Ekoloji
Prof.Dr.Saim ÖZDEMİR
Sakarya Üniversitesi
Mühendislik Fakültesi
Çevre Mühendisliği Bölümü
Yurt
Yaşanılan
yer
Yuva
Eko+loji
Ekoloji nedir?
Bilim
Ev
Canlıların birbirleri ve çevreleri ile ilişkilerini inceleyen bilim’dir.
Ernest Haeckel, 1869
Organizmaların doğal yaşama yerlerindeki fonksiyonlarını inceleyen
bilim dalıdır. Tansley, 1926.
Tabiatın yapı ve fonksiyonlarının incelenmesidir. Odum, 1963.
Organizmaların dağılımı ve çokluğunu belirleyen etkileşimleri
inceleyen bilimdir. Krebs, 1972
Belirli bir çevrede organizmaların veya organizma gruplarının
etkileşim, dağılım ve çokluğunu inceleyen bilim dalıdır. Dodson,
1998
Canlıların birbirileri ve fiziksel çevreleri “evleri” ile nasıl etkileşim içinde
olduklarını ve buna bağlı süreçleri inceleyen bilimdir.
Ekoloji tanımlar
• Organizmanın geçmiş, şimdiki ve gelecek çevresiyle ilişkilerini
inceleyen bilimsel disiplindir. Bu ilişkiler bireylerin fizyolojik
tepkilerini, populasyonlarının yapısı ve dinamiğini, türler arası
ilişkileri, biyolojik toplumların organizasyonunu ve ekosistemdeki
enerji ve madde işleyişlerini içine alır.
• Ekolojinin önde gelen kişilerinden Eguene Odum’a göre Ekoloji ev
anlamına gelen oikos ve bilim anlamına gelen logy kelimelerinden
türetilmiştir. Dolayısıyla ekoloji bitki, hayvan, mikroorganizma ve
insanların birbirleri ile etkileşimli olarak yaşadıkları evleri,
dünyanın, incelenmesidir. Ekoloji bu anlamıyla dünyada hayatı
destekleyen sistemlerin incelenmesidir.
• Doğal ekolojik sistemler besin ağlarıyla birbirlerine bağlı
olarak çalışırlar. Organizmalar yaşamları boyunca
birbirlerini yer ve birbirlerinin atıklarını tüketir. Sistem
canlı organizma toplumlarının enerji ve yararlı madde
kaybetmeyeceği şekilde evrim geçirerek oluşmuştur
Ekolojinin Tarihçesi
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
“Ekoloji” kelimesi 1886 yılında ilk kez Ernst Haekel tarafından
kullanılmıştır.
Aslında avcılar ve çiftçiler öteden beri ekolojiden faydalanmaktadır
Ekoloji bilimi resmi olarak 1800’lerde başlamıştır
Botanikçiler baskın bitki topluluklarına göre vegetasyon haritaları
oluşturmuşlar ve büyük ekosistemlere çalışmışlardır (Clements,
ve diğerleri.)
Hayvan ekolojistleri 1920 ve 30’larda ekolojiyi matematiksel
formüllerle anlamaya çalışmıştır (Lotka, Volterra, Elton)
Fakat, buna rağmen insan populasyonunun artışı ve habitatlara
olan zararın anlaşılmaya başlandığı 1950’lere kadar bilim olarak
tanınmamıştır.
Bu nedenle, son tartışılan konuların çoğu son 40 yıl içinde
gerçekleşmiş konulardır.
First Reading
• Silent Spring
– Rachel Carson
– 1962
– DDT
Cl
Cl
Cl
H
Cl
Cl
Second Reading
• Our Stolen Future
– Colburn, Dumanoski, and
Myers, 1996
•
•
•
•
endocrine-disrupting compounds
“gender-bending”
web site: Our Stolen Future
counter web site: Science
Without Sense
Third Reading
• Çevre ve Ekoloji
– Kışlalıoğlu ve Berkes, 1996
•
•
•
•
•
Önsöz Aziz Nesin
Herkes için Ekoloji
“Enerji-gıda-beslenme”
Çevre problemleri, çözümleri
Döngüler
Ekolojinin tanımlanması
Ekolojik Bilginin Kökleri:
İlk toplumlara kadar dayanır ve yaşamsal
aktivitelerle yakından ilgilidir:
• Sizi avlayacak canlı nerede yaşar? Nerelerde ne zaman
dolaşır?
• Avlayacağınız balıklar ne zaman nehirde yukarı doğru yüzer?
Ne zaman yavrular?
• Tohumlar ne zaman çimlenir?
• Hangi yağmur ekinlere iyi gelir
Ekolojinin tanımlanması
Ekolojinin cevap aradığı sorular:
•Doğanın dokusu
•Doğadaki süreçler
•Bazı türler nerede bulunur ve neden oradadırlar
•Biyolojik yaşambirliklerinin zaman içindeki değişimi
•Elementlerin döngüsü
•Enerjinin akışı
Ekoloji canlılarla çalışır
Canlıların bazı özellikleri
(b) Evrimsel
adaptation
(a) Düzen
(c) Çevreye
tepki
(d) Dengeleme
(e) Enerji
kullanma-iletme
(f) Büyüme ve
gelişmet
Figure 1.2
(g) Üreme
Galaksiler
E
K
O
L
O
J
İ
Güneş
Sistemi
Earth
Ekosistem
Komumite
F
i
z
y
o
l
o
j
i
B
i
y
o
k
i
m
y
a
Ölçek
Toplum Ekolojisi
Populasyon
Organizma
Organ
Doku
Hücre
Molekül
Atom
H
ü
c
r
e
B
i
y
o
l
o
j
i
s
i
Ekolojik Seviyeler
Global ekoloji
Yeryüzü şekli ekolojisi
Ecosystem ekolojisi
Community ekolojisi
Population ekolojisi
Organizma ekolojisi
Ekoloji 3 temel seviyede çalışılır
Bireyler
- Yaşayan canlı, populasyon ve toplumların
temel ünitesi
Populasyonlar
- Belli bir türün bireylerinin topluluğu
Toplumlar
- Farklı türlerin populasyonlarının belli bir
alan ve zamanda bir araya toplanmış hali
Ekoloji;
Organizma
Çevre
• Canlıların etkileşim içinde olduğu çevre:
– (1) abiotik (cansız) sıcaklık, su, ışık,
nutrientler vb. gibi faktörler.
– (2) biotik (canlı) rakipler, avcılar, av,
parazitler gibi faktörler.
• Ekoloji canlıların biotik ve abiotik çevre ile
ilişkileri yanı sıra organizmaların dağılımı
ve çokluğunu da inceler.
Biyotik Canlıların Kategorileri
•
•
•
•
•
Üretici
Ototroflar
Bitkiler
Fitoplanktonlar
Fotosentez ve
Kemosentez
Tüketici
Tüketiciler
• Heterotroflar
•Ayrıştırıcılar
• Üretici veya
tüketicilerle
beslenirler
•Ölü organik madde ve
atıkları ayrıştırır
• Herbivorlar
• Karnivorlar
• Omnivorlar
•Atık Yiyici (ayrışmış
maddelerle beslenirtermit, solucan, yengeç)
•Leş yiyiciler (akbaba,
• Birkaç sınıftan oluşurlar karga, istakoz)
•Saprofitler=çürükçüller –
Dış sindirim (bakteri,
mantar)
Bunu Biliyormusunuz?
• Bir çay kaşığı toprakta yaklaşık 1
milyar bakteri hücresi, 5 milyon
aktinomiset, 500 bin protozoa, ve 200
bin farklı mantar hücresi bulunur
Ekoloji Biliminin Etkileşim İçinde
Bulunduğu Bilim Dalları
• Ekolojiyi çalışmak için
diğer bilim dallarını
bilemek gerekir,
• Bilim dallarının her biri bir
yönüyle ekoloji ile çakışır
• Bazılarının önemi
diğerlerinden daha
fazladır
• En önemlileri
–
–
–
–
Genetik
Biokimya
Davranış bilimleri
Fizyoloji
Ekoloji;
1. Canlıların iklim ve toprakla olan ilişkilerini
açıklayabilmek için iklim bilimi, toprak
bilimi ve yer yüzü biliminden,
2. Canlılar üzerinde, iklim, toprak ve diğer
tüm canlıların etkilerini kavrayabilmek
için de biyoloji, fizyoloji, morfoloji,
anatomi, genetik, istatistik bilimlerinden
yararlanır.
Ekolojiden Faydalanan Bilim dalları
Bazı bilim dalları ekolojik bilgilerden faydalanır.
Çevre bilimleri,
Tarım
Balıkçılık
Oşinografi
Biyocoğrafya
Ormancılık,
Yaban hayatı,
Limnoloji,
Uzay ekolojisi vb.
Bilim dallarının temelini ekoloji oluşturur.
Ekoloji ve Çevre
• Environmental ecology includes the study of the relationships
between abiotic, biotic and human, the ecological effects of
pollution, disturbance, and other stressors.
• Ekolojik Anlamdaki ÇEVRE “Bir canlının veya
canlılar topluluğunun yaşamını sağlayan ve onu
sürekli olarak etkisi altında bulunduran süreçler,
enerjiler ve maddesel varlıkların bütünüdür”
• Çevre Bilimleri: Ekoloji, ormancılık, ziraat, tıp,
coğrafya, sosyoloji, antropoloji, ekonomi, fizik,
kimya, mühendislik, siyasal bilgiler, hukuktan
etkilenmiş disiplinler arası bilimdir.
Ekolojiyi Oluşturan Birimler
Cansız-abiyotik
Etmenler
Canlı-biyotik
Etmenler
Işık
Üreticiler
Sıcaklık
Tüketiciler
İklim
Ayrıştırıcılar
Toprak ve mineraller
Su ve pH
Ekolojinin Bölümleri
• Birey ekolojisi: Organizmaların bireysel olarak davranış ve
etkileşimlerini inceler.
– Yaptığı iş, beslenme davranışı, üreme
• Populasyon ekolojisi: Herhangi bir türün çokluğunu (büyüme ve
azalma) etkileyen faktörleri inceler?
– Populasyon düzeyinde davranışlar, populasyon döngüsü vb.
• Toplum ekolojisi: Farklı türlerin nasıl etkileşim içinde olduklarını
inceler (rekabet, avcı/av, vb.).
• Ekosistem ekolojisi: Biyotik toplumların abiyotik çevreleriyle
etkileşimlerini ve çevreyi nasıl değiştirdiklerini inceler.
• Uygulamalı Ekoloji: İnsanların ekolojiye etkileri,
habitatların bozulması, direk sömürü, Kaynakların
kullanımı: doğal parklar, Agroekosistemler, terkedilmiş
topraklar, Atık ve kirlilik, İklim değişimi, ekzotik türlerin
taşınımı, populasyon demogrofsi ve kontrolü, çevre
bilimleri.
Bireyler
• Türün bireyleri tamamen birbirine
benzer değildir (genotipte kalıtsal
varyasyondan dolayı).
• Bazı genotipler bazı özel
çevrelerde yaşamaya daha
uygundur.
• Birey ekolojisi organizmaların,
fiziksel ve kimyasal çevre
faktörlerinden nasıl etkilendiğini
birey düzeyinde inceler.
Populasyon
• Populasyon – Belli bir alanda ve aynı anda birlikte
yaşayan aynı türün organizma grubudur.
– Aynı habitatı paylaşırlar, kendi aralarında
ürerler, ve aynı kaynağı kullanırlar.
• Populasyon Ekolojisi – Alan ve zamana bağlı
olarak populasyonların değişiminin nedenlerini
inceler.
Komunitie -Toplum
Aynı alan veya “habitat” da birlikte yaşayan
farklı türlerin populasyonlarıdır.
Habitat
• The place in which an
organism lives-Organizmanın
yaşadığı yer
–Organizmanın yaşaması için
gerekli; besin, korunak, sıcaklık,
rutubet vb. koşulları sağlar.
Ecosystem
• Canlı olmayan çevrede yaşayan organizmalar
topluluğu.
Ecosystems can range from a microcosm, such as an aquarium
To a large area such as a lake or forest
Biome
• Group of ecosystems with the same climate
and dominant commuties
Tropical rain forest
Temperate grassland
Temperate forest
Tundra
Tropical dry forest
Desert
Mountains and
ice caps
Tropical savanna
Temperate woodland
and shrubland
Northwestern
coniferous forest
Boreal forest
(Taiga)
Biosphere
• Yaşamın olduğu, kara, su, hava ve atmosferi
de içine alan yer yüzü parçası
Ekolojik sorular – 1
Populasyon Ekolojisi herhangi bir coğrafik
alanda bir organizma grubu ile ilgilenir.
Özellikle populasyon büyüklüğünü etkileyen
faktörIer ile çalışır. Sorduğu sorular:
• Populasyon hangi hızda büyümektedir?
• Populasyon yok oluşa doğru mu gitmektedir.
Ekolojik Sorular – 2
Toplum ekolojisi Farklı türlerin populasyonlarının
nasıl etkileşim içinde olduğunu inceler. İlgilendiği
konular avcılık, rekabet, parazitizm vb. organizmaların
dağılımı ve çokluğunu nasıl etkiler. Sorulan sorular:
Birbiri ile rekabet içinde olan iki tür aynı alanda bir arada
bulunabilir mi?
Avcılık avın dağılımını sınırlar mı?
Ekolojik Sorular – 3
–Ekosistem ekolojisi belli bir
alanda organizma toplumları
ve abiotik faktörleri inceler.
Bitkiler, hayvanlar ve fiziksel
çevrede enerji akışı ve madde
döngüleri çalışma alanıdır.
Sorulan sorular:
• Bitkilerde depolanan enerjiyi
herbivorlar hangi oranda
kullanır?
• Karnivorlae, herbivorlarda
depolanan enerjiyi hangi oranda
kullanır?
Ekolojik Sorular – 4
• Hayvan davranışları ve evrim alanları da
ekolojide önemli bir rol oynar.
– Davranış ekolojisi ekolojiye davranış ve
evrimsel değişiklik yaklaşımıyla bakar.
– Darvin’in uyum (üremede başarı) öngörüsüne
dayanan yaklaşım Optimum davranışla
geliştirilebilir.
Çevre Değişimine Tepkiler – 1
• Çevre zaman ve mekana bağlı olarak
değişir.
• Organizmalar çevre değişimine farklı
tepkiler gösterir.
– (1) Davranış tepkisi hayvanlar çevrelerindeki
değişime hareketleriyle tepki verir.
• Bu tepkiler hemen gösterilir.
• Örnek: sürüngen hayvan sabah güneşinde
güneşlenir ve öğleden sonra sıcağında gölgeye
arar.
Çevre Değişimine Tepkiler– 2
– Fizyolojik Tepki organizmanın içsel
durumundaki değişikliktir.
• Fizyolojik tepki, davranış tepkisinden daha uzun
sürer.
• Örnek: İnsanlar sıcağa tepki olarak terlerler.
Evoporasyonla su kaybı sonucu vücutları serinler.
– Düzenleyiciler çevre değişimine karşı içsel
koşulları oransal olarak sabit tutarlar. Örneğin sıcak
kanlı hayvanlar vücut sıcaklığını sabit değerde
tutar.
– Uyum sağlayıcılar dış çevre değişimine tepki olarak iç
çevrelerini düzenleyemez. Örneğin soğuk kanlı
sürüngenlerin vücut sıcaklıkları değişkendir.
Çevre Değişimine Tepkiler – 3
– Morfolojik tepki organizmanın gelişimi veya
büyümesinde değişiklik olarak gerçekleşir.
• Morfolojik tepki fizyolojik tepkiden daha uzun süre
sonra gerçekleşir.
• Örnek: Fazla rüzgarlı alanda büyüyen bitki
rüzgarın estiği yöne doğru eğilir.
Çevre Değişimine Tepkiler– 4
– Evrimsel tepki uzun zaman periyodunda
populasyonun adaptasyonu şeklidedir.
• Evrimsel tepki birçok generasyon gerektirir.
• Örnek: Erzurum’da yetişen akçaağaç Akdeniz
bölgesinde yetişen akçaağaç populasyonundan
soğuğa daha dayanıklıdır. Bu farklılık genetik
farklılıktır.
Ekolojik oyun
• Ekoloji (ve evrim) var oluş oyunudur:
önemli olan tek konu oyunda varlığını
devam ettirmektir.
• Organizma açısından: sadece hayatta
kalmak ister. Büyük olmak, şişman olmak,
vs., “insanların hayatta kalmasına yardım
etmek için yaşamazlar”
• Sizin en iyi stratejiniz ne?
Sıcaklığa Tepki:
davranış ve fizyolojik düzenleme
Vücut ısısı
üretemeyen
Vücut ısısı
üreten
Vücut sıcaklığını Vücut sıcaklığı
ayarlayabilen
değişken
kertenkele, arılar Böceklerin çoğu
salyangozlar,
balıklar, yılan
Memelilerin çoğu Uyuşuk hayvan,
ve kuşlar
Arı kuşu
Örnek: kurbağalar ve küresel
ısınma
• Sıcaklık yükselince ne olur?
• Kademe kademe tepki:
– Davranışsal tepki
– Fizyolojik tepki
– Fizyolojik alışma
– Populasyon değişimi: azalma (?) yoğunluk
– Populasyon değişimi: evrim veya türlerin yer
değiştirmesi
Adaptasyon
• Adaptasyon – Doğal seleksiyon sonucu
gelişmiş, bireylerin çevrelerine uyumunu
sağlayan birey özellikleri
• Fakat çevre sabit değil değişkendir
– İklim zaman ve mekana bağlı olarak büyük oranda
değişmektedir
– biotik çevre değişmektedir, verilen tepkiye göre bile
değişmektedir.
– Bu uyum yeteneğini maksimize etmeyi gerektirir,
fakat uyum içinde denge sağlamak enerji gerektirir:
Olağanüstü şoklara adaptasyon değmeyebilir
(anropojenik etkilere değişim???)
• Adaptasyonun maliyeti nedir?
Download

Populasyon Ekolojisi - Sakarya Üniversitesi