I. BÖLÜM : ekolojiye giRİŞ

2.7. BİYOSFER
Kelime anlamı olarak "yaşam dünyası" anlamına gelmektedir. Canlıların yaşam dünyası deyince, tüm yeryüzünü yani tüm ekosistemleri anlaşılır. Yeryüzünde egemen yaşam ortamlarına göre karalar ve sular olmak üzere iki ana mekan vardır. Karalara ait yaşam dünyası "biyojeosfer", sulara ait yaşam ortamı da "biyohidrosfer" olarak adlandırılır ve biyosfer = biyojeosfer + biyohidrosfer olarak gösterilir. Tanım olarak biyosfer, " Yeryüzünü saran alt atmosfer tabakaları ile litosferin canlıları barındırmaya elverişli olan kısmı arasında kalan mekandır".

İnceleme ve araştırma kolaylığı bakımından biyosfer ekosistemlere, ekosistemler biyotoplara, biyotoplar da ekolojik nişlere ayrılmaktadır.

2.8. HABİTAT
Yaşam ortamı veya yetişme ortamı olarak da bilinen habitat, bir canlının yaşadığı ya da arandığı zaman bulunabileceği, ihtiyaçlarını karşıladığı yerdir. Çevre ile eşanlamlıdır.
2.9. EKOLOJİK DENGE
Bir ekosistem veya ekosistemler bütününün yapısını oluşturan canlı ve cansız varlıkların zaman içerisinde aralarındaki ilişkilerle oluşturduğu ve doğal süksesyonla devamlı olarak canlıların yaşamı için daha olumlu bir yaşam ortamı yaratmaya yönelik dinamik süreçlerin meydana getirdiği canlılar ve cansız çevreleri arasındaki uyumlu bir yaşam beraberliğidir. Doğal denge ile eşanlamlıdır.
2.10. PLANKTON
Deniz, göl ve akarsular gibi su ortamı içerisinde asılı olarak serbest ve çok yavaşça hareket eden mikroskobik canlılardır. Bitkisel planktonlara (fotsentetik pigment taşıyan) fitoplankton, hayvansal planktonlara zooplankton denir.
2.11 FLORA VE FAUNA
Herhangi bir ekosistemde bulunan karakteristik bitki topluluklarına (bitkilerin tümüne) flora, karakteristik havvan topluluklarına (hayvanların tümüne) da fauna denir.
2.12. BİYOMAS
Biyokütle olarak bilinen bu terim; bir türe veya çeşitli türlerden oluşan bir topluma ait yaşayan organizmaların herhangi bir zamanda sahip olduğu toplam ağırlığıdır şeklinde tanımlanır. Başka bir tanımı da söyle yapılabilir: bir ekosistem veya alanın birim alanından birim zaman içerisinde alınan organik maddenin toplam kuru ağırlığıdır. Amaca göre yaş olarak da belirtilebilir. Türkçe'de biyokütle, canlı kütle olarak da belirtilen biyomas'ın bitkisel mi yoksa hayvansal mı olduğu ve türü önemlidir. Çünkü ekosistemlerin verimi belirlenirken çoğu zaman biyomas'ın enerji karşılığı istenir. Biyokütleyi enerjiye çevirmek için canlı türünün ve su içeriğinin bilinmesi gerekir. (Bakınız Tablo ).
2.13. EKOLOJİK SÜKSESYON (EKOLOJİK GELİŞME AŞAMALARI)
Yeryüzünü oluşturan bitki ve hayvan toplulukları başlangıcından beri yaşadıkları çevrenin toprak, sıcaklık ve yağış gibi fiziksel faktörleri ile etkileşim içindedir. Bu etkileşimin sonucu olarak canlılar çevreye uyum, cansız çevre de canlılara uyum için devamlı bir gelişme ve dinamizm gösterir. Jeolojik devirlerden beri doğal kurallar içerisinde ekosistemlerin verim gücünü ve canlıların çevre koşullarına uyumunu artırıcı yönde sürdükleri ve günümüzde son aşamasını gördüğümüz gelişme süreçlerine ekolojik süksesyon denir.
2.14. ÇEVRESEL TEPKİ (ÇEVRE DİRENCİ)
Bir canlı populasyonunun sınırsız artışını engelleyen ve onu dengede tutan her türlü fiziksel, kimyasal ve biyotik etkenlerin tümüdür. Canlının doğal dengenin müsaade ettiğinden fazla olan bireylerini öldürür.
2.15.BİYOLOJİK ÇEŞİTLİLİK
Bir ekosistemdeki canlı türü çeşitliliği ve fazlalığı. Hem tür hem de genetik açıdan çeşitlilik.
2.16. ANTROPOJEN ETKİ
İnsanların çeşitli faaliyetleri sonucu oluşturduğu, doğal etkilerin dışındaki tüm etkiler.
2.17. ADAPTASYON
Canlıların, yaşadığı ortama her yönüyle uyum sağlaması için geçirdiği doğal kalıtsal (genetik) değişimlere denir. Bu değişim ve çevreye uyum süreci doğal kurallar içerisinde (eşeyli üreme, konjugasyon, tranformasyon, transdüksiyon gibi) devam eder. Ekolojik süksesyonun bir parçası olan adaptasyonla canlılar daha olumsuz koşullara karşı dayanıklı ırklar geliştirir. Bu değişim nesilden nesile aktarılır. Örneğin sarıçam ağacı dünyanın hiçbir yerinde deniz seviyesinde ve 2500 metre yükseklikte doğal olarak yaşayamaz. Ancak geçirdiği adaptasyonlarla Trabzon-Of Çamburnu yöresinde deniz seviyesinde ve Kars-Sarıkamış'ta 2500 metre yükseklikte doğal olarak yaşamaktadır.
2.18. MUTASYON
Kromozom ve genlerin yani DNA'nın yapısında meydana gelen normal dışı değişimlerdir (eksilme, artma, bozulma). Bu değişimler sonucu genetik bilgi (kod) da değişir. Üreme hücrelerinde görülen mutasyonlar nesilden nesile aktarılırken, vücut hücrelerinde görülenler sadece bireyin yaşamını etkiler. Mutasyona neden olan faktörlere (X ve ultraviyole ışınlar) mutagenetik faktörler denir. Mutasyon sonucu genellikle olumsuz özellikler kazanılırken (çeşitli kanser tipleri, gelişme bozuklukları, 6 parmaklılık) nadiren de olumlu özellikler kazanılabilir.
2.19. DOĞAL SELEKSİYON
Eğer ekosistemlerde tüm gelişme faktörleri uygun olsaydı canlı bireyler aritmetik veya geometrik olarak artış gösterir, yeryüzü kısa sürede yaşanmaz olurdu. Bu durumu engelleyen, çevresel tepki olarak adlandırdığımız olay sonucu doğan bireylerin birçoğu ölür (İnsan bu durumdan büyük oranda hariç tutulabilir). Doğal seleksiyon (elenme, ayıklanma) sonucu ortama uyamayan canlıların çoğu ölür, genetik olarak dayanıklılar yaşama şansı bulurlar. Bu olaya doğal seleksiyon (elenme) denir.
2.20. SİSTEM VE EKOSİSTEM
2.20.1. SİSTEM
Sistem, bir bütün olarak düşünülebilen ve bütünün çalışmasını birlikte sağlayan parça ve süreçler topluluğudur veya "Öğe, element yahut alt sistem adı verilen, bir bütün olarak düşünülebilen ve bütünün ana fonksiyonunu birlikte gerçekleştiren parça ve olaylar topluluğudur" Bu anlamda yan yana gelen parça ve süreçlerin bir sistem oluşturması için şu koşulları sağlaması gerekir; a) Bu parçalar, belirli bir eylemi gerçekleştirmek için sürekli olarak düzenli ilişkiler sağlayacak şekilde bir araya gelmelidir, b) Her parça veya öğe sistemin çalışmasına katkıda bulunacak bir işleve sahip olmalıdır.

Doğada genel olarak, "açık sistemler" ve "Sibernetik sistemler" olmak üzere iki tip sistem mevcuttur. Ancak bunların yanında teorik olarak düşünülen ve günlük hayata uygulanamayan çevresinden İzole edilmiş "kapalı sistemler"den de düşünülür. Biyolojik ve ekolojik sistemler açık ve sibernetik karakter taşır.

Açık sistemler: Fonksiyonlarını yapabilmesi için dış çevre koşullarına bağımlı, dışarıdan madde ve enerji alan ve dışarıya madde ve enerji veren sistemlerdir. Bu nedenle açık sistemler, kendilerine girdi sağlayan ve çıktı üreten, çevrelerine bağımlı sistemlerdir. Doğal sistemlerin hepsi açık sistem karakterindedir. Örneğin, tüm biyolojik sistemler dış çevreden güneş enerjisi, karbondioksit, oksijen, su ve besin maddeleri alırlar ve çevreye yine fotosentez ve diğer metabolik faaliyetler ile madde ve enerji verirler.

Sibernetik sistemler: Çevrelerine uyumlu olarak fonksiyonlarını yürütebilmek için sistemin bazı çıktılarını, geleceğin bazı girdilerini kontrol amacıyla kullanırlar. Yani fonksiyonlarını düzenli olarak sürdürebilmek için oluşturdukları atık maddeleri daha sonra ham madde olarak kullanabilecek mekanizmalarına sahiptirler.

Bu tanımlar dikkate alındığında ekosistemlerin açık ve sibernetik sistemler olduğu kolayca anlaşılabilir.
2.220.2. EKOSİSTEM
Canlılar ilk yaradılışından günümüze değin ister dostça, ister düşmanca olsun birbirleri ve içinde bulundukları ortam ile karşılıklı çok karmaşık ilişkiler kurarak yaşamışlardır. İşte doğadaki canlı ve cansız öğelerin kombinasyonundan oluşan bu yaşam ünitelerine ekosistem demekteyiz. Yeryüzü, ekolojik özellikleri ve boyutları itibarıyla çok değişik mekan birimlerinden oluşan bir mozaik gibidir. Bu mozağiyi oluşturan farklı birimlerin sayısı, inceleme ölçeğine göre değişir. Konuyu ekolojik yaklaşım açısından değerlendirince hangi boyutta olursa olsun tüm bu mekan birimlerine ekosistem denir. Bir canlı yaşadığı ortamdaki diğer canlılar ve cansız çevre öğeleri ile sistemli ilişkiler kurarak kendine özgü bir dünya, yaşam ortamı yarattığı düşünülürse, Ekosistemi, " doğadaki canlı ve cansız öğelerin aralarında karşılıklı ilişkiler kurarak oluşturdukları madde dolaşımları ve enerji akımları ile kendini yenileyen ve besleyen kendilerine özgü yaşam üniteleri veya kendilerine özgü biyolojik sistemler" olarak tanımlanır. Ekosistemlerin varlığının temeli olan madde ve enerji dolaşımları ve bunların sonucunda oluşan yenilenme; hava, su ve toprak ile üretici organizmalar arasındaki ilişkiler sayesinde besin ve enerjinin oluşması, bunların tüketiciler tarafından kullanılması, atıkların, organik çürüntü ve dışkıların çeşitli yollarla ortama geri verilmesi şeklinde işleyen karmaşık ve çok hassas bir mekanizma ile gerçekleşir.

Ekolojik görüş açısından bakıldığında evrenin başlıca iki ana varlıktan oluştuğu görülür. Bunlar; canlılar ve canlıların içinde bulunduğu cansız çevredir. Bu iki varlık aralarında son derece karmaşık ama sistemli ilişkiler kurarak biyosfer dediğimiz yaşayan organizmalar yani canlılar dünyasını oluşturur. İşte ekosistemler biyosferin herhangi bir parçasını veya bütününü ifade etmek için kullanılan bir terimdir. Gerçi tüm evren tek bir ekosistem olarak kabul edilebilir ise de fonksiyonel olarak evrenin sayısız ünitelerinin her biri birer ekosistem olarak da düşünülür. Diğer bir deyişle, canlılar dünyasının sayısız ünitelerinden veya dilinimlerinden her birine ekosistem denir. Canlılar ve içinde yaşadıkları fiziksel çevrenin ne kadar çeşitlilik gösterdiği düşünülürse, ekosistemlerin de o derece çeşitli ve kompleks yaşam ortamları olduğu ortaya çıkar. Gerçekten bir kıta, bir okyanus bir ekosistem olarak kabul edilebileceği gibi bir orman, bir çayırlık, bir göl hatta bir akvaryum ve sera da bir ekosistemdir. Dünyamızda; mercan adalarında 1 santimetrekaresinde 1 gram mercan ve alg bulunduran bir ekosistemden binlerce kilometrekarelik alanlara yayılmış okyanus büyüklüğüne kadar çok çeşitli ekosistemler vardır. Örneğin, atmosfer yeşil bitkilere karbondioksit vermekte, yeşil bitkiler de atmosfere oksijen üretmekte ve atmosferde bu değerli varlığı diğer canlılara göndererek onların yaşayabilmesini sağlamaktadır. Bu basit örnek biyosferdeki sayısız sistem ağlarının birinin belki de sadece bir ipliğini oluşturmaktadır. Bu çeşitlilik nedeniyle makro, meso ve mikro ölçekleri zaman zaman kullanılmaktadır.

Ekosisteme eşdeğer bir kavram olarak özellikle Rusya'da kullanılan bir terim de Biyojeosönoz'dür. Yeryüzündeki canlıların (bios), cansız çevre ile (jeosphere) etkileşim içinde bir beraberlik (cenose) oluşturarak yaşadıklarını ifade eden bu deyim ekosistemle yaklaşık aynı anlamda kullanılmaktadır.
2.20.3 EKOSİSTEMİN ÖĞELERİ
Ekosistem; doğadaki canlı ve cansız öğelerin aralarında karşılıklı ilişkiler kurarak oluşturdukları madde dolaşımları ve enerji akımları ile kendini yenileyen ve besleyen kendilerine özgü biyolojik sistemlerdir (Şekil ). Bu sistemler temelde canlı ve cansız olmak üzere iki öğeden oluşur. Bu öğeler aynı zamanda ekolojik fonksiyonlar, ekolojik faktörler olarak da adlandırılır. Ekolojik faktörler dahil oldukları gruplarlara göre aşağıdaki gibi sınıflandırılır.

Şekil:Ekosistemlerin şematik gösterimi (Çepel, 1992)

Canlı (Biyotik) Faktörler

- İnsanlar

- Hayvanlar

- Bitkiler

- Mikroorganizmalar

Cansız (Abiyotik) Faktörler

- Fizyografik (mevki) faktörler

- Klimatik (iklim) faktörler

- Edafik (toprak) faktörler

- Kimyasal faktörler

2.20.3.1. İnsanlar
Fonksiyonel olarak hayvanlarla beraber tüketiciler grubunu oluştururlar. Canlı faktörler içerisinde apayrı bir yeri vardır. Diğer tüm canlılar bulundukları çevrenin doğal koşullarına uymasına rağmen insanlar doğayı değiştirir, kendine uydurur. Bu nedenle doğada apayrı bir fonksiyona sahiptir. Diğer canlılar doğal kaynakları hemen hemen hiç değiştirmeden kullanmasına rağmen, insanlar doğal kaynakları birçok farklı şekilde değiştirerek kendi amaçlarına uygun barınaklar, yiyecekler, giyecekler, ulaşım araçları, savaş araçları ve sayısız ürün oluşturur. Bu esnada da ekoloji bilim dalının doğmasında en önemli etken olan çevre kirleticileri oluşturarak doğaya (alıcı ortama) verir. Böylece doğayı ve doğal (ekolojik) dengeyi alt üst eder. Amaç, az emekle çok iş yapmak olduğu için doğal dengeyi düşünmez (çok az düşünür). Böylece ekosistemler hiçbir zaman doğal haliyle kalmaz ve insan tarafından değiştirilir.
2.20.3.2. Hayvanlar

Fonksiyonel olarak insanlarla beraber tüketiciler grubunu oluştururlar. Beslenme açısından etobur (carnivor) ve otobur (herbivor) ve et ve ot yiyenler (omnivor) olmak üzere üç gruba ayrılırlar. Otoburlar bitkilerin fotosentezle ürettikleri organik maddeleri kullanarak yaşarlar. Bitkilerden aldıkları bitkisel besinleri kendi dokularında kullanarak hayvansal besinlere dönüştürürler. Etoburlar diğer hayvanlarla beslenirken et ve ot yiyenler hem bitkisel hem de hayvansal besinlerle beslenirler. Beslenme etkinlikleri esnasında beslendikleri canlı türünün populasyon denetimini yaparak doğal dengeye katkıda bulunurlar.

Yuva yapma gibi bazı istisnalar hariç tutulursa doğal kaynakları hemen hemen hiç değiştirmeden kullanırlar. Yuva yapma olayı da doğaya ve doğal koşullara uyma amacıyla yapılır ve doğayı minimum tahrip eder.
2.20.3.3. Bitkiler (Üreticiler)

Canlılığın temeli sayılırlar. Havadan karbondioksiti, topraktan su ve mineral maddeleri alarak güneş enerjisini kulanarak klorofil sayesinde organik maddeleri sentezlerler. Bu organik maddeler besin basamakları ile diğer canlılar tarafından kullanılır. Temel üreticiliklerinden dolayı bazı bilim adamlarının “Bugün herhangi bir bitkiye teşekkür ettiniz mi?” ibaresine muhatap olurlar.

2.20.3.4. Mikroorganizmalar (ayrıştırıcılar)

Ekosistemlerde üretici ve tüketicilerin oluşturduğu atıkları parçalayarak yeniden kullanılabilir hale getirirler. Çoğunluğu heterotroftur. Bu nedenle parçaladıkları organik maddeler aslında kendi besin kaynaklarıdır. Organik maddeleri çürütme (saprofitizm), enzimatik kimyasal yolla daha küçük moleküllere parçalama (fermantasyon) ve mineralize etme (minerallerine ayırma, mineralizasyon) işlemleri sonucu yeniden kullanım için ekolojik döngülere kazandırırlar. Çevre mühendisliğinde 'En uygun çözümü doğa bulmuştur' ilkesi gereği arıtma tesislerinde mikroorganizmaların ayrıştırma özelliğini kopya edilerek arıtma işlemini gerçekleştiririz. Ayrıştırma işleminde en fazla mantarlar ve bakteriler görev alırlar. Biyolojik arıtma tesislerinde kullandığımız aktif çamur denilen mikroorganizma kültürü çoğunlukla bakterilerden (ve protozoalar) oluşur.

Ekosistemlerin cansız öğeleri 3. Bölümde incelenmiştir.

2.20.4. EKOSİSTEMLERİN İŞLEVLERİ (FONKSİYONLARI)

Ekosistemleri oluşturan canlı ve cansız öğeler ekolojik dengeyi oluştururken aşağıda belirtilen üç temel işlevi yerine getirirler.

- Madde dolaşımları

- Enerji akımları

- Populasyon denetimleri

2.20.4.1. MADDE DOLAŞIMLARI
Ekosistemlerdeki maddeler ekolojik dolaşımlar ile devamlı devir halindedir. Üreticiler güneş enerjisi, besi suyu ve karbondioksiti kullanarak fotosentezle organik maddeleri üretirler (Her güneş ışığı aslında bir elektrondur ve maddedir). Bu organik maddeler daha sonra hayvanlar tarafından besin kaynağı olarak kullanılır ve bitki ve hayvanların ölümü ile toprağa (alıcı ortama) geçerler. Burada mikroorganizmalar tarafından parçalanarak tekrar kullanılabilir hale döner ve bitkiler tarafından kullanılırlar. Eğer bu maddeler bir defaya mahsus olarak kullanılsaydı, tekrar kullanım olmasaydı, toprak ve sular inorganik maddelerce fakirleşir ve 'Liebig'in minimum yasası' gereği fotosentez işlemi gerçekleşmez, ya da çok az gerçekleşirdi. İnorganik maddelerin bitkiler tarafından organik madde olarak sentezlenip hayvanlara, buradan mikroorganizmalar tarafından tekrar parçalanarak bitkilere aktarılması ekosistemlerdeki 'madde döngülerini' oluşturur. Madde döngülerinin şematik görünümü Şekil 'de verilmiştir.

Şekil . Madde dolaşımının şematik görünümü.

2.20.4.2. ENERJİ AKIMLARI
Ekosistemlerde maddeler dolaşım halinde olmasına rağmen (ekolojik dolaşımlar), enerji besin piramidinin herhangi bir basamağında sadece bir defaya mahsus olarak kullanılır ve ısı veya kullanılamaz halde besin basamağını terk eder (Şekil ). Bu nedenle ekosistemlerde madde dolaşımı ve enerji akımı deyimleri kullanılır. Bu konu ileriki bölümlerde daha geniş olarak açıklanmıştır.

Şekil . Sadeleştirilmiş enerji akış şeması.

2.20.4.3. POPULASYON DENETİMİ
Eğer doğan veya tohumdan biten tüm canlılar yaşama imkanı bulsaydı doğada canlı popülasyonlarının bazıları aritmetik, bazıları da geometrik olarak artarak tüm yeryüzünü istila ederdi. Oysa çevre direnci dediğimiz canlıların popülasyonlarının gelişmesini engelleyen faktörler sayesinde canlı popülasyonlarındaki birey sayısı hiçbir zaman aritmetik veya geometrik olarak sınırsız artamaz. Çevre direnci veya çevresel tepki, dünyaya gelen bireylerin birçoğunun ölmesine ve böylece doğada türler ve bireyler arasında dengeli bir yaşam oluşmasını sağlar. İşte doğadaki türler ve bireyler arasında dengeli bir yaşam oluşmasını sağlayan mekanizmalara popülasyon denetimi diyoruz. Popülasyon denetimi canlıların çevresinde bulunan canlı ve cansız faktörlerden oluşur. Örneğin bir tavşan veya yaban ördeği gibi popülasyonlar yiyecek, iyi hava koşulları, uygun yaşam alanı gibi koşulların varlığı ölçüsünde artar; karşılaştıkları avcıların sıklığı, hastalık, ekolojik rekabet ve yaşam alanlarının daralması ölçüsünde azalır.Domuz-kurt-tilki-tavşan-ot biyolojik zincirinde canlılar birbirini yiyerek popülasyonlarını dengeler. Popülasyonları dengeleyen sadece besin ilişkileri değil çevresel tepki olarak adlandırdığımız tüm ekolojik faktörlerdir. Böylece doğal denge sağlanır. İnsan hariç diğer tüm canlı popülasyonları çevre faktörlerinin olumsuz etkileri ile ekolojik dengenin elverdiği ölçüde sınırlı olarak artar.
2.21. EKOSİSTEMLERDE GELİŞİM FAKTÖRLERİNE AİT KAVRAMLAR
Bir ekosistemdeki birey veya toplumların gelişimini etkileyen veya kısıtlayan faktörler birçok bilim adamı tarafından araştırılmış ve bazı tanımlamalar ile belirli kavram veya terimler haline dönüştürülmüştür. Bu kavramlar aşağıda açıklanmıştır.
2.21.1. OPTİMUM FAKTÖR

Bir canlının en iyi gelişim yapmasını veya en yüksek ürün vermesini sağlayan en elverişli durumdaki çevre faktörüne denir. Örneğin Doğu Anadolu bölgesinde bitkilerin gelişmesi üzerinde en etkili faktör (optimum faktör) sıcaklık iken Akdeniz Bölgesinde topraktaki su (yağıs) miktarıdır. Optimum faktör kavramı bazen da birkaç ekolojik faktörü içerecek şekilde geniş anlamda kullanılmaktadır. Örneğin, bu populasyon bu bölgede (örneğin; sarıçam Bolu-Aladağ ormanlarında) optimumdadır deyince populasyonun gelişimini etkileyen en önemli birkaç faktör veya fazlaysa tüm faktörler kastedilir. Aslında her faktörün de canlıların en iyi gelişmesini sağladığı bir nokta (veya bir aralık) vardır. Bu noktaya da a faktörün optimumu denir. İnsan için optimum vücut sıcaklığı 37°C 'dır dendiğinde, insanın en iyi gelişim yaptığı sıcaklığın 37°C olduğu anlaşılır. İnsan bu sıcaklık derecesinin altında veya üstünde en iyi gelişimini yapamaz.

2.21.2. SINIRLAYICI FAKTÖR VE EKOLOJİK TÖLERANS
Canlıların yaşamını sağlayan çevre faktörleri her zaman optimum şiddette bulunmazlar. Bu faktörlerin bazen biri bazen da birkaçı optimum sınırının altında veya üstünde olabilir. Bu durumda da canlının gelişmesi ideal durumdan yani yapabileceği en yüksek gelişimden az olur. Sıcaklık, su miktarı, oksijen, ışık miktarı gibi ekolojik faktörlerin etki ve şiddet derecesi bazen o kadar düşer veya yükselebilir ki canlılar o koşullarda ancak ölmeden yaşayabilirler fakat yaşamlarını güçlükle sürdürürler. Canlıların ekolojik faktörlerin etki ve şiddetinin az veya çokluğu dolayısıyla yaşamlarını güçlükle sürdürdükleri faktör veya faktörler şiddetine "pessimum" denir. Canlıların yaşamını sınırlayan faktör veya faktörlerin birisi minimumda, birisi de maksimumda olmak üzere iki tane pessimum'u vardır (Şekil ). Pessimuma ait bu iki sınır değer arasındaki şiddet etkisi o canlı için "tölerans alanı " olarak adlandırılır. Bu alan canlının zarar görmeden dayanabileceği bir çevre faktörünün en düşük ve en yüksek şiddetteki değerleri arasında kalan aralık veya genişliktir. Bu nedenle bu aralığa o canlının "ekolojik töleransı", "ekolojik esnekliği" veya "reaksiyon genişliği" denmektedir. Reaksiyon genişliği içindeki yaşam etkinlikleri bir çan eğrisi şeklindedir. Eğrinin üst kısmında bir optimum alan bulunmaktadır. Ancak şematik olarak simetrik görünen bu çan eğrisi birçok organizma için asimetrik bir şekil almaktadır. Bu da o canlının çevre faktörlerinin minimum ve maksimum şiddetlerine karşı farklı yaşam tepkisi vermesinden kaynaklanmaktadır.

Şaekil.2 Ekolojik faktör şiddetine bağlı olarak bir organizmanın teorik gelişme eğrisi.

Sınırlayıcı faktörler ve canlıların bu faktörlere karşı verdiği tepkiler birçok bilim adamı tarafından incelenerek zaman içerisinde belirli kural ve yasalar haline getirilmiş ve bu kurallara "çevre faktörlerinin etki yasaları" denmiştir. Şimdi bu yasaları kısaca gözden geçirelim.
2.22. ÇEVRE FAKTÖRLERİNİN ETKİ YASALARI
Çevre faktörleri dediğimiz zaman canlı çevre faktörleri (üreticiler, tüketiciler ve ayrıştırıcılar) ve cansız çevre faktörleri (toprak, iklim ve mevki özellikleri) anlaşılır. Çevre faktörlerinin etki yasaları denince herhangi bir çevre faktörünün bir canlının büyüme ve gelişmesi üzerindeki etkileri anlaşılmaktadır. Bu konuda yapılan ilk araştırmalar tarım alanlarında birim alandan daha fazla ürün elde etmek amacıyla yapılmıştır ve genellikle topraktaki besin maddelerinin, ışığın ve suyun bitki gelişimi üzerindeki kısıtlayıcı etkilerini içerir. Sonraki yıllarda bu araştırmalara çeşitli doğa ve çevre bilimleri ile uğraşan bilim adamları da katılmıştır. Bu araştırmalar ve araştırma sonucunda elde edilen bulgular sırasıyla şöyle özetlenebilir.
2.22.1. LİEBİG'İN MİNİMUM YASASI
Liebig bir ziraatçi olup tarım alanlarındaki bitkilerin gelişmesini etkileyen en önemli faktörleri araştırmış ve bulduğu sonuçları şöyle özetlemiştir: "Bir tarlanın verimi, onun minimumdaki (en fazla eksiği görülen) besin maddesi ile orantılıdır". 1840 yılında ilk kez ortaya atıldığından birçok eksik yönleri olduğu görüldü. Bunlar; (1) Ürün üzerinde sadece besin maddesi değil ışık, sıcaklık gibi ekolojik faktörlerin de sınırlayıcı etki yapması, (2) Sadece minimumdaki besin maddesi değil, maksimumdaki besin maddesinin de verimi sınırlaması, (3) Besin maddesinin miktarı yanında çeşitli besin maddelerinin arasındaki oranın da verimi sınırlayıcı etki yapması gibi nedenlerle zaman içerisinde diğer araştırmacılar tarafından bu yasanın eksik yönleri giderilmeye çalışılmıştır.
2.22.2. VATER YASASI

Yapılan araştırmalarda bir tarla veya ekosistemin bitkisel verimini sadece besin maddeleri değil diğer faktörlerin de etkilediği bulunmuş ve Vater yasası geliştirilmiştir. Bu yasa da, " Bir yetişme ortamının verimliliği onun en elverişsiz özelliği ile sınırlandırılır " şeklinde özetlenebilir. Bu yasa ekolojik faktörlerin etkisini büyük ölçüde ifade etmekle birlikte şu bakımdan eksiktir. Ürün verimi üzerinde sadece en elverişsiz durumda olan faktörler (pessimum) etkili değildir. Bunun yanında optimumdan uzaklaşan faktör şiddeti de verimi olumsuz yönde etkiler. Bu nedenle de bu yasa "azalan verim yasası" veya "çevre faktörlerinin etki yasası" ile tamamlanmıştır.

2.22.3. AZALAN VERİM YASASI

Mitscherlich tarafından ortaya konan ve başka bir ifadeyle çevre faktörlerinin etki yasası olarak da bilinen bu yasa şu şekilde ifade edilebilir," Herhangi bir ekolojik faktörün şiddeti optimuma yaklaştığı oranda, bu faktörün ürün verimi üzerindeki kısıtlayıcı etkisi azalır" veya "optimumdan en uzakta olan faktör, verim üzerine en önemli etkiyi yapan faktördür". Örneğin, soğuk bölgelerdeki canlılar için en önemli cevre faktörü sıcaklık, kurak bölgeler için de sudur. Zira buralarda bu iki faktör bu bölgelerde optimumdan en uzak olan faktördür. Balık ve su canlıları için de suda çözünmüş oksijen miktarı aynı şekilde düşünülebilir. Ancak birçok ekosistemde özellikle edafik ve fizyografik faktörlere bağlı olarak olumsuz bir çevre faktörü diğer faktörler tarafından telafi edilebilir. Buna dayanarak da aşağıdaki kural geliştirilmiştir.