ENERJİ DÖNÜŞÜMLERİ VE ÇEVRE BİLİMİ
ENERJİ DÖNÜŞÜMLERİ VE ÇEVRE BİLİMİ
Doğada, canlı ve cansız varlıkların içinde bulunduğu, yaşamlarını sürdürdükleri ve birbirleriyle etkileşimde bulundukları alanlara ekosistem denir. Canlılar bulundukları ekosistemde hem diğer canlılarla hem de cansız varlıklarla devamlı etkileşim içerisindedir. Ekosistemi oluşturan canlılar beslenme şekillerine göre gruplandırılır. Bunlar bitkiler, hayvanlar, mikro organizmalar ve mantarlardır. Ekosistemdeki cansız faktörler ise hava, toprak, su, rüzgar, güneş ışığı, sıcaklık gibi etkilerdir.
Beslenme Şekillerine Göre Canlılar
Besin zinciri, canlılar topluluğundaki organizmaların beslenme alışkanlıklarını yansıtan ve besin ağının bir parçasını oluşturan bir kavramdır.
Bitkilerin ve öbür kendi beslek organizmaların besine dönüştürdükleri enerjinin organizmadan organizmaya geçişini dile getiren besin zinciri, en yalın biçimiyle bir bitki, bir otçul hayvan ve bir etçil hayvandan oluşan bir dizi olarak düşünülebilir. Zincirin her öğesi bir halkayı simgeler ve üretken bitkiler ya da tüketici hayvanlar sınıflarına ayrılır. Bitkilerle beslenen otçullar birincil tüketici, bunları yiyerek beslenen etçiller ile hepçiller ikincil tüketici diye adlandırılır.
| Canlılar | Üreticiler(Ototrof) | |
|---|---|---|
| Tüketiciler(Heterotrof) | Otçullar(1.Dereceden Tüketiciler) | |
| Etçiller(2.Dereceden Tüketiciler) | ||
| Hepçiller(3.Dereceden Tüketiciler) | ||
| Ayrıştırıcılar(Saprofitler) | ||
ÜRETİCİLER:
Güneş enerjisini kullanarak kendi besinlerini üretebilen canlılara üretici canlılar denir. Fotosentez ile klorofillerde güneş enerjisini besinlerde kimyasal bağ enerjisine dönüştürürler.(İnorganik maddeleri organik maddelere dönüştürürler) Oluşturdukları besinin bir kısmını yaşamsal olaylarında kullanırken, bir kısmını da depolarlar. Besin zincirinin ve besin piramidinin ilk halkasını oluştururlar. Yeşil bitkiler, su yosunları, bazı öglena türleri, siyano bakterileri, planktonlar üreticilerdendir.
TÜKETİCİLER:
Besin ihtiyacını dışarıdan sağlayan canlılara tüketici canlılar denir. Beslenme çeşitlerine göre;
a) Otoburlar (Otçullar): 1. dereceden üreticilerdir. Bitkiler ile beslenirler. İnek, tavşan, koyun bu gruba örnektir.
b) Etoburlar (Etçiller): 2. dereceden üreticilerdir. Et veya ot yiyen canlılar ile beslenirler. Kurt, kartal, atmaca, yılan, aslan bu gruba örnektir.
c) Hepçiller: 3. dereceden üreticilerdir. Hem bitkisel hem de bazı hayvansal besinler ile beslenirler. Ayı, fare, insan, kaplumbağa bu gruba örnektir.
AYRIŞTIRICILAR (SAPROFİTLER):
Çürükçül de denir. Ölü canlılardan ve canlı atıklarından beslenen canlılardır. Ölü canlıların toprağa karışmasına yardımcı olurlar. Besin zincirinin her halkasında yer alırlar. Bazı bakteriler, küf ve şapkalı mantar ayrıştırıcılar gurubuna girer. Organik maddeyi Amonyak gibi maddelere ayrıştırdıkları için toprağın daha verimli olmasını sağlarlar.
BESİN ZİNCİRİ
Canlıların ihtiyaç duydukları enerjiyi birbirlerinden karşılamaları sonucu oluşan sıralamaya besin zinciri denir. Besin zincirinin ilk basamağını üreticiler oluşturur. Diğer basamakları tüketicilerden oluşur.
Yukarıdaki resimde bir ekosistemin içerisinde gerçekleşen enerji aktarımı gösterilmiştir. Bu aktarımda yer alan besin zinciri;
Bitki ⇒ Çekirge ⇒ Kurbağa ⇒ Kartal şeklindedir.
Enerji aktarımda her canlı beslendiği canlıdan enerji alarak hayati faaliyetliyeler için kullanır. İlk olarak güneş enerjisi ve topraktaki gerekli malzemeleri alarak besin üreden bitkidir. Bütün canlılar öldüklerinde ya da atıklarında çürükçüller tarafından ayrıştırılırlar ve bitki için gereken malzeme toprağa geri dönmüş olur.
Eko sistem içerisinde besin zinciri bu kadar basit bir şekilde bulunmaz. Birden çok besin zinciri iç içe geçmiş aynı canlı türlüler farklı besin zincirlerinde bulunabilirler. Bu şekilde birden fazla besin zincirinin oluşturduğu karmaşık yapıya besin ağı denir.
Besin Piramidi
Canlıların birbirlerine aktardıkları besin ve enerjiyi gösteren piramittir. İlk basamağında her zaman üreticiler bulunur. Yukarıya çıkıldıkça enerji, besin canlı sayısı azalır. Besin zincirinin en üstünde genelde nesli tükenme tehlikesinde olan canlılar bulunur. Ayrıştırıcılar besin piramidinin her basamağında bulunurlar.
| Besin zincirinde aşağıdan yukarıya doğru gidildikçe |
|---|
| Enerji azalır. ( Her basamakta yüzde 10'luk bir ejerji aktarimı olur.) |
| Birey sayısı azalır. |
| Biokütle azalır. |
| Aktarılan enerji azalır. |
| Enerji kaybı artar. |
| Zehirli madde birikimi artar. |
| Vücut büyüklüğü artar. |
FOTOSENTEZ
Üreticilerin karbondioksit ve suyu kullanarak güneş ışığı yardımı ile besin ve oksijen üretmesine fotosentez denir. Kısaca kendi besinlerini kendileri üretmeleridir. Yeşil bitkiler, yosunlar mavi yeşil algler, planktonlar, bazı bakteriler ve bazı tek hücreli canlılar fotosentez yapabilir.
Fotosentez kloroplastlarda bulunan bitkiye yeşil rengini veren klorofillerde gerçekleşir. Yani yeşil bitkilerin yapraklarında gerçekleşir.
| Karbondioksit | + | Su | ⇒ | Besin | + | Oksijen |
|---|---|---|---|---|---|---|
| ↓ | ↓ | Klorofil + Işık | ↓ | ↓ | ||
| 6CO2 | + | 6H2O | ⇒ | C6H12O6 | + | O2 |
| Çevresel Faktörler | Genetik Faktörler |
|---|---|
| Işık şiddeti
Karbondioksit miktarı Işığın dalga boyu (rengi) Ortam sıcaklığı Su miktarı Mineral miktarı |
Kloroplast sayısı
Gözenek sayısı ve büyüklüğü Yaprak sayısı ve Yaprağın yüzeyinin (ayasının) büyüklüğü Klorofil miktarı Enzim miktarı Katikula tabasının kalınlığı |
Fotosentez sonucunda;
- Bütün canlılar için besin üretilir.
- Havadaki oksijen karbondioksit dengesi sağlanır.
- Havadaki oksijen miktarını artar.
- Atmosferdeki karbondioksit miktarı azalır.
- Güneşin zararlı ışınları engellenir.
- Fosil yakıtlar oluşur.
Fotosentez esnasında Klorofil ve enzimler kullanılmasına karşın bunlar harcanmazlar.
SOLUNUM
Bütün canlıların besine ihtiyacı olduğu gibi enerjiye de ihtiyacı vardır. Canlıların besinleri parçalayarak enerji elde etmesi olayına solunum denir. Solunum olayının temel amacı enerji üretmektir. Solunumda fotosentez sonucu oluşan besin parçalanarak canlıların kullanabileceği enerji oluşur. Üretici canlılar güneş enerjisini fotosentez sonucu besine depolarlar. Solunum olayında ise besine depolanan enerji canlıların kullanabileceği ATP (adenozintrifosfat) enerjisine dönüşür. ATP enerjisi adenin bazı, riboz şekeri ve 3 tane fosfattan oluşur.
1-Oksijenli Solunum
Besinlerin mitokondrilerde oksijenle parçalanması sonucu enerji üretilmesine oksijenli solunum denir. Oksijenli solunumda enzimler yardımı ile besin (şeker, glikoz) oksijen ile tepkimeye girerek karbondioksit, su ve ATP enerjisi oluşturur.
| Glikoz | + | Oksijen | ⇒ | Karbondioksit | + | Su | + | ATP | + | Isı |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ↓ | ↓ | enzim | ↓ | ↓ | ||||||
| C6H12O6 | + | 6O2 | ⇒ | 6CO2 | + | 6H2O | + | ATP | + | Isı |
Oksijenli Solunum Özellikleri:
- Mitokondrilerde gerçekleşir.
- Genellikle gelişmiş yani çok enerjiye ihtiyacı olan canlılar yapar.
- Oksijensiz solunumdan daha fazla ATP üretilir.
- Besin ve oksijen kullanılır sonucunda karbondioksit su ve enerji üretilir.
- Bitkiler, hayvanlar, insanlar, mantarlar, bazı tek hücreli canlılar ve bazı bakteriler O2’li solunum yapar. Akciğerler, solungaçlar, trake ve deri aracılığı ile oksijenli solunum yapılır.
- Kireç suyu CO2 ayıracıdır. Solunumda CO2 çıktığı kireç suyunun bulanmasıyla anlaşılabilir.
2-Oksijensiz Solunum
Besinlerin oksijen kullanılmadan parçalanarak enerji üretilmesi olayına oksijensiz solunum denir. Diğer ismi fermantasyondur.
Oksijensiz Solunum Özellikleri:
- Oksijen kullanılmaz.
- Genellikle sitoplazmada gerçekleşir.
- Sonuçta çok az enerji üretilir.
- Genellikle basit yapılı canlılar yani enerjiye ihtiyacı az olan canlılar yapar.
- Bazı bakteriler, maya mantarları, tek hücreli canlılar ve memeli hayvanların çizgili kas hücreleri oksijensiz solunum yapan canlılar içerisinde yer almaktadır.
- Sütten peynirin ve yoğurdun elde edilmesi, ekmek hamurunun mayalanması, etil alkol elde edilmesi, turşu yapımı, üzümden sirke yapımında oksijensiz solunum yapan bazı bakteri ve mantarlar kullanılır.
Çizgili kas hücreleri çok çalıştığında O2’li solunum yetersiz kalır ve enerjiye ihtiyaç olur. Bu nedenle bu hücreler O2’siz solunum yaparlar. O2’siz solunum sonucunda laktik asit (yorgunluk asidi) salgılanır ve belli süre sonra yoruluruz.
| FOTOSENTEZ | SOLUNUM |
|---|---|
| Kloroplastta gerçekleşir. | Mitokondride gerçekleşir. |
| CO2(karbondioksit) ve H2O (su) kullanılır. | Besin ve oksijen kullanılır. |
| Besin, oksijen üretilir. | CO2(karbondioksit) H2O (su) ve enerji üretilir. |
| Işık gereklidir. | Işık gerekli değildir. |
| Klorofilli canlılarda görülür. | Bütün canlılarda görülebilir. |
| Sadece gündüz gerçekleşir. | Gece gündüz gerçekleşir. |
| Canlının ağırlığı artar. | Canlının ağırlığı azalır. |
Madde Döngüleri
Canlı yaşamı için büyük önem taşıyan su, karbon, oksijen, azot gibi maddeler canlı ve cansız çevre içinde dolaşım halindedir. Bu maddelerin düzenli bir biçimde yapmış oldukları dolaşıma madde döngüsü denir.
Su Döngüsü
Oksijen Döngüsü
Atmosferde yüzde 21 oranında oksijen çok az miktarda da Karbondioksit bulunmaktadır. Oksijenin temel kaynağı fotosentezdir. Üreticiler fotosentez yaparak havadaki karbondioksiti alıp oksijene çevirirler. Solunum yapan canlılar ise havadaki oksijeni alıp karbondioksit verirler. Solunum yapan canlılara hem tüketiciler hem de üreticiler dahildir.
Azot Döngüsü
Azot proteinlerin yapısında bulunduğu için yaşam için önemlidir. Atmosferin yüzde 78'i azottan oluşur. Fakat Bir çok canlı azotu doğrudan havadan alamazlar. Azot Ayrıştırıcı bakteriler ve yıldırım etkileriyle azot toprağa, oradan da canlı yapısına geçer.
Karbon Döngüsü
Havadaki CO2 bitkiler tarafından fotosentezde kullanılarak O2 ve organik bileşiklere dönüşür. Organik besinin yapısına katılan CO2 yapısındaki karbon bütün canlılar tarafından enerji ve yapı hammaddesi olarak kullanılır. Solunum olayında tekrar CO2 olarak atmosfere döner. Karbonun bir kısmı ise mineral olarak yer katmanında birikir ya da ölü bitki ve hayvanların organik atıkları halinde toprağa geçer. Burada saprofit canlılar tarafından ayrıştırılır veya kömür, petrol gibi fosil yakıtların kullanımı ile tekrar atmosfere geçer. Ancak fosil yakıtların aşırı kullanımı atmosferde aşırı CO2 sera etkisi meydana getireceğinden dünyada iklimin değişmesi, sıcaklığın birkaç derece artışı ve bunun sonucunda kutuplardaki buzulların erime tehlikesini doğurmaktadır.
OZON TABAKASI
Güneşten gelen zararlı ışınların ( uv morötesi) dünyamıza ulaşmasını engelleyen tabakadır.
| İNCELMESİNİN NEDENİ | İNCELMESİNİN SONUCU |
|---|---|
|
|
SÜRDÜRÜLEBİLİR KALKINMA
Doğal kaynaklara zarar vermeden kaynakları bilinçli tüketip gelecek nesilleri düşünerek bugünün ve geleceğin planlanmasıdır.
