Enerji, en basit deyişle “İş yapabilme gücü dür. Tüm organizmalar dışarıdan enerji alarak yaşamlarını sürdürür. Doğanın enerji kaynağı Güneş’tir. Bkosistem adı verilen (belli bir alanda yaşayan ve birbirleriyle sürekli etkileşim içinde olan canlılarla, cansız çevrenin oluşturduğu) bütünün tüm işlevleri, güneş enerjisi kullanımı ile gerçekleşir. Bu nedenle, ekolojik enerji yaklaşımının temel görüşünde Yerküre, genellikle dişlileri güneş enerjisi ile dönen büvük bir makinaya benzetilir.
Güneş’ten gelen enerji, sürekli olarak Yer-yüzü’ndeki çeşitli canlılar arasında aktarılır, türlü değişimlere uğrar. Bu işlemler sonucunda ısı enerjisi olarak yeryüzünden önce atmosfere sonra uzaya yayılır. Güneş enerjis.ni ilk kullanan canlılar yeşil bitkilerdir. Yeşil bitkiler, güneş enerjisini fotosentez yoluyla toplarlar, biyokimyasal enerji olarak yapılarında biriktirirler. Bitki dokularında biriken bu enerji, besi zinciri yoluyla diğer canlılara aktarılır. Enerjinin, besin zinciri boyunca canlılar arasında aktarılmasına, ekosistemde enerji akımı adı verilir.
Her türlü C3nlı için enerji kaynağı, besin olarak kullanılan maddedeki biyokimyasal enerjidir. Tüm canlılık işlevleri (solunum, büyümek, üremek vb ), enerji kullanımı gerektirir ve çeşitli enerji dönüşümlerini içerir. Enerjinin en son dönüştüğü şekil ısı enerjisidir. Yani kullanılan enerji kaybolmaz, Birinci Termodinamik Kanunu (Enerji Sakımı Kanunu) gereğince, ancak bir şekilden öbürüne dönüşür (Şekil 1). Bu de-
Bu yazı dizimizde ekolojik enerji kavramı, ekesistemterdeki (yani ekolojik sistemlerdeki) tüm enerji ilişkilerini kapsayacak şekilde ele alınmıştır. Bu kavram, organizmalar arasındaki tüm besin alışverişlerini; aynı zamanda insan teplumlarıyle çevreleri arasındaki enerji ilişkilerini de içermektedir.
Bundan önceki yazıda ekolojik enerji yaklaşımının geçtiği çeşitli aşamaları özetlemiş, 1940-1960 yılları arasında geliştirilen kuramsal yaklaşımların. giderek insan toplumlarına nasıl uygulandığını açıklamıştık. Bu konuların ayrıntılarına girmeden ve günümüz enerji yaklaşımını tarım ve besin sorunlarına uygulamadan önce, bazı temel kavramların üstünde kısaca durmak gerekir.
ğişimlerde enerjinin niteliği de değişir. İkinci Termodinamik Kanununa göre, her değişimde enerji daha düzenli ve yoğun bir biçimden daha dağınık ve daha az yoğun bir şekle dönüşmektedir. İkinci Termodinamik kanununun enerji açısından önemi şudur: Her enerji dönüşümünde mevcut enerjinin bir kısmı iş yapamayacak (canlılık işlevleri için kullanılamayacak) kadar dağınık ve düzensiz bir şekle girer. Bu nedenle besin zinciri boyunca yinelenen enerji aktarımları sırasında, enerjinin “kullanılabilir” kısmı giderek azalır (Şekil 2). Ekologlar bu kaybın, her aktarımda yaklaşık r/r 90 olduğunu saptamışlardır.
Yeryüzü ekosisteminin işlerliğini sağlayan yakıt durumunda olan güneş enerjisi, ancak biyokimyasal enerjiye çevrildikten sonra diğer canlılar tarafından kullanılabilir. Bitkiler, güneş enerjisini tüm canlılar tarafından kullanılabilir bir şekla dönüştürdüklerinden, ekosistemin temel enerji üretkenleri anlamına, temel üreticiler diye adlandırılır. Bu nedenle, temel üreticilere de ekosistemdeki enerji çalışmalarında özel bir yer verilir.
Temel üretim ile fotosentez (özümleme) aynı şey değildir. Temel üretim miktarı, güneş enerjisinin fotosentez yoluyla biyokimyasal enerjiye dönüştürülmesi sonucu ortaya çıkan organik maddelerin miktarıdır. Fotosentez işleminde temel ürün, karbondioksiti sudan ayıran hidrojenle indirgenmesi sonucu elde edilen glikoz gibi basit şekerlerdir. Bu şekerlerin bir araya konulmasıyla, ya da onlara değişik atom ve kimyasal grupların eklenmesiyle, bitki bünyesini oluşturan ve yaşaması için gerekli olan tüm organik moleküller sentezlenir.
Temel üretimi belirlemenin bir yolu, bitkileri, dolayısıyla üretilen organik maddeleri toplayıp tartarak biyolojik ağırlık olarak göstermektir. Tarımcılar yıllardan beri ürünlerinin miktarını “bu yıllık üretim şu kadar ton buğday, şu kadar ton tütün” diye belirlerken biyolojik ağırlık (biomass) kavramını kullanırlar. Ancak çiftçiler ürünlerini ölçerken sap, yaprak, kök gibi kısımların ağırlığını hesaba katmazlar. Ekologlar İsa, bitkilerin biyolojik ağırlıklarını bulmak için kök, tohum, sap, meyve gibi tüm kısımlarını kullanırlar. Biyolojik ağırlık, temel üretimden başka, ekosistemin diğer canlı öğelerinin üretimini belirlemek için de kullanılır. Biyolojik ağırlık kuru ve yaş ağırlık olarak gösterilebilirse de ekolojik çalışmalarda genellikle ‘‘kuru biyolojik ağırlık” yeğlenir. Bunun nedeni değişik bitki kısımlarındaki su miktarının değişik olmasıdır. Ekolojik enerji çalışmalarında biyolojik ağırlık genellikle enerjiye çevrilir. Bir organik madd-nin kalori olarak enerjıi karşılığını bulmak oldukça kolay bir işlemdir. Kalorifik değeri yani
kalori olarak karşılığı, bu organik madden lori ölçen özel bir fırında tamamiyle ya sıyla ortaya çıkan ısının değeri ile ölçü’ü^ neğin tarım ekosistemlerinin enerji üretin celenlrken enerji birimi olarak kilokalori kullanılır
Ekolojide toplam fotosentetik üretime I temel üretim denir. Net temel üretim isej kinin solunum yoluyla kendi metabolik İsla için kullandığı enerjinin organik madde karşıtı düşüldükten sonra kalan değerdir.
Net temel üretim = Brüt temel üre Solunum
Bir ekosistemdeki bitkilerden, başka la organik madde kaybı olmuyorsa, bu biti tüm kısımlarının toplanıp ölçülmesiyle, sis net temel üretimi için bir değer bulunmuş) Ancak doğal ekosistemlerde, otobur hayva bitkilerle beslenmediği durumlar hemen yok gibidir. Bir sistemdeki bitkiler toplar^ çüldüğü zaman, ancak gözle görünür, orta lan kısımları ölçülmüş olur. Bu kısım, kendi metabolik harcamalarının dışında bfl organik madde ve bitkiyle beslenen otobı^ vanların yemlerinden arta kalan kısımdan Ölçüm anına kadar bitkinin ne kadarının otobur hayvanlar tarafından yenildiği bilinmez. Bir yerdeki bitkilerin toplanar jik ağırlık olarak gösterildiği durumlaTİ edilen değerin fotosentetik üretimin tû-de metabolik harcamalar ve beslenmeleri kalan üretim olduğunu göz önünde tutar.