hepnotBiyoçeşitlilik ve madde döngüleri: düzey, süreç ve ölçek
Konunun mantığı
Biyoçeşitlilik yalnız bir yerdeki hayvan sayısı değildir. Aynı türün bireyleri arasındaki genetik farklılıklar, farklı türlerin bulunması ve ekosistemlerin çeşitliliği ayrı düzeylerdir. Bir türün çok bireyle temsil edilmesi tür sayısını otomatik artırmaz. Tür sayısı da çeşitliliğin bütün boyutlarını tek başına ölçmez; karşılaştırmada alan, gözlem süresi, örnekleme ve kullanılan ölçüt belirtilir. Eşit sayıda tür barındıran iki alanın genetik veya ekosistem çeşitliliği farklı olabilir.
Canlıların dağılışı iklim, su, toprak, yer şekilleri, diğer canlılarla ilişkiler ve tarihsel coğrafya koşullarıyla birlikte değişir. Bu etkenler aynı yerde farklı ölçeklerde etkileşir. Bir bölgede kaydedilen tür listesini bütün kıtaya veya başka bir mevsime kendiliğinden taşımayız. İnsan faaliyetleri habitatı, bağlantıları ve madde akışlarını da değiştirebilir; tek bir gözlemden bütün etkenlerin payı veya değişimin tek nedeni ölçülmüş sayılmaz.
Karbon atmosferde, sularda, canlılarda, toprakta ve kayaçlarda farklı bileşiklerle bulunabilir. Fotosentez karbonu organik yapılara katarken solunum ve ayrışma süreçleri farklı depolar arasında geri aktarım sağlar; fosil yakıtların yanması da depolanmış karbonu atmosfere taşır. Akışlar aynı hızda değildir: canlı süreçleri ile kayaçlardaki uzun süreli depolanma ayrı zaman ölçeklerindedir. Karbon atomunun bir bileşikten diğerine geçmesi karbonun yoktan oluşması değildir; depodaki miktar, giriş ve çıkışların farkıyla değişebilir.
Azotun canlılarda kullanılabilmesi, bulunduğu kimyasal biçime ve canlıya bağlıdır; çoğu bitki atmosferdeki N2 gazını doğrudan kullanamaz. Bazı mikroorganizmalar azot bağlanmasında görev alır. Amonyumun nitrit ve ardından nitrata dönüşmesi nitrifikasyon; nitratın uygun süreçlerle azot gazına dönerek atmosfere geçmesi denitrifikasyon başlığında incelenir. Beslenme ve ayrışma da azotun canlı/cansız depolar arasındaki dolaşımına katılır. Gübre veya atık suyla taşınan azotun etkisi miktar, zaman ve alıcı ortamla birlikte araştırılır.
Su döngüsünde buharlaşma, yoğuşma, yağış, sızma ve yüzey/yer altı akışı farklı depolar arasında suyu taşır. Güneş enerjisi ve yer çekimi bu hareketlerde rol oynar; suyun dönmesi, enerjinin de aynı biçimde kapalı bir halka çizmesi değildir. Su, karbon ve azot için döngü denmesi her yerel deponun miktarının sabit kaldığı anlamına gelmez. Bir havza veya depo için bilanço kurulurken sınır, süre ve hesaba katılmayan akışlar açıklanır; küresel dolaşım tek başına her yerde kullanılabilir temiz suyun aynı olmasını sağlamaz.
Biyoçeşitlilik genetik, tür ve ekosistem düzeylerini kapsar. Madde depolar arasında dolaşırken yerel miktarlar değişebilir; su/karbon/azot akışını enerjiyle veya birey sayısını bütün çeşitlilikle eşitlemeyiz.
Adım adım bir örnek
Tamamen kurmaca tek dönem havza modelinde bütün su akışları aynı eşdeğer hacim birimindedir. Yağış90, dışarıdan akarsu girişi20, toplam buharlaşma-terleme60 ve havza dışına akarsu çıkışı35 birimdir. Yer altından sınır aşan başka akış ve başka giriş/çıkış yoktur; ölçüm hatası yoktur. Dönem boyunca toplam su depolamasındaki değişimi bulunuz. Gerçek havza ölçümü değildir.
Sınır geçen giriş ve çıkışları topla
- Giriş90+20=110 birimdir.
- Çıkış60+35=95 birimdir.
- Depolama değişimi110−95=+15 birimdir.
Sınır: Verilen modelde bütün sınır akışları listelenmiştir; gerçek havzada eksik akışlar ayrıca ölçülür.
Havza bilançosunu terim terim kur
- Değişim=yağış+akarsu girişi−buharlaşma/terleme−akarsu çıkışı yazılır.
- 90−60=30;20−35=−15;toplam30−15=+15 bulunur.
- Sızma havzanın içindeki depolar arasında kalıyorsa aynı toplam havza bilançosunda ikinci dış kayıp olarak eklenmez.
Sınır: Havza içi aktarım ile model sınırından çıkan su ayrılır; yer altı sınır akışı olsaydı ayrıca eklenirdi.
Havza içi sızma miktarı ayrıca20 verilseydi, neden otomatik ikinci bir dış kayıp olarak çıkarılmazdı?
Hatayı bul
“Su ve karbon döngüleri var; bu nedenle bir havzanın su deposu ve atmosferdeki karbon miktarı her dönemde aynı kalmalıdır.” İlk hata nedir?
İlk hatayı göster
İlk hata: Dolaşımın varlığını seçilen her yerel deponun anlık giriş-çıkış eşitliğiyle özdeş saymaktır.
Döngüler farklı depolar ve hızlar içerir. Bir deponun miktarı kendi sınırındaki giriş−çıkış farkıyla artabilir veya azalabilir; döngü sözcüğü tek başına denge kanıtı değildir.
Karbon depo sorusunda fotosentez çıkışı8 yerine14 kg C olsaydı, diğer koşullar aynıyken ne değişirdi?
Giriş6+4=10 kg C kalır; net değişim10−14=−4 kg C ve son depo50−4=46 kg C olurdu. Bu azalış karbonun yok olması değil, modelde atmosfer deposundan net olarak başka depoya aktarılmasıdır. Gerçek ekosistemde bütün akışların değişmeden kalacağı bundan çıkarılmaz.
Dersin soruları
1Kurmaca karşılaştırmada aynı alan ve sürede tam tür envanteri yapılmıştır. K ve L’nin her birinde aynı üç bitki türü bulunuyor. Aynı bir türün incelenen gen bölgesinde K’de dört, L’de iki farklı kalıtsal varyant kaydediliyor. K’de tek, L’de iki ekosistem tipi tanımlanıyor. Başka çeşitlilik ölçümü yoktur. Hangi değerlendirme veriye uygundur?
Bu soruda hata mı var?2Özgün kurmaca bir karbon depo modelinde başlangıç atmosfer deposu50 kg C’dir. Tek dönemde solunum/ayrışmadan6 kg C ve yanmadan4 kg C bu depoya giriyor; fotosentezle8 kg C depodan çıkıyor. Başka akış yoktur. Tüm sayılar CO2 kütlesi değil karbon atomlarının toplam kütlesi olarak kg C birimindedir. Dönem sonu depo ve doğru yorum hangisidir?
Bu soruda hata mı var?3Kurmaca süreç kartlarında I: topraktaki amonyumun nitrit ve sonra nitrata dönüşmesi; II: uygun mikroorganizmalarla nitratın N2 gazına dönüşüp atmosfere geçmesi; III: yağış sonrası çözünmüş azot bileşiklerinin yüzey akışıyla göle taşınması veriliyor. Kartlar miktar, hız veya canlı nüfusu vermez. Hangi eşleştirme ve sınırlı yorum doğrudur?
Bu soruda hata mı var?Kendini dene
Tüm soruları cevapla. Bitirince puanını ve zorlandığın noktaları göreceksin.
1Kurmaca iki göl aynı yöntem ve sürede örneklenmiştir. A gölünde 3 balık türü ve toplam 900 birey, B gölünde 5 balık türü ve toplam 60 birey sayılmıştır. Başka ölçüm yoktur. Hangi değerlendirme uygundur?
2Kurmaca bir bitki incelemesinde A alanı 10 ha ve 2 yıl boyunca, B alanı 2 ha ve 1 yıl boyunca örneklenmiştir; A’da 40, B’de 25 tür bulunmuştur. Bir öğrenci “A daha çeşitlidir” demektedir. Hangi değerlendirme uygundur?
3Kurmaca X vadisinde Mayıs ayında tam bir bitki envanteri yapılmış ve 30 tür kaydedilmiştir. Bir öğrenci bu listeyi Ekim ayı ve komşu Z vadisi için de aynen geçerli sayıyor. Hangi değerlendirme uygundur?
4Kurmaca bir vadide 20 yıl içinde bitki türü sayısı 48’den 36’ya inmiştir. Aynı sürede yağış azalmış, bir yol yapılmış ve habitat bağlantıları kesilmiştir. Bir öğrenci azalmanın nedenini tek bir etkene bağlıyor. Kayıp oranı ve değerlendirme hangisidir?
5Kurmaca bir gölde dönem başı su depolaması 400, dönem sonu 380 birimdir. Dönem boyunca yağış 60, akarsu girişi 90 ve buharlaşma 100 birimdir; başka giriş ve çıkış yoktur. Akarsu çıkışı kaç birimdir?
6Kurmaca iki tarlada ekili bitkilerin azot kaynağı karşılaştırılıyor. A tarlasında azot bağlayan mikroorganizmalar bulunuyor, B tarlasında bulunmuyor. İki tarlanın üzerindeki hava aynı atmosferdir. B tarlasındaki çoğu bitki için hangi ifade uygundur?
7Kurmaca iki gölün her birine yağış sonrası yüzey akışıyla 3 ton çözünmüş azot bileşiği taşınmıştır. M gölü 10 km² ve derin, N gölü 1 km² ve sığdır. Etkiler bilinmemektedir. Hangi değerlendirme uygundur?
8Kurmaca bir raporda “su atmosfer, yüzey ve yer altı arasında dolaşır; Güneş enerjisi buharlaşmayı sürdürür” yazılıdır. Bir öğrenci bundan “enerji de suyla birlikte aynı halkada döner; küresel dolaşım olduğuna göre her havzada kullanılabilir su aynıdır” sonucunu çıkarıyor. Hangi değerlendirme uygundur?
9Tamamen kurmaca kapalı bir modelde karbon yalnız üç depo arasında dolaşır: atmosfer (A), orman (O) ve okyanus (K). Dönem boyunca akışlar kg C olarak A→O 12, O→A 9, A→K 5 ve K→A 4’tür; başka akış yoktur. Hangi sonuç doğrudur?
10Tamamen kurmaca bir toprak modelinde azot yalnız amonyum ve nitrat biçimlerinde izlenir. Dönem başında amonyum 40, nitrat 5 kg N; dönem sonunda amonyum 12, nitrat 29 kg N’dir. Amonyum yalnız nitrifikasyonla azalır; nitrat nitrifikasyonla artar, denitrifikasyonla N2 gazına dönüşerek azalır. Bitki alımı, yıkanma ve başka giriş yoktur. Akışlar (kg N) ve yorum hangisidir?
Aklında kaldı mı?
Eşit tür sayısı bütün biyoçeşitliliğin eşit olduğunu gösterir mi?
Hayır. Tür içi genetik farklılıklar, ekosistem çeşitliliği ve kullanılan ölçüt/alan/süre ayrıca incelenir. Bir birey sayısı veya tek gen bölgesi de bütün çeşitliliği temsil etmez.
Azot bağlanması, nitrifikasyon ve denitrifikasyon hangi temel yönlerle ayrılır?
Azot bağlanması N2’nin kullanılabilir bileşiklere katılması; nitrifikasyon amonyumun nitrit/nitrata dönüşmesi; denitrifikasyon nitratın azot gazı yönünde dönüşümüyle atmosfer yoludur. Bunlar aynı adla anılmaz.
Kaynak ve kontrol durumu
Bu ders Hepnot için hazırlandı; üçüncü taraf soru kitabından soru veya görsel aktarılmadı. Bu, başka içerikle benzerlik olmadığının garantisi değildir.
Branş editörü incelemesi ve müfredat eşleştirmesi sürüyor; bu nedenle ders taslak olarak işaretlidir.
Müfredat için başvurulacak kaynak: MEB öğretim programları.