Canlılar ve Etkileşim
Canlı ve cansız varlıklar birlikte çevreyi meydana getirirler. Her canlı çevresinin bir üyesi olup, çevresini oluşturan canlı ve cansız varlıklarla sürekli bir ilişki hâlindedir. Canlıların birbirleriyle ve içinde yaşadıkları çevreyle olan ilişkilerini inceleyen bilim dalına ekoloji denir.
Canlılar Arasındaki Beslenme İlişkileri
Canlıların, besin maddelerini üreterek ya da dışarıdan hazır alarak, vücudundaki metabolik olaylarda kullanmalarına beslenme denir. Beslenme sırasında protein, yağ, karbonhidrat, vitamin, mineral ve su molekülleri kullanılır. Bütün canlı organizmalar beslenir. Çünkü beslenmek canlı yaşamı için vazgeçilmez şartlardan birisidir. Büyüme, çoğalma, hareket, enerji sentezi, boşaltım, gelişme gibi yaşam etkinliklerinin gerçekleşmesi beslenmenin yapılmasına bağlıdır. Tüketilen besin maddeleri, vücudu oluşturan maddelerin (enzim, hormon, kas, yağ, zar, kan, deri, kemik gibi) yapılması, hücre ve organlardaki reaksiyonların (solunum, sindirim, boşaltım, dolaşım, büyüme, sentez, dönüşüm gibi) düzenlenmesi ve yaşamsal enerjinin (ısı, ATP gibi) üretilmesi için kullanılır.
1. Üretici Canlılar
Üretici canlılar, hücrelerinde yeşil renkli olan klorofil maddelerini taşırlar. Klorofilli canlılar güneş ışığı, su ve karbon dioksiti kullanarak ihtiyaç duydukları organik besinleri kendileri üretirler. Bu olay, fotosentez olarak adlandırılır.
Fotosentez sırasında, güneş ışığındaki enerji organik besinlerin yapısında potansiyel enerji olarak depolanır. Su yosunları (algler), öglenalar, yeşil bitkiler ve bazı bakteriler bu şekilde beslenir. Üretici canlılar gündüzleri ürettikleri, geceleri de depoladıkları besinleri metabolizmalarında kullanırlar.
2. Tüketici Canlılar
İhtiyaç duyduğu besinleri kendisi üretmeyip, dışarıdan hazır olarak alan canlılardır. Fotosentez yapamazlar ve kendilerinden başka diğer canlı varlıkları besin kaynağı olarak kullanırlar. Tüketici canlılar, besin aldıkları kaynağa ve besin alma şekline göre farklı gruplara ayrılırlar.
a) Otçul canlılar: Daha çok bitkisel kaynaklı besinlerle beslenirler. Keçi, koyun, at, sığır, tavşan, kaplumbağa bu gruba örnek verilebilir. Bu hayvanların diş yapıları ve sindirim sistemleri selülozu sindirecek şekilde özelleşmiştir.
b) Etçil canlılar: Beslenmek için bazı hayvansal organizmaları kullanırlar. Hayvansal kaynaklı ve protein ağırlıklı olarak beslenirler. Diğer hayvanları yakalamak ve parçalayabilmek için duyu, sinir, hareket sistemleri oldukça gelişmiştir. Sindirim kanalları otçullara oranla daha kısa olup, köpek dişleri ve pençeleri (tırnak) gelişmiş yapıdadır. Aslan, köpek balığı, örümcek, kurbağa, kartal, sırtlan, tilki ve kurt bu gruba girer.
c) Hem etçil hem de otçul canlılar: Bulabildiği bitkisel ve hayvansal kaynaklı besinleri ayırt etmeden kullanırlar. Böylece karbonhidrat ve protein ağırlıklı beslenirler. Sindirim kanalları normal büyüklükte olup, duyu ve hareket yapıları gelişmiştir.
d) Ayrıştırıcı canlılar: Toprağa düşen ölmüş bitki ve hayvan artıklarını çürüterek besin ihtiyacını karşılayan canlılar ayrıştırıcı organizmalardır. Bu çeşit organizmalar karada, suda ve bütün çevrede bulunurlar. Ayrıştırıcı canlılar, canlı kalıntılarıyla beslenerek toprağın ve doğanın artıklarla kirlenmesini önlerler. Çürütme faaliyeti sonucu, ayrıştırıcılar besin ve enerji ihtiyacını karşılarken kalıntılardaki minerallerin ve tuzların toprağa geri dönmesini sağlarlar. Şapkalı mantarlar, küf mantarları, maya mantarları, bakterilerin çoğunluğu bu şekilde beslenirler.
Ayrıştırıcı canlıların faaliyeti, madde döngüsünün gerçekleşmesinde etkili bir yere sahiptir. Doğadaki minerallerin ve gazların hava ile toprak arasındaki döngüsünde ayrıştırıcılar mutlaka rol alır. Yeryüzündeki her besin zincirinde ayrıştırıcılar bulunur. Bitkilerin büyüme ve gelişmesi topraktaki minerallere bağlı olup topraktaki minerallerin tükenmemesi de ayrıştırıcıların faaliyetleri ile sağlanır. Ayrıştırıcıların olmaması sonucu yeryüzü tam bir çöplüğe dönebilir ve yaşanmaz hâle dönüşebilir. Evsel ve kentsel atıkların kokması, ayrıştırıcıların faaliyeti sonucudur. Ayrıştırıcı organizmalar doğal olan, canlı kökenli artıkları parçalayabilirlerken yapay olan artıkları parçalayamazlar.
3. Hem Üretici Hem Tüketici Canlılar
Böcekçil bitkiler besinlerini fotosentez yaparak kendileri ürettikleri için üretici, azot bakımından fakir topraklarda yaşadıkları ve azot ihtiyacını karşılamak amacıyla böcek yedikleri için tüketicidir. Yakaladıkları böcekleri hücre dışına enzim salgılayarak sindirirler.
Örnek: İbrik otu, sinek kapan
- Olayın gerçekleşme sırası şöyledir :
- Irganım (yönelim) hareketiyle böceği yakalama
- Proteinleri parçalama
- Amino asitleri hücre zarından geçirme
- Amino asitleri birbirine bağlama
Enerji Piramidi
Bitkiler, besin üretmek için güneş enerjisini kullanırlar, ürettikleri besinin bir kısmını kendileri tüketirler. Örneğin, verilen besin zincirinde buğday, keçi tarafından besin olarak tüketildiğinde yapısındaki enerji keçiye geçer. Keçi bu enerjinin bir kısmını yaşamsal faaliyetleri için kullanır, bir kısmı atık olarak çevreye verilir, Bu enerjinin sadece yüzde 10’luk kısmı keçinin vücudunda depo edilir ve besin zincirinin sonraki basamağında yer alan kurda aktarılır. Kurt keçiyi yediğinde keçinin yapısındaki enerjinin %10’unu vücudunda depolar. Dolayısıyla besin zincirinin her basamağında, enerjinin küçük bir bölümü üst basamağa aktarılır. üreticilerden tüketicilere doğru aktarılan enerji miktarını şematik olarak gösterdiğimizde aşağıdaki gibi bir enerji piramidi oluşur. Buna göre piramidin tepesine doğru gidildikçe daha az besin ve enerjinin aktarıldığını görürüz.
Enerji piramidinde aşağıdan yukarıya doğru çıkıldıkça;
- Canlı sayısı azalır.
- Depo edilen enerji azalır.
- Biyokütle azalır.
- Vücutta biriken zehirli madde miktarı (atık) artar.
Canlıların Güneş Enerjisini Kullanması “Fotosentez”
Güneş ışığı altına çıkan bir kişinin zamanla ısınması, koyu renkli eşyaların güneş ışığını emerek ısınması, güneş ışığı gören metalin zamanla ısınması gibi olaylar güneş ışığının yapısında, enerji bulunduğunu ispatlar. Güneş enerjisi, ışıma şeklinde özel bir taşıma yöntemini kullanarak yeryüzüne ulaşır, Güneş ışığı, güneş enerjisinin biçim değiştirmiş özel bir şeklidir.
Görülebilen güneş ışığı, 6 farklı renkteki ışığın karışımı sonucu oluşur. Bu nedenle eşya ve cisimler güneş ışığının bazı renklerini tutarken, bazı renklerini geri yansıtırlar. Maddeler, güneş ışığının hangi rengini yansıtırlarsa 0 renkte görünürler. Tüm renkleri tutan maddeler siyah, tüm renkleri yansıtan maddeler ise beyaz renkli olarak görünürler. Güneş ışığındaki enerji yeşil bitkiler tarafından emilerek enerjice zengin organik bileşiklerin sentezinde kullanılır.
Klorofilli Canlıların Güneş Enerjisini Dönüştürmesi
Güneş ışığının yapısındaki enerjiyi hiçbir canlı türü doğrudan metabolizmasında kullanamaz. Bu nedenle canlılar, güneş enerjisini ancak faydalanabilecekleri başka bir enerji türüne dönüştürerek hücrelerinde kullanırlar. Güneş ışığının emilmesinde ve dönüşümünün sağlanmasında klorofil pigmentleri görev yaparlar. Bitkilerin yaprak ve genç dalları ile bazı canlılarda bulunan klorofil pigmenti güneş ışığını emerek yeşil ışığın büyük bir kısmını yansıtırlar.
Klorofiller güneş ışığını bir seri reaksiyonla besin sentezinde kullanır. Böylece, güneş ışığındaki enerjinin bir kısmının besinlerin yapısında depolanması sağlanır. Bundan dolayı da, klorofîl taşıyan yapı ve organlar “yeşil renkli” olarak görürler. Çok sayıda klorofil pigmenti, kloroplast organelleri içerisinde bulunur. Bitkilerde, en çok kloroplast içeren organlar yapraklardır.
Klorofilin soğurduğu (emdiği) güneş enerjisi bir takım reaksiyonlar sonucu özel ATP moleküllerinin oluşmasında kullanılır. ATP moleküllerinin yapısında yüksek enerjili kimyasal bağlar bulunur. Daha sonra kloroplastlardaki bu ATP’ler inorganik maddelerden organik besin sentezlemesinde kullanılır. Klorofilli canlıların güneş enerjisini kullanarak karbon dioksit ve sudan organik besin sentezlemelerine “fotosentez” denir. Fotosentez olayının temelinde güneş enerjisinin kimyasal bağ enerjisine çevrilmesi vardır.
Fotosentez güneş enerjisinin kullanılmasından dolayı sadece gündüzleri gerçekleşir. Fotosentezde kullanılan su molekülleri kökler tarafından topraktan alınırken, karbon dioksit moleküllerinin bir kısmı yaprak hücrelerinden bir kısmı da gözeneklerle dış ortamdan hazır olarak alınır. Fotosentezin gerçekleşmesi ve devamlılığının sağlanması için kloroplastlara su, karbon dioksit ve ışığın ulaşması gereklidir.
Fotosentez reaksiyonlarının gerçekleşmesi sırasında dışarıdan alınan karbon dioksitlerdeki “karbon” ve “oksijen” atomlarıyla, sudaki “hidrojen” atomları glikozun yapısına katılırlar. Güneş ışığında emilen enerji karbon, hidrojen ve oksijen atomlarının kimyasal bağlarla birleştirilmesinde kullanılır. Fotosentez sonucu oluşan besinlerin yapısında kimyasal bağ enerjisi bulunur. Su moleküllerinin yapısındaki oksijenler ise oksijen gazı şeklinde dışarıya verilir.
Fotosentez yapılmasını kloroplast organelleri sağladığı için, bitkilerin kloroplast taşıyan hücrelerinde gerçekleşebilir. Fotosentezin en çok yapıldığı yer yapraklardır. Kloroplast taşımayan kök, gövde gibi kısımlar fotosentez yapamazlar. Fotosentez reaksiyonları sonucu ilk önce glikoz şekeri oluşur. Glikozun ihtiyaç kadarı yaprak hücrelerinde tüketilirken, bir kısmı yedek besin olarak nişastaya dönüştürülerek depolanır ve büyük bir kısmıda iletim damarlarıyla (soymuk boruları) gövde ve kök hücrelerine gönderilir.
Yapraklardan organlara iletilen glikozun büyük bir kısmı hücrelerde nişasta ve selüloz sentezinde kullanılır. Selüloz hücre duvarının yapısına katılırken nişasta daha sonra kullanılmak üzere lökoplast organellerinde depolanır. Yine bu olay sonucu oluşan oksijenin bir kısmı yaprak hücrelerindeki hücresel solunumda tüketilirken büyük kısmıda yaprak gözeneklerinden dış ortama atılır.
Fotosentez sonucu oluşan glikoz molekülleri bitki hücrelerindeki bütün organik moleküllerin (yağ, protein, vitamin, nükleik asit, ATP, enzim, klorofil, selüloz gibi) yapımında kullanılır. Bitkiler; glikozdan protein yapıtaşlarını oluşturmak için azot tuzlarını, klorofil oluşturmak için magnezyum minerallerini, nükleik asit oluşturmak içinde fosfat tuzlarını kullanırlar.
Fotosentezi Etkileyen Faktörler
Solunum
Sindirim, boşaltım, hareket, büyüme gibi tüm yaşamsal olayların gerçekleşmesinde enerji birimi olan ATP’ler kullanılır. ATP enerjisi özel reaksiyonlarla besinlerin yakılmasından elde edilir. Besinlerin hücrelerde parçalanarak enerji elde edilmesi olaylarının tamamına hücre solunumu denir.
Büyük yapılı olan protein, karbonhidrat, yağ gibi besinlerin yapıtaşı olan amino asit, glikoz ve yağ asitleri solunumda kullanılabilir. Yaşamın her anında enerji kullanıldığı için gece gündüz her zaman solunumla enerji üretilir. Hücre solunumunda oksijenin kullanılıp kullanılmaması durumuna göre de iki çeşit solunum vardır.
