Konu Anlatımı
Bu Konuda Neler Öğreneceğiz?
Enerji, ekosistemdeki en önemli ve en kısıtlı kaynaklardan biridir. Güneşten gelen ışık enerjisi üreticiler tarafından organik maddelere dönüştürülür ve bu enerji besin zinciri boyunca aktarılır. Aktarım her basamakta azalır; azalma kısıtlı değildir, kaçınılmazdır.
Bu konuda sayısal çalışmalar yapacağız. Bir aktarım oranı verildiğinde bir besin zincirinin her basamağındaki enerji değeri hesaplanabilir. Hangi değerin hangi basamağa ait olduğunu doğru kurmak, konunun en kritik becerisidir. Ayrıca enerji aktarımı ile biyokütle aktarımının aynı oranlarda olmadığını göreceğiz.
Ön Bilgi: Ekolojik Verim ve Net Üretkenlik
Ekolojik verim, bir üretici popülasyonunda bir dönemde üretilen organik maddenin canlı kütlese dönüşen kısmıdır. Verimin düşük olması, üreticilerin ürettikleri maddenin büyük kısmını solunum için harcadığını gösterir. Solunum, canlıların yaşamını sürdürmek için zorunlu olarak harcadıkları enerjidir.
Net üretkenlik ise brüt üretkenlikten solunum için harcanan kısım çıkarılarak bulunur. Net üretkenlik, başka canlıların kullanabileceği enerji miktarını temsil eder. Bu yüzden besin zincirinde hesaba katılan değer net üretkenliktir.
Temel Kurallar ve İlkeler
Enerji akışı tek yönlüdür. Enerji üreticilerden tüketicilere doğru ilerler, madde döngüsünün aksine yeniden kullanılamaz. Bir basamakta kullanılmayan enerji, ortamdan ısı olarak uzaklaşır.
Her basamakta enerji kaybı vardır. Canlılar yaşam, hareket, sindirim ve boşaltım faaliyetleri için enerji harcar. Ayrıca ölü organlar, dışkı ve atıklar biyokütlenin bir kısmını alınamaz hâle getirir.
Yüzde on kuralı bir yaklaşımdır. Basit hesaplamalarda bir basamaktan diğerine aktarılan enerjinin yüzde onu olduğu kabul edilir. Bu değer yaklaşık olsa da soruda başka bir oran verilirse o oran kullanılır.
Aktarım oranları basamaktan basamağa değişebilir. Bir sistemde tüm basamaklar için aynı oranı kullanmak bir yaklaşımdır. Verilen oranlar farklıysa her basamakta farklı oran uygulanır.
Biyokütle aktarımı enerji aktarımından farklıdır. Enerji aktarımı her basamakta büyük ölçüde düşerken biyokütle aktarımında düşüş oranı daha yüksek olabilir. Bu nedenle ikisi aynı kuralla hesaplanmaz.
Solunum için harcanan enerji kaybolmaz. Bu enerji canlı kütlesine dönüşür ve canlıya yaşam gücü sağlar. Sistemden çıkan enerji, solunumda kullanılan enerji değildir.
Enerji Kavramları Karşılaştırma Tablosu
Aşağıdaki tablo, enerji akışıyla ilgili kavramları tanımlar ve aralarındaki farkı görünür kılar. Sorunun kökü hangi kavrama dayanıyorsa önce o kavramın ölçütünü belirleyin, sonra şıklara geçin.
| Kavram | Tanım | Birimi |
|---|
| Brüt üretkenlik | Üreticilerin toplam olarak ürettiği organik madde | Birim alan başına birim zamanda madde |
| Net üretkenlik | Brüt üretkenlikten solunum çıkarılmış değer | Birim alan başına birim zamanda madde |
| Enerji aktarımı | Bir basamaktan diğerine aktarılan enerji | Enerji birimi |
| Ekolojik verim | Üretilen maddenin canlı kütlesine dönüşen payı | Yüzde |
| Solunum kaybı | Canlıların yaşam için harcadığı enerji | Enerji birimi |
| Besin basamağı | Enerjinin aktarıldığı sıralı düzey | Basamak sayısı |
Adım Adım Çözülmüş Örnek
Adım 1 — Enerjinin hangi değerle başladığını belirle. Soruda verilen değerin net üretkenlik mi brüt üretkenlik mi yoksa bir basamaktaki enerji mi olduğu ayrılır. Bu ayrım, sonraki tüm çarpmaların dayanağıdır.
Adım 2 — Aktarım oranını doğru yere uygula. Oran, bir basamaktan diğerine uygulanır. Bu nedenle ikinci basamağı bulmak için önce birinci basamak hesaplanır; ikinci oran doğrudan taban değerine uygulanmaz.
Adım 3 — Kaybı ya da kalanı hesapla. Soru kalan enerjiyi soruyorsa çarpma işlemi, kaybı soruyorsa çıkarma işlemi kullanılır. Kayıp ile kalan birbirinin tamamlayıcısıdır ve ikisi aynı anda istenemez.
Adım 4 — Biyokütle ile enerjiyi karıştırma. Enerji aktarımı için yüzde on kuralı kullanılırken biyokütle aktarımı için farklı oranlar verilebilir. Sorunun hangi ölçütü verdiğini ayırt et.
Sık Yapılan Hatalar
Aşağıdaki hatalar, enerji akışı hesaplarında en sık puan kaybettiren başlıklardır.
- Aktarım çarpanını taban değere uygulamak: Her basamakta oran, o basamağa gelen değere uygulanır. İkinci basamak için oranı doğrudan taban değerine uygulamak sonucu büyütür.
- Kaybı kalanla aynı saymak: Kaybedilen enerji ile kalan enerji birbirinin tamamlayıcısıdır ama aynı şey değildir. Hangi değerin sorulduğuna bakmadan cevaplanırsa hata yapılır.
- Solunumda harcanan enerjiyi kayıp saymak: Solunumda harcanan enerji canlı kütlesine dönüşür ve canlıya yaşam gücü sağlar. Sistemden ortama çıkan kayıp, kullanılmayan enerjidir.
- Enerji akışını döngüsel saymak: Enerji yeniden kullanılamaz; madde ise döngüsel olabilir. İkisinin yönü aynı değildir ve birbirine karıştırıldığında temel çelişki oluşur.
- Biyokütle aktarımına yüzde on kuralını uygulamak: Yüzde on kuralı enerji aktarımı için bir yaklaşımdır. Biyokütle aktarımında sorunun kendi verdiği oran kullanılmalıdır.
Özet
Enerji akışı tek yönlüdür ve her basamakta azalır. Enerji, üreticilerde organik maddelere dönüştürülür ve tüketicilere doğru aktarılır. Her basamakta canlıların solunum, hareket ve atık faaliyetlerinde harcanan enerji nedeniyle büyük bir kayıp olur ve bu enerji ısı olarak ortama uzaklaşır. Basit hesaplarda yüzde on kuralı kullanılır; ancak verilen oranlar farklıysa her basamak kendi oranıyla çarpılır. Brüt üretkenlikten solunum çıkarılınca net üretkenlik bulunur ve tüketicilere aktarılabilecek enerji budur. Enerji döngüsel değildir; madde akışından temel farkı budur.
Bir tarlada ölçülen brüt üretkenlik ile net üretkenlik arasındaki farkı yorumlayınız. Bu fark büyükse o tarlanın üretkenliğinin nasıl değişeceğini tartışınız. Ardından verilen bir aktarım oranıyla dört basamaklı bir besin zincirinde enerjinin nasıl azaldığını hesaplayınız ve bu azalmanın üst basamakta oturan canlı sayısını nasıl etkilediğini açıklayınız. Son olarak biyokütle aktarımının aynı kuralla hesaplanıp hesaplanamayacağını gerekçesiyle yanıtlayınız.
Ne Öğreneceğiz
Enerjinin üreticilerden tüketicilere doğru tek yönlü bir akış hâlinde aktarılmasını, her basamakta büyük bir payın kullanılamaz biçimde kaybolmasını ve bunun biyokütle ile üretkenlik üzerindeki sonuçlarını hesaplama; enerji akışını madde akışından ayırarak yorumlama becerisi. Bu konuda ögrenme çıktıları:
- Enerji akışının tek yönlü olduğunu ve neden döngüsel olmadığını açıklayabilir.
- Her trofik basamakta enerjinin büyük bir payının solunum ve atık faaliyetlerinde kullanıldığını gerekçesiyle anlatabilir.
- Verilen bir aktarım oranını kullanarak bir besin zincirindeki basamakların enerji değerlerini hesaplayabilir.
- Biyokütle aktarımı ile enerji aktarımının farklı oranlarda gerçekleşebildiğini karşılaştırabilir.
- Brüt üretkenlik, net üretkenlik ve ekolojik verim kavramlarını ayırt edip aralarındaki ilişkiyi hesaplayabilir.
- Enerji akışı ile madde döngüsü arasındaki temel farkı örneklerle tartışabilir.
Basit Örnek ve Günlük Yaşam
Günlük yaşamda ve mesleki bağlamda bir uygulama:
Soru: Enerji akışı neden tek yönlüdür?
- Canlıların enerji tükettiği düşünülür.
- Tüketilen enerji kimyasal olarak kültürlenmiş kütleye dönüşür.
- Sistemden kalan kısım ısı olarak ortama verilir ve geri dönüşmez.
Sonuç/cevap: Tüketilen enerjinin ısı olarak ortama verilmesi nedeniyle geri dönüşmez
İleri Örnek
Daha ileri bir uygulama:
Soru: Bir üretici popülasyonu 50000 birim organik madde üretmiştir. Bunun 20000 birimi solunumda harcanmışsa ekolojik verim yüzde kaçtır?
- Canlı kütlesine dönüşen miktar bulunur.
- Bu miktar toplam üretime bölünür.
- Sonuç yüzde 60 bulunur.
Sonuç/cevap: Yüzde 60
Kendini Dene
Soru: Enerji akışını madde akışından ayıran üç ölçüt yazınız ve her birini bir ekosistem örneğiyle açıklayınız.
Örnek cevap: Puanlama anahtarı: Yön farkı belirtilir: enerji tek yönlü, madde döngüsel olabilir (5 puan). Yeniden kullanılabilirlik farkı belirtilir (5 puan). Kayıp yerinin farkı belirtilir: enerji ısı olarak sistemden çıkar, madde başka ortamlara geçer (5 puan). Her ölçüt için bir örnek verilir (5 puan). Örnek verilmeyen ölçüt için puan düşülür. Toplam 20 puan.
