Yaşam, güneşten gelen enerjiye bağımlıdır. Kemosentetik organizmalar hariç kimyasal yolları kullanan tüm yaşam formları , yüksek enerjili organik besinlerini doğrudan veya dolaylı olarak fotosentezden elde ederler. Dünya yüzeyine ulaşan güneş enerjisinin %1’inin 1/10’undan daha az bir kısmının, fotosentez ürünlerine dönüştürülmesi, toplam primer (birinci) üretim adını alır. Bitkiler, toplam üretimin %15-20’sini kendi solunumları için kullanırlar. Kalanı, yeni dokular yapmak üzere kullanılır ve net birincil üretim olarak bilinir. Yılda yaklaşık 6X1020 gr. kal enerji olarak tahmin edilen, biyosferin toplam net birincil üretimi, dünya üzerindeki heterotrofik yaşamın enerji temelini oluşturur.
Heterotrofik organizmalar olan bakterilerin ve protistlerin çoğu, hemen hemen mantarların tümü ve hayvanlar, gereksinim duydukları enerjiyi ototrofik organizmaları, ototrofları yiyen diğer heterotrofları veya diğer organizmaların detritus denen çürümüş kısımlarını (atık ürünler veya ölmüş dokular) yiyerek elde ederler.
Bir kommünite içinde, enerjinin taşınabileceği organizmalar dizisi, alışılmış şekilde besin zinciri olarak adlandırılır. Gerçek kommünitelerin çoğunda, karmaşık olarak birbirine geçmiş çok sayıda besin zinciri vardır. Bunlar hep birlikte bir kommünitenin besin ağını oluştururlar. Bununla birlikte, bir besin zincirinin ne kadar uzun olduğuna veya bir besin ağının ne kadar karmaşık olabileceğine bakılmaksızın, her zaman var olan belirli temel özellikleri vardır. Her besin zinciri veya besin ağı, kommünite için üretici olan ototrofik organizmalar ile (genelde yeşil bitkiler) başlar ve her besin ağı veya zinciri her düzeyde, genellikle bakteri ve mantar gibi çürükçül organizmalar (decomposer) denen ayrıştırıcılarla sonlanır. Ayrıca kırkayak, topraksolucanları, termitler, sinekler, istakoz, midye ve bazı yayın balıkları da kısmen detritus üzerinden beslenirler. Tüm heterotoflar gibi, çürükçüller de, üreticiler tarafından tekrar kullanılabilen CO2 ve NH3 gibi basit maddeler açığa çıkarırlar. Üreticiler ve ayrıştırıcılar arasındaki bağlantılar çeşitlilik gösterir. Üreticiler öldükten sonra ayrıştırıcılar tarafından doğrudan işlenebilirler veya üreticiler, birincil tüketiciler olan otçullar tarafından yenebilirler; karasal bitki üretiminin yaklaşık %10’u bu şekilde tüketilir. Buna karşılık otçullar, ya doğrudan ayrıştırıcı etkisine maruz kalabilir veya etçiller, parazitler ve leş yiyenler gibi ikincil tüketiciler tarafından yenir.
Ekologlar, kommünite besin zincirindeki beslenme basamaklarını, trofik düzeyler olarak adlandırırlar. Böylece, tüm üreticiler birlikte birinci trofik düzeyi; primer tüketiciler (otçullar) ikinci trofik düzeyi; otçul yiyen etçiller üçüncü trofik düzeyi oluştururlar. Her bir trofik düzeydeki türler, bir kommüniteden diğerine farklılık gösterir.
Bunun dışında özellikle omnivorlar gibi farklı besinle beslenen birçok tür, tek bir besin ağı içinde iki veya daha fazla trofik düzeyde işlevsel olabileceğinden trofik düzeylerin kendileri de değişmez kategoriler değildir. Örneğin, tohumları, otçul böcekleri ve etçil böcekleri yiyen bir cins baştankara, ikinci, üçüncü ve dördüncü trofik düzeylerde iş görür. Bu karmaşıklıklara karşın, trofik düzeyler kavramı, kommünite analizlerindeki değerini korumaktadır.
Birbirini izleyen her bir trofik düzeyde, sistemden enerji kaybı vardır. Bu kayıp, kısmen, tüketici populasyonunun, eldeki biyomasın bir parçasından daha fazla enerji elde etme yeteneğine sahip olmayışından; kısmen, assimilasyon yeteneklerindeki eksikliklerden (örneğin, geviş getirenler ve termitler hariç; otçulların çoğu bitki hücrelerinin selüloz çeperini metabolize edemez); kısmen de Termodinamiğin İkinci Yasasına uygun olarak, solunum ve bunun sonucunda enerjinin ısı şeklinde kaybı nedeniyledir (her enerji transferi genellikle ısı olarak kullanılabilir enerji kaybını gerektirir. Bunun bir sonucu olarak, bir trofik düzeydeki enerjinin yalnızca bir kısmı, diğer düzeye aktarılabilir. Aktarılan enerji kısmı, diğer hayvanları tüketen en etkili ektotermik hayvanlarda %35 gibi yüksek bir oran ile, bitkiler üzerinde beslenen bazı küçük endotermik hayvanlarda %0.1’in altına kadar düşen bir oran arasında değişiklik gösterir. Geriye, kalan enerjinin neredeyse tümü, ayrıştırıcılarla veya ısı olarak kaybolur. Bu nedenle bir kommünitenin otçulları, üzerinde beslendikleri bitkilerden, daha az; etçil de otçullardan daha az verimlilik gösterir ve bu böyle devam eder. Böylece bir kommünite içindeki verimliliğin dağılımı, tabanında birinci trofik düzey (üreticiler), tepesinde ise son tüketici trofik düzeyin bulunduğu bir piramitle temsil edilebilir. Bir trofik düzeyden bir sonrakine verimlilik, hızlı bir şekilde düştüğünden, bir besin zincirinde dört veya beş basamaktan fazlasına nadiren rastlanır; beşinci basamak, birinci basamaktaki verimliliğinin 0.0001 ‘inden nadiren daha fazladır ve bir üstteki yeni bir basamağı desteklemek için mevcut besin yoğunluğu çok düşüktür.
Verimlilik piramidi (aynı zamanda enerji akışı piramidi de denir) tüm ekosistemlerin bir özelliğidir. Ekosistemlerin diğer birçok özelliği, sistemdeki enerji akışı ile ilişkili olduğundan, piramit modeline uygun düşebilir; ancak verimlilik dağılımının ikincil sonuçları olduğundan piramit modelinden sapma gösterebilir. Biyokütle piramidi buna bir örnektir. Genelde, birbirini izleyen her bir trofik basamakta enerjinin azalması, her düzeyde daha az biyokütlenin desteklenebileceği anlamına gelir. Dolayısıyla, belirli bir kommünitede etçillerin toplam kütlesi, her zaman otçulların toplam kütlesinden daha azdır. Ancak, bir kommünitenin değişik trofik basamaklarındaki türlerin vücut büyüklükleri, büyüme oranları ve ömür uzunlukları, piramit modelinin, o kommünitenin biyokütlesini kapsayıp kapsamayacağını belirlemede önemlidir. Örneğin, üreticilerin yüksek metabolik ve üreme hızlarına sahip, küçük algler olduğu bazı sucul kommünitelerde, belirli bir anda, tüketicilerin biyoması, üreticilerinkinden daha fazla olabilir; ancak bir yıl boyunca yaşayan tüm alglerin toplam kütlesi, o yıl yaşayan toplam tüketici kütlesinden daha büyük olacaktır.
Farklı trofik düzeylerdeki organizmalar arasındaki karşılıklı ilişkiler, organizmaların büyüklükleri üzerinde bazı etkiler yaratabilir. Bu nedenle etçiller otçullarından genelde daha büyüktürler. İkincil etçiller, genelde üzerinde beslendikleri birincil etçillerden daha büyüktür.
Şu halde, toplam biyokütle, ard arda gelen trofik düzeylerde azalma eğiliminde olduğundan, eğer her düzeyde bireylerin büyüklüğü artarsa, bireylerin sayıları azalmalıdır (sayıca çok fazla olan ayrıştırıcılar bunun dışında kalır). Sonuç olarak bazı kommüniteler, otçulları n, bitkilerden; ve etçil bireylerin otçullardan daha az olduğu sayı piramitleri gösterirler. Daha önce belirttiğimiz gibi, katil balinalar, aslanlar veya kurtlar gibi üst predatörler (besin zincirinin en üstündeki predatörler) kendi hem cinsleri üzerinden avlanmazlar; çünkü bu hayvanlar oldukça az sayıdadırlar ve çok geniş yayılış gösterirler; kendi hem cinslerini bulup avlamak için çok az enerjiye sahiptirler.
Bununla birlikte, birçok kommünite sayı piramidine sahip değildir. Örneğin, biyokütleleri daha az olduğu için, üretici bitkilerden çok daha fazla sayıda tüketici böcek bulunur. Çünkü bitki yiyen böcekler, beslendikleri bitkilerden genellikle çok daha küçüktür; örneğin ilkbaharda tek bir büyük ağaç üzerinde yaprak yiyerek beslenen binlerce tırtıl ve oyucu böcek bulunabilir. Parazitlerin dahil olduğu besin zincirlerinde de, parazitler konakçılarından daha küçük ve genelde daha çok sayıda olmaları nedeniyle, populasyon—büyüklük ilişkisi terstir.
Bir trofik düzeyden diğerine enerji transferindeki yetersizlik göz önüne alındığında, uzak atalarımızdan kalıtlanan hem hayvansal hem de bitkisel diyet yerine, tamamen sebzelerle beslenerek, omnivor olmayı durdursak, dünya daha fazla insanı barındıracak gibi görünmektedir.
Bununla birlikte, bu yaygın görüşün bazı eksiklikleri de vardır. Birincisi, örneğin dünyanı n geniş alanları —Arjantin, Avustralya, Afrika, batı ve güney batı Amerika— insan tüketimine uygun olmayan, ancak bu çeşit habitatlara uyum göstermiş büyük otçulları besleyebilen, düşük kaliteli çayır bitkilerine sahiptir. Diğer bir sorun, insanın besin gereksinimleri ile ilgili olup, vejeteryan beslenmeninde genelde günlük bazı ek hayvansal protein gerektirmesidir. Batı toplumlarındaki bireylerin çoğu, yaşamlarını sürdürmek için gerekli olandan çok daha fazla hayvansal protein tüketirler, hatta, sığırları, et lezzetini artırmak üzere kesimden önce birkaç hafta yüksek kaliteli tohum ile beslerler. Birleşik Devletlerde toplam tahıl üretimin (çoğunlukla mısır) %30’u, sığır ve piliçlerin beslenmesine ayrılır. Sığırlar, sadece otlatılarak beslenseydi, dünyada tarım yapılabilecek alanların önemli bir kısmı, süt yapımının sürdürülmesi için yüksek kaliteli ot isteyen süt sığırlarına yiyecek sağlamak için gerekli olacaktı . Sığır yetiştiriciliğinin bir başka tartışılır yanı da, hayvan çiftlikleri ile birlikte küresel ısınmaya katkıda bulunabilecek metan gazının ana kaynağı olmalarıdır.
Diğer kalıcı bir sorun Malthus ikilemidir: gelişmekte olan ülkelerde doğum oranında önemli bir azalma olmaksızın, dünya besin üretimindeki herhangi bir artış, sonuçta, yine aç kalacak olan insan sayısındaki artışa hizmet edebilir. Piramidin tepesindeki herhangi bir artış; ancak, daha alt trofik düzeylerdeki, oransal olarak daha fazla artışla desteklenebilir.

Kaynakça:
https://www.sciencedirect.com

Yazar: Taner Tunç

CEVAP VER

Please enter your comment!
Please enter your name here