I. BÖLÜM : ekolojiye giRİŞ

Bir ekosistemdeki çeşitlilik değerleri o ekosistemin dengesi hakkında önemli bilgiler verir. Zira bir yaşam birliğinin yapısal dengesi tür sayısının çokluğuna önemli derecede bağlıdır. Yapılan araştırmalar tür bakımından zengin yaşam birliklerinin tür sayısı bakımından fakir yaşam birliklerine göre çok daha kararlı olduğunu ortaya koymuştur. Bunun tipik bir örneğini orman ekosistemlerinde görebiliriz. Örneğin, yalnızca kızılçamdan (Pinus brutia L.) oluşmuş bir orman böcek afetleri ve yangın gibi çevre koşullarına karşı çok hassas olacağı gibi çıkabilecek bir yangınla tamamen yok olacakken, yapraklı ağaçlarla karışık bir orman ise yangına karşı çok daha az hassas olacak ve oluşabilecek böcek afeti ise o böceğin tercih ettiği tür ağacı yok edebilecektir. Ekosistemlerde tür sayısının cok olması ile ekosistem dengesi arasındaki olumlu ilişki, bir yetişme ortamında bulunan farklı türlerin beslenme, barınma, mekan temini gibi yaşam etkinlikleri ile çevresel koşulların, organizmaların populasyonlarının artmasını kontrol altında tutmasından kaynaklanmaktadır. Ancak o ekosistemde öteden beri şüregelmekte olan biyotik ve abiyotik çevresel faktörlerin herhangi birinin yıl içinde extrem hal alması (aşırı kuraklık, aşırı yağış, tarımsal mücadele ilacı kullanımı sonucu bu ilaca dayanıklı bir türün aşırı üremesi ve bunlar gibi ) bu dengeyi bozucu yönde etki eder ve ekosistemler bu etmenler karşısında zaman zaman denge halinden ayrılabilirler. Buradan şu sonucu çıkarabiliriz, " ekolojik sistemlerin dengesi onları meydana getiren öğelerin karşılıklı ilişkilerinin dengesine bağlıdır." Bu nedenle yaşam birliklerinin dengesi konusunda bir yargıya varabilmek için tür ve birey sayısı gibi faktörlerin yanında tür içi ve türler arası özelliklerin de iyice bilinmesi ve mümkünse modellemeler yapılması gerekir.

4.4.2 EKOSİSTEMLERDE ORGANİZMALARIN BESLENME İLİŞKİLERİ
Ekosistemlerdeki tüm canlılar için üretilen besinlerin kaynağını, fotosentetik organizmaların topraktan besin maddeleri ve su, havadan da karbondioksit almak suretiyle fotosentez yaparak güneş enerjisini kimyasal enerjiye çevirerek organik madde üretmeleri teşkil eder. Böylece hem kendilerinin hem de diğer organizmaların besinleri oluşturulur. Üretilen organik maddeler diğer organizmalar tarafından sıra ile yapısını değiştirmek suretiyle kullanılır. Bu şekilde üreticilerden tüketicilere doğru bir besin akışı olayı ekosistemlerde beslenme ilişkilerini oluşturmaktadır. Besin kaynakları ve besin kaynağına uzaklığı bakımından ekosistemlerin yapısını oluşturan canlılar ototrof organizmalar (üreticiler), heterotrof organizmalar (tüketiciler ) olmak üzere iki gruba ayrılır. Ancak ayrıştırıcılar heterotrof organizmalar olmasına rağmen bazen bunlar üçüncü bir grup olarak da incelenmektedir. Bu gruplar kısaca tanıtılacaktır.

1- Üreticiler (ototrof organizmalar)

Ototrof organizmaları çoğunlukla fotosentez yapan yüksek organizasyonlu bitkiler oluşturur. Ancak mikrobiyoloji dersinden hatırlayacağımız gibi algler ve kemosentez yapan bakteriler de bu gruba girerler. Bu canlılar doğada temel üreticilerdir. Diğer tüm canlılar bunların ürettiği organik maddeye bağımlıdır.Besin zincirinin birinci halkasını (T₁ ) oluştururlar. Bilindiği gibi fotosentez;

6 CO₂ + 6 H₂O -------- C₆ H₁₂ O₆ + 6 O₂ formülüyle gösterilir. Havanın karbondioksidi ve su, klorofil tarafından güneş ışığı alınarak organik madde üretilir. Bu olay için gerekli enerji güneşten geldiği için, ışıkla yapılan biyolojik sentez anlamında fotosentez olarak isimlendirilir. Bu yolla üretilen enerji canlı hücrelerinde mitokondriler tarafından yapılan solunumla enerjiye dönüştürülerek canlılık faaliyetleri için kullanılır. (şekil ??)

Şekil ..? Fotosentez ve solunum olaylarının şematik gösterimi.
Doğadaki organik maddenin büyük bir kısmı bu yolla sentez edilir. Bunun yanında bilindiği gibi kemosentez, ototrof mikroorganızmalar tarafından güneş ışığından yararlanmadan inorganik bileşiklerin oksidasyonu ile kimyasal sentezler yapılması olayıdır. Bunun tipik örneği kükürt bakterileridir.

6 CO₂ + 12 H ₂ S -------- C₆ H ₁₂ O₆ + 12 S + 6 H₂ O reaksiyonunda görüldüğü gibi kükürt bakterileri, hidrojen sülfürü oksitleyerek gerekli enerjiyi almak suretiyle organik madde üretirler.

Yeryüzündeki toplam fotosentezin bir yaklaşıma göre % 40'ının (Benton and Warner, 1974), bir yaklaşıma göre de % 80'inin (Stugren, 1978 ), deniz ve okyanuslarda yaşayan fotosentetik organizmalar tarafından yapıldığı, geri kalanının ise diğer bitkilere ait olduğu tahmin edilmektedir. Yeşil bitkilerin en önemli fonksiyonu güneşten gelen ışın enerjisini kimyasal enerjiye çevirip depo etmeleridir. Fotosentez olmasaydı bugün canlılık da olmazdı. Bu nedenle bu organizmalara primer üreticiler denmektedir.

2- Heterotrof organizmalar (tüketiciler )

Yaşamları ve metabolik faaliyetleri için gerekli enerjiyi ototrof organizmaların ürettiği organik maddeleri alıp bünyelerinde sindirerek yapısını değiştirmek suretiyle elde ederler. Tamamen hazır organik maddeye bağımlı olarak yaşarlar ve hazır organik maddeleri alıp kendi bünyelerine uygun hale getirirler. Ototroflar tarafından üretilen organik maddeleri tükettikleri için de bunlara tüketiciler denir. Doğal denge veya ekolojik denge açısından üç önemli görevi yerine getirirler. Bunlar;

- Doğadan organik bileşikler ile su, hava vbg. inorganik maddeleri protoplazmalarına alarak sindirirler ve oluşturdukları atıkları tekrar doğaya verirler. Bu atıklar üreticiler tarafından kullanılırlar.

- Ototroflar tarafından depo edilen kimyasal enerjinin bir kısmını kendi protoplazmalarına aktararak ısı enerjisine dönüştürürler.

- Beslenme etkinlikleri esnasında populasyonları kontrol altında tutarlar.

Bu gruba insanlar, hayvanlar ve birçok mikroorganizma girmektedir. Beslenme şekillerine göre dört alt gruba ayrılırlar.

2a- Primer tüketiciler ( bitki yiyenler = herbivorlar )

Bunlar besin zincirinin ikinci halkasını ( T₂) oluştururlar. Tamamen bitkisel maddeye bağımlı olarak bitkilerle beslenirler. Tavşan, koyun, geyik, tırtıl, inek, manda vbg. canlılar olup bunlar diğer canlılar için hayvansal besin maddesi hazırlarlar.

2b- Sekunder tüketiciler ( et yiyenler = karnivorlar )

Besin zincirinin üçüncü halkasını (T₃) oluştururlar. Primer tüketicileri yiyerek beslenirler. Yılan, kurbağa ve birçok kuş türü örnek olarak sayılabilir.

2c- Et yiyen yırtıcılar ( tersiyer tüketiciler )

Yırtıcılıkla da olsa et ile beslenen bu canlılar et ile beslendikleri için karnivorlar ile aynı besin halkasında bulunurlar (T₃). Bu canlılar besinlerini çoğunlukla sekonder tüketicilerden yırtıcılıkla elde ederler. Kartal, baykuş, tilki, atmaca ...

2d- Bitki ve et yiyenler ( omnivorlar )

Bu canlılar hem bitkisel hem de hayvansal besinlerle beslenirler. Besin zincirini dördüncü halkasını yani T₄ basamağını oluştururlar. Kedi, köpek, domuz, ayı ...

T _{2 ,}T ₃ ,T ₄ basamakları diğer canlılarla beslendiği için bunlara canlı yiyen anlamında "biophage" denir. Bazan da büyük canlılarla beslendikleri için makro tüketiciler ismini alırlar.

2e- Ayrıştırıcılar (mikro tüketiciler )

Gerek üreticiler ve gerekse tüketiciler metabolik faaliyetleri esnasında oluşturdukları atıkları alıcı ortam dediğimiz çevreye verirler. Bu atıklar eğer hiç bir canlı organizma değmeden kalsalar sıcaklığın etkisiyle büyük bir kokuşma oluştururlar. Bu da doğal dengeyi alt üst edebilir. Ancak organik atıklar doğada bitkiler, hayvanlar ve mikroorganizmalar tarafından fiziksel ve biyolojik olarak parçalanırlar. Ancak burada en önemli görev T₅ basamağındaki ayrıştırıcılar dediğimiz mikroorganizmalara düşer. Mikroorganizmalar ölü ve atık organik maddeleri birçok biyolojik ve enzimatik faaliyetleri sonucu parçalayarak kademeli olarak mineralize eder yani inorganik hale getirirler. Bu da doğal denge ve ekolojik döngüler için çok önemli bir geri besleme mekanizmasıdır. Böylece mineralize olan organik maddeler tekrar üreticiler tarafından kullanılırlar. Böylece doğada biyojeokimyasal madde döngüsü dediğimiz olay gerçekleşir. Ayrıştırıcılar bitki ise, saprofit, hayvan ise soprozoa adını alır.

Ekosistemlerde canlı varlıkların üretim ve tüketim fizyolojileri farklı olduğu için bunların beslenme ilişkilerinde oynadığı roller de farklıdır. Bu nedenle organizmalar arasında özel biyosönötik süreçler oluşur. Beslenmeden kaynaklanan organizmalar arası ilişkiler hakkında kısaca bilgi verilecektir.
4.4.2.1. ORGANİZMALARARASI BESLENME İLİŞKİLERİ

Ekosistemlerdeki organizmaların beslenme dinamiği incelenirse organizmalar arasında çok yönlü ilişkilerin olduğu ğörülür. Bu ilişkilerin bir kısmı organizmaların yaşam etkinlikleri ile doğrudan, bir kısmı ise dolaylı olarak ilişkilidir. Bu ilişkiler kısaca açıklanacaktır.

4.4.2.1.1 BESLENME TİPLERİ

Beslenme tipleri veya beslenme ile doğrudan bağıntılı olan ilişkiler canlıların beslenme ve barınma etkinlikleri esnasında ortaya çıkan rekabet, yırtıcılık, parazitlik, simbiyoz (ortakyaşam), amensalizm, kommensalizm, kooperasyon ve mutualizm gibi ilişkilerdir. Bunlar özet olarak Tablo’da verilmiştir.

Not: Anlam kargaşası oluşmaması için simbiyoz yaşam şekli verilmemiştir.

- Rekabet:

Aynı beslenme basamağındaki iki canlı tür veya organizma aynı besin maddesine bağımlı olarak yaşıyorsa ve o besin maddesi bu canlılar için yeterli değilse bu besini temin için bir yarış başlar yani rekabet olur. İşte rekabet, sınırlı bir yaşam kaynağı için iki populasyon veya organizma arasında savaş yaratacak ilişkilerdir. Rekabet ile tarafların biri diğerini ortadan kaldırır. Ancak her iki taraf da rekabetten zarar görür.

- Yırtıcılık(Predetörlük):

Bir canlının daha küçük bir canlıyı veya daha yüksek beslenme basamağındaki bir canlının daha aşağı beslenme basamağındaki bir canlıyı öldürerek beslenmesi olayına denir. Birinciye baykuşun yarasayı yemesi, ikinciye de kurt ile kuzu örnek olarak verilebilir. Burada beslenene "yırtıcı" besinine de "av" veya "kurban" denir. Diğer örnekler olarak, kuş-sinek, ipekböceği-dut yaprağı, atmaca-küçük kuşlar verilebilir.

- Parazitlik (asalaklık):

Parazitlik, bir canlının (parazit) fizyolojik veya yapısal olarak kendinden daha büyük bir canlının (konukçu) üzerinde veya içinde sürekli veya geçici olarak yerleşip yaşayarak o canlıdan beslenmesi olayıdır. Parazitin konukçuya bağlılığı vücut maddelerine, enzimlere, besin maddelerine, oksijene ve sıcaklığa ait ihtiyaçlardan doğabilir. Parazit bu ihtiyaçlara ömür boyu bağımlı olabileceği gibi hayatının bir devresinde de bağımlı olabilir. Parazit konukçunun vücudu içinde yaşarsa endoparazit (bağırsak solucanı, tenya vbg.), vücudu dışında yaşarsa ektoparazit (bit,pire, kene vbg.) adını alır.

- Simbiyoz (ortakyaşam)

Bu terim bazı bilim adamları tarafından canlılar arasındaki karşılılklı yarar esasına dayanan ilişkiler olarak kabul edilirken, bazı bilim adamları da canlılar arasındaki karşılıklı yarar ve zarar esasına dayanan tüm ilişkileri de simbiyotik yaşam olarak kabul etmektedirler. Ancak karşılıklı yarar ve zarar esasına dayanan ilişkiler esas alınırsa bir terim karmaşası doğacağı için burada karşılıklı yarar esas alınacaktır.

Bu anlamda simbiyoz; farklı türden organizmaların karşılıklı yararlanarak besin maddesi temini veya karşılıklı yararlanarak kurdukları sıkı ilişkilerdir, şeklinde tanımlanır. Yararlanma şekli ve mekan ilişkileri bakımından çeşitli simbiyotik yaşam şekilleri vardır.

İki ortakyaşardan biri diğerinin vücudu içinde yaşarsa endosimbiyoz (termitlerin bağırsağındaki selulozu sindiren mikroorganizmalar), vücudu dışında yaşarsa ektosimbiyoz ( büyük balıkların besin süzgeçlerini temizleyerek beslenen küçük balıklar ) adını alır.

Bir organizmanın hücreleri diğer organizmanın hücreleri içine girerek yaşarsa "hücrelerarası ortak yaşam" adını alır. Örnek olarak lahana kökleri ile ortak yaşayarak "mikorriza" adını alan ortak yaşam şekli verilebilir.

Bir tür canlı sadece diğer bir tür canlı organizma ile ortakyaşarsa "monosimbiyoz", birkaç canlı tür ile ortak yaşarsa "polisimbiyoz" adını alır.

Bazı kaynaklara göre de aşağıdaki ortak yaşam şekilleri de bir simbiyotik yaşam olarak kubul edilirler. Ancak ayrı birer terim olarak açıklanacaklardır.

- Mutualizm:

İki türün yaşamını ve gelişimini sürdürebilmeleri için zorunlu olarak birbirine bağımlı oldukları bir yaşam şeklidir. Ortakyaşam her iki canlıya da yarar sağlar. Buna örnek olarak, alglerle - mantarların ortak yaşayarak likenleri oluşturması, azot bağlayan bakteriler ile bazı baklagil bitkilerin ortakyaşamı verilebilir.

- Ammensalizm:

İki populasyon veya bireyden birinin diğerini zarara uğratarak, kendisinin etkilenmediği karşılıklı ekolojik ilişkilerdir. Örneğin penisilin mantarının yaşarken çıkardığı antibiyotik, yakınında bulunan bakteriler için zararlı olabilir. Aynı şekilde ışık ağaçları alt tabakadaki ağaçların ışığını kesebilir.

- Kommensalizm:

İki populasyon veya bireyden birin yararlandığı diğerinin hiç etkilenmediği karşılıklı ekolojik ilişkilerdir. Örneğin köpek balığı ile beraber hareket ederek köpek balığının parçaladığı besinlerle beslenen pilot balık bu ilişkiden yarar sağlar, köpek balığı hiç etkilenmez.
- Kooperasyon:

İki populasyon veya bireyden her ikisinin yarar sağlayarak kurdukları fakat ilişkinin sona erdirilmesi halinde da populasyon veya bireylerin zarar görmeyeceği ekolojik ilişkilerdir. Örneğin, Zebra, antilop ve ceylanların birlikte yaşayarak, onlara karşı gelecek tehlikeleri birlikte bertaraf etmeleridir.

4.4.2.1.2. BESLENME İLE DOLAYLI İLİŞKİLERİ
Ekosistemlerde mekan temini ve taşınma gibi bazı ekolojik ilişkiler beslenme üzerinde dolaylı olarak etkili olmaktadır. Bu ilişkiler ekosistemlerin beslenme dinamiğinde önemli rol oynarlar. Bu ilişkiler ekolojik açıdan kısaca şu şekilde açıklanabilirler.

-Paröki (komşu olarak yaşama )

Bazı canlılar düşmanlarına veya olumsuz koşullara karşı kendini savunmak için birlikte bulunurlar. Örneğin bazı deniz martıları ile kırlangıçlar birlikte kuluçkaya yatarak yumurtalarını yırtıcılardan korurlar.

- Sinöki (yuva kiralama)

Birçok hayvan diğer tür hayvanların mekanını ona zarar vermeden kullanırlar. Tavşanların ininde yuva yapan bazı kuşlar, köstebeklerin yollarını yuva olarak kullanan fareler ve mevsimsel olarak başka mekanlara göçmüş kuşların hazır yuvasında yumurtlayan kuşlar buna örnektir.

- Epöki (Başka organizmanın vücudunda yaşama)

Epöki, bircok hayvan ve bitkisel canlının diğer canlılar üzerinde parazit olmaksızın yerleşerek yaşamasıdır. Örneğin, ağaç gövdesinde yerleşen yeşil algler gibi.

- Phoresi (Kendini taşıtma)

Bazı hayvanların bulundukları ortamdaki besinlerinin bitmesi ile besin temin için başka hayvanlar ile kendini besin bulunan yeni ortamlara taşıtmasıdır.
4.4.2.2. BESLENME BASAMAKLARI, BESİN ZİNCİRİ, BESİN AĞI VE BESİN PİRAMİDİ
Her canlı yaşayabilmek için besin maddeleri ve enerjiye muhtaçtır. Ekosistemlerde temel enerji kaynağı güneştir. Hemen hemen tüm canlılar birçok metabolik faaliyeti için güneş enerjisine muhtaçtır ve güneş enerjisinden faydalanırlar. Ancak canlıların yaşamı ve metabolik faaliyetleri için sadece güneş enerjisi yeterli değildir. Heterotrof canlılar kendileri için gerekli enerjinin büyük bir kısmını enerji bakımından zengin organik moleküllerden beslenme yoluyla temin ederler.Böylece ekosistemlerde enerji, güneş enerjisi ve bu enerjiden asimilasyon yoluyla sentezlenen enerji dolu moleküllerin canlılar arasında beslenme yoluyla nakledilmesi ile hareket eder. Primer üreticiler tarafından fotosentez yoluyla üretilen organik maddelerde bağlı olarak bulunan kimyasal enerji, bu organik maddelerin diğer canlılar tarafından besin kaynağı olarak kullanılması ile primer tüketicilere (birincil tüketici), sekonder (ikincil) tüketicilere ve tersiyer (üçüncül) tüketicilere aktarılmak suretiyle hareket eder. Böylece hem üreticiler, hem de tüketiciler enerjilerini besin maddelerindeki enerjice zengin moleküllerden alırlar.

Ekosistemlerde enerji bu şekilde primer üreticilerden besin maddeleri ile tüketicilere aktarılmak suretiyle belirli basamakları izleyerek ayrıştırıcılara kadar gider. Canlılar arasındaki bu şekildeki basamaklı beslenme ilişkileri "besin zincirini" oluşturur. Besin zinciri; organizmalar arasında kimin kimi yediğini gösteren bir seri beslenme ilişkileridir, şeklinde tanımlanabilir. Besin zincirine örnek olarak;

Su bitkileri - balık - balıkçıl

Su bitkisi atıkları - bakteriler - karides - balık

Fitoplanktonlar-zooplanktonlar-küçük deniz canlıları- Büyük balıklar - yırtıcılar

Ot- geyik- Kaplan

Ot-tavşan-tilki-kurt

Ot - koyun - insan, gibi doğada birçok örnek verilebilir.

Besin zincirini oluşturan ve primer üreticilerden tüketici ve ayrıştırıcılara kadar giden besin maddelerinin cıkış noktasından itibaren belirli aralıklarla dizilmiş oldukları düşünülürse bu besin basamaklarına "beslenme düzeyi" veya" beslenme basamakları" denmektedir. Burada yeşil bitkiler beslenme basamağının başlangıç noktasını yani "birinci beslenme düzeyini" oluşturmaktadır. Primer tüketiciler ikinci beslenme düzeyini, sekonder tüketiciler de üçüncü beslenme düzeyi veya basamağını oluşturmaktadırlar. Böylece tersiyer tüketiciler ve ayrıştırıcılar birbirini izlerler. O halde beslenme düzeyi organizmaların primer üründen olan uzaklığını gösterir.
Besin zinciri birbirine paralel gittiği gibi birbirini enlemesine de kesebilir. Yani bir canlı farklı beslenme basamaklarındaki birçok canlının besini olabilir. Doğadaki gerçek beslenme de bu şekildedir. Doğrusal olan birçok besin zincirinin bir araya gelerek, bu besin zincirlerine ait aynı ve farklı beslenme basamaklarındaki canlıların birbiri ile beslenme şeklini gösteren ilişkiler ağına da "besin ağı" denir. Organizmalar besinlerini birçok değişik şekil ve düzeyde alırlar ve böylece enerji transferi serilerinden oluşan karmaşık doku meydana gelir. Doğada gerçek beslenme şekli besin ağları biçimindedir. Yukarda verdiğimiz besin zincirlerinin herhangi birinde, örneğin; insan - koyun -ot ilişkisinde, insanlar sadece ot kuyunu yemezler. Bunun yanında inek, deve, manda, geyik ve çeşitli yenebilir kuşlar ile meyve-sebze gibi yüzlerce hatta bunların biraraya getirilmesiyle oluşun binlerce çeşit besin kullanırlar. Diğer taraftan koyunlar da sadece bir tek tür otla değil yüzlerce tür ot ve bitkilerle beslenirler. Böylece her ekosistemde bulunan bitki türlerine bağlı olarak kendine özgü bir besin ağı oluşur ve bu da ekosistemlerin ayırt edici özelliklerinden biridir. Her ekosistemin kendine özgü beslenme karakteristikleri varsa da tüm ekosistemler dikkate alınarak beslenme karakteristikleri nitel özelliklere göre sayısallaştırılabilir. Böylece de şekil 6'de görüldüğü gibi besin piramidi oluşturulabilir. Bu modelde beslenme basamakları bir piramidin tabakaları şeklinde görülmektedir.

Şekil. 6 Deniz ekosisteminde beslenme basamaklarını sayısal ifade eden besin piramidi.

Karasal ekosistemlerde tabanda bitkiler en büyük tabaka olarak bulunmaktadır. Üstte bitki yiyiciler, daha üstte et yiyiciler ve yırtıcılar bulunur. Ancak besin piramidi deniz ekosistemlerinde daha belirgindir ve sayısal olarak ifade edilebilir. Burada tabanda algler ve fitoplanktonlar, üstte zooplanktonlar, daha üstte hamsi, yengeç gibi küçük deniz canlıları, daha üstte büyük balıklar ve en üst basamakta ise yırtıcı balıklar yer almaktadır. Ancak besin piramidini oluşturan basamaklardaki canlılar 1 kg. kendi vücudu için organik madde dopolayabilmesi için bir alt basamaktaki canlılardan yaklaşık olarak 10 kg. tüketmesi gerekmektedir. Bu tüketim esnasında ise alt basamaktaki canlılarda bulunan biyolojik birikim maddeleri de alınmaktadır.

Bu beslenme düzeyleri bunların karşıtı olan enerji düzeyleri olarak da ifade edilebilir. Böylece enerji basamakları piramidi oluşur.

4.5 EKOSİSTEMLERDE MADDE VE ENERJİ İLİŞKİLERİ

4.5.1. ENERJİ VE MADDE KAVRAMLARI

Madde ve enerji tüm bilim dallarını ilgilendiren önemli kavramlardır. Doğada bir yer kaplayan ve ağırlığı olan her şey maddedir. Enerji ise fizikçiler tarafından, iş yapabilme gücüdür şeklinde tanımlanır. Madde enerjiye, enerji de maddeye dönüşebilir. Albert Einstein'in ileri sürdüğü E = m. c² formülüne göre madde enerjiye dönüşür. Ancak doğal koşullarda bu dönüşüm kolay gerçekleşmez. Ekosistemleri oluşturan canlılar ise doğal enerji kaynağı olarak güneş enerjisi ve organik maddelerdeki organik bağ enerjisini kullanırlar.

Ekosistemleri işleten temel enerji kaynağı güneştir. Güneşte bulunan çok miktarda hidrojen helyuma dönüşerek elektromanyetik dalgalar (radyasyon) halinde enerji yaymaktadır. Güneş yeryüzünden 155000000 km. uzakta olup saniyede 10²⁶ kalori enerji oluşturur. Bu enerjiyi oluşturmak için kütlesinden saniyede yaklaşık 4.2 milyon ton kaybeder. Güneşin bu enerjisinin çok küçük bir kısmı dünyaya isabet eder. Dünyaya isabet eden bu ışın enerjisinin ekvatordan uzaklığa ve havanın bulutlu veya açık oluşuna göre % 20-60 yeryüzüne ulaşır. Geri kalan kısmı atmosfer tabakaları tarafından absorbe olur veya yansıtılır. Yeryüzüne ulaşan güneş enerjisinin yıllık toplam miktarı 2.3 x 10²³ kalori / yıl'dır. Güneş enerjisi ile atmosferik dolaşımlar (yağış, buharlaşma, hava hareketleri ), deniz dalgaları ve akıntılar meydana gelmektedir. Fakat güneş enerjisinin en önemli rolü yeşil bitkilerin fotosentez yapmasını sağlamasıdır.

Canlıların güneş enerjisinden faydalanarak yaşamlarını sürdürmesi iki şekilde olur. Bunlardan birincisi yeşil bitkilerin (veya ototrof organizmaların) güneş enerjisini fotosentez yoluyla kimyasal enerjiye çevirmeleri şeklinde olur. Fotosentez yoluyla ışın enerjisinden organik maddeler oluşur. Bu organik maddelerin bir kısmı bitkiler tarafından solunum ve metabolizma olayları için kullanılır. İkincisi ise, heterotrof organizmaların (tüketicilerin) hazır organik maddeleri yiyerek enerjilerini temin etmeleridir. Canlıların organik maddeleri yemeleri (beslenmeleri), bu maddelerdeki kimyasal enerjiyi alarak kendi bünyelerine uygun hale dönüştürmek suretiyle yaşamalarını sağlar. Bu enerji dönüşümleri ile birbirini izleyen dönüşüm aşamaları organizmaların ve ekosistemlerin enerji akımının temelini oluşturur.

Yeryüzüne ulaşan güneş enerjisinin optimum koşullarda yaklaşık % 42.2'si bitkiler tarafından absorbe edilebilir. Bu miktarın % 36.6'sı fotosentez için kullanılabilir karakterdedir. Ancak % 3.6'lık bir kısmı kimyasal enerjiye yani brüt ürüne dönüştürülebilir. Brüt ürünü oluşturan bu enerjinin % 2.4'ü net ürün ve % 1.2'si solunuma gider. Çeşitli canlıların net ürün olarak depoladığı organik maddelerin enerji içerikleri birbirinden farklıdır. Bu organik maddelerin enerji içeriklerini bilme ve buna dayalı olarak da ekosistemlerin enerji bilançolarını düzenleyebilme açısından tablo 2'de bazı organik maddelerin enerji içerikleri verilmiştir.

Not: 70 kg. ağırlığında bir insan günde yaklaşık olarak 12000 Kj.=12000 / 4.19 = 2860 Kcal. enerjiye gereksinim duyar.

4.5.2 EKOSİSTEMLERDE ÜRETİM
Fotosentez ve kemosentez yapan organizmalar ekositemlerde üreticiler olarak adlandırılırlar. Fotosentetik organizmalar güneş enerjisini, kemosentetik organizmalar da inorganik maddeleri oksitleyerek elde ettikleri enerjiyi kullanarak organik madde üretirler. Ancak kemosentez olayı fotosentez yanında çok küçük kaldığı ve ekosistemlerde ölçümünün yapılmasının zor oluşu nedeniyle gözardı edilmektedir.

Fotosentez ekosistemlerdeki üretimin temel kaynağıdır. Fotosentez ürünü organik maddeler, tüketiciler tarafından yenerek bağlı kimyasal enerji ototrof organizmalardan heterotrof organizmalara geçmekte ve böylece ekosistemlerde beslenme ilişkileri şekillenmektedir.