Ekoloji (Üretim ve Ayrışma)

Küresel Düzeyde Üretim ve Ayrışma

Konu Özeti

Dünya’da her yıl, fotosentez yapan canlılar (bitkiler) tarafından, yaklaşık olarak, 1017 gram (yak­laşık 100 milyar ton) organik madde üretilmektedir. Aynı süre içinde, yine yaklaşık aynı mik­tarda organik madde, canlıların solunum faaliyetleri sonucunda, C02 ve H20’ya dönüşmektedir (oksitlenmektedir). Ancak, üretim-ayrışma arasında tam bir denge söz konusu değildir.

Jeolojik devirler boyunca, Prekambriyum’un başlangıcından (yaklaşık 2 milyar yıl öncesin­den) bu yana, üretilen organik maddelerin önemli bir bölümü ayrışmaya uğramadan birikmiştir.

Biriken organik maddeler, anaerobik koşullardaki (anoksik veya oksijensiz) çökeltilerde ya yarı- ayrışmış ya da tamamen gömülüp hiç ayrışmamış halde fosilleşmiştir. O dönemlerde organik üretimin solunumdan daha fazla olması sayesinde, büyük olasılıkla, atmosferdeki C02 azalmış, oksijen ise son jeolojik dönemlerdeki yüksek düzeyine ulaşmıştır. Atmosferden C02’i uzun sü­reyle uzaklaştıran kireçtaşı oluşumu da, C02’in azalmasına katkıda bulunmuştur. Yerküre atmos­ferindeki yüksek 02 - düşük C02 konsantrasyonları sayesinde, daha ileri yapılı yaşam formları­nın evrimi ve sürekliliği mümkün olmuştur.

Yaklaşık 300 milyon yıl önce (Karbon döneminde), organik maddelerin üretiminin fazla ol­ması ve bunların ayrışmaya uğramadan birikmesi sayesinde fosil yakıtlar oluşmuş; bu yakıtlar da, Sanayi Devrimi’nin gerçekleşmesini sağlamıştır. Geçen 60 milyon yıl boyunca, yanardağ faaliyet­leri, kayaların parçalanıp ufalanması, toprak erozyonu, sedimentasyon (çökelme) ve güneş ışığı girdisindeki değişikliklerle beraber, biyotik dengelerde önemli kaymalar olmuş; sonuç olarak, atmosferdeki C02/02 oranında dalgalanmalar meydana gelmiştir. Atmosferik C02’de görülen bu iniş-çıkışlar, Yerküre iklimindeki ısınma ve soğuma olayları ile yakından ilişkilidir ve muhte­melen iklim değişmesinin başlıca sebebidir. Geçen yüzyılın yarısından itibaren, insanoğlunun agro-endüstriyel etkinlikleri sonucunda, atmosferdeki C02 konsantrasyonunda önemli artışlar olmuştur. Küresel bir sorun haline gelen iklim değişikliği üzerinde etkili olan C02 emisyonla­rının azaltılabilmesi ve uygulanacak yöntemlerin belirlenmesi amacıyla, devlet başkanları, 1997 yılında Kyoto’da (Japonya) bir toplantı yapmıştır. Toplantı sonunda hazırlanan Kyoto Protokolü, konuya verilen önemi ve çabaları belgeleyen uluslararası bir çalışmadır.

Ekosistem içinde gerçekleşen fotosentez, otoktonus (auto: kendi, kendine ait) üretim olarak adlandırılır. Ekosistem dışında üretilen organik maddelere ise, alloktonus girdiler denir (chthonos, “yeryüzüne ait”; allos “diğer”, Yun.). Bu kısmın daha sonraki paragraflarında, organik madde üretimi ile organik maddenin ayrışması konuları -her iki konuya da eşit ağırlık verilerek- ayrıntılarıyla ele alınmıştır. Yerkürede bugün bilmemiz gereken -belki de en önemli- değer P/R oranıdır. Bu değer, ister yerel isterse küresel ölçekte olsun, organik madde üretimi (P) ile solunum (R) arasındaki dengeyi veya dengesizliği göstermektedir. Ayrıca, gelişim halinde olan ekosistemlerin değişik süksesyon aşamaları  hakkında da önemli bilgiler edinilmesini sağlar. İnsan yapısı teknoekosistemlerde de üretimden elde edilen gelir/işletme ve bakım giderleri oranı da, bir ölçüde doğal ekosistemlerdeki P/R oranı gibi önemli bir gösterge değerdir. Günümüzün ve geleceğin dünyasını ve çevre sorunlarını anlayabilmek, bu sorunlara çözüm bulabilmek için, bu değerlerin mutlaka bilinmesi, kontrol altında tutulması gereklidir.

Açıklamalar ve Örnekler

Fotosentezin ve Üretici Organizmaların Tipleri

Kimyasal anlamda fotosentez, güneş enerjisinin bir kısmının potansiyel veya “bağlı” enerji şeklin­de, besin içinde bağlanması veya depolanması olayıdır. Oksidasyon-redüksiyon (yükseltgenme- indirgenme) tepkimesinin genel denklemi, aşağıda verilmiştir:

CO2 + 2H2A lşık ► (CH20) + 2A,

Bu tepkimenin yükseltgenme kısmı,

2H2A      ► 4H + 2A şeklinde,

indirgenme kısmı ise;

4H + CO2  ► (CH,0) + H20 şeklinde ifade edilir.

Genel olarak, yeşil bitkilerin (yeşil bakteriler, algler ve ileri yapılı bitkiler) fotosentezinde, tepki­medeki A, oksijendir. Yani, suyun yükseltgenmesi sonucunda oksijen gazı salıverilir ve bu arada açığa çıkan 4H da karbon dioksiti karbohidrala (CH20) indirger; indirgenme ürünü olarak da su açığa çıkar. Radyoaktif işaretleme ile yapılan çalışmalarda, fotosentezde açığa çıkan oksijenin, su molekülünden ayrılan oksijen olduğu belirlenmiştir.

Diğer taraftan, bakteriyel fotosentezin bazı tiplerinde, indirgenme ürünü olarak ortaya çıkan H2A, su değil başka bir üründür. Yeşil kükürt (sülfür) bakterileri (Chlorobacteriaceae) ve mor kükürt bakterileri (Thiorhodaceae) söz konusu olunca, bu ürün hidrojen sülfürdür (H2S) [H2S, inorga­nik bir sülfür bileşiğidir]. Kükürt bakterisi olmayan mor ve kahverengi bakterilerde (Athiorhodaceae) ise ortaya çıkan ürün, bir organik bileşiktir. Görüldüğü gibi, bu tip bakterilerin fotosentez etkinliği sonucunda oksijen açığa çıkmaz.

Fotosentetik bakteriler arasında, bir yan ürün olarak oksijen açığa çıkaran bakteriler, genel­likle sucul ortamda (deniz ve tatlısu) yaşayan siyanobakterilerdir. Çoğu kez, bunların organik madde üretimindeki rolleri küçüktür. Buna karşın, uygun olmayan koşullarda işlevlerini sürdü­rebilirler ve su dibi çökeltilerde belli minerallerin döngüsünü sağlarlar. Örneğin, yeşil ve mor kükürt bakterileri, kükürt döngüsü için önemlidir. Bu bakteriler, zorunlu anaerobdur (yani, işlevlerini sadece oksijensiz ortamda yerine getirebilirler). Zorunlu anaerob bakteriler, çökeltile­rin yükseltgenme-indirgenme zonları arasındaki sınır tabakasında veya suda ışık şiddetinin zayıf olduğu tabakalarda bulunur. Gel-git alanlarındaki çamur tabakaları, bu bakterileri gözlemlemek için uygun yerlerdir. Böyle yerlerde; üstte alglerin oluşturduğu bir yeşil tabaka, onun hemen altında da, anaerob bakterilerin oluşturduğu, dikkat çekici pembe veya mor tabakalar bulunur (ki bu zonda ışık yeterli olmasına karşın, oksijen yeterli değildir ve burası anaerobik veya indir­genmiş bölgenin en üst kısmıdır). Zorunlu anaerob olan kükürt bakterilerinin tersine, kükürt bakterisi olmayan fotosentetik bakteriler, genellikle fakültatif anaerobdurlar (oksijen olsa da, ol­masa da işlevlerini yürütürler). Işık olmadığında, pek çok alg gibi, heterotrof olarak da işlevlerini sürdürebilirler. Bakteriyel fotosentez olayı, kirli ve ötrofik sularda faydalı olabilir; bu nedenle, bu bakteriler ve işlevleri üzerindeki çalışmalar giderek artmaktadır. Bununla birlikte bu bakteriler hiçbir zaman, dünyanın büyük oranda bağımlı olduğu ve “düzenli” olarak oksijen üreten “nor­mal” (bitkisel) fotosentezin yerini alamaz.

İleri yapılı bitkilerdeki karbon dioksit indirgenmesi (tepkime denkleminin indirgenme kıs­mında görüldüğü gibi C02’deki karbonun, organik maddeye bağlanması), iki değişik biyokim­yasal yolla gerçekleştirilir. Bu durum, hem ekolojik açıdan hem de bitki türleri açısından ayrı bir önem taşımaktadır. Bitki türlerinin büyük bir bölümü, karbon dioksit indirgenmesi sırasın­da C3 pentoz fosfat veya Calvin döngüsü denilen biyokimyasal yolu izler. Yıllarca, fotosentez akış şeması olarak kabul edilmiş olan bu döngünün dışında, başka bir döngü daha bulunduğu 1960lı yıllarda bitki fizyologları tarafından saptanmıştır. C4 dikarboksilik asit döngüsü olarak isimlendirilen bu biyokimyasal yolla C02 indirgeyen bitkilerin yaprak damarları çevresindeki demet kını hücrelerinde, büyük kloroplastlar bulunur. Bu ayırt edici morfolojik özellik, yüz yıl kadar önce bulunmuş olmasına karşın, bunların, önemli bir fizyolojik özelliğin göstergesi olduğu düşünülmemiştir. Daha da önemlisi, C4 yolunu izleyen bitkiler ışık, sıcaklık ve suya karşı, diğer bitkilere göre farklı tepkiler gösterir. Fotosentezde karbon dioksidin indirgenmesi sırasında iki farklı biyokimyasal yoldan birini izleyen bu iki grup bitkiye, ekolojik işlevleri de dikkate alınarak, C3 ve C4 bitkileri adı verilmiştir.

C3 bitkilerinin fotosentez hızı (yaprak yüzeyinin birim alanında), ışık şiddetinin ve sıcaklığın orta derecede olduğu koşullarda en yüksek düzeydedir; sıcaklık yükseldikçe ya da ışık şiddeti arttıkça düşme eğilimi göstermektedir. Oysa C4 bitkileri, yoğun ışığa ve yüksek sıcaklık­lara daha iyi uyum sağlamıştır. C4 bitkilerinin yüksek sıcaklık ya da yoğun ışık şiddeti altında yaptıkları üretim, C3 bitkileri ile kıyaslandığında çok daha fazladır. C4 bitkileri, suyu da daha verimli şekilde kullanır: Genellikle, 1 gram kuru materyal üretmek için, C3 bitkileri 400-1000 gram suya gereksinim duyarken, C4 bitkilerinin ihtiyacı 400 gramdan azdır. Ayrıca, C4 bitkileri, C3 türlerinin aksine, yüksek oksijen konsantrasyonları tarafından dizginlenmez. Işık şiddeti ve sıcaklık yükseldikçe C4 bitkilerinin daha verimli olmasının nedenlerinden biri, fotorespirasyonun daha az olmasıdır. Diğer bir deyişle, bitkide, ışık şiddeti veya sıcaklık artışına bağlı olarak fotosentez ürünü kullanımı olmaz. Bazı C4 bitkilerinin, böceklere karşı daha dayanıklı olduğuda bildirilmiştir. Bu özellik, C4 bitkilerinin daha az protein içerme eğilimleri ile ilgili olabilir. Bununla birlikte, Haines ve Hanson (1979), tuzlu bir bataklıkta, C4 bitkilerinden oluşan döküntülerin, C3 bitkilerininkine göre tüketiciler için daha zengin bir besin kaynağı oldu­ğunu bildirmişlerdir.

C4-tipi fotosentez yapan bitki türleri, özellikle buğdaygiller (Graminae) familyası içinde yay­gındır. Beklendiği gibi, C4 türleri, ılıman ve tropik iklim bölgelerindeki çöller ve çayırlık alan­larda vejetasyonun baskın öğesidir. Işık şiddetinin zayıf olduğu ve sıcaklığın çoğunlukla düşük seyrettiği ormanlık alanlarda ve kuzey enlemlerindeki bulutlu bölgelerde nadir olarak bulunur­lar. C4 bitki türleri, kuraklık koşullarına daha dayanıklı olma eğilimindedir. Nitekim, ekosistemdeki C4 türleri, serin ve yağışlı bölgelerden sıcak ve kurak bölgelere doğru uzanan bir gradient boyunca artar. Örneğin, ABD’nin Orta-batı kesimlerindeki serin-nemli steplerden, Güneybatı’nın sıcak-kurak çöllerine doğru gidildikçe C4 türlerinin yüzdesinde artış olduğu görül­mektedir. ayrıca ılıman bölge çöllerinde, C4/C3 oranının mevsim­lere göre nasıl değiştiği de verilmiştir, insan yapısı açık alanlarda yetişen “işgalci” ya da “zararlı” ot türlerinin pek çoğu (örn., Digitaria sanguinalis), C4 türüdür.

Fotosentetik verimlilikleri (birim yaprak alanı açısından) düşük olmakla birlikte, dünyadaki fotosentetik üretimin büyük bölümünü C3 bitkileri yapmaktadır. Bunun nedeni, büyük olasılıkla, gölgeleme etkisinin bulunduğu, ışık ve sıcaklığın orta düzeyde olduğu ve farklı türlerin birlikte yetiştiği komünitelerde, C3 bitkilerinin daha rekabetçi olmalarıdır. Işık ve sıcaklığın düşük oldu­ğu koşullarda, C3 bitkilerinin C4 bitkilerinden daha üstün başarı gösterdiği. Bu olgu, “Bir bütün, parçalarının toplamından farklıdır” ilkesine güzel bir örnektir. Ha­yatta kalan tür, her zaman, monokültür ortamındaki optimum koşullarda yetişince fizyolojik üstünlüğe sahip olan tür değildir. Değişken koşullar altında -değiştiği için de optimum olmayan koşullarda- diğer türlerle birlikte (çoklu-kültür ortamında) yetişince üstünlük gösteren türler, daha yüksek oranda hayatta kalırlar. Diğer bir deyişle, tek başına iken başarılı ve verimli olan bir tür, aynı performansı ekosistem içinde gösteremeyebilir; çünkü, ekosistemde, türlerle abiyotik çevre arasındaki etkileşimler, doğal seçilim için hayati önem taşımaktadır.

İnsanoğlunun besin olarak tükettiği bitkilerin büyük bir bölümü (örn., buğday, pirinç, pata­tes ve pek çok sebze), C3 bitkisidir. Bunun nedeni, mekanize tarım için uygun bitkilerin çoğu­nun Kuzey Ilıman Bölge koşullarında geliştirilmiş olmasıdır. Tropikal kökenli olan mısır, akdarı (sorghum) ve şekerkamışı gibi bitki türleri ise C4 bitkileridir. Yapay olarak sulanan (ve sıcaklığın yüksek olduğu) kurak bölgelerde ve Tropiklerde yetiştirilmek üzere, daha çok C4 varyetesinin geliştirilmesi gereklidir.

Özellikle çöllere uyum sağlamış olan diğer bir fotosentez şekli de, crassulacean asit meta­bolizması (CAM) dır. Kaktüsler gibi çeşitli sukkulent çöl bitkileri, gündüz vakti sıcak saatlerde stomalarını kapalı tutar (böylece su kaybını engeller); gece hava serinlediğinde ise stomalar açılır. Gece vakti slomalardan içeri alman karbon dioksit, organik asitler şeklinde (CAM ismi buradan gelmektedir), yapraklarda depolanır ve ertesi güne kadar “bağlanmaz”. Güneş doğduktan sonra gündüz saatlerinde de, önceden biriktirilen organik asitler kullanılarak fotosentez gerçekleşir. Bu geciktirilmiş fotosentez, gün boyunca su kaybını önemli ölçüde azaltır; böylece, sukkulent bitkinin su dengesi ve su depolama özelliği artmış olur.

Kemosentetik bakteriler adı verilen mikroorganizmaların kemolitotrof oldukları kabul edi­lir. Bu bakteriler, hücresel bileşenlerine karbon dioksit assimilasyonu yapabilmek için gerek­li enerjiyi fotosentezle değil, basit inorganik bileşiklerin kimyasal oksidasyonuyla sağlar (örn., amonyağın nitrite, nitritin nitrata, sülfitin sülfüre, ferro demirin ferrik demire oksidasyonu gibi). Karanlıkta gelişebilirler; ancak, çoğu, oksijene gereksinim duyar. Bu bakterilere örnek olarak Thiobacillus bakterisi (kükürtlü su kaynaklarında bol bulunan bir kükürt bakterisi) ve azot bakte­rileri (azot döngüsünde önemli görevleri olan çeşitli bakteriler) verilebilir.

Kemolitotrofların dayandığı nihai enerji kaynağı, ototrofların fotosentezle ürettiği organik maddedir. Bu nedenle, bu canlılar, çoğu kez, fotosentezle karbon bağlanmasından (primer üre­timden) ziyade, karbonun dönüştürülmesinde (geri kazanımında) rol alır. Bununla birlikte, 1977 yılında, deniz diplerinde kendine özgü, nadir özelliklere sahip ekosistemler ve bu ekosistemler- de fotosentez ürününe bağımlı olmayan kemosentetik bakteriler keşfedilmiştir. Bu ekosistemler, deniz dibinde sıcak ve mineralce zengin kükürtlü suyun çıktığı volkanik bacaların çevresinde, tamamen karanlık alanlarda yer almaktadır. Burada, çoğu endemik (başka hiçbir yerde bulun­mayan) türlerden oluşan deniz canlılarıyla dolu, bağımsız bir besin ağı evrimleşmiştir. Besin zinciri, hidrojen sülfür (H.S) ve diğer kimyasalları yükselgeyerek enerji sağlayan bakterilerle baş­lar. Salyangozlar ve diğer otçullar, bu volkanik yapıların daha serin olan bölümlerinde birikmiş bakterilerle beslenir. Ayrıca, 30 cm uzunluğunda deniz tarakları ve boylan 3 m’ye ulaşan tüplü- solucanlar, dokularında yaşayan kemosentetik bakterilerle mutualistik bir ilişki geliştirmişlerdir. Ekosistemde predatör olarak da yengeç ve balıklar bulunmaktadır. Bu ekosistem ve orada bulu­nan komüniteler, erken jeolojik devirlerden beri var olan ve jeotermal enerji ile kendi kendine gerçekten de yeterli olan bir sistemi temsil etmektedir. Çünkü, ekosistem için gerekli olan enerji kaynağı, Yerküre çekirdeğinin sıcaklığı ile indirgenmiş olan kükürt bileşiklerinden sağlanmaktadır. Deniz dibindeki bu tip bir ekosistemin diyagramı, Şekil ’de verilmiştir.

Konuya küresel ölçekte bakılırsa, çok hücreli canlılarda, ototroflar ve heterotroflar arasındaki fark son derece belirgindir ve oksijen gazı, heterotroflann büyük çoğunluğunun yaşamı için zo­runludur. Bununla birlikte, mikroorganizmalar arasında pek çok tür ve varyete (bakteriler, man­tarlar, ilkel algler ve protozoonlar) çok hücreli canlılar gibi özelleşmemiştir. Özelleşme yerine, bu canlılar, oksijenli veya oksijensiz ortamda, ototrof-heterotrof özellikler arasında bir ara forma veya bir geçiş formuna uyum sağlamışlardır.

Ayrışmanın ve Ayrıştırıcı Organizmaların Tipleri

Yeryüzünün tamamı dikkate alınınca, heterotroflar tarafından yürütülen ayrışma (katabolizma) ile ototroflar tarafından gerçekleştirilen metabolizma (anabolizma), bu bölümün özet kısmında da belirtildiği gibi, birbirini hemen hemen dengeler. Bununla birlikte, bu denge hali, yerel düzeyde pek gerçekleşmez ve yöreden yöreye büyük farklılıklar gösterir. Ayrışma olayı, genel anlamda “enerji açığa çıkaran biyotik oksidasyon” olarak kabul edilirse; solunum, ayrışmanın en son aşa­ması sayılır. Solunum sürecinde oksijene ihtiyaç duyulup duyulmadığına bağlı olarak, ayrışma tipleri üç ana gruba ayrılır. Buna göre, aşağıda gruplanan ayrışma tipleri, fotosentez tiplerine aşağı yukarı paralellik gösterir:

. Tip 1. Aerobik solunum: Oksijen gereklidir; çünkü, bu süreçte oksijen gazı (moleküler oksi­jen), elektron alıcısıdır (oksidan).

. Tip 2. Anaerobik solunum: Oksijen gazı devrede değildir. Organik bir bileşik veya oksijen dı­şında bir inorganik bileşik, elektron alıcısıdır (oksidan).

. Tip 3. Fermentasyon: Tip 2 gibi, anaerobiktir; ancak, oksidasyona uğrayan organik bileşik, aynı zamanda, bir elektron alıcısıdır (oksidan).

Aerobik solunum (Tip 1), fotosentezin tersi olarak tanımlanabilir. Bu olayda, organik mad­de (CH20), C02 ve H20’ya geri parçalanır ve bu sırada enerji açığa çıkar. Bilindiği gibi canlılar, yaşamlarını sürdürmek ve hücresel maddeleri oluşturmak için enerji kullanırlar. İleri yapılı bitki ve hayvanların tümü, Monera ve Protista’nın çoğu, ihtiyaç duydukları bu enerjiyi, aerobik solu­numla sağlar. Organik maddenin solunumla tamamen ayrışması sonunda, C02, H20 ve hücresel materyal oluşur. Bununla birlikte, organik maddenin tamamı parçalanmayabilir; parçalanmayan ve enerji içeren organik bileşikler, daha sonra diğer canlılar tarafından kullanılmak üzere depola­nır. Aerobik solunum için tipik tepkime denklemi şu şekilde belirtilir:

C6H12Os + 602     ► 6C02 + 6H20

Güneşten gelen enerjinin bir bölümünün, fotosentez sırasında üretilen karbohidratlarda tutu­lup depolandığını; ayrıca, bu olay sırasında oksijen açığa çıktığını daha önce belirtmiştik. Üreti­len karbohidratın bir bölümü (örn., C6H1206gibi monosakkarit bir şeker), bizzat üretimi yapan ototrof tarafından kullanılır, geri kalan karbohidratlar da er geç bir heterotrof tarafından tüketilir. Karbohidratın yapısında depolanmış olan enerji, solunum sırasında, glikoliz ve Krebs döngüsü aracılığıyla serbest hale gelir; ayrıca, bu olay sırasında karbon dioksit ve su açığa çıkar. Görüldü­ğü gibi, hemen hemen tüm ekosistemlerde, sistemin bütünü için gerekli olan enerjiyi fotosentetik ototroflar sağlar. Dolayısıyla da, sistemin nihai enerji kaynağı Güneş’tir.

Oksijensiz solunum (anaerobik solunum), büyük ölçüde bakteriler, mayalar, küf mantar­ları ve protozoonlar gibi saprofajlarda sınırlı kalır [ileri yapılı hayvanların belirli dokularında da (örn., kasların kasılması sırasında) oksijensiz solunumun gerçekleşebildiği unutulmamalıdır]. Metan bakterileri, organik veya mineral (karbonat) karbonu indirgemek suretiyle, organik bileşik­leri ayrıştıran ve metan gazı (CH4) üreten zorunlu anaeroblardır. Genellikle “bataklık gazı” olarak bilinen metan gazı oluşumu, bataklık tipi sucul ekosistemlerde daha yaygındır. Bu gibi sucul ekosistemlerde üretilip önce su yüzeyine, sonra da havaya yükselen metan gazı okside olabilir ya da alev alarak, esrarengiz alev (ve ışık) kümeleri oluşturabilir. Bu görüntü, insanlar tarafından UFO (tanımlanamayan uçan nesneler) samlabilir! Metan bakterileri, sığır ve diğer geviş getiren hayvanların rumeninde yemlerin parçalanmasında da görev alır. Doğalgaz ve diğer fosil yakıtlar hızla tüketildiğine göre; gübre veya diğer organik kaymaklardan, büyük ölçekte metan üretimi amacıyla, bu mikroorganizmalar değerlendirilebilir.

Desulfovibrio ve sülfat indirgeyici diğer bakteri varyeteleri, anaerobik solunum (Tip 2) yapan bakteriler arasında ayrı bir ekolojik öneme sahiptir. Bu bakteriler, derin deniz diplerindeki çökeltilerde ve oksijensiz (veya oksijence fakir) sularda (örn., Karadeniz’de) yaşar ve ortamdaki sülfatı (S04), hidrojen sülfür gazına (H2S) indirger. Açığa çıkan H2S, daha sığ çökeltilere veya yüzey sularına yükselip buralarda diğer organizmalar (örn., fotosentetik kükürt bakterileri) tarafından oksitlenebilir. Üretilen H2S, Fe ve Cu gibi çok çeşitli minerallerle tepkimeye girebilir. Milyonlar­ca yıl önce gerçekleşen bu çeşit mikrobiyal olaylar ve H2S tepkimeleri, bugün endüstriyel değeri olan pek çok metal cevheri yatağının oluşmasını sağlamış olabilir. Diğer taraftan, sülfat indirge­yici bakterilerin ürettiği H2S gazı, metal yapılan korozyona uğratarak, her yıl milyarlarca dolarlık zarara yol açmaktadır. Ayrışmanın üçüncü tipi olan fermentasyon (Tip 3), yine anaerobik bir solunum şeklidir; ancak, oksidasyona uğrayan organik bileşik, aynı zamanda, elektron alıcısı olarak görev yapar. Mayalar, fermentasyon solunum şeklini kullanan mikroorganizmaların en iyi bilinen örnekleridir. Bunlar, ticari olarak önem taşır; ayrıca, toprakta da bol miktarda bulunur ve bitki kalıntılarım ayrıştırarak toprağın verimli hale gelmesine yardım ederler.

Daha önce de belirtildiği gibi, pek çok bakteri türü hem aerobik hem de anaerobik solunum yapabilme yeteneğine sahiptir. Bu iki reaksiyon tipinin son (nihai) ürünleri birbirinden farklı­dır ve anaerobik koşullarda açığa çıkan enerji miktarı, diğerine göre çok daha azdır. Örneğin, aynı bakteri türü, Aerobacter, karbon kaymağı olarak glikoz verilip hem anaerobik hem de aerobik koşullarda yetiştirilebilir. Oksijenli (aerobik) ortamda, glikozun hemen hemen tamamı, bakteriyel biyokütleye ve C02’ye çevrilirken; oksijensiz (anaerobik) ortamda, ayrışma tam olarak gerçekleşmez ve glikozun çok daha az bir bölümü hücresel karbona ve bir dizi diğer organik bileşiğe (etanol, formik asit, asetik asit ve butandiol gibi) dönüştürülür. Geride kalan glikozun (ya da organik bileşiğin) daha ileri düzeyde parçalanması (oksidasyonu) ve içindeki enerjinin açığa çıkarılabilmesi için, özelleşmiş başka bakteri türlerine ihtiyaç vardır. Toprak ve çökeltilere çok miktarda organik döküntü girdisi olursa; orada yaşayan ve bunları ayrıştıran aerobik canlılar (bakteri, mantar, protozoonlar ve diğer organizmalar), ortamdaki mevcut oksijeni hızla tüketir. Oksijen tüketimi, ortama oksijen girişinden (difüzyonundan) daha hızlı olunca, anaerobik koşul­lar meydana gelir. Bu durumda, aerobik organizmalar çalışamaz hale gelse de, ayrışma tamamen sona ermez. Ortamda, genellikle, anaerobik solunum yapan yeterince mikroorganizma çeşitliliği vardır ve bunlar sayesinde, daha düşük bir hızla da olsa, ayrışma devam eder.

Mikrokozmlar, Mezokozmlar ve Makrokozmlar

Konu özeti

Kozmos; “evren”, “düzenli sistem” anlamına gelir. Mikrokozmlar -bir akvaryumda olduğu gibi- kendi kendine yeterli olabilen, “küçük dünyalar” ya da küçük ekosistemleri ifade eder. Bunlar, gerçek doğal ekosistemlerin özelliklerini anlamak için kullanılan küçük ölçekli modellerdir ve mikroekosistemler olarak kabul edilebilirler. Daha büyük ölçekli deney tankları veya doğal ortam­da kontrol altına alınan düzenekler ise mezokozm (“orta ölçekli dünya”) adını alır. Mezokozmlar; ışık ve sıcaklık gibi doğal çevresel faktörlerin etkisi altında oldukları ve karmaşık yaşam süreçleri olan daha büyük ve daha ileri yapılı canlıları içerdikleri için, mikrokozmlara kıyasla daha gerçek­çi deneysel ekosistem modelleridir. Geniş alan kaplayan bir su akış havzası, bir doğal peyzaj ya da tüm Yerküre ise, birer makrokozmdur (doğal ekosistem veya “büyük” dünya). Kuşkusuz ki, gerçek olan ve referans alınması gereken sistemler, doğal ekosistemlerdir.

İnsanoğlu, kendi kendine gerçekten yeterli olabilen mikrokozm ya da mezokozm arayışını sürdürmektedir. Örneğin, Biyosfer-2 adıyla bilinen çalışmalar, insanoğlunu da içine alan ve bi­yolojik olarak kendi kendini yenileyebilen (biyorejeneratif olan) bir mezokozm arayışına önemli bir örnektir. Ay’da veya yakınımızdaki gezegenlerde kurulabilecek yaşam alanları için, kapalı bir sistem oluşturmak üzere Yerküremde inşa edilen Biyosfer-2, ilk girişimdir. Günümüzde kul­lanılmakta olan uzay gemisi ve uzay istasyonları, kendi kendine yetebilen durumda değildir; bu sistemler, Dünya’dan sık sık yeni kaynaklar ulaştırılmadığı sürece, uzayda yalnızca kısa bir süre kalabilmektedir. İnsan yapısı bir sistemin veya “sentesferi’in, (Severinghaus ve ark. 1994), kendine yeterli ve sürdürülebilir olması için; böyle bir sistemin tasarımı sırasında, doğal yolla evrimleşmiş olan biyosferin özellikleri ve oradaki süreçler dikkate alınmalıdır.

Açıklamalar ve Örnekler

Laboratuvar koşullarında, iki yolla mikrokozm oluşturulabilir: (l)Doğal ortamdan alman örnek­lerin kültür ortamında çoğaltılması; (2)Arzu edilen kombinasyona ulaşılmcaya kadar, aksenik (diğer canlıların bulunmadığı, saf) kültürlerden, her bir türün ortama eklenmesi. Bu sistemler, oldukça sınırlı bir hacme ve/veya alana sahip kültür ortamlarıdır. Sistem için gerekli ışık ve sı­caklık koşulları araştırıcı tarafından belirlenir. Bu düzeneğe konulan canlılar, uzun süre yaşayıp sistemdeki işlevlerini sürdürebilir; ancak, böyle bir düzenek, oldukça “yalın” ve “basitleştirilmiş” düzeydedir. Böyle sistemlerin kurulma amacı, genellikle, belirli bazı dış ortam koşullarını benze­şim yoluyla sınırlı oranda oluşturmak ve bazı bilgileri elde etmektir. Örneğin, Şekil ‘de görü­len mikrokozm, bir atık su arıtma havuzundan alınan maddelerle, o havuzun bir modeli olacak şekilde düzenlenmiştir.

İnsan yapısı mikroekosistemlerde karşılaşılan sorunlardan biri, ortamdaki canlıların tümünün -özellikle de, bakterilerin- belirlen­mesinin güç olmasıdır. Mikrokozmların geliştirilmesi ve ekolojik araştırmalar için kullanılmasın­da, H. T. Odum ve öğrencileri öncülük etmiştir.

Aksenik yaklaşımda, oluşturulmak istenen sistem; üzerinde dikkatlice çalışılmış ve önceden izole edilmiş bileşenlerin eklenmesiyle kurulur. Elde edilen kültürler, genellikle, gnotobiyotiktir (gnosis= bilgi, bilmek); çünkü, sistemin tam kompozisyonu (bakterilerin varlık veya yokluğu) bilinmektedir. Gnotobiyotik kültürler, çoğu kez bir türün veya suşun beslenmesi­ni, biyokimyasal ve diğer özelliklerini araştırmak ya da türler arasındaki etkileşimleri incelemek amacıyla kullanılır. Bunun yanı sıra, ekologlar, kendi kendine yetebilen ekosistemleri geliştire­bilmek için, daha karmaşık poliaksenik kültürlerle de deneyler yapmaktadır. Ekologların gerçek dünyada, göller ve diğer büyük ekosistemlerde yaptıkları araştırmaları iki yaklaşım (bütüncü ve parçasal yaklaşımlar) çerçevesinde yürüttükle­rini daha önce görmüştük. İşte, laboratuvar mikroekosistemlerinde izlenen ve yukarıda kısaca belirtilen iki karşıt yaklaşım, bütüncü ve parçasal yaklaşımlara paralellik göstermektedir.

Konu ile ilgili olarak, "denge halindeki” balık akvaryumu örneğini inceleyelim. Bir akvaryum­da, balıkların su ve bitkilere oranı düşük olursa, sisteme giren ve çıkan gazlar ve besinler için uygun bir denge sağlanabilir. Robert Warington, 1851 yılında yaptığı bir denemede, yaklaşık 45 litrelik bir akvaryuma, bol miktarda su otu (Vallisneria sp.), birkaç salyangoz, koşullara uygun çeşitli mikroorganizmalar ve sadece birkaç tane altın balığı (goldfish) bırakmıştır. Bu denemede, “hayvanlar ve bitkiler alemi arasında, mükemmel ve özenilecek bir denge kurulduğu” bildirilmiş­tir (Warington 1851). Araştırıcı, bu insan tasarımlı sistemde, balıklar ve bitkilerin işlevlerini ve karşılıklı rollerini açıkça belirtmiştir: Döküntülerle beslenen (detritivor) salyongozun “vejetasyon parçalarının ve mukusun ayrıştırılmasında” rol oynadığını; böylece, “zararlı olabilecek bir yapıyı, bitkilerin yetişmesi için zengin, verimli ve besinlerin kolaylıkla absorbe edilebileceği bir ürüne dönüştürdüğünü” ortaya koymuştur. Akvaryum koşullarında “denge sağlama” girişimlerinde ya­pılan yaygın hata, ortamdaki kaynaklara göre, sisteme çok fazla sayıda balık konulmasıdır. Bu durum, aşın populasyon artışının olumsuz sonuçlarına bir örnektir ve başarısızlık kaçınılmazdır. Orta büyüklükte bir balığın, kendine yetebilmesi için, bol miktarda suya ve besin sağlayacak yeterli miktarda canlıya ihtiyacı vardır (Warington’un “mükemmel” havuzunda, ancak çok az sayıda balık, buna karşın birçok farklı türün bulunduğunu hatırlayınız). Ev, işyeri veya okul gibi mekanlarda “balıkları izlemek" için kurulan akvaryumlarda, sisteme belirli aralıklarla dış destek verilmesi (besin, havalandırma, temizlik) zorunludur. Ortama çok sayıda balık konulması halin­de, bu desteğin yoğunluğu daha da artar. Diğer bir deyişle, amatör bir balık yetiştiricisi, iyi bir akvaryum kurmayı ancak ekosistem bilimi yardımıyla başaracaktır. Balıklar -ve insanoğlu- tah­min ettiğimizden daha fazla alana ihtiyaç duyarlar!

Mezokozmlar, laboratuvarlardaki kültür sistemleri (mikrokozmlar) ile doğadaki çok daha büyük, gerçek (doğal) ekosistemler/peyzajlar arasında yer alan “orta büyüklükteki” deneysel sis­temlerdir. Su kanalları ve dış ortama yerleştirilen büyük su tankları, en çok kullanılan sucul mezokozm örnekleridir. Karasal ortamlarda, belirli sınırlarla çevresinden aynlan alanlar da, kul­lanımı giderek artan mezokozm nitelikli karasal ekosistemlerdir.

Etrafı belirli sınırlarla çevrili karasal mezokozmlar, çeşitli amaçlar için kullanılmakta ve önem­li bilgiler elde edilmektedir. Yangın, pestisit uygulaması ve gübrelemenin tüm ekosistemdeki etkilerinin değerlendirilmesinde mezokozmlardan yararlanılır. Bunun yanı sıra, agroekoloji ve peyzaj ekolojisinde hipotezlerin ortaya konulması ve test edil­mesinde mezokozmların yararlı olduğu görülmüştür. Örneğin, Barrett (1968), bir çayırlık alan mezokozmunda akut insektisit stresinin etkilerini incelerken, insektisit uygulamasının kısa vadede “hedefteki” bitki yiyen (fitofagoz) böcekleri azalttığım; ancak, bunun yanında, bazı olumsuz etkilere de yol açtığını belirlemiştir. Örneğin, uzun vadede, bitki döküntülerinin ayrışma hızında yavaşlama, küçük me­meli hayvanların (örn., Sigmodon hispidus) üremesinde gecikme ve predatör (faydalı) böceklerin tür çeşitliliğinde azalma olmuştur. Dolayısıyla, bu mezokozm yaklaşımı, “tercih edilen, önerilen” bir insektisit uygulamasının, sistem bir bütün olarak ele alındığında, sistemin dinamiklerini nasıl etkilediğini göstermiştir.

Mikro- ve mezoekosistem yaklaşımıyla yapılan araştırmalar, doğanın gözlenmesi sırasında ortaya atılan ekolojik hipotezlerin test edilmesinde de yararlı olmaktadır. Örneğin, “habitatın parçalara ayrılması (fragmentasyon), tarla faresi (Microtus pennsylvanicus) populasyon dinamiğini ne şekilde etkilemektedir?” sorusu, karasal mezokozmlarla açıklanmaya çalışıl­mıştır. Bu deney sonucunda, toplam büyüklüğü aynı olan habitatlardan, parçalanmış olanda, dişi tarla faresi sayısının, erkeklerden daha fazla olduğu saptanmış; populasyonun sosyal yapısının fragmentasyondan etkilendiği gösterilmiştir. Bu çalışmadan elde edilen bulgular, habitat parçalanmasının, belirli türler üzerinde hem olumlu hem de olumsuz etkileri olabileceğini göstermiştir. Bundan sonraki bölümlerde, mikrokozm ve mezokozm yakla­şımlarının, temel ekolojik ilkelerin belirlenmesi ve aydınlatılmasına nasıl yardımcı olduğuna ait örnekler görülecektir.

Bir Ekosistem olarak Uzay Gemisi

Bir ekosistem modelini gözümüzde canlandırmanın yollarından biri, uzay yolculuğunu düşün­mektir. Ay’a gidiş-geliş gibi birkaç gün veya birkaç hafta süren yolculuklar için, kendi kendine tam yeterli olan bir ekosisteme ihtiyaç duymayabiliriz; çünkü, bu tip uzay yolculuklarında yeterli oksijen ve besini yanımıza alabilir, bu süre içinde ürettiğimiz C02 ve diğer atık ürünleri depola­yabilir veya zararsız hale getirilmesini sağlayabiliriz. Buna karşın, uzayı keşfetmek amacıyla bi­yosferden uzun süreyle ayrıldığımız takdirde, güneş ışığını enerji kaynağı olarak kullanıp tüm ya­şamsal ihtiyaçlarımızı karşılayabilen, belirli sınırlarla çevrili ve kendine yeterli kapalı bir sistemin oluşturulması zorunludur. Uzak gezegenlere ulaşma veya uzay kolonileri kurma gibi uzun süreli yolculuklar için; yaşamsal önemi olan tüm abiyotik maddeler ile bunların sistem içinde geri- dönüşümünü sağlayan ve biyolojik olarak yenilenebilme (rejeneratif) özelliği taşıyan bir uzay gemisinin tasarlanması gerekmektedir. Ekosistemde, üretim, tüketim ve ayrışma gibi vazgeçilmez yaşamsal işlemlerin, sistemdeki biyotik bileşenler veya bu işlevleri yerine getirebilen mekanik sistemler tarafından, dengeli bir şekilde yürütülmesi de zorunludur. İşte, kendi kendine yeterli olabilen böyle bir uzay gemisine, gerçek anlamda, bir insan mezokozmu gözüyle bakılabilir.

Bugüne kadar, insan(lar)la birlikte uzaya gönderilen tüm uzay gemilerinin yaşam-destek mo­dülleri, depolama tipindedir. Bazı durumlarda, su ve atmosferik gazlar, fizikokimyasal yollarla kısmen yenilenerek üretilmiştir. Yolculuk sırasında insanın alg ve hidrojen bakterileri gibi mik­roorganizmalardan yararlanma olanakları dikkate alınmış; ancak, bunda başarılı olunamamıştır. Yerküreden destek almaksızın, uzayda yaşamım uzun süre devam ettirebilecek, tümüyle kendini yenileyebilen bir ekosistem yapılması için dikkat edilmesi gereken noktalar vardır: Böyle bir mezokozm içinde büyük canlılar -özellikle besin üretimi için-, tür ve habitat çeşitliliği ve herşeyden önemlisi fazla miktarda hava ve su bulunmalıdır. Daha önce belirttiğimiz gibi balıklar ve insa­noğlu düşündüğümüzden daha fazla alana ihtiyaç duyarlar! Bu nedenle, uzaya gönderilecek bir mezokozm içinde geleneksel tanında kullanılan canlı birliklerinin ve diğer bitki komünitelerinin benzerleri yer almalıdır.

Bilindiği gibi Yerküre ekosisteminde atmosfer ve okyanuslar, bir bütün olarak, biyosferi belirli bir dengede ve kararlı bir yapıda tutmak için tamponlayıcı görev yapar. Uzaya gönderilmesi dü­şünülen mezokozm için kritik soru, bu sistemde atmosfer ve okyanusların tamponlayıcı etkisinin nasıl sağlanacağıdır. Yerküre’de karasal alanın her m2’si başına; 1000 m3’ten fazla atmosfer, he­men hemen 10,000 m3 deniz suyu ve bol miktarda vejetasyon, toparlayıcı, düzenleyici ve dönüş­türücü olarak görev yapar. Bir mezokozm içine bu miktarlarda deniz suyu ve havanın sığdırılması mümkün olmadığına göre, tek çıkar yol, uzay gemisindeki bu tamponlayıcı etkinin bir kısmının, güneş enerjisi (ve belki atom enerjisi) kullanılarak mekanik yolla sağlanmasıdır. Ulusal Havacılık ve Uzay İdaresi'ne göre (The National Aeronautics and Space Administration: NASA), “Madde giriş veya çıkışma tümüyle kapalı, geri-dönüşümü kendi içinde tam olarak sağlanan ve tümüyle kendi biyolojik bileşenleri tarafından kontrol edilen yapay bir ekosistemin oluşturulabilmesi tartışma konusudur”. Bununla birlikte, 1991-1993 yıllarında, uzayda değil ama Yerküre üzerine “tutunmuş” olarak bir mezokozm prototipi inşa edilmiştir. Biyosfer-2 adı verilen bu prototip ile ilgili çalışmalar, NASA’dan tamamen bağımsız olarak, özel fonlar tara­fından desteklenmiştir. Aşağıda, Biyosfer-2’nin öyküsü özetlenmiştir.

Biyosfer-2 Denemesi

Bir, grup insan Ay’da veya Mars’ta yerleşmek isterse, bunların biyolojik yenilenmeler (biyorejeneratif) yoluyla desteklenebilmesi (yani, orada kendi kendilerine yeterli olabilmeleri) için gerçekten neler gereklidir? Bu soruyu yanıtlayabilmek için Biyosfer-2 adı verilen bir kapsül (yaşam-destek birimi) inşa edilmiştir. Kapsül, Dünya’ya “bağlı” olarak Arizona Eyaleti’nde Tucson kentinin 50 kilometre kuzeyinde Sonoran Çölü’nde yapılmıştır (Yerküre Biyosfer-1 olarak kabul edilmiş ve bu kapsül, Biyosfer-2 olarak isimlendirilmiştir). İç alanı 12700 m2 büyüklüğünde, hava geçirmez, camla kaplı, dışarıya tamamen kapalı bir sistem ve bu sistemin dışında yer alan diğer destekleyici yapılar, Şekil 2-21’de görülmektedir. Gönüllü sekiz insan, 1991 yılı sonbaharında, dışarıyla hiç­bir madde alışverişi olmadan, iki yıl boyunca kalacakları kapsüle yerleştirilmiştir. İçeride kalanla­ra, dışardan yalnızca yaşam-destek sistemi için gerekli olan enerji akışı, ve sınırsız bilgi alışverişi (radyo, televizyon ve telefon yoluyla) sağlanmıştır.

Biyosfer-2’nin içindeki alanın yaklaşık %80’i, yağmur ormanından çöle kadar değişen, altı farklı doğal habitatı (doğal alan) temsil edecek şekilde düzenlenmiştir. Bu değişik habitat tipleri, sisteme önemli bir biyoçeşitlilik sağlamaktadır. Beklendiği gibi, kapalı sisteme konulan bazı tür­ler ortama uyum sağlarken, bazıları uyum sağlayamayıp yok olmuştur. Alanın %16’sı (yaklaşık 2000 m2’si), tarım ürünlerinin yetiştirilmesi için ayrılmıştır (tarımsal alan). Burada bitkilerin yanı sıra tavuk, keçi ve domuz gibi az sayıda hayvan yetiştirilmişi elde edilen süt ve et, gönüllüle­rin düşük kolesterollü diyetine katkıda bulunmuştur. Sekiz kişinin odalarının bulunduğu insan habitatı (kentsel alan) için tüm alanın yalnızca %4’ü ayrılmıştır. Bu durumda sistemin iç alanı; doğal, tarımsal ve kentsel alanlar olmak üzere üç temel çevre tipine göre tasarlanmıştır (bu oran­lar ABD’deki arazi kullanımına benzerdir). Biyosfer-2’deki “kentsel alan”da, Biyosfer-]’deki gibi taşıtlar veya kirliliğe neden olan endüstriler yoktur. Eğer bunlar da olsaydı ve/veya populasyon artsaydı, yaşam desteği sağlayan çok daha geniş çevreye ihtiyaç duyulacaktı. 

"Biyosfer-2’li” sekiz kişi, 1993 yılı sonbaharında iki yıllık izolasyondan sonra, hâlâ birbirlerine küsmemiş ve başlangıçtakinden daha sağlıklı bir şekilde dışarı çıkmışlardır. Sistem içinde hava ve su dolaşımı, geri dönüşüm, ısıtma, soğutma vb işlemleri gerçekleştiren karmaşık cihazlar, deneme boyunca etkin bir şekilde çalıştırılmıştır. Güneş enerjisi girdisi, sistem içinde güneş ışığı alan yerlerde özel kaplarda yetiştirilen muz bitkileri de dahil, sebze ve meyve bahçeleri için yeterli olmuştur. Ne yazık ki, toplam fotosentez, 02- C02 dengesini sağlamaya yetmemiş; bu nedenle, son altı ay boyunca, oksijen azlığına bağlı “yükseklik hastalığı”nı önlemek amacıyla, sisteme dı­şarıdan oksijen desteği verilmiştir. Oksijen üretimi beklenenden az, tüketimi de fazla olmuştur; bunun nedenleri, camların, güneş ışığının geçişini azaltması, dışarıda gökyüzünün beklenenden daha bulutlu olması ve tarımsal bölümde bol miktarda organik toprak bulunmasıdır.

Biyosfer-2 sistemi içinde yaşayan kişiler, gönüllülük esasına göre alınmışlardır. Bu kişiler; tüm besinlerini yetiştirme, cihazları kontrol etme ve birlikte çalışabilme yeteneklerinin yanı sıra, iki yıl boyunca bu kapalı ortamda yaşamayı kabul eden insanlar arasından seçilmişlerdir. Bazı bilim insanları, gönüllülerin yetişmiş araştırıcılar olmaması nedeniyle, yapılan çalışmaların “gerçek bilim” olmadığı yönünde Biyosfer-2 denemesini eleştirmişlerdir. Bu eleştirinin temelini oluşturan neden, gün-içi çalışma programında araştırma için ayrılan süre olabilir; çünkü, içerideki kişiler, uyanık oldukları sürenin yaklaşık %45’inde besin maddesi üretimi ve hazırlanması, %25’inde bakım ve onarım, %20’sinde iletişim ve ancak %5’inde küçük araştırma projelerine zaman ayı­rabilmiştir. Dinlenme ve eğlenme için ise, geride kısa bir süre (%5) kalmıştır, insan ekolojisi ve çevre mühendisliği açısından değerlendirildiğinde, Biyosfer-2 denemesi başarılı olmuştur. Her şeyden önce, bu denemeyle, Dünya’dan sürekli destek almaksızın, uzayda insan yaşamını sürdürmenin ne kadar güç ve pahalı olacağı gösterilmiştir. Bu mezokozm yaklaşımı, ayrıca, doğal ekosistemlerin insanoğluna sağladığı, fakat günlük yaşamımızda hiç fark etmediğimiz ekosistem hizmetlerinin değerini de ortaya koymuştur. Ne yazık ki, Biyosfer-2’nin, bir deneysel araştırma birimi (bir mezokozm) olarak geleceği belli değildir.

İnsanoğlu bugüne kadar, kendi kendine yeterli bir mezokozm oluşturacak düzeyde bilgiye sahip olamamıştır; gerçi, bu bilgilere ulaşılsa bile, böyle bir sistemin oluşturulabilmesi, ekonomik bakımdan da kuşkulu görünmektedir. Bu gerçeklere karşın, uzayda insan kolonileri kurulmasını savunan ateşli taraftarlar da vardır. Bu kişiler, yirmi birinci yüzyıl içinde milyonlarca insanın uzayda kurulacak kolonilerde yaşayacağını iddia etmektedir. Üstelik, Yerküre insanlarının uğraş­mak zorunda olduğu zararlı böcek ve istenmeyen diğer canlılardan arındırılmış bu kolonilerde özenle seçilmiş ve birbirini destekleyen bir canlılar topluluğu (biyota) oluşacaktır. Bu taraftarlara göre, “keşfedilmemiş sınır ötesi alanlar”ın başarılı kolonizasyonuyla, insan populasyonu büyüme­ye ve bolluk içinde yaşamaya devam edecektir. Oysa, Yerküre’nin tükenmiş kaynaklan ve bozul­muş yapısı, bu olanakları canlılara sunmaya devam edemeyecektir. Uzayda böyle bir gelişmeyi desteklemek için, güneş enerjisi ile birlikte, Ay gibi uydular ve astroidlerin mineral zenginliğin­den de yararlanılabileceği düşünülmektedir... Ancak böyle bir mezokozm içinde, değişik sosyal, ekonomik ve politik sorunlar ortaya çıkacak; biyolojik döngülerin aksaması, kirlenme ve bunları izleyen diğer sorunlar nedeniyle, yaşam gerçekten dehşet verici bir hal alacaktır. Değişik sosyo- politik güçlerin, Yerküre’de insan yaşamını ve gelişmesini ne ölçüde şekillendirdiği ve sınırlandır­dığı, kitabın bundan sonraki bölümlerinde ele alınacaktır. Biyosferimizin değişik sorunlarla karşı karşıya olduğu ve Yerküre’de uygun habitatlann gittikçe parçalanıp bozulduğu doğrudur. Bütün bunlara karşın, ölmekte olan bir biyosferden kaçıp uzayda koloniler kurma hayalleri yerine, bize sonsuz ekosistem desteği sunan Yerküre’yi koruma planlan yapmak çok daha akılcı ve sağduyulu bir yaklaşımdır. Yapılan hatalar ve bunlar için çözümler ortaya konmadıkça, kurulacak kolonile­rin akıbetinin de, Yeryüzü’ndekinden farklı olması beklenemez.