ABİYOTİK FAKTÖRLER

*

ecosystems, abiotic factors

**

Canlıların yeryüzündeki dağılışı ışık, sıcaklık, iklim, toprak, mineraller, su ve pH gibi abiyotik faktörlerin etkisindedir.

Abiyotik faktörlere aynı zamanda çevrenin fiziksel ve kimyasal etkenleri de denir.

Genelde ilkbahar ve yaz mevsimlerinin görüldüğü, aşırı yağış alan, tropikal yağmur ormanları gibi fiziksel şartların uygun olduğu yerlerde zengin tür çeşitliliği ve çok sayıda canlı bulunurken çöller ve kutuplar gibi yaşam şartlarının zor olduğu ortamlarda az sayıda canlı bulunur.

Kısacası abiyotik faktörler belirli bir çevrede hangi türlerin yaşayabileceğini belirler. Örneğin çöllerde havadaki nem oranı çok düşük olduğundan gece ve gündüz arasındaki sıcaklık farkı oldukça yüksektir. Böyle bir ortamda ancak çok miktarda su depolayabilen kaktüs ve çok az su ile yaşamını sürdürebilen bazı kurak bölge çalılıkları görülürken ılıman ortamlarda çok sayıda canlı çeşidini barındıran geniş ormanlık alanlara rastlayabiliriz.

a. Işık

Yeryüzündeki enerjinin kaynağı güneştir.

Güneşin merkezinde oluşan nükleer tepkimeler çevreye yüksek enerjili elektromanyetik dalgaların yayılmasına sebep olur.

Dünyamıza bu dalgaların sadece elli milyonda biri ulaşır.

Birinci ünitedeki fotosentez konusundan hatırlayacağınız gibi yeryüzüne ulaşan güneş ışınları mor ötesi ışınlar( Ultraviyole/UV), kızıl ötesi ışınlar ve görünen ışınlardır.

Mor ötesi ışınların canlılar üzerindeki en önemli etkisi DNA'nın yapısını bozmasıdır. Buna bağlı olarak canlıda kalıtsal değişiklikler ve bağışıklık sisteminin bozulması gibi tehlikeli durumlar ortaya çıkar.

Güneş ışığının şiddeti değişik bölgelerde farklıdır. Sıcaklık güneş ışığı ile ilişkili olmakla beraber ne kadar uygun sıcaklık olursa olsun, güneş ışığının olmadığı bir ortamda fotosentez kesintiye uğramaktadır. Örneğin tropikal yağmur ormanlarında iklim devamlı yazdır ve sıcaktır.

Fotosentetik canlılar, görünen ışınları kullanarak glikoz üretir. Ortamdaki ışık miktarının düşmesi fotosentezin azalmasına dolayısıyla da heterotroflara daha az besin aktarılmasına neden olur.

Güneş ışığı olmasa tropikal yağmur ormanlarında bu kadar zengin bitki ve hayvan topluluğunu görmek mümkün olmazdı.

Bir orman ekosistemini incelediğinizde değişik ağaç, çalı ve otların farklı miktarlarda güneş ışığı aldığını görürsünüz.

Bir ormanın ağaçları kesildiğinde ışığı seven bitkilerin bir anda ortaya çıktığı gözlemlenebilir. 

Dünya elips şeklinde olduğu için ışık her yere aynı miktarda ulaşmaz. Kutup bölgelerine farklı, ekvatora farklı miktarda ışık düşer.

Ortama ulaşan ışığın miktarı bitkilerin yeryüzündeki dağılımı üzerinde etkilidir. Bazı bitkiler yoğun ışıkta gelişirken bazıları gölge yerleri sever.

Belirli mevsimlerde gün uzunluğuna bağlı olarak gelişim gösterebilen bir bitki kendisine bu şartları sağlayan enlem dereceleri arasında bulunmak zorundadır.

Ku­tuplara yakın bölgelerde yaşayan bitkiler uzun gün koşullarında gelişim gösterir ve uzun gün bitkisi olarak adlandırılır. 35-40° kuzey ve güney enlemlerinde uzun ya da kısa gün koşullarına uyum sağlamış ılıman kuşak bitkileri yetişir.

Kısa gün bitkilerinin günlük karanlık periyoda ihtiyacı vardır. Bu karanlık periyodun çok kısa süreliğine kesintiye uğraması bile çiçeklenmeyi geciktirir hatta önleyebilir. Kısa gün bitkileri ekvatoral kökenli bitkilerdir.

Hayvanlarda aktif süreçler için tercih edilen ışık şiddeti birbi­rinden farklıdır. Baykuş, yarasa, kirpi vb. gece aktif olan türlerin yanı sıra bülbül gibi bazı ötücü kuşlar ve ipek böceği gibi bazı böcekler alaca karanlıkta aktiftir. Diğer taraftan birçok kertenkele ve böcek türü sadece açık havada ve parlak güneş ışığında tam olarak aktif duruma geçer.

Bir kelebek türünde Araschnia levena (Araşnia levena) kanat rengi gün uzunluğuna bağlı olarak değişir. Uzun yaz günlerinde kelebeklerin kanatlarında siyah zemin üzerine açık renkli benekler, daha kısa olan bahar günlerinde ise açık renk üzerine siyah benekler ortaya çıkmaktadır.

b. Sıcaklık

Canlıda enzimlerin çalışmasını dolayısıy­la kimyasal tepkimelerin hızını etkiler. Bu nedenle bütün fizyolojik ve biyokimyasal işlevler üzerinde etkisi vardır.

Aynı zamanda sı­caklık, iklimsel değişimlerin oluşmasında, atmosferdeki hava ha­reketlerinde de etkilidir.

Güneşten yeryüzüne gelen ışınların bir kısmını atmosfer so­ğurur, bir kısmı da topraktan atmosfere geri yansır. Böylece at­mosfer ısınır. Bu ısı çeşitli atmosfer olaylarını meydana getirir.

Bitkilerin yayılışları incelendiğinde belirli bölgelere göre farklı­lık gösterdikleri görülür. Örneğin Akdeniz Bölgesi bitkileri, iç Ana­dolu Bölgesi bitkileri ve Karadeniz Bölgesi bitkileri birbirinden farklıdır. Bitkilerin yayılışında gece ve gündüz arasındaki sıcaklık farklılıkları önemlidir.

Bitkilerin büyük çoğunluğunda büyüme ve gelişme 7-38°C ara­sında gerçekleşir. Yaşadıkları ortamda sıcaklık minimum ve mak­simum değerleri aştığında bitkiler, fizyolojik işlevlerini düzenli ya­pamaz. Kültür bitkilerinin çoğu soğuğa dayanamaz.

En dayanıklı kültür bitkilerinden çavdar ve buğday, kışı kar örtüsü altında ge­çirmediğinde ancak 20-25°C'luk sıcaklıklara dayanabilmektedir. Kar örtüsü, toprak ile atmosfer arasında ısı değişimini engelleyi­ci bir rol oynar. Böylece kar altında kalan toprağın sıcaklığı fazla düşmez. Yüksek sıcaklıkta ise bitkilerde enzimlerin yapısı bozu­lur, bitkinin yaprakları yanar ve sararır.

Çeşitli sıcaklık değerlerine dayanma bakımından bitkiler ara­sında büyük farklar vardır. Örneğin Kuzey Kutbu'na yakın yerler­de yetişen bazı bitki çeşitleri 0°C ve daha alt sıcaklıklarda, ekva­tor bölgesinde yetişen bazı bitkiler ise 60-65°C'ta yaşayabilir.

Aynı türe ait bir bitkinin büyüme ve gelişme dönemlerinde ge­reksinim duyduğu sıcaklık değerleri farklılık gösterir. Örneğin bir bitkinin çiçeklenme döneminde ihtiyaç duyduğu optimum sıcaklık değeri çimlenme dönemine göre daha fazla olabilir. Sıcaklık, bit­kilerin, bazı tepkileri üzerinde de etkilidir, örneğin lalelerin çiçek­leri 0-10°C'ta kapalı, 15-20°C'ta açıktır.

Hayvanlar genel olarak 0-50°C arasında yaşamlarını verimli bir şekilde sürdürür. Örneğin çöldeki sürüngenler yüksek sıcaklı­ğa, kutuplardaki memeliler düşük sıcaklığa uyum sağlamıştır.

Sıcaklık hayvanların dış görünüşünü de etkiler. Serin ve kuru bölgelerde yaşayan hayvanlar sıcak bölgelerde yaşayan akra­balarından daha açık renklidir. Kuzey enlemlerdeki hayvanlarda açık rengin hâkim olmasının nedeni düşük sıcaklığın melanin pig­mentinin oluşumunu etkilemesidir.

Sıcaklık artışı hayvanlarda metabolizma hızını da artırır. 30°C'un üzerindeki sıcaklıklarda fizyolojik uyum (solunum sayısı­nın artması, metabolizmanın hızlanması vb.) ve yer değiştirmey­le sıcakkanlı hayvanlar serinlemeye çalışır.

Sıcaklık değişimleri bazı hayvanlarda göç etme, kış uykusu, yaz uykusu ve gece ak­tif olma gibi davranışlara yol açar. Örneğin çölde yaşayan akrep­ler geceleri aktiftir. Çöl yılanı öğle saatlerinde avlanmaz, sığına­ğında kalır. Leylekler sıcak ülkelere göç eder.

c. İklim

Işık miktarının mevsimlere göre değişimi, ısı, nem, yağış gibi fiziksel etkenler iklimlerin oluşumunda rol oynar.

Ayrıca bölgenin konumu yani denizden yüksekliği ve ekvatora uzaklığı da iklimin oluşumunda etkilidir. Bu genel özelliklerin yanında bitki örtüsü, volkanik aktiviteler, atmosferdeki toz miktarı ve rüzgâr da iklimi etkileyebilir.

Biyotik ve abiyotik faktörlerin etkisi altında oluşan iklim, klimatoloji bilimi içerisinde incelenir.

İklimlerin özelliklerine göre canlıların dağılışı da farklılık gösterir. Örneğin çay, fındık gibi bitkiler ülkemizin Karadeniz Bölgesi'nde görülen Karadeniz ikliminde daha iyi yetişir.

Portakal, mandalina, muz gibi bitkiler ise Akdeniz Bölgesi'nde görülen Akdeniz ikliminde yetişir.

İklim çeşitleri geniş bölgelerde hüküm sürse de aynı iklimin hâkim olduğu bir bölgenin küçük bir yöresinde arazi koşullarına göre farklı iklim özellikleri görülebilir. Bu da canlı dağılımı için önemlidir. Örneğin bir dağın kuzey ve güney yönünde sıcaklık ve nem gibi iklimsel faktörlerin değişimine bağlı olarak kara yosunları gibi bazı canlıların yayılışı da değişiklik gösterir.

d. Toprak ve Mineraller

Tüm canlılar yaşamlarının devamı için doğrudan ya da dolaylı olarak toprağa bağımlıdır.

Toprak; bitki­lerin kökleri ile tutunduğu ortam ve su, mineral gibi gereksinimlerini karşıladıkları kaynaktır. Ayrıca birçok hayvana barınma olanağı sağlayan toprak, mikroorganizmalar için de yaşama ortamıdır.

Toprak yeryüzünün kabuk kısmını oluşturan kayaçların su, rüzgâr, sıcaklık değişimleri etkisiyle ufalanmasından oluşur. Üstünde ve içinde yaşayan organizmalar da toprağın oluşumuna katkıda bulunur.

Toprak içinde hava, su, kaya parçalarının yanı sıra bitki ve hayvan kalıntıları gibi organik maddeler de bulunur.

Toprağı taşıdığı ana maddelerin yoğunluğuna göre kumlu, killi, kireçli ve humuslu olmak üzere dört çeşide ayırabiliriz.

Kumlu topraklar suyu hemen alt tabakaya geçiren, besin maddesi az olan, tarıma elverişsiz topraklardır.

Yapısındaki kil miktarı fazla olduğu için su geçirgenliği çok az olan topraklara ise killi toprak denir. Kireçli topraklar yapısı kireç yönünden zengin, beyaz veya açık renkli topraklardır.

Humuslu topraklar, sadece oluştuğu kayaçların minerallerini değil aynı zamanda çok miktarda bitki ve hayvan kalıntıları da içerir. Bu topraklar koyu renkli, su tutma kapasiteleri yüksek ve besin maddelerince zengindir.

Toprağın en üst tabakasının rengi bize özelliği ile ilgili fikir verebilir. Örneğin toprak siyah veya koyu kahverengi ise organik madde ve azot bakımından zengindir. Gri, açık sarı veya kırmızı ise organik madde bakımından fakirdir ve azot gübresi kullanılmadan bu tür topraklardan iyi ürün alınamaz.

Toprak üzerinde yetişen bitki örtüsü ve o alanda yaşayan diğer hayvanlar toprağın özelliklerine göre dağılım gösterir.

Aynı iklime sahip bölgelerde, birbirine yakın alanlarda toprak özelliklerinin farklı olmasından dolayı farklı bitkiler yetişebilir. Örneğin Akdeniz Bölgesi'nde yaygın olarak görülen makiler kireçli topraklarda yetişir. Yine aynı bölgede yetişen pamuk ise humuslu toprakları tercih eder.

Herhangi bir toprak kesitini incelediğimizde farklı tabakalara rastlarız.

En üstte, bitki kökleri, bazı böcekler, solucanlar gibi canlılarla humus tabakasını görürüz.

Bu tabakanın altında yarı parçalanmış kayalar ve bunlardan oluşan inorganik maddeler bulunur.

En altta ise parçalanmamış kayalardan oluşan su geçirmez bir tabaka vardır.

Bilim insanları 5 cm kalınlığında toprak oluşumu için yaklaşık 2000 yıl geçmesi gerektiğini bildirmiştir. Üzerinde yetişen bitki örtüsü korunup tahrip edilmeden yararlanılırsa toprak, canlılara sınırsız yaşama desteği sunar.

Toprağın ekolojik dengesinin korunabilmesi için toprak yapısına uygun ekim yapılmalı, her yıl aynı tür bitkinin ekimi yerine farklı tür bitkiler sıra ile ekilmelidir.

Toprakta azalan inorganik maddeleri dengelemek için gübre kullanılmalıdır. Böylece, toprak içinde bulunan maddeler dengede tutulmuş olur.

Mineraller bitkide kuru ağırlığın çok az bir kısmını oluştur­masına rağmen organik madde sentezinde kullanıldığı için ol­dukça önemlidir.

Toprakta bulunan mineraller bitkiler tarafından suda çözünmüş olarak kolayca alınabilir. Bitkilerin büyümesi için mutlaka gerekli olan mineraller toprakta bitki gelişimine uygun derişimde bulunmalıdır.

Bitkiler azot, fosfor, potasyum, kalsiyum, magnezyum ve kükürt gibi bazı minerallere fazla miktarda ihtiyaç duyar.

Mangan, bakır, çinko, molibden, bor ve klor gibi mineraller ise bitki tarafından az miktarda kullanılır. Topraktaki mineraller o bölgede yetişen bitki türlerini etkiler. Kekik, ballıbaba vb. bitkiler mineral bakımından fakir topraklarda yetişirken semiz otu, tarla sarmaşığı vb. bitkiler mineral bakımından zengin topraklarda yetişir.

Hayvanlar da hücresel işlevleri için çeşitli minerallere gereksinim duyar. Bu gereksinimlerini genellikle bitkileri ya da diğer hayvanları yiyerek karşılarlar.

e. Su

Çeşitli yer üstü kaynaklarından buharlaşan su, atmosferde yoğunlaşarak yağmur, kar, dolu ve çiğ şeklinde yeryüzüne geri döner.

Dünyamızın %70'i sularla kaplıdır. Bu suyun %95'i denizlerde, geri kalan %5'i ise göllerde, nehirlerde ve yer altında bulunmaktadır.

Bir bölgedeki suyun miktarı ve mevsimlere göre dağılışı, bitkilerin yayılışı bakımından önemlidir.

Fazla yağış alan nemli bölgelerde ormanlar ve çayırlar daha çok gelişir.

Toplam yağışı az olan ve yazı kurak geçen yerlerde orman ve çayırların yerini kurağa dayanıklı, tek yıllık ve genellikle tohumla üreyen bitkiler alır.

Bitkiler su ihtiyaçlarını karşılayabilmek için çeşitli yapısal değişiklikler geliştirmişlerdir. Örneğin bazı kabak türlerinde olduğu gibi kurak bölgelerde yaşayan bazı bitkilerin kökleri su depolamak üzere farklılaşmıştır.

Su eksikliği bitkinin tüm fizyolojik aktivitesini olumsuz yönde etkiler.

Hücrede metabolik aktivitelerin meydana gelebilmesi için sitoplazmada belirli oranda su bulunması gerekir.

Yaprakların çoğu içerdiği su miktarı %30-%50'nin altına düştüğü zaman kurur.

Su, bitki bünyesinde sıcaklığın kontrolü bakımından da önemlidir.

Güneşli havalarda bitkilerde terleme yoluyla oluşan su, buhar olarak havaya salınırken beraberinde bir miktar ısıyı da bitkiden uzaklaştırarak aşırı ısınmayı önler.

Yağış, atmosferde bulunan su buharının çeşitli faktörlerin etkisi altında yoğuşarak sıvı veya katı hâlde yeryüzüne düşmesidir.

Yağışlar, bitkilerin yapraklarının üzerindeki çeşitli toz parçacıklarını yıkayarak solunum ve fotosentezi olumlu yönde etkiler.

Su çözücü özelliğe sahip olduğu için minerallerin canlılara aktarılmasında da yaşamı etkileyen önemli bir maddedir. Örneğin bitkiler fotosentez için suyu topraktan alırken suda çözünmüş mineralleri de almış olur.

Su, bitkilerde olduğu gibi hayvanlarda da yaşamsal faaliyetlerin sürdürülebilmesi için vazgeçilmez bir faktördür.

Yaşamsal faaliyetlerin düzenli olarak gerçekleşmesi, hayvan vücudunda su miktarının dengede tutulmasına bağlıdır.

Hayvanlar gereksinim duydukları suyu genellikle içme yoluyla doğrudan sağlar. Bunun yanında bazı hayvanlar su ihtiyacının bir kısmını veya tamamını alınan besinlerdeki sudan sağlar.

İnsan vücudundaki hücrelerde yaklaşık %70-90 oranında su bulunur. İnsandaki su miktarı da yaşa bağlı olarak değişir. Üç aylık insan embriyosunun su içeriği %93 olduğu hâlde bu oran doğumla birlikte bebekte %67'ye, ergende ise %62'ye düşer.

f. Ortam pH'si

Deniz suyunun pH'si çoğunlukla değişmez.

Ancak tatlı su ve toprakta pH değişimleri gözlenir.

pH değişiminin sebeplerinden bazıları asit yağmurları, kimyasal atıklar, bilinçsizce kullanılan gübreler, tarım ilaçları, çöp ve kanalizasyon atıklarıdır.

Özellikle sanayi bölgelerindeki fabrikalarda oluşan çeşitli kimyasallar arıtma yapılmadan akarsulara bırakılırsa bu sularla sulanan topraklarda zamanla zararlı kimyasal atıklar birikir. Bunun sonucunda toprakta pH değişimi meydana gelir.

Toprak pH’sindeki değişim bu bölgelerde yaşayan bitkileri ve bunlarla beslenen diğer canlıları da etkilemektedir.

Sucul ortamdaki pH değişiminden de buralarda yaşayan alg, plankton, balık vb. canlılar etkilenebilir.

Abiyotik Faktörlerin Değişmesinin Canlılara Etkisi

Canlılar farklı özellikler gösteren çevre şartlarında yaşamlarını sürdürebilir.

Farklı çevre koşullarında yaşamaları onların uyum yetenekleri yani toleranslarıyla ilgilidir.

Çevresel faktörler için her canlı türünün bu uyum yeteneğinin minimum ve maksimum sınırları vardır. Tolerans sınırları denilen bu iki sınır arasında kalan aralığa da tolerans (hoşgörü) aralığı denir.

Örneğin çok yüksek sıcaklıklarda yaşayan bir arke olan Pyrococcus (pirokokus) minimum 70°C, optimum 100°C, maksimum 106°C'ta hayatta kalabilir.

Bir bakteri olan E.coli ise minimum 4°C, optimum 37°C, maksimum 44°C'ta yaşayabilir.

Her canlının yaşayabildiği optimum sıcaklık değeri farklıdır. Pyrococcus gibi bazı canlılar çok yüksek sıcaklıklara uyum sağlarken E. coli gibi pek çok canlı aynı sıcaklık değerlerinde yaşamını sürdüremez.

Bir canlının ortam koşullarındaki değişikliklerden nasıl etkilen­diğini tespit etmek için belirli bir koşulun değişken olduğu ortam­da yaşam aktivitesine bakılır.

Değişkene verdiği tepkiler bir eğri ile gösterilir. Buna o canlının performans eğrisi denir. Sıcaklı­ğa göre çizilen performans eğrisi, sıcaklık tolerans eğrisi ola­rak adlandırılır.

 Grafik. Bir balık türünün sıcaklığa bağlı olarak yüzme hızındaki değişimler.

Grafik 'de bir balık türünün sıcaklığa bağlı olarak yüzme hızındaki değişimler görülmektedir. Burada balıkların performansı mümkün olan maksimum yüzme hızıyla ölçülmüştür.

Yüzme hızı sıcaklığa paralel olarak belirli bir noktaya kadar artmıştır. Bu optimum (ideal) değerdir. Balıklar optimum sıcaklığın dışındaki değerlerde de yaşamlarını sürdürebilir fakat performansları azalır.

Balıklar tolerans sınırlarının dışındaki değerlere maruz kaldıklarında yaşamını sürdüremez. Benzer şekilde bir canlının tolerans eğrisi başka faktörlerin etkisine göre de çıkarılabilir.

Bazı canlılar ortam sıcaklığı, ışık miktarı, oksijen derişimi gibi abiyotik etkenlerdeki değişimlere uyum sağlayabilir. Örneğin yüksek yerlerde yaşayan insanların alyuvar sayısı deniz seviyesinde yaşayanlara göre daha fazladır.

Yükseklere çıkıldıkça atmosferdeki oksijen oranı azalır. Hücrelere yeterli oksijen taşınabilmesi için vücutta alyuvar sayısı artar. Burada yaşayan insanlar deniz kenarında bir süre yaşarsa alyuvar sayılarının azalmasıyla bu ortama uyum sağlar.

Canlılar, dış ortam şartlarında oluşan sıcaklık, nem vb. değişikliklere göre vücutlarının iç dengesini (homeostazi) dü­zenleyerek hayatta kalmayı başarır. Örneğin memeliler vücut sıcaklıklarını yaklaşık 37°C'ta sabit tutabilir. İç ortam sıcaklıklarını dıştaki değişikliklere karşı sabit tutabilen canlılar sıcakkanlı canlılardır.

Bazı canlılar ise çevre sıcaklığı azaldığında ısı kaybeder, vücut sıcaklığını koruyamaz. Çevre sıcaklığındaki değişikliklere karşı vücut sıcaklığını sabit tutamayan canlılar soğukkanlı can­lılardır. Örneğin ortam sıcaklığı düştüğünde kertenkelelerin vücut sıcaklığı da azalır ve metabolizma hızları yavaşlar. Bunun sonucunda da canlı uyuşuklaşır. Sıcaklık artınca da aktiviteleri belirli bir süre artar daha sonra yavaşlar ve durur.

Canlıların bir kısmı çevresel şartlardaki değişikliklere uyum sağlarken bazıları olumsuz çevre şartlarından uzak durarak yaşamlarını sürdürebilir.

Çöl hayvanları gündüz genellikle yer altına kazdıkları yuvalarda, gölge yerlerde kalıp gece aktivite gösterir.

Bazı soğukkanlı canlılar ise olumsuz çevre şartlarında hayatta kalabilmek için uyku hâlinde uzun süre bekleyebilir.

Yılanlar ve kurbağalar kışın soğuk günlerini toprak altına yaptıkları yuvalarda, kış katılığı dediğimiz bir tür uyku hâlinde geçirir. Sıcaklığın arttığı yaz mevsiminde aktiviteleri yeniden artar.

Bazı canlılar ise olumsuz çevre şartlan düzelinceye kadar uygun olan çevrelere göç eder.