Besin Ağları: Trofik Düzeyler, Enerji Akışı ve Ekolojik Denge

Bir besin zincirini besin ağına dönüştüren bağlantılar

Besin zinciri, canlılar veya detritus arasındaki beslenme aktarımını doğrusal bir yol olarak gösterir; bazı zincirler üreticiden, bazıları ölü organik maddeden başlayabilir. Üreticiyle başlayan zincirde enerji, birincil tüketiciye, ardından daha üst düzey tüketicilere aktarılır. Örnek olarak bitki → çekirge → kurbağa → yılan zincirinde bitki üretici, çekirge birincil tüketici, kurbağa ikincil tüketici ve yılan daha üst düzey bir tüketicidir.

Besin ağı ise aynı ekosistemde bulunan birden fazla zincirin ortak canlılar üzerinden birleşmesidir. Örneğin çekirgeyi kurbağa, kuş veya başka bir etçil tüketebilir; kurbağa da yılan ya da başka bir avcı tarafından yenebilir. Böylece tek bir çizgi yerine, farklı yönlere bağlanan oklar oluşur. Okun yönü, besinin ve bu besinle ilişkili kimyasal enerjinin aktarıldığı yönü gösterir: ok, genellikle besin olarak tüketilen canlıdan tüketiciye çizilir.

Bir besin ağını okurken önce üreticileri belirlemek, sonra bu üreticilerle beslenen canlıları ve onların avcılarını izlemek gerekir. Aynı canlı farklı besinlerle besleniyorsa veya yaşamının farklı dönemlerinde farklı beslenme ilişkilerine sahipse, tek bir trofik düzeye indirgenmesi zorlaşabilir. Bu nedenle besin ağları, besin zincirlerine göre gerçek ekosistem ilişkilerini daha kapsamlı biçimde temsil eder; ancak yine de doğadaki her ilişkiyi eksiksiz göstermek zorunda değildir.

Üreticiden ayrıştırıcıya trofik düzeylerin doğru okunması

Trofik düzey, bir canlının beslenme ilişkileri içindeki basamağıdır. İlk düzeyde üreticiler bulunur. Bitkiler, algler ve bazı bakteriler fotosentez veya kemosentez yoluyla kendi organik besinlerini üretebildikleri için bu düzeyin temelini oluşturur. Üreticiler çoğunlukla inorganik karbon kaynaklarından organik madde sentezler; bazı üretici organizmalar ek olarak organik maddeleri de kullanabilir.

Üreticilerle beslenen canlılar birincil tüketicilerdir. Tavşan, geyik ve birçok otçul böcek bu gruba örnek verilebilir. Birincil tüketicileri yiyen etçiller veya hepçiller ikincil tüketici; ikincil tüketicilerle beslenen daha üst düzey avcılar ise üçüncül tüketici olarak adlandırılabilir. Dördüncül ve daha üst düzey tüketiciler, zincirin üst basamaklarında yer alır. Ancak bir canlının adı tek başına hangi düzeyde olduğunu belirlemez. Örneğin hepçil bir canlı, hangi besini tükettiğine bağlı olarak farklı beslenme yollarında farklı trofik konumlarda bulunabilir.

Ayrıştırıcılar, üretici ya da tüketici sıralamasının yalnızca son halkası gibi düşünülmemelidir. Bakteriler ve mantarlar; tüm trofik düzeylerdeki canlıların ölü kalıntılarını ve atıklarını parçalar. Bu süreçte organik maddelerin bir bölümü inorganik bileşiklere mineralize edilir; kalan organik maddeler farklı ayrışma ürünlerine dönüşebilir. Üreticiler tarafından yeniden kullanılabilir hâle gelme, maddeye ve çevre koşullarına bağlıdır. Ayrıştırıcıların etkisi, besin ağındaki canlılar arasındaki avlanma oklarından farklıdır; temel rolleri madde döngüsünü sürdürmektir.

Enerji neden üst basamaklara çıktıkça azalır?

Ekosistemlerde enerji akışı çoğunlukla Güneş'ten başlar. Üreticiler ışık enerjisini fotosentezle kimyasal enerjiye dönüştürür. Daha sonra bu enerji, üreticilerin tüketilmesiyle birincil tüketicilere; onları tüketen canlılar aracılığıyla daha üst trofik düzeylere aktarılır.

Bir trofik düzeyde bulunan enerjinin tamamı bir sonraki düzeye geçmez. Canlılar solunum, hareket, büyüme ve üreme gibi yaşam faaliyetleri için enerji kullanır. Kullanılan enerjinin önemli bir bölümü ısı olarak çevreye yayılır; ayrıca besinin tamamı tüketilmeyebilir veya tamamen sindirilemeyebilir. Bu nedenle üst trofik düzeylere çıkıldıkça aktarılabilen enerji miktarı azalır. Bu azalma, besin zincirlerinin çoğunlukla sınırlı sayıda tüketici basamağı içermesinin nedenlerinden biridir.

Enerji akışının temel özelliği tek yönlü olmasıdır. Enerji üreticiden tüketiciye aktarılabilir ve canlı faaliyetleri sonucunda çevreye ısı olarak dağılır; maddelerde olduğu gibi aynı enerjinin üreticiye geri dönerek bir döngü oluşturduğu kabul edilmez. Kavramsal olarak bir trofik düzey için enerji dengesi şu şekilde ifade edilebilir: $E_{giren}=E_{yeni\ biyokütle}+E_{solunumla\ ısı\ olarak\ kaybedilen}+E_{dışkı\ ve\ diğer\ atıklar}$. Bu eşitlik, belirli bir sayısal aktarım oranı vermez; yalnızca besinle alınan enerjinin farklı biçimlerde dağıldığını gösterir.

Bir besin ağında enerji tek bir zinciri izlemez. Üreticinin enerjisi farklı otçullara, bunların enerjisi de farklı avcılara dağılabilir. Bu nedenle ağdaki her bağlantının enerji bakımından katkısı aynı olmak zorunda değildir. Bir bağlantının var olması, o bağlantıdan yüksek miktarda enerji aktarıldığı anlamına gelmez.

Enerji akışı ile madde döngüsünü birbirine karıştırmamak

Enerji ve madde ekosistemde birlikte hareket etse de aynı biçimde davranmaz. Enerji, Güneş'ten üreticilere ve tüketicilere doğru aktarılır; her düzeyde ısı kaybı yaşandığı için akışın yönü tek yönlüdür. Karbon, azot ve fosfor gibi maddeler ise canlılar ve cansız çevre arasında farklı dönüşümler geçirerek döngü oluşturur.

Üreticiler, ortamda bulunan inorganik maddeleri alarak organik yapıların oluşumunda kullanır. Tüketiciler, üreticileri veya başka tüketicileri besin olarak aldığında bu maddeler besin ağı içinde taşınır. Canlı öldüğünde ya da atık bıraktığında ayrıştırıcılar devreye girer. Ayrıştırıcılar organik kalıntıların bir bölümünü inorganik bileşiklere mineralize eder; kalan organik maddeler farklı ayrışma ürünlerine dönüşebilir. Üreticiler tarafından yeniden kullanılabilir hâle gelme, maddeye ve çevre koşullarına bağlıdır.

Bu ayrım, sınavlarda özellikle önemlidir: 'Enerji döngüsü' ifadesi yerine enerji akışı; karbon, azot veya fosfor için ise madde döngüsü ifadesi kullanılmalıdır. Ayrıştırıcıların enerji akışında hiçbir rolü yoktur demek de doğru değildir; ayrıştırıcılar da beslenirken enerji kullanır. Doğru ifade, ayrıştırıcıların madde döngüsündeki temel rolünün ölü organik maddeleri parçalamak olduğudur.

Bir tür azalınca ağda oluşan trofik basamak

Besin ağlarında türler arasındaki ilişkiler nedeniyle bir popülasyondaki değişim başka popülasyonlara da yansıyabilir. Üst düzey bir avcının sayısı azalırsa, bu avcının tükettiği canlıların sayısında artış görülebilir. Avlanan canlılar çoğunlukla otçullarsa, bitkiler üzerindeki tüketim baskısı da artabilir. Böylece avcıdaki değişim, daha alt trofik düzeylerdeki canlıları etkileyen bir trofik basamak oluşturabilir.

Bu sonuç otomatik ve her ekosistemde aynı şiddette ortaya çıkmaz. Etkinin yönü ve büyüklüğü; türlerin hangi besinlere sahip olduğuna, başka avcıların bulunup bulunmadığına, habitat koşullarına ve türler arasındaki ilişkinin gücüne bağlıdır. Bir av türünün birden fazla avcısı varsa, bir avcının azalması diğer avcılar tarafından kısmen telafi edilebilir. Bu yüzden yalnızca 'bir tür azalırsa bütün ağ çöker' biçimindeki yorumlar aşırı genellemedir.

Bazı türler, biyokütleleri düşük olsa bile diğer türlerin bolluğunu ve dağılımını orantısız biçimde etkileyebilir. Bu türlere anahtar tür denir. Kaynakta verilen deniz samuru örneğinde deniz samurlarının azalması, denizkestanelerinin kontrolsüz artmasına ve yosun ormanlarının zarar görmesine yol açabilir. Örnek, bir türün doğrudan çok fazla biyokütle taşımasından ziyade ağdaki bağlantısının ve etkisinin önemli olabileceğini gösterir.

Sık yapılan hatalar ve karıştırılan kavramlar

1. Besin zinciri ile besin ağını aynı sanmak: Zincir, canlılar veya detritus arasındaki tek bir doğrusal beslenme yolunu, ağ ise birçok zincirin iç içe geçmiş hâlini gösterir.

2. Ok yönünü yanlış okumak: Besin ağındaki ok, besinin tüketilme yönünü gösterir. Bitkiden çekirgeye giden ok, çekirgenin bitkiyi tükettiğini ifade eder; okun çekirgeden bitkiye çizilmesi bu gösterim açısından yanlıştır.

3. Enerjinin döngü yaptığını söylemek: Enerji, üreticilerden tüketicilere aktarılır ve yaşam faaliyetleri sonucunda ısı olarak çevreye yayılır. Maddeler ise ayrıştırıcıların etkisiyle yeniden kullanılabilir.

4. Ayrıştırıcıları yalnızca son tüketici olarak değerlendirmek: Ayrıştırıcılar bütün trofik düzeylerden gelen ölü kalıntı ve atıklarla ilişkilidir; rolleri özellikle madde döngüsünde açıklanmalıdır.

5. Hepçilleri tek bir düzeye sabitlemek: Hepçil canlı, tükettiği besine göre üreticiyle veya tüketiciyle farklı bir beslenme bağlantısı kurabilir. Bu nedenle ağ sorularında canlının tür adından çok okların ve beslenme ilişkisinin izlenmesi gerekir.

6. Karmaşıklığı otomatik olarak kararlılık saymak: Daha çok tür ve bağlantı, bazı durumlarda alternatif besin yolları sağlayabilir. Fakat ağın kararlılığı; tür bileşimine, etkileşimlerin gücüne ve çevresel koşullara da bağlıdır. Karmaşıklık tek başına kesin bir kararlılık ölçütü değildir.

7. Her tür kaybını aynı sonucu doğurur sanmak: Anahtar türün kaybı, ağ üzerinde orantısız bir etki oluşturabilir; ancak her türün kaybı aynı büyüklükte sonuç vermez.

Çözümlü örnekler: ok yönü, trofik düzey ve tür kaybı

Örnek 1 — Verilenler: Bir ekosistemde bitkiyi çekirge ve tavşan tüketiyor. Çekirgeyi kurbağa, tavşanı tilki yiyor. Kurbağa ve tilkiyi yılan tüketebiliyor.

Çözüm adımları:

1. Kendi besinini üreten bitkiyi belirle: Bitki üreticidir ve ilk trofik düzeydedir.
2. Bitkiyle beslenenleri ayır: Çekirge ve tavşan birincil tüketicidir.
3. Birincil tüketicileri yiyenleri yerleştir: Kurbağa çekirgeyle beslendiği için ikincil tüketici; tilki tavşanla beslendiği için bu ilişki bakımından ikincil tüketicidir.
4. Yılanın bağlantılarını ayrı ayrı değerlendir: Bu örnekte yılan, kurbağayı da tilkiyi de tükettiğinde üçüncül tüketici olarak değerlendirilir. Farklı trofik konumlar ancak yılanın farklı besin yollarında farklı sayıda basamak üzerinden beslenmesi durumunda ortaya çıkabilir.
5. Ağ yapısını kur: Bitkiden hem çekirgeye hem tavşana; çekirgeden kurbağaya; tavşandan tilkiye; kurbağa ve tilkiden yılana bağlantılar çizilir.

Sonuç: Bu düzenek tek bir zincir değil, bitki-çekirge-kurbağa-yılan ve bitki-tavşan-tilki-yılan gibi birden fazla zincirin birleştiği besin ağıdır. Aynı yılanın farklı yollar üzerinden enerji alması, bir canlının besin ağında farklı bağlantılara sahip olabileceğini gösterir.

Örnek 2 — Verilenler: Bir bölgede üst düzey avcının sayısı azalıyor. Bu avcı, otçul bir türle besleniyor; otçul tür de bitkileri tüketiyor. Aynı otçul türü tüketen başka bir avcı türü bulunmuyor.

Çözüm adımları:

1. Doğrudan ilişkiyi belirle: Üst düzey avcı azalınca onun avı olan otçul üzerindeki avlanma baskısı düşer.
2. Olası popülasyon değişimini yaz: Diğer koşullar aynı kalırsa otçul popülasyonunda artış görülebilir.
3. Alt trofik düzeye aktar: Otçul sayısındaki artış, bitkiler üzerindeki tüketim baskısını artırabilir.
4. Sonucu koşullu ifade et: Bitki miktarındaki azalma; otçulun tüketim düzeyine, bitkilerin yenilenme hızına ve çevre koşullarına bağlıdır.

Sonuç: Avcının azalması → otçulun artması → bitki örtüsü üzerindeki baskının artması şeklinde yukarıdan aşağıya bir trofik basamak oluşabilir. Bu, kesin ve değişmez bir sonuç değil, verilen beslenme ilişkileri ve başka avcının bulunmaması koşullarında beklenen ekolojik etkidir.