6. Ünite: Enerji Dönüşümleri ve Çevre Bilimi

BESİN ZİNCİRİ VE ENERJİ AKIŞI

A. BESİN ZİNCİRİ

Canlılar yaşamsal faaliyetlerini devam ettirebilmek için enerjiye ihtiyaç duyarlar. Canlılar enerjiyi besinlerden elde ederler. Canlılar beslenme şekillerine göre 3 gruba ayrılır.

a.Üreticiler

Üretici canlılar, fotosentez ile kendi besinlerini kendileri üretirler. Fotosentez sırasında güneş ışığını doğrudan kullanabilen canlılardır. Üretici canlılara; yeşil bitkiler, siyanobakteriler, mavi-yeşil algler ve öglena örnek olarak verilebilir.

b.Tüketiciler

Kendi besinlerini üretemeyen ve ihtiyaç duydukları besini dışarıdan hazır olarak alan canlılardır. Tüketici canlılar besin kaynaklarına ve besini alma şekillerine göre 3 gruba ayrılır.

Otçullar(Otoburlar) Sadece üretici canlılarla beslenen canlılardır. Koyun, keçi, inek, fil ve at örnek olarak verilebilir.

Etçiller(Etoburlar) Sadece etle beslenen canlılardır. Kartal, aslan, köpek balığı ve yılan örnek olarak verilebilir.

Hepçiller( Hem Etçil Hem Otçullar) Hem üreticilerle hem de tüketicilerle beslenen canlılardır. İnsan, ayı, tavuk, kaplumbağa ve fare örnek olarak verilebilir.

c. Ayrıştırıcılar(Çürükçüller)

Ölü bitki ve hayvan atıklarını parçalayarak toprağa karışmasını sağlayan canlılardır. Mantarlar ve bazı bakteriler örnek olarak verilebilir.

BESİN ZİNCİRİ

Canlıların ihtiyaç duydukları enerjiyi birbirlerinden beslenmelerine göre, sıralanmaları ile oluşan zincire besin zinciri denir.

• Besin zincirinin ana kaynağı Güneş’tir.

• Besin zincirlerinin ilk halkasını her zaman üretici canlılar oluşturur.

• Besin zincirinin diğer halkaları tüketicilerden oluşur.

• Besin zincirindeki oklar enerjinin akış yönünü gösterir.

• Besin zincirinin her halkasında ayrıştırıcılar bulunur.

• Besin zincirinde herhangi bir canlının sayısındaki artma ya da azalma besin zincirindeki tüm canlıları etkiler.

Yukardaki örnekte kurbağa sayısının azalması;

• Yılan sayısının azalmasına

• Kartal sayısının azalmasına

• Çekirge sayısının artmasına

• Ot miktarının azalmasına neden olur.

BESİN AĞI

Ekosistemlerde, birden fazla besin zinciri birbiri ile ilişkilidir. Bu karmaşık beslenme ilişkisine besin ağı denir.

• Besin ağındaki bir canlı sayısındaki artma ya da azalma, besin ağındaki canlıların tamamının sayısını etkiler.

• Bir canlı birden fazla besin zincirinde bulunabilir.

BESİN PİRAMİDİ

Üreticilerden tüketicilere doğru aktarılan besin ve enerjiyi gösteren piramittir.

Besin piramidinde aşağıdan yukarıya doğru gidildikçe;

Aktarılan enerji miktarı azalır.

Birey sayısı azalır.

Biyokütle azalır.

Canlı büyüklüğü artar.

Canlıda biriken zararlı madde miktarı artar.(biyolojik birikim)

Besin piramidinin ilk basamağını üreticiler oluşturur.

Ayrıştırıcılar besin piramidinin her basamağında yer alır. Besin piramidinde yukarı doğru çıkıldıkça enerji miktarı azalır.

B. Enerji Dönüşümleri

FOTOSENTEZ

Üretici canlıların su, karbondioksit, ve güneş ışığını kullanarak besin(glikoz) ve oksijen üretmesine fotosentez denir.

• Üretici canlılar sınıfında yer alan yeşil bitkiler, mavi- yeşil algler, planktonlar ve bazı bakteriler fotosentez yapabilirler.

• Üretici canlılar fotosentez ile kendi besinini kendileri üretirler.

• Fotosentez güneş ışığının dışında yapay ışıkta da gerçekleşebilir. Karanlık ortamda fotosentez gerçekleşmez.

• Fotosentez bitki hücresinde kloroplast denilen organellerin klorofillerinde gerçekleşir. Klorofiller bitkiye yeşil rengi verir.

• Fotosentez bitkinin yeşil kısımlarında ve özellikle de yapraklarında gerçekleşir.

• Fotosentez sayesinde ışık enerjisi kimyasal enerjiye dönüşür.

• Fotosentez sayesinde bitkiler kendi besinlerini ürettikleri gibi fazlasını depo ederler. Bu yönüyle diğer canlıların besin ihtiyacını da karşılamış olurlar.

• Fotosentez olayı sonucunda; havadaki oksijen miktarı artar, karbondioksit miktarı azalır.

Fotosentez Hızına Etki Eden Faktörler

Fotosentez hızına ışık şiddeti, ışığın rengi, sıcaklık, karbondioksit miktarı, su ve mineral miktarı, yaprağın genişliği ve klorofil miktarı gibi faktörler etki eder.

• Kırmızı ve mor ışıkta fotosentez hızı en yüksek, yeşil ışıkta ise fotosentez hızı en azdır.

• Karbondioksit ve su miktarının artması belli bir noktaya kadar fotosentez hızını artırır.

• Fotosentez genellikle 25-30°C aralığında hızlı gerçekleşir.

SOLUNUM

Canlıların besinleri parçalayarak enerji elde etmesine solunum denir. Tüm canlılar solunum yapar. Çünkü tüm canlıların enerjiye ihtiyacı vardır. Solunum sonucunda canlı için gerekli ATP(enerji) üretilir. ATP(adenozintrifosfat) canlının enerji gerektiren faaliyetlerinde kullanılır. Canlıların sürekli enerjiye ihtiyacı olacağından dolayı, solunum gece gündüz gerçekleşir.

ATP =Adenin Bazı+ Riboz Şekeri+3 Tane Fosfat

Hücresel enerji, oksijenli solunum, oksijensiz solunum ve fermantasyon olmak üzere üç yolla elede edilir.

I. Oksijenli Solunum

Hücre içerisinde bulunan besinlerin oksijen ile yakılarak enerji üretilmesi olayına oksijenli solunum denir. Oksijenli solunumda besin ve oksijen kullanılarak karbondioksit, su ve yüksek miktarda enerji üretilir.

• İnsanlar, hayvanlar, bitkiler, mantarlar, bazı bakteriler ve tek hücreli canlılar oksijenli solunum yaparlar.

• Oksijenli solunum gelişmiş canlılarda mitokondri organelinde gerçekleşir.

II. Oksijensiz Solunum

• Besinlerin oksijen kullanılmadan enzim yardımıyla parçalanarak enerji üretilmesi olayına oksijensiz solunum denir.

III. Fermantasyon

• Oksijenli ve oksijensiz solunuma göre daha az enerji üretilir.

• Çizgili kas hücreleri, maya mantarları, bazı bakteriler ve tek hücreli canlılar fermantasyon yaparlar.

• Hamurun mayalanmasını sağlayan maya mantarları etil alkol fermantasyonu yaparlar.

Etil alkol fermantasyonunun denklemi:

• Yoğurdun mayalanmasını sağlayan maya bakterileri ve iskelet kaslarındaki hücreler laktik asit fermantasyonu yaparlar.

Önemli: Çizgili kaslar aşırı hareket ettiğinde oksijenli solunum ile üretilen enerji yetersiz kalır. Vücut alternatif yollarla, yani laktik asit fermantasyonuyla enerji üretmeye başlar. Fermantasyon sonucunda enerji üretimi dışında kaslarda laktik asit( yorgunluk asidi) birikir. Bu nedenle bir süre sonra yoruluruz.

FOTOSENTEZ

Kloroplastta gerçekleşir.

Amaç besin üretmektir.

Karbondioksit ve su kullanılarak, besin ve oksijen üretilir.

 

OKSİJENLİ SOLUNUM

Mitokondride gerçekleşir.

Amaç enerji üretmektir.

Besin, oksijen ile yakılarak karbondioksit, su ve enerji elde edilir.

 

OKSİJENSİZ SOLUNUM

Sitoplazmada gerçekleşir.

Amaç enerji üretmektir.

Besin, oksijen kullanılmadan enzimlerle parçalanarak enerji elde edilir.

 

FERMANTASYON

Sitoplazmada gerçekleşir.

Amaç enerji üretmektir.

Üretilen enerji miktarı oksijenli ve oksijensiz solunuma göre daha azdır.

Laktik asit ve etil alkol fermantasyonu olmak üzere iki çeşittir.

C. MADDE DÖNGÜLERİ

Doğada bulunan su, karbon, oksijen ve azot gibi maddeler canlılar ve çevre arasında alınıp verilir. Bu maddelerin düzenli bir biçimde ekosistemdeki dolaşıma madde döngüsü denir.

a. Su Döngüsü

Yeryüzünde bulunan su, buharlaşma, terleme, solunum ve boşaltım olayları ile atmosfere yükselir ve atmosferdeki su miktarı artar. Yağışlar sayesinde su tekrar yeryüzüne iner. Suyun katı, sıvı ve gaz hâllerinin yeryüzü ile gökyüzü arasındaki dolaşımına su döngüsü denir. Su döngüsü sayesinde Dünya’daki su miktarı sabit kalır.

b. Azot Döngüsü

Azot proteinlerin yapısındaki en önemli elementtir. Proteinler canlıların büyümesi ve gelişmesi için gereklidir. Atmosferin yaklaşık % 78’i azot gazından oluşur. Canlıların büyük çoğunluğu atmosferdeki azotu doğrudan kullanamaz. Atmosferdeki azotun canlılar tarafından kullanılıp toprağa, topraktaki azotun ise tekrar atmosfere dönmesi olayına azot döngüsü denir.

• Atmosferdeki azot, şimşek ve yıldırım olayları ile toprağa geçer.

• Azot tutucu bakteriler şimşek ve yıldırım olayları sonucu toprağa geçen azotu, azotlu bileşiklere çevirir.

• Havada bulunan azotu canlıların büyük çoğunluğu doğrudan kullanamaz.

• Nohut, fasulye, bezelye gibi baklagillerin köklerinde yaşayan bakteriler havadaki azotu bitkinin yapısına katarlar.

• Baklagillerin yapısına katılan azot besin zinciri yoluyla diğer canlılara aktarılır.

• Bitki ve hayvanların ölmesi sonucu ayrıştırıcı bakteriler azotun büyük bir kısmını atmosfere, geriye kalan kısmını ise tekrar toprağa kazandırır. Bu şekilde toprak ile atmosfer arasında azot döngüsü devam eder.

c. Karbondioksit Döngüsü

Üretici canlılar atmosferde bulunan karbondioksiti fotosentez yoluyla besinlerin yapısına katarlar. Bu nedenle besinlerin yapısında bulunan karbonun temel kaynağı atmosferdir. Atmosferdeki karbondioksit miktarının azalması fotosentez yoluyla olur. Atmosferdeki karbondioksit miktarının artmasının nedeni ise;

• Üretici ve tüketici canlılar bünyelerindeki besinleri solunum yoluyla parçalayarak açığa çıkan karbondioksiti atmosfere verirler.

• Bitki ve hayvanların ölmesi sonucu yapılarındaki karbon ayrıştırıcı canlılar sayesinde karbondioksit olarak atmosfere verirler.

• Fosil yakıtların yanması sonucu açığa çıkan karbon atmosfere karbondioksit olarak verilir. Karbonun canlı ve cansız çevre arasındaki dolaşımına karbon döngüsü denir.

d. Oksijen Döngüsü

Atmosferde yaklaşık % 21 oranında oksijen gazı bulunur. Solunum sayesinde canlılar yaşamları için gerekli enerjiyi üretirken aynı zamanda atmosferdeki oksijen miktarını azaltırlar. Üretici canlılar ise fotosentez ile besin üretirken, atmosferdeki oksijen miktarını artırırlar. Oksijenin fotosentez ile solunum arasındaki dolaşımına oksijen döngüsü denir.

Not: Karbon ve oksijen döngüsünde fotosentez ve solunum olayları rol oynar.

ÇEVRE SORUNLARI

a. Ozon Tabakası

Yeryüzünden 10- 50 km arası yükseklikte bulunan ozon tabakası, üç adet oksijen atomunun birleşmesinden oluşan ozon(O) gazından oluşur. Ozon tabakası güneşten gelen zararlı ışınları(mor ötesi- ultraviyole) tutarak yeryüzüne gelmesini engeller. Günümüzün en büyük sorunlarından biri ozon tabakasının incelmesidir.

Ozon tabakasının incelmesinin nedeni;

• Kloroflorokarbonlar(CFC) ve hidrokloroflorokarbonlar(HCFC) kullanılarak yapılan klimalar, buzdolapları, parfümler.

• Yangın söndürme cihazlarında kullanılan Halon bileşikleri.

• Böcek ilaçlarında kullanılan kimyasallar şeklinde sıralanabilir.

Ozon tabakasının incelmesinin sonuçları;

• Cilt kanseri ve bağışıklık sisteminin zayıflaması.

• Fotosentezin durmasına ya da yavaşlamasına neden olduğu için tarımsal üretimde azalma.

• Fotosentezin azalmasına bağlı olarak besin ağında bozulma.

• Gözlerde katarakt oluşumu şeklinde sıralanabilir.

Ozon tabakasının incelmesini önlemek için;

• Daha az sanayi atığı oluşturmalıyız.

• CFC, HCFC ve halon bileşikleri içeren ürünlerin tüketimini azaltmalıyız.

b. Küresel İklim Değişikliği

Fosil yakıtların yanması sonucu karbondioksit gazının atmosferdeki miktarı giderek artmaktadır. Karbondioksit gazı Dünya’nın etrafını bir sera gibi örter ve yeryüzünden yansıyan ışınları tutarak ışınların uzaya yansımasını engeller. Bu duruma sera etkisi denir. Sera etkisinin artması atmosfer sıcaklığını yükseltir ve bu durum küresel ısınmaya neden olur. Yerkürenin ortalama sıcaklığının artması ve iklimlerde meydana gelen değişiklikler küresel iklim değişikliği olarak adlandırılır.

Küresel iklim değişikliğinin sonuçları;

• Buzulların erimesi.

• Deniz seviyesinin yükselmesi.

• Sel ve heyelan olaylarının artması.

• Bazı bitki ve hayvan nesillerinin tükenmesi.

• Tarım ürünlerinin azalması şeklinde sıralanabilir.

Küresel iklim değişikliğini önlemek için alınan önlemler;

• 1997 yılında kabul edilen fakat 2005’te yürürlüğe giren Kyoto protokolü ile gelişmiş ülkeler sera gazının salınımını azaltacaklardır.

• 2013 yılında ülkemizde iklim değişikliği ve hava yönetimi koordinasyon kurulu kurulmuştur.

• 2015 yılında Paris anlaşması ile sıcaklık artışının sınırlandırılması amaçlanmıştır.

c. Ekolojik Ayak İzi

İnsanların doğa üzerindeki etkilerini hesaplamak için oluşturulmuş bir yöntemdir. Kısaca insanın doğaya olan yükünü ortaya koyar. Ekolojik ayak izi sayesinde kullanılan kaynakların üretilmesi ve oluşan atığın giderilmesi için gereken hava, su ve coğrafi alan miktarı hesaplanmış olur. Ekolojik ayak izi ne kadar büyük ise, insanların çevreye etkileri ve zararları o kadar fazla demektir.

SÜRDÜRÜLEBİLİR KALKINMA

Sürdürülebilir kelimesinin anlamı bir şeyin devam etmesi demektir. Sürdürülebilir kalkınma ise, doğal kaynakları tüketmeden gelecek nesillerinde bu kaynaklardan yararlanmasını sağlayacak şekilde günümüzün ve geleceğin planlanmasıdır. Sürdürülebilir kalkınma için kaynakların tasarruflu kullanılması ve geri dönüşüm önemli bir yere sahiptir.

1. Kaynakların Tasarruflu Kullanımı

• Yenilenemez enerji kaynakları yerine yenilenebilir enerji kaynakları kullanılmalıdır.

• Kullanmadığımız elektrikli aletlerin fişleri çekilmelidir.

• Kullanılmayan ışıklar kapatılmalıdır.

• Eski ve çok elektrik harcayan elektrikli araçların, A sınıfı olanlarla değiştirilmelidir.

• Dünyada temiz su kaynakları azaldığı için, duş alırken, dişlerimizi fırçalarken ya da elimi yıkarken boşa su harcanmamalıdır.

• Tasarruflu ampuller kullanılmalıdır.

• Evlerin ısı yalıtımları yapılmalıdır. Doğal kaynaklarımızın hızla tükendiği düşünüldüğünde, her alanda tasarruf önceliğimiz olmalıdır.

2. Geri Dönüşüm

Yeniden değerlendirilebilme olanağı olan atıkların farklı yöntemler ile ham madde olarak tekrar üretim sürecine katılmasına geri dönüşüm denir.

• Kâğıt ,cam, plastik, metal, tekstil, ahşap ve pil geri dönüşümü yapılabilen atıklara örnek olarak verilebilir.

• Geri dönüşüm ile doğal kaynaklarımız korunur, enerji tasarrufu sağlanır, çevre kirliliği önlenir ve ülke ekonomisine katkı sağlanır.

• Geri dönüşüm evde başlar. Bu nedenle atıkları evimizde ayrıştırmalıyız.

• Aldığımız ürünlerde geri dönüşüm ambleminin olmasına dikkat etmeliyiz.