1-EKOLOJİNİN KAPSAMI

Yrd. Doç. Dr. Aslı Sade Memişoğlu

Cahit Arf oda no: 408

kisi.deu.edu.tr/asli.memisoglu

asli.memisoglu@deu.edu.tr

Ekoloji nedir?

Çevre sorunları ekolojinin büyük bir parçasını oluştursa da ve

çoğu ekolog doğal çevreyi korumak için uğraşsa da, ekoloji

aslında tamamen farklı bir bir bilim dalıdır.

Bilimsel doğal tarih (Elton 1927)

Doğanın yapı ve işlevini inceleyen bilim (Odum 1971)

Organizmaların dağılımı ve miktarını belirleyen ilişkilerin bilimsel

dalı (Krebs 1978)

Ekoloji nedir?

Organizmalar ve çevreleri ile olan ilişkileri inceleyen

bilim dalıdır.

Ekoloji nedir?

Yunanca kökenli

OIKOS = Ev ile ilgili

LOGOS = araştırma

Ernst Haeckel ekoloji kelimesini ilk defa

1869’da ortaya atmıştır

İçinde yaşadığımız “ev/çevre” ‘nin araştırması

Ekoloji nedir?

Ekolojinin tarihçesi

•Modern ekoloji tarihi 20. yy başlarında başlar,

•Fakat tüm hayvanlar (ve belki bitkiler de) hayatta kalmak

için, onları etkileyen ekolojik ilişkiler hakkında bilgi sahibi

olmalıdır,

•Doğanın güçlerini ve çevrelerindeki bitki ve hayvanları

bilmelidir,

•İlk insanların avlanmadaki başarısı bizlere hayvanlar

hakkında ne kadar çok bilgi sahibi olduklarını gösterir,

İlk ekolog

Ekolojinin tarihçesi

Ekolojinin tarihçesi

•Eski Yunan ve Mısır kültürleri gözlemler yapmaya ve kayıt

tutmaya başlamışlardır,

• Aristo, Hipokrat ve antik Yunan filozoflarının

çalışmalarında ekoloji konularına rastlanır.

•Fakat Yunanlılarda «ekoloji» kelimesi yoktu

Alexander von Humboldt

(Almanya, 1769-1859)

• Avrupa, Amerika ve Rusya’ya

seyahatler yaptı

• Bütüncül bir doğa görüşü vardı

Ekolojiyle ilgilenen ilk araştırmacılar

kaşiflerdi

• 18 ve 19. yy’larda bir biyolojik Rönesans boyunca pekçok

akademisyen konuya katkıda bulundu

•Thomas Malthus (1798), Popülasyonlar Üzerine Deneme,

• Haeckel 1866’da «ekoloji» terimini ortaya attı

• Yıllar boyunca ekoloji terimi gözardı edildi ve bunun yerine

«doğanın ekonomisi» tercih edildi

Ekolojinin tarihçesi

• 20. yüzyılın ilk yarısında «otoekoloji» gelişir: bir organizmanın

çevre fizyolojisi

• Aynı zamanda zoologların bu yeni bilime ilk bakışları

• 60’lara kadar «bitki ekolojisi» ve «hayvan ekolojisi» ayrı alanlar

olarak değerlendirildi

Ekolojinin tarihçesi

Ekolojinin tarihçesi

• Dünya çapında bir çevre farkındalığı hareketi 1968-70 yılları

arasında oldu.

• Astronotların uzaydan dünyanın fotoğrafını çekmeleri insanlık

tarihinde önemli bir farkındalık yarattı

• Dünyanın uzayda ne kadar yalnız ve kırılgan olduğu

düşüncesi ortaya çıktı

•1970’te bir anda herkes kirlilik, doğal

alanlar, popülasyon büyümesi, yiyecek ve

enerji tüketimi gibi konularda

endişelenmeye başladı.

•1980 ve 90’larda çevre sorunları

politikaya da dahil oldu

Ekolojinin tarihçesi• Medeniyetin başlangıcı ateşin ve çevreyi

değiştirebilecek aletlerin kullanılmaya başlanmasına

denk gelir.

• Teknolojik gelişmeler sebebiyle insanlar doğaya daha

az bağımlı gibi görünmektedir

• çoğumuz hava, su, yiyecek ve tabi geri dönüşüm,

gibi hizmetler için doğaya tamamen bağımlı

olduğumuzu unuturuz.

• ekonomik sistemler de bireyin yararına olan insan

yapımlarına önem verir fakat doğanın sağladığı ve

bize toplum olarak fayda sağlayan hizmetleri

çoğunlukla göz ardı eder.

• Bir kriz olana kadar doğanın tüm hizmetlerini sınırsız

ve teknoloji ile değiştirilebilir olduğu düşünülür.

Ekoloji çalışmalarında

yöntemler• Ekoloji: Organizmalar ve çevre

arasındaki ilişkileri inceleyen bilim

• Teorik

– Matematiksel modeller (test edilmesi gerekir)

• Laboratuvar

– Çok iyi kontrol edilebilir fakat gerçeklikten uzak

• Arazi

– Gerçek hayat, fakat kontrol edilemez

1.2 Organizasyon düzeyleri

• Ekolojinin sınırlarını anlamanın en iyi yolu

organizasyon düzeylerine ayırmaktır.

• Herhangi bir düzeyde veya analiz için uygun

olan düzeylerde çalışılabilir• Ör: parazit-konak sistemleri

Mantar-alg partnerliği = likenler (2 tür sistemi)

Popülasyon ve komünite ara düzeyinde sistemlerdir

BİYOTİK BİLEŞENLER

ABİYOTİK BİLEŞENLER

BİYOSİSTEMLER

+

=

Genler Hücreler Organlar Organizmalar Popülasyonlar Komüniteler

Genetik Hücre Organ Organizma Popülasyon Ekosistemler

Sistemler sistemleri sistemleri sistemleri sistemleri

Madde Enerji

Ekolojik spektrum

Enerji

Evrim

Gelişim

Düzenlenme

Davranış

Çeşitlilik

Bütünleşme

Ekosfer

Biyom

Ekosistem

Komünite

Popülasyon

Organizma

Organ

Doku

Hücre

Ekolojinin

temel

alanları

Ekolojik hiyerarşi

Peyzaj

• Belirli bir bölgede

yaşayan bir türün

bireyleri • Birey sayısı ve

yoğunluğu ile

tanımlanır.

• Diğer özellikleri: yaş

dağılımı, büyüme hızı

ve coğrafi dağılımdır.

1.2.1 Popülasyon

Avustralyadaki kanguru popülasyonu

• Belirli bir bölgede yaşayan ve birbiriyle etkileşim

içinde olan türler

– Komünite yapısı: tür sayısı, türlerin göreceli çokluğu,

tür çeşitliliği gibi nitelikleri içerir

– Bu nitelikler çekişme, avlanma ve seçilim ile belirlenir.

– Komünite içinde türlerin birbirleriyle etkileşimleri

önemlidir.

– Bu etkileşimler komünite ağlarında incelenir

1.2.2.Komünite

Ör: Arktik Besin ağı

1.2.3.Ekosistem

• Komünite ve cansız çevre birlikte

ekosistemi oluşturur.

– Yine etkileşim devam etmektedir

– Ör: su ekosistemi, kara ekosistemi, orman

ekosistemi

1.2.4.Peyzaj

• Aslında resim alanında

gözün bir bakışta

görebildiği manzara

anlamında kullanılır

• birbiriyle etkileşim

halinde bulunan

ekosistemler

kümesinden oluşan ve

bu özelliğini geniş

alanlarda tekrarlayan,

heterojen yapılı araziAkarsu havzası bir peyzaja örnektir

Yağmur

Nehir

Yeraltı suyu

Süzülme

Yüzeyden akış

1.2.5.Biyom• Temel bir bitki örtüsü veya bir başka peyzaj özelliğiyle

tanımlanan büyük bir bölgesel veya kıtasal sistemdir

• Ör: Ilıman bölge yaprak döken orman biyomu

1.2.6.Ekosfer

• Dünyadaki tüm canlıları ve bir bütün

olarak etkileşimde oldukları tüm fiziksel

çevreyi içine alır.

• Kendi kendine yetebilen tek ekolojik

düzey budur.

2. Organizasyon düzeyleri

• Organizasyon düzeyleri arasında kesin

sınırlar yoktur.

• Hepsi birbirine bağımlıdır

– Bir organ, organizma olmadan var olamaz

– Bir popülasyon, komünite olmadan

– komünite, ekosistemin sağladığı madde ve

enerji akışı olmadan var olamaz

• Ekolojik organizasyon düzeyleri iç içe

sistemlerdir:

– Bir düzey, kendi alt düzeylerinden oluşur

• İnsan yapımı organizasyon düzeyleri iç içe

değidir:

– Müdürler, bir grup müdür yardımcısından

oluşmaz

– Ve birbirleriyle kesin sınırları vardır

2. Organizasyon düzeyleri

2.1. Yeni özelliklerin doğması ilkesi

• Hiyerarşik organizasyonun önemli bir

özelliği:

– Alt düzeyler, daha büyük üst düzeyleri

oluşturmak üzere birleştiğinde daha önce var

olmayan yeni özellikler ortaya çıkar.

• Bu özellikler, alt düzeyler tek tek

incelendiğinde tahmin edilemez

– Bütünün parçaları toplandığında o bütüne eşit

olmaz

2.1.Bütünsel X indirgemeci

• Bu hiyerarşik düzen karmaşık

sistemlerin araştırılmasını kolaylaştırır

• Sadece bir sınıflandırma yöntemi

değildir.

• Karmaşık durumları anlayabilmek için

bütünsel (holistik) yaklaşımdır.

• İndirgemeci (redüksyonist) yaklaşıma bir

alternatif oluşturur.

İndirgemeci: sistemler ancak küçük

parçaları incelenerek anlaşılabilir

+2 4 + 3 + 2+ 1=

Bütünsel: sistemler ancak bir bütün olarak

anlaşılabilir

+2 4 + 3 + 2+ 1>

• Basit bir örnek:

– Hidrojen + oksijen = su

– Fakat tek başına H veya O incelendiğinde

H2O özellikleri tahmin edilemez

• Sölenter hayvanlar + algler = mercanlar

– Çok kısıtlı besin ortamında verimli bir besin

akışı sağlayan bir sistem oluşturur

• Her üst düzeyde yeni özellikler ortaya çıkması sistemin

yukarıya doğru çıktıkça karmaşıklaştığını gösterir.

• Fakat bazı özellikler üst seviyelere çıktıkça daha az

değişkenlik gösterir:

– Ör: Fotosentez: bir ormanın fotosentez miktarı çok değişken

değildir fakat tek tek yapraklar değişkendir

– Karmaşık sistemlerde geri besleme mekanizmaları işler

• Bir yaprağın fotosentez miktarı azalırsa bir diğerininki artar

• Bu aslında vücutta görülen homeostazi ile aynı olgudur.

– Sistemler karmaşıklaştıkça homeostazi artar

• Bazı ekologlar parçaların özellikleri tek tek

bilinmeden bütünün çalışılamayacağını

savunur.

• Fakat diğerleri der ki: üst seviyelerde

ortaya çıkan yeni özellikler ve artan

homeostazi sebebiyle, bir seviyenin alt

bileşenlerinin hepsini anlamaya gerek

yoktur.

– Ayrıca bir seviye kendi alt seviye özelliklerinin

toplamını da içerir.

• Tarih boyunca bilimde bu iki yaklaşım birbirine alternatif

olarak kullanılmıştır.

• Özellikle hücre ve moleküler düzeylerde indirgemeci

yaklaşım çok işe yarar.

• Fakat bir bütün olarak daha üst düzeylerin (popülasyon,

ekosistem vb) sorunları çözülmeden alt düzeylerdeki

gelişmeler büyük faydalar sağlamayacaktır.

2.1.Bütünsel X indirgemeci

• Yeni anlayış: bu iki yaklaşımın bir arada

kullanılmasıdır

• Ekoloji parçalama ile değil sentezle

ilgilenir

• Çoğunlukla problemlere ekosistem

düzeyinde yaklaşır

– fakat aynı zamanda organizma, popülasyon,

komünite alt düzeylerini

– Ve peyzaj, biyom, ekosfer üst düzeylerini

unutmaz

2.2. Taşınan işlevler

• Ekolojik hiyerarşideki her düzeyin yeni

özellikleri yanında

• Her düzeyde mutlaka bulunan taşınan

işlevler bulunur.

– 7 adet: davranış, gelişim, çeşitlilik, enerjetik,

evrim, uyuşma, düzenlenme.

Enerji

Evrim

Gelişim

Düzenlenme

Davranış

Çeşitlilik

Bütünleşme

Ekosfer

Biyom

Ekosistem

Komünite

Popülasyon

Organizma

Organ

Doku

Hücre

Ekolojik hiyerarşi

Peyzaj

Her düzeyde de bunların

ortak özellikleri olan ve

dikey yapı içinde gösterilen

7 adet taşınan işlevler ya da

süreçler bulunmaktadır.

• Bunların bazıları (ör: enerji) her seviyede

aynı şekilde işler

• Diğerleri ise işleyiş açısından her

seviyede farklılık gösterir:

– Ör: Evrim organizma düzeyinde

mutasyonlar ve doğrudan genetik

etkileşimleri içerir

– Daha yüksek düzeylerde dolaylı birlikte-

evrim ve grup seçilimi gibi olayları içerir

2.2 Taşınan işlevler

2.3.Kontrol sistemleri

• Organizma ile onun alt düzeydeki sistemlerde, güçlü

bir ayar noktası (eşik değer) kontrolü bulunur.

• Büyüme ve gelişme gibi mekanizmalar hormonal ve

genetik olarak kontrol edilir.

• Bir eşik değer vardır ve sistem bundan saparsa pozitif

ve negatif geri bildirimle tekrar bu eşik değere

döndürülür.

• HOMEOSTAZİ

2.3.Kontrol sistemleri

• Organizma üstü düzeylerde bir eşik değer yoktur =

ekosistemin bir termostatı yoktur.

• örgütlenmeyi ve işlevleri kontrol eden

mekanizmalar daha gevşek çalışır;

• Dolayısıyla sabit durumlardan çok salınım durumu

görülür.

• Bu düzeylerde homeostazi yerine HOMEORHEZİ

görülür.

• HOMEORHEZİ: akışı sürdürmek

• Ekosistem ve ekosfer düzeylerinde sabit

denge durumu yoktur

• Bunun yerine salınım dengeleri vardır

– Ör: oksijen-karbondioksit

– Avcı-av popülasyonu

2.3.Kontrol sistemleri

• Bu ayrımın

farkına

varılmaması

«doğanın dengesi»

gibi aslında yanlış

olan bir söylemi

beraberinde

getirmiştir

Eşik değer kontrolü

yok

Geribildirim (+ ve -)

salınım durumlarını

sınırlar içinde tutar

Eşik değer kontrolü

var

Geribildirim (+ ve -)

Sistemi sabit

durumda tutar

Ekosfer

Biyom

Ekosistem

Komünite

Popülasyon

ORGANİZMA

Organ

Doku

Hücre

Peyzaj

Organ sistemleri

Molekül

Atom

3. Ekolojik arayüzler

• Ekoloji çok kapsamlı bir bilim dalı olması

sebebiyle daha sınırlı konularla ilgilenen

bilim dallarıyla alanları çakışır.

• Son yıllarda pekçok arayüz alanları

ortaya çıkmıştır:

– Ekoloji ekonomisi, agroekoloji, biyoçeşitlilik,

ekoloji mühendisliği, çevre etiği

• Yeni ortaya çıkan bir alanın, bilim dalına

dönüşmesi için yeni bir kavram veya

teknoloji ortaya koyması gerekir

• Bunlardan ekoloji ekonomisi, bu iki bilim

dalı arasındaki boşluğu doldurmaya

başlamıştır.

• Doğal sermaye: insan topluluklarına doğal

ekosistemler tarafından sağlanan hizmet ve

yararlar

– Doğal yollarla su ve havanın temizlenmesi

– Atıkların ayrıştırılması, biyoçeşitliliğin sürdürülmesi,

tarım ürünlerinin tozlaşması vb gibi

– Enerji birimi olarak ölçülür

• Ekonomik sermaye: insanlar tarafından üretilen

hizmetler

– Para birimi olarak ölçülür

• 1997’de dünyanın ekosistem hizmetleri para

birimi olarak ifade edilmiştir

= yılda 33 trilyon dolar!!!

4. Modeller

• Ekoloji ekosistem düzeyinde araştırılır

• Bu karmaşık sistemle nasıl başa çıkılır?

• Model: bir gerçek hayat olgusunun

basitleştirilmiş bir formülüdür

– Bu sayede gerçek hayata dair tahminler

yapılır

• Modeller grafik olabilir = informal

• Fakat tahminlerin güvenilir olabilmesi için

modellerin matematiksel ve istatistiğe

dayalı olması gerekir = formal

– Ör: bir böcek popülasyonunun sayıca

değişimini taklit eden ve belirli bir zamanda

sayıyı tahmin eden bir model

• Biyolojik açıdan kullanışlıdır

• Eğer böcek bir tarım zararlısıysa, model ekonomik

açıdan da kullanışlı olur.

• Bilgisayar simülasyonlu modeller:

– Modelin parametreleri değiştirilebilir

– Yeni parametre eklendiği veya

çıkarıldığında sonuçları tahmin eder

– Dolayısıyla bir matematik modelinin gerçek

hayata uygunluğu bilgisayar

simülasyonlarıyla uyarlanabilir

– Sadece o sisteme ait birkaç önemli işlevin

veya yeni oluşan özelliğin modele dahil

edilmesi yeterlidir

4.1. Model oluşturmak

Enerji kaynağı (itici işlev)

Değişkenler

(P)

Akış yolakları

Etkileşim (yeni

oluşan özellik)

Geri bildirim döngüsü

• Bir enerji kaynağının (E) sağladığı itici güç ile

etkileşime giren iki özellik (P1 ve P2) yeni bir

özelliğin (P3) ortaya çıkmasına sebep olur.

• F: akış yolları, enerji akışı, madde aktarımı

– F1: sistemin girdisi, F6: sistemin çıktısı

• I: etkileşim fonksiyonları

• L: geri bildirim döngüleri

Ör: Çayır modeli

Geri bildirim

Bitkiler

Otçullar

Hepçiller

Güneş

%, mevsim,

eşik değeri

4.2 Geri bildirim

• Sistemin çıktısının tamamı veya bir

bölümü önceki unsurları etkilemek veya

kontrol etmek üzere geri dönüştürülür.

• Doğal sistemler genellikle dairesel

döngülerle kontrol edilir

Geri bildirim döngüsü

Pozitif-negatif geri bildirim döngüleri

Atmosfer Co2

konsantrasyonu

İklimsel

ısınma

Toprak solunumunun

uyum sağlaması

Solunum

Bitki

büyümesi

Besin

miktarı

Karbon

salınımı Fotosentez

4.3 Model dili

Enerji

akışı

Enerji

kaynağı

Isı çukuru

(iş için enerji

kullanımından sonra

açığa çıkan ısı)

Üretici

(Güneş enerjisini

dönüştürür

Tüketici

(Üreticinin enerjisini

kullanır)

Depolama

(Enerji depolama

bölmesi)

Etkileşim

(2 veya daha fazla

enerji akışı ile

oluşan daha yüksek

kalite enerji)

Sermaye aktarımı

(Enerji akışı için

para akışı)

Ör: Ekosistem modeli

Güneş

Yağ

mur

Toprak

Su

Besin

Hayva

nlar

Mikroorg

anizmal

ar

Bitkiler

Solunum

Isı çukuru (kullanılmış

enerji)

Kaçak

Ölü bitki

Metrekarede günde 10000 joul enerji

• İyi bir model oluşturmak için:

1.Sistemin sınırları belirlenmeli

2.Sistemin bileşenleri belirlenmeli

3.Zaman dilimi belirlenmeli

Ekosistem, ekolojik durum veya problem

belirlendikten ve sınırlar oluşturulduktan

sonra test edilebilir hipotezler oluşturulur