VeriMLİLİk ekolojiSİ



Yüklə 35,58 Kb.
tarix17.01.2018
ölçüsü35,58 Kb.
#21315




VERİMLİLİK EKOLOJİSİ
Ekosistemde bitkiler tarafından depo edilen enerjinin miktarı ve depo edilme hızı verimlilik ekolojisi kapsamında değerlendirilir. Verimlilik ekolojisi ekosistemlerdeki bitkiler, herbivorlar ve karnivorların sisten için ürettikleri ile ilgilenir. İhtiyacı olan enerjiyi güneşten sağlayan canlılar bitkilerdir. Diğer canlılar çeşitli yollarla bu enerjiyi alırlar. İnsan nüfusunun artmasına bağlı olarak, gıda sorunu gündeme gelmiş ve bunun sonucunda da ekosistemlerin çoğu insanın etkisi altında kalmış veya insanlar tarafından idare edilmeye başlamıştır. Bitkiler tarafından enerjinin depo edilmesine primer verimlilik, heterotroflar tarafından depo edilmesine ise sekonder verimlilik olarak tanımlanır. Bitkilerin belli bir alan ve belli bir zamanda depo ettiği toplam enerjiye, toplam primer verimlilik denir ve bunun bir kısmı solunum ile kaybedilir.

Belli zaman aralığında ve sınırları belli bir alan içinde, bitkilerin basit inorganik maddelerden organik maddeleri üretme hızı, enerjinin elde ediliş hızını oluşturur. Enerjinin bitkiler tarafından tutulması organik biyokütlenin artışı şeklinde kendini gösterir. Fotosentez veya kemosentez sonucu meydana gelen total ürüne toplam temel verimlilik denir. Bunun bir kısmı solunum yolu ile organik maddenin parçalanması sonucu kaybolur ve geriye organik biyokütlenin artışı olarak görülen ürün kalır ki buda temel verimlilik olarak adlandırılır. Temel verimlilik, bitkinin tüm kısımlarında yani kökler, gövde, yapraklar v.s. deki ağırlığındaki toplam artışı içerir.



Verimlilik değerleri organik maddenin kuru ağırlığına veya birim zaman ve alandaki enerji kapsamına dayanılarak verilir Primer üretim: Primer üretim özümleme ve kemosentezin bir sonucudur. Fotosentez, klorofilin ışık yardımı ile CO2 ve H2O birleştirerek karbonhidrat ve O2’nin oluşturmasıdır. Önce klorofil a ve klorofil b ile karotenoidler ışık enerjisini emer. Işık enerjisi yada foton klorofil molekülüne ulaşınca, molekül harekete geçer ve sonra kararlı olmayan 6 karbonlu bir bileşik oluşur. Şekerkamışı ve Mısır başta olmak üzere birçok Graminea’de özümleme yeteneği, diğer bitkilere göre daha yüksektir. Bunlarda kloroplastları ve diğer organelleri taşıyan belirgin kın demetleri vardır ve karanlık süredeki reaksiyon kademelerinin Calvin çemberi yolu olarak bilinen yol yerine C4 dikarboksilik asit devri çemberi olarak tanımlanan yoldan gittiği gösterilmiştir (Hadch ve Slack, 1966). Burada ilk kararlı bileşik PGA olmayıp Malatlar ve Aspartutlardır. Karbon bağlamanın ek yolunu takip etmenin yanı sıra, bu bitkilerdeki özümleme hızı ışık şiddetinin 100.000 lux ve sıcaklığın 40-45˚C’a kadar artmaktadır. Oysa diğer bitkilerde özümlemenin optimal seviyesi 50.000 lux ve 25-30˚C’ta ulaşılmaktadır.
Primer verimlilik nasıl ölçülür:

a. Bomb Kalorimetresi (Kalorifik değer): Biyolojik materyallerin kalorifik değerini tayin etmek için birçok bomb kalorimetresi tipleri kullanılmaktadır. 1968 yılında Leith oksijen bomb kalorimetresi ile enerji tayini yöntemini bulmuştur. Bomb kalorimetresinde belli ağırlıktaki kuru biyolojik madde Bomb adı verilen kapalı paslanmaz çelik içinde saf O2 ortamında 30 atmosfer basınçta yakılır. Bomb su banyosu içinde devamlı olarak tutulur. Su banyosu ise su aracılığı ile ışığın kaybolmasını önlemek için ısı geçirmeyen bir kabın içine konur. Bitkiler 24-48 saat için 70˚C da kurutulur, kuru madde toz haline getirilir. Yarım veya bir gram materyal (toz halinde alınıp özel pres ile tablet haline getirilir ve bu esnada tozun içine yakıcı bir madde konur. Bu tablet çok hassas bir terazi ile tartılır. Tablet Bomb kalorimetresinin yanında kabın içine konur ve yakıcının telleri terminallere bağlanır ve bomb iyice kapatılır. Bomb bir giriş kanalı ve gaz silindiri aracılığı ile O2 ile doldurulur. Bu arada havanın boşalması için çıkış açık bırakılır ve belli bir zaman sonra istenilen basınç elde edilinceye kadar O2 ile doldurulur. Kalorimetre belli bir miktar su ile doldurulur ve bu arada devamlı bir şekilde elektrik karıştırıcısı ile karıştırılır. Suyun ısısı çok dikkatli bir şekilde kaydedilir. Düğmeye basarak tablete elektrik akımı verilir ve iyice yakılır. Hem bomb’un hem bunun etrafındaki suyun ısısı yükselir. Backman termometresi ile ısı kaydedilir. Kalorifik değeri (V) hesaplanır. Kuru ağırlık (G) ve ısıda meydana gelen artış sistemin şu eşdeğeri (W) ve yanma ile meydana gelen ısıdaki artışı (C) bildiğimize göre, kalorifik değeri yani;

Ekolojik etkenlik tayin etmek için önce belli zaman ve birim alanda alınan enerjinin hızı ölçülür. Bundan sonra benzer sahalardan belli zamanlarda bitki komünitesinin kalorifik değeri hesaplanır. Alınan enerjinin biyolojik maddeye dönüşen enerjiye oranı bize ekolojik etkenlik değerini verir. Bu yöntemle verimlilik değerleri enerji değerlerine göre verilir. Farklı bitki kısımlarındaki gram başına enerji içeriği farklı olduğundan bunları ağırlık ölçüleriyle vermek doğru sonuçlar vermez.


b. Hasat Yöntemi: Belli zamanlarda biyomas’ın hesaplanması Primer verimliliği, belli zamanlarda bilinen alanlardan, bilinen yaşta olan bitki ürünü hasat ile de tayin edilebilir. Bu şekilde ağırlıkta meydana gelen net artış ortaya çıkarabilir. Hasat edilen bitkiler etüvde kurutulur ve tartılır. t1 ve t2 zamanları arasında biyomastaki değişim (AB) t2 deki biyomas değerinden t1 deki biyomas değeri çıkarılarak elde edilir. t1 ve t2 zamanları arasında yaprak ve dal dökümü v.s. (L) ve herbivorların otlama ile meydana gelecek kayıplar B ye eklenirse net verimlilik (Pn) hesaplanabilir. Verimlilik değeri kök, gövde, dal, yaprak ve meyve gibi bitki organlarından hesaplanır.

Pn= B+L+G = Gr/m2/gün veya kg./hektar/yıl

B= Biyomas L= Döküntü G= Otlama

Ağaçlar tamamen kesilme yerine, göğüs boyundaki (1.30 m) çapı ölçüldükten sonra biyomas ile oranlanır, veya belli sayı ve belli alandaki yaprak disklerinin ışıktaki ağırlık artışı ve aynı sayıdaki yaprak disklerinin karanlıkta ağırlık düşüşü ile oranlanır. Böylece total ve net verimlilik hesaplanabilir.


c. Gaz Alış Veriş Yöntemi; Primer verimlilik hızı fotosentez sırasında açığa çıkan O2 miktarına direkt olarak bağlanır. Doğal koşullarda O2 çeşitli organizmalarca kullanılmaktadır. Örnek alanlarda belli alanlar cam kaplar ile örtülür. Aspiratör aracılığı ile bu kaplara hava bir taraftan girip diğer taraftan çıkar. Bu şekilde 3 kap hazırlanır. Kaplardan 2.si eşit yaş ve eşit genişlikteki bitkileri örter, 3. ise aynı büyüklükte çıplak bir alanı örter. Bitkileri örten kaplardan bir tanesi siyah kağıt ile kaplanır. Hava akımı sağlandığında, çıkan hava BaOH içeren bir kaptan geçirilir. Hava akımının hızı çok dengeli tutulur. BaOH tarafından absorbe edilen CO2, 0, 1 N, HCl ile titre edilir. Bitkisiz cam kapı birim zaman içinde alandan geçen total CO2 i verir. Karanlık kap ise (hava ile geçen CO2 solunumda dışarı verilen CO2) Primer verimlilik olayında kullanılan CO2 miktarını verir. Böylece m2 deki verimlilik için kullanılan CO2’in hızı hesaplanabilir. (Işıklı kaptaki O2 değeri + solunumda kullanılan O2 değeri meydana gelen total oksijen = primer verimlilik). Işık alan kapta fotosentez ile O2 açığa çıkar ve bunun bir kısmı solunum için kullanılır. Karanlık kapta ise solunumda kullanılan O2 hesaplanır.
d. Radyoizotop Yöntemi: Burada C14 ile etiketli NaHC14O3 kullanılır. C14 ise stabil C ile birlikte asimile olur ve karbonhidratlar meydana gelir. Işık ve karanlıkta olan kaplarda C14 bitkilere enjekte edilir, daha sonra örnekler alınarak Geiger cihazında sentez olan Radyoaktif C14 miktarı ölçülür (sayımlar alınır). Bu rakam ise stabil C miktarı ile orantılıdır.

e. Yaprak Alan İndisi (YAİ): Yaprak primer verimliliğinde rol oynayan ana organ olup bunun sahip olduğu alanın bulunduğu yerdeki alan ile ilişkiler çok büyük önem taşımaktadır.

YAİ= Yaprağın bir tarafındaki total alanı/örnek yaprakların örtüsü altında bulunan sahanın total alanı = (TYA/TGA). Diğer koşullar, bilhassa nem sınırlayıcı değil ise YAİ de meydana gelen artış ile paralel olarak belli seviyeye kadar verimlilik hızı da artmaktadır. Eldeki koşulları ve türlerin durumlarına göre genellikle YAİ 4 veya 5 değerinin üstüne çıktığı zaman verim değeri artışı da durur veya düşer. Vertikal yapraklarda yüksek bir fotosentetik hıza ulaşması için aynı miktardaki ışığı absorbe etmesi bakımından YAİ’nin yüksek olması gerekir.


Yaprakların alanı planimetre (okuma), grafik kağıdı (kare sayımı) ve tartı usulü ile ölçülür. Yaprakların alanı kağıda çizilir ve bu kağıtlar kesilerek tartılır. 25 x 20 cm’lik alana sahip bir diğer kağıt parçası kesilip tartılır. Bu tartı değerlerinden alan hesaplanır.

Esas alan= L x B x K

L= Uzunluk B= Genişlik K= Sabitesi (genellikle ince uzun yapraklar için 0,9 geniş yapraklar için 0,6 dır).
f. Klorofil Tayin Yöntemi: Klorofil miktarı primer verimlilik ile çok yakından ilgilidir. Çöl ekosisteminde veya oligotrofik bir gölde 1 m2 veya hektar başına klorofil miktarı düşük olup bu sebepten primer verimliliği de düşüktür. Ormanlarda yeşil dokuların fazla oluşu nedeniyle klorofil miktarı da çok yüksektir. Dolayısıyla primer verimlilik hızı da çok yüksektir. Klorofil miktarı ile biyolojik maddelerin miktarı arasındaki asimilasyon oranı çok değişkendir. Fotosentez birçok faktöre bağlıdır. Bunlardan bir tanesi olan klorofil miktarı bir ekosistemin verimlilik statüsü hakkında çok iyi fikir verebilir. Periyodik olarak biyolojik yeşil maddelerden alınan örneklerden klorofil organik çözücüler ile ekstre edilir ve klorofil yoğunluğu spektrofotometre ile tayin edilir.

FARKLI EKOSİSTEMLERDE VERİMLİLİK

Dünyanın çeşitli yerlerinde tatlı sular meralar ve ormanların verimlilik hızı farklı yöntemlerle birçok araştırıcı tarafından hesaplanmıştır. Yukarıda anlatılanlar LEITH tarafından derlenip “Biosferin primer verimliliği” adı altında yayınlanmıştır. Yazar, karada ve denizdeki primer verimlilik durumunu gösteren bir dünya haritasını 1914 yılında hazırlamıştır. Bu haritaya göre, karada en yüksek verimliliğin, tropik yağmur ormanlarında ve nemli tropik olduğu görülür. Denizsel ortamlarda en yüksek verimlilik gerek kuzey, gerekse güney yarım küresinde 45˚-60˚ enlemler arasındaki ılıman kuşakta görülmektedir.

Yer yüzünün total alanı 510 x 106 km olup, bunun 149 x 106 km2’si kara, 361 x 106 km2’si denizdir (Whittaker, 1970). Karadaki net primer verimlilik yüksek olup, ortalama değeri ise yılda m2 başına 730 g’dır yada total olarak 10x1010 ton’dur. Denizlerde ise yılda m2 başına 155 g veya yılda 5,5 x 106 tondur. Yeryüzünde total primer verimlilik, yılda kuru ağırlığa dayanan değerlere göre 16,4x1010 ton olarak hesaplanmıştır. Şüphesiz yılın verimli mevsiminde tüm yeryüzünde bulunan biyomas, yukarıdaki değerden daha yüksek olup 185,5x1010 ton olarak saptanmıştır. Tropik ormanlar yeryüzünün %13 ünü kaplar. Bunların dünya üzerinde biyomas değeri 90x1010 kuru ton olarak hesaplanmıştır. Çünkü bunların verimlilik hızı yılda m2 başına 1-5 g gibi yüksek değere sahip olup, ağaçlar çok uzun ömürlüdür. Tropik ormanların dünyadaki ortalama verimlilik hızı ise yılda 4x1010 ton’dur.

Ilıman ormanlar ise yeryüzünün %12’sini kaplar. Bunların ortalama verimliliği 0,6-2,5 kg/m2/yıl’dır. Tüm alan için ise, 2,34x1010 ton/yıl’dır. Ilıman ormanların dünyadaki biyomas miktarı 54x1010 ton’dur. Bataklıkların verimliliği de çok yüksektir (1-4 kg/m2/yıl). Fakat bunların sınırlı oluşu nedeni ile tüm dünyadaki biyomas verimliliği düşüktür (2,4x1010 ton). Bunların verimlilik değeri ise yılda 0,4 x 1010 ton’dur. Golley ve Leith (1972)’e göre, 15 x 106 km2’lik alanı kaplayan tropik meraların verimliliği 1,05 x 1010 ton’dur. 9x106 km2’lik alanı kaplayan ılıman meraların ise 0,45x1010 ton’dur. Çöller, meralar kadar bir alanı kaplar. Fakat bu alanın 15,5 x 106 km2’lik kısmı kutup bölgelerinde buzul çölleri halindedir. Bunların total verimliliği yok denecek kadar azdır. Kurak çöller ise 8,5x106 km2’lik alanı kaplar. Bunların verimliliği de yok denecek kadar azdır, ortalama verimlilik hızı yılda m2 başına 3 g dır. Küllü araziler ise 14x106 km2’lik alanı kaplar ve bunların tahmini total verimliliği ise 1x106 ton’dur.

Ege Bölgesi’nde Öztürk, (1975) Inula graveolens’in fitomas verimliliğini incelemiştir (Cetvel, 1). Araştırıcı çalışmalarında daha önce izah etmiş olduğumuz hasat metodu uygulanarak, alınan kök ve gövde örneklerinden fitomas verimlilik değerlerini kuru ağırlığına göre hesaplanmıştır. 72 lokalitenizin gr/m2 olarak fitomas verimlilik değerlerine gözden geçirilecek olursa, değerlerin bazı lokalitelerde yüksek, bazılarında ise düşük olduğu göze çarpmaktadır. Toprak altı ve toprak üstü kısımların verimlilik açısından uyum göstermektedir. Genelde üst kısımlarının verimliliği, alt kısımlara göre daha yüksektir.
Cetvel : Inula graveolens’in verimliliği ile ilgili gözlemler.
Verimliliği Verimliliği

Kök/Gövde Kök/Gövde/

Lokalite (gr/m2) Lokalite (gr/m2)
1. Ortaklar 33/911 1. Denizli 10/41

2. Bayındır 21/787 2. Karacasu 8/42

3. Fethiye 32/816 3. Aydın 8/41

4. Yenifoça 21/603 4. Muğla 8/68

5. Nazilli 25/582 5. Balıkesir 8/48

6. Yatağan 39/819 6. Manisa 11/74

7. Dikili 18/661 7. Ödemiş 9/88

8. Köyceğiz 19/653 8. Çine 9/81

9. Çeşme 30/619 9. Bergama 8/49

10. Urla 31/579 10. İzmir 12/41

11. Bornova 31/864 11. Mordoğan 8/43
Fitomas verimliliğin bazı lokalitelerde yüksek oluşu (607,79 - 945,52 gr/m2), bu yerlerde biotik etkenlerin yok denecek kadar az oluşu ile açıklanabilir. Verimliliğin düşük olduğu lokalitelerde (50,32-97,67 gr/m2) ise sebep biotik etkenlerin fazla oluşudur. Bu sonuçlar Weaver ve Rolamd (1952) tarafından ortaya atılan sonuçların yani “Korunmuş Bölgelerdeki Saf Lokalitelerin Verimliliği, Ağır Otlatılmış Lokalitelerden Daha Yüksektir” görüşünü desteklemektedir. Toprak üstü kısımlarının verimliliğinin yüksek oluşu köklerden sürgünlere doğru gıda maddelerinin taşınımının maksimum oluşu ile bağdaştırılabilir. Bu sonuçlar Kucera ve ark. (1967)’nın bulgularını desteklemektedir. Arazi koşullarında bitkiler güneş enerjisinin daha azını total primer veya net verimliliklerinde kullanır. Bitkiler tarafından kullanılabilir halde başlanan güneş enerjisinin yüzdesi, vejetasyon tipine bağımlı olarak %0-3 arasında değişir.

EGE BÖLGESİ ÇAYIR - MERA VERİMLİLİK SONUÇLARI

Bir yılda gram olarak üretilen bitki materyali (Net primer verimlilik) açısından kıtalar, okyanuslardan daha fazla üretime sahiptirler. Bilindiği gibi denizler karalardan daha geniş alanlar işgal etmektedirler. Bu da, denizlerin, gelecekteki gıda ihtiyaçlarını temin etme bakımından karalardan daha az potansiyele sahip olduğunu göstermektedir (Lieth p.e).

1950 yılları civarında Dünya için hesaplanmış net primer verimlilik.

Net


Primer verimlilik Total

Vejetasyon Hacım Aralık Yaklaşık Alan


Birimi 106km2 g.m-2.y-1 Ortalama 109 t

TÜM KARA 149.0 669 100.2

Orman 50.0 1290 64.5

Tropotik yağmur ormanı 17.0 1000-3500 2000 34.0

Yağmur ormanı 7.5 600-3500 1500 11.3

Yaprak dökücü orman 7.0 400-2500 1000 7.0

Chaparral 1.5 250-1500 800 1.2


Ilıman karışık orman 5.0 600-2500 1000 5.0


Boreal Orman 12.0 200-1500 500 6.0

Koruluklar 7.0 200-1000 600 4.2

Kısa ve açık çalı 26.0 90 2.4

Tundra 8.0 100-400 140 1.1

Çöl çalıları 18.0 10-250 70 1.3

Otlak 24.0 600 15.0

Tropikal otlak 15.0 200-2000 700 10.5

Ilıman otlak 9.0 100-1500 500 4.5

Çöl 24.0 1 -

Kuru çöl 8.5 0-10 3 -

Buz çölü 15.5 0-1 0 -

Kültür alanlar 14.0 100-4000 650 9.1


Tatlısu 4.0 1250 5.0


Bataklık 2.0 800-4000 2000 4.0

Göl, nehir 2.0 100-1500 500 1.0


TÜM DENİZ 361.0 155 55.0

Kayalıklar ve


haliçler 2.0 500-4000 2000 4.0

Karasal kıyılar 26.6 200-600 350 9.3

Açık okyanus 332.0 2-400 125 41.5

Üst kıyı kuşakları 0.4 400-600 500 0.2


TÜM YERYÜZÜ 510.0 303 155.2

Bu tablo incelenecek olursa, tüm karasal alan 149 x 106 km2’dir. Bundan elde edilen yaklaşık ortalama net primer verimlilik yılda 669 g/m2/yıl’dır. Ormanlardan 1290, çalılardan 90, koruluklardan 600, otlaklardan 600, çöllerden 1, kültür tarlalardan 650, tatlı sulardan 1250 g/m2/yıl verimlilik elde edilirken, 361 x 106 km2’lik bir alana sahip denizlerin net verimliliği yaklaşık ortalama 155 g/m2/yıl’dır. Denizlerde en fazla verimliliğe Mercan adacıkları ve haliçler sahiptirler (3000 g/m2/yıl).

Niçin denizler karalardan daha az üretirler? Primer verimliliği hangi faktörler sınırlamaktadır.

Eğer fotosentez olayını ele alırsak, çok sayıda faktör primer verimlilik, ürünü etkilemektedir.

CO2, H2O, Işık, mineral maddeler, sıcaklık, O2 gibi faktörler fotosentez olayını etkileyerek, verimlilik üzerinde etkendir.

Bu faktörlerin önemine göre, primer verimlilik, su ve karada farklılık göstermektedir. Karada CO2, H2O ve sıcaklık, primer verimliliği sınırlamak için karşılıklı ilişkilerde bulunurlar. Yani birbirleri üzerine etkileri vardır. CO2, ışık ve sıcaklıkta artış, fotosentez oranını değiştirmektedir. Daha çok verimlilik elde edilmektedir. Aynı şekilde yağışın fazla olması ile fotosentetik verimlilik artmaktadır.

Farklı sıcaklık CO2 şartlarında ışık şiddeti ile bir yaprağın fotosentetik hızı arasındaki ilişki incelendiğinde fotosentez; sıcaklık, CO2 ve ışık şiddeti ile artmaktadır ve en yüksek fotosentez 30˚C’de %0.13 CO2 şartlarından elde edilmiştir.

Net yıllık primer verimlilik ile yağış arasında ilişki incelendiğinde primer verimliliğin yağış ile arttığı gösterilmiştir.

Suda ise ışık ve mineral besleyiciler, verimliliği sınırlayıcı faktörler olarak görülür. Bilindiği gibi, ışığın %50’si 20 m’den daha derinlere sızamamaktadır.

Fakat, besleyici maddelerin elde edilebilirliği, suda sınırlayıcı faktör olarak, ışıktan daha önemlidir. Lonford (1948), Ontario’da bir göl içerisinde azot, fosfor, potasyum ilavesinden önce ve sonra, bu göllerde primer verimliliği tespit etmiş ve mineral maddelerin ilavesi ile primer verimliliği arttığını tespit etmiştir.

Göl N.K.P ilavesinden N.K.P ilavesinden

önce Net Primer sonra Net Primer


Verimlilik Verimlilik

I. Göl 7000 135.400


II. Göl 47.000 74.600


III. Göl 19.100 31.000

Okyanusların verimliliği de, elde edilebilir mineral besleyicilerin eksikliği ile sınırlandırılmıştır.
Yüklə 35,58 Kb.

Dostları ilə paylaş:




Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©genderi.org 2024
rəhbərliyinə müraciət

    Ana səhifə