ekoloj‹ 2

Çevre Mühendisliği Ekolojisi
Ders notları
Prof. Dr. Yaşar NUHOĞLU
2010
ii
ÖNSÖZ
Çevre mühendisliği Bölümü öğrencilerinin Çevre Mühendisliği Ekolojisi Ders Notları olarak
Atatürk Üniversitesinde hazırlanan bu eser, Prof. Dr. Necmettin Çepel'in yazdığı Genel Ekoloji,
Peyzaj ekolojisi ve Orman Ekolojisi kitapları ile Prof. Dr. Fikret Berkes - Doç. Dr. Mine
Kışlalıoğlu'nun yazdığı Ekoloji ve Çevre Bilimleri Kitapları ve diğer birçok eser incelenerek
ekolojinin temel ilkelerini öğretmeye yönelik olarak hazırlanmıştır.
Çağımızda ekolojik (çevresel) ilişkilerin son derece karmaşık ve çeşitlilik arz etmesi nedeniyle
bu konuda karşılaşılacak tüm soruların cevabını bu ders notunda bulmak mümkün
olmayacaktır. Bu nedenle karşılaşılan olay veya sorunların çözümünde temel teşkil eden
bilgileri vereceği, çevre mühendislerinin karşılaşacağı sorunların çözümünde ışık tutacağı
düşüncesiyle, yararlı olacağı kanısındayız. İleriki yıllarda bu ders notunun daha da kapsamlı
olarak geliştirilmesi ve ders kitabı haline dönüştürülmesi düşünülmektedir.
Prof. Dr. Yaşar NUHOĞLU
iii
(Sayfa düzenlemede sayfa numaraları kaymış olabilir)
Bölüm ve Konu Adı
1. Bölüm: Ekolojiye giriş
____________________________________________________ Sayfa No:
..................................................................................................... .....
1
1.1. Ekolojinin tanımı ................................................................................................................ ....................
1
1.2. Ekolojiyi güncel hale getiren olaylar........................................................................ ....
2
1.3. Ekolojinin başlıca konuları................................................................................................ .................
5
1.4. Ekolojinin araştırma alanlarının sınırlarını belirleme kriterleri ...................... ...........
6
1.5. Ekolojinin alt dalları ............................................................................................................ ................
8
1.6. Ekolojinin diğer bilim dalları ile ilişkisi ....................................................................... ................
8
1.7. Ekolojinin temel kuralları ve ilkeleri …………………………………………………………………..
9
1.8. Ekolojinin araştırma ve inceleme yöntemleri .......................................................... ................
10
1.7.1. Çevrenin tanımı .............................................................................................................. ..........
11
1.7.2. Arazi ve laboratuvar deneyleri ................................................................................. ............
12
1.7.3. Model oluşturulması ve sistem analizleri ............................................................. ............
12
1.8. Ekolojik araştırmalarda karşılaşılan zorluklar ......................................................... ..................
12
2. Bölüm: Ekolojide temel kavramlar ....................................................................................... .................
14
2.1. Çevre kavramı ....................................................................................................................... ...............
16
2.2. Çevre kirliliği ......................................................................................................................... ................
16
2.3. Biyotop .................................................................................................................................... ................
16
2.4. Niş ............................................................................................................................................ .................
17
iv
2.5. Populasyon .................................................................................................................…….. .................
17
2.6. Yaşam birliği ........................................................................................................................ .................
17
2.7. Biyosfer .................................................................................................................................. .................
18
2.9. Ekolojik denge ..................................................................................................................... .................
18
2.10.. Plankton, Flora, Fauna, Biyomas ................................................................................... .............
19
2.13. Ekolojik süksesyon, çevresel tepki ................................................................................... ..........
19
2.. Biyolojik çeşitlilik, antropojen etki, adaptasyon…..................................................... ..............
20
2.16. Mutasyon, doğal seleksiyon............................................................................................... ...............
20
2.20. Sistem ve ekosistem .......................................................................................................... .................
21
2.20.1. Ekosistem kavramı ....................................................................................................................
21
2.20.3. Ekosistemlerin öğeleri ............................................................................................... .................
22
2.20.4. Ekosistemlerin işlevleri (fonksiyonları) …………………………………………………
2.21. Ekosistemlerde gelişme faktörlerine ait kavramlar ...........................................................
25
26
2.21.1. Optimum faktör ............................................................................................. ....................
26
2.21.2. Sınırlayıcı faktör ve ekolojik tölerans .............................................................. ........
26
2.12. Çevre faktörlerinin etki yasaları .................................................................................... ............
28
2.11.1. Leibig'in minimum yasası ................................................................................ ................
28
2.11.2. Vater yasası .................................................................................................... .........................
28
2.11.3. Azalan verim yasası ........................................................................................ .....................
29
2.11.4. Çevre faktörlerinin birbirini tamamlaması ilkesi ....................................................
29
v
2.11.5. Yaşam birliği temel ilkesi ................................................................................... ............
29
3.Bölüm: Ekosistemleri oluşturan doğal ekolojik faktörler ...................................................................
30
3.1. Fizyografik (mevki ) faktörler ........................................................................................... …............
30
3.1.1. Genel mevki faktörleri ................................................................................... ..................
31
3.1.2. Özel mevki faktörleri ....................................................................................... .................
31
3.2. Klimatik (iklim) faktörler ...................................................................................................... ..............
33
3.2.1. Işık ......................................................................................................................... ............................
34
3.2.2. Sıcaklık ................................................................................................................... ..........................
36
3.2.3. Hava nemi .............................................................................................................. .........................
37
3.2.4. Hava hareketleri ve rüzgarlar .................................................................................. ..............
38
3.2.5. İklim faktörlerine göre bir yerin ikliminin karakterize edilmesi .........................
39
3.2.5.1. Meteoroloji istasyonu olmayan bir yerin yağış miktarının hesaplanması..
40
3.2.5.2. Meteoroloji istasyonu olmayan bir yerin sıcaklık miktarının hesap…
41
3.2.5.3. Yağışların etkenliği ve yağış etkenliğine göre iklim tipleri ........................
42
3.3. Edafik (toprak ) faktörler ....................................................................................... ..........................
45
3.3.1. Toprak türü (tekstür) .......................................................................... ..........................
46
3.3.2. Toprağın iskelet miktarı ....................................................................... .........................
48
3.3.3. Toprak strüktürü ................................................................................ .............................
48
3.3.4. Toprak suyu ..................................................................................... .................................
48
3.3.5. Toprağın besin maddeleri ...........................................................................................
48
vi
3.4. Biyotik faktörler .............................................................................................. .............................
4. Bölüm: Ekosistemlerin incelenmesi ........................................................................................ ........................
4.1. Ekosistemlerin temel tipleri ve sınıflandırma kriterleri .....................................................
49
50
50
4.1.1. Enerji kaynağına göre ekosistem tipleri ............................................... ..................
51
4.1.2. İnsan etkisi açısından ekosistem tipleri ............................................... ..................
51
4.1.3. Egemen yaşam ortamlarına göre ekosistem tipleri ............................................
52
4.1.4. İklim-toprak-vegetasyon faktörlerine göre ekosistem tipleri .........................
51
4.2. Ekosistemlerin genel yapısı ve öğeleri ........................................................................................
53
4.3. Ekosistemlerin mekan bakımından yapısı .................................................................................
54
4.4. Ekosistemlerin canlılar toplumu bakımından yapısı ..............................................................
55
4.4.1. Ekosistemleri tür ve birey bakımından yapısı .........................................................
55
4.4.2.Ekosistemlerde organizmaların beslenme ilişkileri ...............................................
57
4.4.2.1. Organizmalararası beslenme ilişkileri ..........................................................
59
4.4.2.1.1 Beslenme Tipleri ……………… ................................................................
60
4.4.2.1.2. Beslenme ile dolaylı ilişkiler ...............................................................
62
4.4.2.2.Beslenme basamakları, besin ağı, besin zinciri ve besin piramidi .......
62
4.5.Ekosistemlerde madde ve enerji ilişkileri ......................................................................................
64
4.5.1. Enerji ve madde kavramları ............................................................................. ......................
64
4.5.2. Ekosistemlerde üretim .................................................................................... ..........................
66
4.5.3. Ekosistemlerde enerji akımı ............................................................................ .....................
67
vii
4.5.3.1. Ekosistemlerde enerji akımı ve ilk kademe verimin belirlenmesi ........
68
4.5.3.2 Bitkisel üretim ile enerji arasındaki bağıntılar ...................................................
70
4.5.4. Termodinamik yasaların ekosistemler açısından değerlendirilmesi ......................
71
4.5.5. Ekolojik dolaşımlar .......................................................................................... ..........................
72
4.5.5.1. Astronomik dolaşım .......................................................................... .........................
72
4.5.5.2. Jeosistem dolaşımı .......................................................................... ...........................
52
4.5.5.3. Madde dolaşımları ......................................................................... ............................
72
4.5.5.3.1. Hidrolojik dolaşım ............................................................ ..........................
72
4.5.5.3.2.Biyojeokimyasal dolaşımlar .............................................. .....................
75
4.5.5.3.2.1. Karbon dolaşımı ........................................................................
75
4.5.5.3.2.2.Azot dolaşımı .............................................. ............................
77
4.5.5.3.2.3.Fosfor dolaşımı ........................................................................
79
4.5.5.3.2.4.Kükürt dolaşımı .......................................................................
80
4.5.6. Ekolojik döngülere antropojen etkiler ve sonuçları ................................................
82
4.5.7. Ekolojik döngülerin korunması ve çevre mühendisliğine uygulanması ..........
85
4.5.8. Atıkların geri kazanımı (Recycling) ........................................................................... ....
86
4.6.Ekosistemlerin zamanla doğal değişimi ........................................................................................
90
4.6.1. Ekosistemlerde kısa süreli rastlantıya bağlı değişimler .........................................
91
4.6.2.Periyodik olaylara bağlı değişimler ...................................................................................
91
4.6.3. Ekosistemlerde uzun süre içerisindeki değişiklikler.............................................
93
viii
4.6.3.1.Ekolojik süksesyonun önemi ve ekosistemlerde getirdiği değişiklikler.....
96
4.6.3.2. Ekosistemlerin dinamik yapısı ................................................................................
96
4.7. Yeryüzünün büyük ekosistemleri ...........................................................................................................
98
4.7.1. Orman ekosistemleri ....................................................................................... ...............................
99
4.7.2. Tabiatı (doğayı) koruma alanları ........................................................................ ........................
100
4.7.2.1. Doğayı korumanın önemi ve nedenleri ............................................... ......................
100
4.7.2.2.Doğayı koruma alanları ve belirlenme kriterleri ....................................................
102
5. Bölüm: Popülasyon ekolojisi ..................................................................................................................................
104
5.1. Popülasyon nedir? ......................................................................................................................................
104
5.2.Popülasyonlarla ilgili özellikler ve kavramlar ................................................................................
105
5.2.1.Popülasyon büyüklüğü............................................................................. .................................
105
5.2.2.Popülasyon yoğunluğu.............................................................................. .................................
105
5.2.3.Doğum oranı ............................................................................................. .....................................
105
5.2.4. Doğurganlık oranı .................................................................................. ...................................
106
5.2.5. Ölüm oranı ....................................................................................................................................
106
5.2.6. Net göç oranı ................................................................................................................................
106
5.2.7. Yaş sınıfları ve piramidi............................................................................. ..............................
106
5.2.8. Taşıma gücü ............................................................................................ ......................................
107
5.2.9. Çevre direnci................................................................................................ ..................................
107
5.3. Popülasyonların gelişimi ve denetleyici faktörler ..........................................................................
108
ix
5.4. Popülasyon ekolojisi uygulamaları ve pratik sonuçları ................................................................
6. Bölüm: Uygulamalı ekoloji ve ekosistem Planlaması.. ......................................................................................
108
110
6.1. Ekosistem amenajmanını zorunlu hale getiren olaylar .................................................................
110
6.2 Ekosistem amenajmanı (planlaması) ve çok yönlü kullanım.......................................................
111
7. Bölüm: Çevre sorunlarının ülkemizde yasal dayanakları ve çevresel etki değerlendirmesi ........
114
7.1. Çevre sorunlarının ülkemizdeki yasal dayanakları .....................................................................
114
7.2. Çevresel etki değerlendirmesi ..............................................................................................................
115
Yararlanılan kaynaklar .....................................................................................................................................................
118