olarak tartışılan iki tür tanımını (biyolojik ve
filogenetik tür tanımları) biyocoğrafi bir perspektif içinde tartışmak, ayrıca biyolojik tür
tanımının (BTT) içerdiği problemlerden bahsetmek istiyorum. BTT ya da üreme
izolasyonuna dayalı tür yaklaşımı, birbiriyle başarılı bir şekilde üreyebilen ve sonuçta
verimli döller verebilen popülasyonları tanımlamaktadır (GÖZLEME DAYALI
SONUÇ). Ornitologlar uzun yıllar geleneksel bir bakış açısıyla bu tür tanımını kabul
etmişler. BTT içerisinde farklı coğrafi formlar aynı türün bir bütünü olarak kabul
edilmişlerdir. Çünkü bu faklı coğrafi formlar dağılım alanları içerisinde bir araya
geldiklerinde üreyebilirler (gerçekten her zaman üreyebilirler mi?).
Bu konuya verilebilecek en güzel örneklerden birisi Anadolu Yer Sincabı
olacaktır. Küçük bir memeli türü olan Anadolu Yer Sincabı, Anadolu’daki ekilmeyen ve
sürülmeyen step alanlarda yaşar. Kış aylarında hibernasyona giren bu tür, ilkbaharla
birlikte hibernasyondan çıkarak ilkbahar ve yaz aylarında aktif sezon geçirir. Türün
Anadolu içerisindeki popülasyonları arasında belirgin bir morfolojik varyasyon
görülememesine karşın, en belirgin morfolojik fark Doğu Anadolu popülasyonlarının
4
yüksekliğe bağlı olarak vücut büyüklüklerini artırmasıdır. Tüm bu bilgiler türün bir tür
kompleksinden ziyade Anadolu içinde tek bir türle temsil edildiğini göstermektedir.
Ancak, 2007 yılında yayınlanan bir çalışma türün Anadolu içinde birden fazla türle temsil
edildiğini göstermiştir. Morfolojik ayrım olmaksızın türün farklı popülasyonu olduğu
düşünülen ve genellikle Antalya’nın yüksek kesimlerinde dağılım gösteren Anadolu Yer
Sincaplarının yaklaşık 1 milyon yıl önce Anadolu yer Sincabı olarak bildiğimiz,
Anadolu’nun iç ve doğu kısımlarında dağılım gösteren popülasyonlarından ayrıldığı
ortaya çıkmıştır. Görünür morfolojik bir ayrım olmaksızın iki farklı türden bahsetme
şansımız söz konusu olmuştur ve bu durum bilimsel yöntem içerisinde filogenetik tür
tanımının ortaya koyduğu argümanlarla şekillenmiştir. Bir türün popülasyonları
birbirleriyle belli ölçüde gen akışı yapar ya da yapmaz. Gen akışı bir türün
popülasyonlarını homojenleştirebilir ya da tam tersi bir şekilde, yani gen akışının durması
sonucunda popülasyonları tamamen farklılaşmasına neden olabilir. Morfolojik farklılığa
bağlı olarak gözleme dayalı bir sonuç, tamamen bizlerin farklı bir yöne ilerlemesine
neden olurken, farklı bir yöntemsel yaklaşım doğru sonucu bulmamıza neden olmaktadır.
JEOLOJİNİN LEVHA TEKTONOĞİ MODELİ
Bilginin adası ne kadar uzun olursa, merakın kıyısı da o kadar uzun olur. Ralph W.
Sockman
Jeologların dünyamızla ilgili deneyimleri ve tecrübeleri çok olsa da, hala kara
yüzeyinin bir kısmı ve denizlerin altının büyük bölümü incelenmeden duruyor. Dünyanın
içine dair tecrübeleri ise oldukça sınırlı. Jeologlar dünyanın 6000 kilometreyi geçen
çapının sadece 12 kilometresini delebildiler. Ancak, böylesine bir farka karşın jeologlar
dünyanın içinde ne olduğuna ve kara parçalarının nasıl şekillendiğine dair önemli
çıkarımlara sahipler. Bu çıkarımları yapmalarını sağlayan ise Jules Verne’nin “Dünyanın
Merkezine Yolculuk” romanındaki hayali araçlar değil, çok daha etkili bir araç olan
bilimsel yöntemdir.
Tarih boyunca bir çok dünya modeli olmuştur. Bunlardan birisi uçsuz bucaksız bir
okyanusta yedi dev kaplumbağanın dünyayı taşımasıdır. Dünyanın yassı bir disk şeklinde
olduğuna inanılırdı. Bu nedenle denizciler dünyanın köşesinden düşmekten
korkuyorlardı. Uzun zaman önce dünyanın içi boş, merkezinde ise ince bir kabuk
olduğunu düşünen insanlar vardı. 1960’lı yıllarda Amerika Kongresi dünyanın tabanını
delip okyanus tabanına bir kuyu açılmasına yönelik yasayı tartışıyordu. O dönemde bazı
senatörler başkana okyanus tabanında açılan bu kuyu ile okyanus sularının dünyanın
merkezine dolacağını açıklayan mektuplar yazmıştı.
5
Sonunda “Levha Tektoniği Modeli” okyanus aşan kaplumbağaları, yassılığı,
boşluğu, yani hepsini silip attı. Bundan sonraki açıklamalar tamamıyla bilimsel bir temele
dayandırıldı. Şimdi bu modelin ortaya atılmasındaki süreçleri bilimsel yöntem
basamakları altında inceleyelim:
Öncelikle önemli gözlemlerle başlayalım. İncelenecek en önemli gözlemler
dünyanın en kolay ulaşan kısmı, yani yüzeyi ile ilgili olmuştur. Dünya yüzeyinin büyük
bir kısmı topraktır. Ama genelde, kayaya ulaşmak için çok derin kazmak gerekmez.
Kayalar dünyanın yüzeyini oluşturan maddeler arasında en tipik olanlardır. Kayaların ya
da herhangi başka bir maddenin en önemli özelliği yoğunluğudur.
Bir nesnenin yoğunluğu, o nesnenin kütlesinin hacmine bölümüdür. Örneğin aynı
kaya parçasında alınan bir sürü küpümüz olduğunu düşünün. Bir küpün yoğunluğu, o
küpün kütle hacim oranıyla açıklanır. Birbirine yapışmış iki küpün oranı nedir? Kütle iki
katına çıkacaktır. Bu sırada hacimde iki katına çıkacaktır. Sonuç, küpler aynı kayadan
alındığı için yoğunluk bir küpün yoğunluğuna eşit olacaktır. Küpler aynı kayadan alındığı
sürece kaç küp alırsanız alın, yoğunluk değişmeyecektir. Dünya tek bir kayadan
yapılsaydı, dünyanın yoğunluğu tek bir kayanın yoğunluğuna eşit olurdu.
Jeologlar dünya yüzeyinde birbirinden farklı birçok kaya çeşidi olduğunu söyler.
Kayaların yoğunlukları hesaplandığında ise yüzey kayalarının yoğunluğunun
suyunkinden 2 ila 3.5 kat fazla olduğu görünür. Bu nedenle, dünya tamamıyla bu
kayalardan oluşsaydı dünyanın yüzey alanı da suyun yoğunluğundan 2 ila 3.5 kat fazla
olmalıydı. Ancak durum böyle değil, dünyanın ortalama yoğunluğu suyunkinin yaklaşık
5.4 katıdır.
Bu durumda bilimsel yöntemde izlediğimiz sırayı dikkate alarak özetlemek
gerekirse, ilk gözlemimiz yüzey kayalarının yoğunluğunun suyun yoğunluğunun 2 ila 3.5
katı olduğudur. Dünyanın tüm yoğunluğu ise suyun 5.4 katıdır. Bu gözlem, oluşturulacak
ilk hipotezin dünyanın iç kısmındaki maddelerin dış yüzeydeki maddelere göre daha
yoğun olduğunu göz önüne almasını gerektirir.
Başka bir gözlem manyetik alanla ilgilidir. Bir pusulanın iğnesi her zaman kuzey
ve güney eksenin hizalanır. Dünyanın birçok farklı bölgesinden toplanan farklı yaşlarda
kayaların incelenmesi dünyanın manyetik alanını bir kaç kez değiştirdiğine işaret eder.
Bir başka değişle kuzey ve güney kutupları manyetik yönelimlerini bir kaç kez
değiştirmişlerdir. Dolayısıyla, ikinci gözlemimiz dünya son birkaç milyon yılda birçok
defa yönünü değiştirmiş bir manyetik alana sahiptir. Dolayısıyla benimsenecek hipotez
dünyanın manyetik alanını açıklamalı ve bu manyetik alanının tersine dönmesini
6
açıklayacak bir mekanizmayı da içermelidir. Ayrıca, aralıklarla meydana gelen ve yıkıcı
olan depremler ve volkan faaliyetleri gibi olguların da incelenmesi gereklidir.
Üçüncü gözlemimiz ise depremlerin ve volkan faaliyetlerinin Kuzey ve Güney
Amerika’nın batı kıyılarında ve Asya’nın doğu kıyılarında ve Büyük Okyanus’un doğu
bölgelerinde sıklıkla meydana geldiğidir. Hipotez, dolayısıyla, sadece depremlerin
meydana gelmesini değil aynı zamanda belli bölgelerde daha sık olması gerçeğini de
içermeli ve açıklamalıdır.
Dünya bildiğimiz gibi oldukça büyük, bu nedenle incelenmesi oldukça zordur.
Ancak dünyanın altını incelemek için sismik dalgaları kullanan bir yöntem
geliştirilmiştir. Sismik dalgalar depremlerin ya da bombaların neden olduğu güçlü dalga
gibi hareketlerdir. Üç tipi vardır, P dalgalar, S dalgaları ve L dalgaları. P dalgaları
dünyanın içine nüfus eder ve hem sıvı hem de katı içinde hareket eder. Bir katıdan bir
katıya ya da bir katıdan bir sıvıya geçerken yansırlar ya da kırılırlar. S dalgaları ise
dünyanın içine nüfus edebilirler ancak sadece katı içinde yol alabilirler. Bir katıdan bir
katıya geçerken yansırlar ya da kırılırlar. L dalgaları sadece dünyanın yüzeyi boyunca
yol alırlar. Sismograf bu bahsettiğimiz sismik dalgaları kaydeder ve hangi şiddette
olduğunu bize bildirir. Dördüncü gözlemimiz, P ve S dalgalarının dünyanın içine yol
alırken yansıması ve kırılmasıdır. Bu gözlem dünyanın içinde farklı katı türlerinin
olduğuna işaret eder. S dalgaları dünyanın bazı bölgelerinde görülmez. S dalgalarının
görülmemesi, dünyanın içinde sıvı tabakaların olduğunu gösterir. Çünkü sıvıların olduğu
yerlerde S dalgaları emilmektedir.
Dördüncü gözlemimiz, Afrika’nın batı kıyısı ile Güney Amerika’nın doğu kıyısı
dikkatlice incelendiğinde bu iki kıtanın şekilsel olarak birbirini tamamladığı fark edilir.
Yan yana konulursa da hem fosil yataklarının hem de maden yataklarının yoğun olduğu
yerler üst üste gelir. Bu şekilsel olarak kuvvetli uyum, 1920’lerde kıtaların bütün olarak
dünyanın üzerinde hareket ettiğini gösteren kıtaların sürüklenmesi hipotezinin ortaya
çıkmasını sağladı. Ancak o günlerde kıtaların hareketini açıklayacak doyurucu bir
mekanizma bilinmiyordu.
1965 yılında jeologlar bütün bu görünüşte alakasız gözlemleri açıklayabilen bir
hipotezi kurmayı başardılar. Bu hipotez o kadar başarılı bir hipotez oldu ki jeoloji
alanında devrim yarattı. Hipotez Dünyanın Levha Tektoniği Modeli olarak adlandırıldı.
Dünya sıralı katmanlardan oluşmaktaydı, bu katmanlar yer kabuğu, çekirdek kabuğu, dış
çekirdek ve iç çekirdek olarak adlandırıldı. Yer kabuğu görece düşük yoğunluklu kayaları
içeren levhalardan oluşmaktaydı, en ince tabaka olarak kabul edildi. Dolayısıyla hareketli
bir yapıydı. Bu levhaların hareket etmesini sağlayan yoğunluğu daha fazla olan
maddelerden oluşmuş çekirdek kabuğuydu. Levha hareketleri çoğunlukla yavaş olsa da
7
kimi zaman çok hızlı da olabilir. Örneğin 1925 yılında San Francisco’nun altındaki
levhalar bir dakika içinde 7 metre hareket ettiler!
Levha tektoniği az önce belirtiğim beş gözlemi nasıl açıklar:
1. Dünyanın yüzeyinin altındaki maddelerin yüzeydekinden daha yoğun olması:
Çekirdek kabuğu da çekirdeğin iç kabuğu da yüzeyden daha yoğun olan sıvı ve katı nikel
ve demir elementlerini içerir.
2. Dünyanın manyetik alanının yön değiştirmiş olması: Sıvı demirde olduğu gibi,
eşgüdüm içindeki yüklü parçacıkların manyetik alan içinde yön değiştirdiği bilinir.
Dünyanın manyetik alanı eriyik dış çekirdekte bulunan bu parçacıkların düzenli, eş
zamanlı hareketinden kaynaklanır. Manyetik alandaki ters dönmeler eriyik demirin
hareket yönündeki değişiklerden kaynaklanır.
3. Depremler ve volkanlar genellikle dünya yüzeyindeki çatlarda ya da bir başka
değişle fay hatları üzerinde olur. Bu nedenle yüksek deprem ve volkan etkinliklerinin
görüldüğü yerler buralardır.
4. S dalgalarının belli bölgelerde bulunmaması, sıvı dış çekirdeğin S dalgalarını
emdiğini gösterir.
5. Kıta sürüklenmesi: Yerkürenin altındaki çekirdek kabuğu kıtaları taşıyan
levhaları birbirinden uzaklaştırmıştır.
Kıta kaymaları son derece uzun sürelerde gerçekleşmiştir. Yaklaşık 200 milyon
yıl önce tüm kıtalar süper kıta olarak bilinen Pangea’yı oluşturacak şekilde birbirine
bağlıydı. Pangea tamamen deniz anlamına gelen panthalassa adı verilen devasa bir
okyanusta yüzüyordu. Pangea’nın parçalanmasının en ilgi çeken özelliklerinden birisi
Hindistan ile Avrasya’nın çarpışmasıdır. Bu çarpışma o kadar kuvvetli oldu ki dünyanın
en yüksek dağları (Himalayalar) bu çarpışma onucu ortaya çıktı.
Bu hipoteze göre ilk öngörümüz, dünyanın levhaları hareket etmeye devam
edecek. Yılda birkaç santimetre hareket, tırnakların uzama hızı gibi düşünülebilir,
ölçülebilmelidir. Bu öngörü yapılan deneylerle birçok farklı kere hassa deneylerle
ölçülmüş ve yapılan öngörü ile deney sonuçları uyumlu çıkmıştır. Örneğin Kaliforniya
eyaleti iki farklı levha üzerinde bulunur ve bu iki levhanın kenarları San Andreas Fay
Hattı’nda birleşir ve sonuçta birbirleri üzerinde hızlı hareket etmeleri sonucu 1838’den bu
yana küçük ve büyük ölçekli 9 farklı deprem meydana gelmiştir. İkinci öngörümüz ise
kıta kaymaları sonucu levhaların birbirinden uzaklaşması ile bu levhalar arası eriyik
8
madde il dolar. Bu durum okyanus altında da olabilir ve deniz tabanı yayılması olarak
adlandırılır. Sürekli yenilenirse “hiç bir zaman iyileşmeyen yara” adını alır. Eriyik kaya
başlangıçta sıcak ve yoğunken yukarı doğru hareket ederek soğur ve okyanus tabanında
katılaşır. Eğer bu madde okyanus tabanında uzun zaman içinde katılaşıyorsa, içerdiği
manyetik mineraller pusula iğneleri gibi davranıp dünyanın o andaki manyetik alanına
göre hizalanacaktır. Dünyanın manyetik alanı kıta kayması sonucu değiştiği için her
defasında bu hizalanma farklı bir yöne alabilir ve kıta kaymalarının kalıcı bir kanıtı
olabilir. Bu konuda doğrulama su sondaj projeleri ile hem gemi hem de uçak manyetik
alan haritalanmasıyla doğrulanmıştır.
Bu noktaya Jules Verne’nin fantastik romanından ziyade, tamamen bilimsel
yöntemin bahsedilen adımlarını kullanarak geldik. Sonuç biyolojik açıdan da açıklanması
zor olan bazı durumları açıklamaya yardımcı olan bir hipotezin kabulü olmuştur.
Download

bu linki takip edin