Alm. Unweltforschung (f), Ökologie (f), Fr. Ecologie, İng. Ecology. Hayvan ve bitkilerin çevreleri, birbirleri ve insanoğlu ile olan ilişkilerini inceleyen bilim dalı. Ekoloji kelimesi; Yunanca ev mânâsına gelen oikos ve bilim mânâsına gelen logos kelimelerinden türetilmiştir. Bu kelime ilk defa Alman tabiatçısı Ernest Haeckel tarafından kullanılmıştır. Fakat kelime daha evvel de sınırlı olarak kullanılıyordu.

Ekoloji ve çevre çok sık kullanılan fakat mânâları birbirine karışan iki kelime olmuştur. İnsan çevresi, fiziksel (abiotik) ve biyolojik (biotik) olarak ikiye ayrılır. Jeofizik, meteoroloji, hidroloji, oşinografi, klimatoloji gibi bilimler fiziksel çevre ile ilgilenir. Biyolojik çevre ise antropoloji, sosyoloji, biyoloji, ekoloji gibi bilimler tarafından incelenir.

İnsanoğlu teneffüs ettiği havayı ve içtiği suyu kirletir. Eğer bu kirli havayı ve suyu sırf fiziksel çevre yönünden düzenlemek isterse, bu, çevre ile ilgili bir durumdur. Fakat bu durumdan etkilenen bitki ve hayvanları düşünerek yaparsa bu durum ekolojik bir hâle dönüşür.

Yeryüzünün yaşanılan ve değişik canlıları besleyebilir şekilde kararlı bir denge hâlinde tutulması büyük önem taşır. Bu denge, cansız maddenin eseri olamaz. Canlıları ekolojik yönden ilgilendiren olaylar en çok yeryüzü ve onu çevreleyen atmosferde meydana gelmektedir.

Günümüz ekolojisinin önemle üzerinde durduğu populasyon, komünite ve ekosistemler biyosferdeki yaşama birliklerini meydana getirirler.

Dünyâda bütün canlıların yaşadığı, 16-20 kilometre kalınlığındaki tabakaya “biyosfer” denir. Bu tabakanın 8-10 km’si deniz seviyesinden atmosfere doğru, 8-10 km’si de deniz ve okyanusların dibine doğru uzanır. Canlıların biyosferdeki dağılımı farklılıklar gösterir.

Bir canlının tabiî olarak yaşayıp ürediği alana veya başka bir ifâdeyle, organizmanın adresine “habitat” denir. Bir balinanın habitatı yaşadığı okyanuslar, bir süs kuşunun ise kafesidir.

Populasyon terimi, bir türün tabiatın belli bir parçasında yaşayan bütün fertlerinin oluşturduğu topluluğu ifâde eder. Meselâ; Şemdinli’nin kargaları, tavşanları, dağ keçileri ayrı ayrı birer populasyondur. Belli bir alanı işgâl eden bütün populasyonların birliğine de “komünite” denir. Bir populasyonda tek tür bulunmasına rağmen, komünitede birçok tür ve populasyon mevcuttur. Cansız çevre ve komünite, birlikte “ekosistemi” meydana getirirler.

Ekosistemin dinamiği ise, maddelerin ve enerjinin değişmesinden bahs ettiği gibi sistemde bulunan bütün canlıların doğum, büyüme, ölüm ve toprak olmalarını da inceler. Bu ekosistemin alt grupları “biyome”ler veya “önemli yaşama bölgeleri” olarak isimlendirilir. Biyomeler’in alt bölümlerini topluluklar meydana getirir. Biyomeler arasında bulunan geçiş bölgelerine de “ekotonlar” denir.

Eğer bir ekosistemde meselâ bitkilere; yangın, rüzgâr, sel, hastalık, böcek veya insanlar tarafından zarar verilirse, bitkiler bu zararı uzun sürede ve yavaş yavaş tamir etmeğe yönelir. Meselâ, bir orman kesildiğinde toprak otlardan başlayarak yavaş yavaş bitki hayatını tekrar canlandırmağa çalışır.

Bitki ve hayvanlar yaşama için gerekli olan su, azot, fosfor, karbon, oksijen, kalsiyum, magnezyum, demir vs. gibi maddeleri kullanarak enerji ve uygun sıcaklık temin eder ve canlı kalırlar. Ayrıca yeryüzünün fiziksel ve diğer çeşitli karakteristiklerine de uyum sağlarlar.

Yeşil bitkiler fotosentez ile besin hazırlarlarken, hayvan, insan ve bitkiler için gerekli olan oksijeni de sağlarlar. Oldukça karmaşık olan fotosentez çok miktardaki yeşil klorofil molekülüne bağlıdır. Buradaki temel kimyasal reaksiyon.

Güneş Enerjisi
6CO2 + 6H2O ¾¾¾¾¾¾¾¾¾® C6H12O6 + 6O2
(674 Cal)

şeklindedir.

Enaz 2400 klorofil molekülünün sekiz kuanta enerji alması ile fotosentez ortaya çıkar. Gelen ışığın belirli bir frekansta ve dalga boyunda olması gerekir. Yeşil bitkiler ve yeşil sülfür bakterileri “ototrof”tur, yâni kendi besinlerini üretebilirler. İkinci tür canlılar ise “heterotrof” olurlar, yâni enerjilerini “ototrof” olan canlıların hazırladığı besinleri kullanarak elde ederler. Meselâ bakterilerin çoğu, bütün hayvan ve insanlar böyledir.

Hergün güneşten dünyâ yüzeyine 35,6x1020 kalorilik enerji yollanmaktadır. Bunun ancak 19,0x1020 kalorilik kısmı yeryüzüne ulaşmaktadır. Bu yaklaşık 136 kilocalori/cm2dir. Bu değer çöl bölgelerinde 200 kcal/cm2ye erişirken, kutup bölgelerinde 60 kcal/cm2ye kadar iner. Yeryüzüne erişen güneş radyasyonunun ancak % 25’i fotosentez için uygun dalga boyuna sâhiptir. Meselâ bir mısır tarlasında gelen güneş enerjisinin % 44’ü suyun buharlaşması için harcanır. % 55’i geri yansır veya ısı olarak kaybolur. Arta kalan % 1’lik kısım bitkiler tarafından kullanılır. Bu kısım bölgeye ve bitkiye bağlı olmakla beraber % 0,3 ile % 1,2 arasında değişir. Pekçok hayvan, bitkisel besinlerden enerji alarak yaşarlar. Bitki stoplazmasının hayvansal protoplazmaya dönüşümündeki verim ise % 10 ile % 15 arasındadır.

Karbon çevrimi (zinciri): Fotosentezde bitkiler, karbondioksiti havadan alarak karbonhidratlar, proteinler, yağlar ve diğer tür bileşiklere dönüştürürler. Ancak solunumları sonucu atmosfere kendileri de belli bir oranda karbondioksit verirler. Besin zincirinde karbonhidratları alan diğer canlılar da havaya karbondioksit verirler. Karbon ayrıca havaya karbonmonoksit (CO) ve karbondioksit (CO2) olarak, odun, kömür ve petrolün yanmasıyla da verilir. Kireç taşlarının söndürülmesi suretiyle de karbondioksit açığa çıkar. Bütün karbon bu şekildeki dönüşüm çevrimini tâkip etmez, bir kısmı fosil yakıtı olarak (kömür, petrol gibi) veya karbonatlı kayalara bağlanarak bir müddet çevrim dışı kalır. Tabiatta bulunan bu dengeli çevrim, insanlar tarafından tüketilir, çok miktarda fosil yakıtı yoluyla atmosfere karbondioksit verilerek zorlanır. Bunun sonucu önemli iklim değişiklikleri ortaya çıkabilir.

Azot çevrimi (zinciri): Azot zinciri oldukça karışıktır. Bitkiler amino asitleri yapmak için, azota ihtiyaç duyarlar. Dünyâ atmosferinin % 78’i azot olduğu halde bitkiler bundan doğrudan faydalanamazlar. Azotun önce, nitratlara (NO3), nitritlere (NO2) veya amonyuma (NH4+) dönüşmesi gerekir. Bu ise bakteriler, mavi yeşil yosunlar veya şimşek tarafından gerçekleştirilir. Elektro-kimyasal olaylar sonucu senede metrekare başına yaklaşık 35 miligram nitrat ortaya çıkarken, bu miktar biyolojik faaliyetlerde 700 mg/m2 yıl’a ulaşır. Basit moleküllerden, karmaşık olanlara geçebilmek için gerekli enerjinin çoğu güneş ışığı ile sağlanır. Bunun gibi bakteriler yardımıyla proteinlerin protoplazmaları ayrıştırılırken de ısı enerjisi hasıl olur. Zirâî verim için her geçen gün daha fazla azotlu gübreler toprağa atılmaktadır. Ancak bunların önemli bir kısmı yağmur sularıyla göl, nehir ve hattâ kuyulara geçmekte ve sağlığa zararlı olmaktadır. (Bkz. Azot)

Fosfor çevrimi (zinciri): Fosfor da protoplazma için önemli bir maddedir. Bunun zinciri oldukça basittir. Önemli denebilecek fosfor havada değil yer tabakalarında bulunur. Fosfor, bitkilerden hayvanlara geçer. Hayvan ve bitkilerin toprağa karışmasında da bakteriler önemli rol oynar.

Enerji mübâdelesi: Bütün canlılar teneffüs ve terleme sırasında nem kaybederler. Bünyelerindeki su buhar hâline geçerken gerekli ısıyı vücuttan alır. Bu tür solunum, terleme ile canlıların vücut sıcaklıklarının çok yükselmesine engel olur. Genel olarak bütün canlılar etrafından ısı alır ve radyasyonla ısı yayarlar. Uzun bir zaman aralığı zarfında, enerji kaybı ve kazanmasında bir denge mevcuttur. Yoksa ya çok sıcak veya çok soğuk olurlardı. Bu alınan enerjinin verilen enerjiye eşitliği esasını ortaya koyar. Bu bir insan üzerinde gösterilmek istenirse, insan 263 wattlık bir metabolik enerji alır. Duvarları 25°C’de olan bir oda 720 wattlık enerji yayar. Böylece bir odada bulunan bir insana enerji girişi yaklaşık 1000 wattır. Bunun yaklaşık 460 wattlık kısmı su buharlaşması yoluyla esas olarak akciğerlerde kaybolur ve solunumla dışarı çıkar. Geri kalan 540 watt ise radyasyon veya konveksiyon yoluyla çevreye geri verilir.

Gündüzün güneş gören yaprakların sıcaklığı etraflarındaki hava sıcaklığından 5 ile 15°C daha yüksektir. Solunumları onları hava sıcaklığının 20° ile 30°Cüstüne geçmelerini önler. Gölgede olan yapraklar ise solunum neticesi, havadan 2 ile 3°Cdaha düşük bir sıcaklığa sâhiptirler. Geceleyin ise yaprakların sıcaklığı hava sıcaklığına veya onun 2 veya 3°C altına düşer. Küçük yaprakların sıcaklığı büyüklerine nazaran daha düşüktür.

Hayvanlarda da benzer bir denge mevcuttur. Dış yüz çevre şartlarına uyarak vücut sıcaklığını ayarlar. Sâbit vücut sıcaklığı olan hayvanlarda denge daha önemlidir. Meselâ kuşların vücut sıcaklıkları 37-39°C arasındadır. İnsanlarda ise bu 37°C’dir. Bunlar metabolik enerji oranını, solunumlarını ve vücut örtülerini ayarlayarak dengeyi korurlar.

Bâzı hayvanlarda ise vücut sıcaklığı büyük bir aralıkda değişebilir. Bunlar genellikle konumlarını değiştirerek dengeyi sağlamaya çalışırlar. Meselâ çölde yaşayan bir çeşit kertenkelenin vücut sıcaklığı 3 ile 45°C arasında değişebilir. Pekçok böcekler sıfırın altındaki vücut sıcaklığına dayanabildiklerinden soğuk kışları geçirebilirler.

Ekoloji, ekosistemdeki enerji akışı yanında canlılar arasındaki karşılıklı münâsebeti de araştırır.

Besin çevrimi (zinciri): Canlılar arasındaki besin ilişkisi, en basit yolla, hangi canlının hangi canlıyı yediğini anlamakla olur.

Burada en basit yollardan biri yeşil bitkilerin, ot yiyen ve ot-et yiyen canlılar tarafından yenmesidir. Ancak tek bir ekosistemde bile bu ana zincir yanında daha başka tâlî çapraz beslenme zincirleri genellikle oldukça kısa olup, nâdiren dört veya beş tüketiciyi geçer. Zincirin her seviyesinde hayvanlar ölür ve toprağa karışırlar.

İnsan bu beslenme ağında kendine has bir yere sâhiptir. Çok çeşitli bitki, kuş, balık ve diğer canlıları yer. İnsan bulunduğu yerde zinciri kısaltır ve sistemdeki canlıların sayısını azaltır. Beslenme zincirinde insan kendisine besin sağlamak için tabiattaki dengeyi zorlar. Bu zorlamalar, bâzı durumlarda çok önemli ve geri dönülmez sonuçları ortaya çıkarır. İklimler değişebilir. Yağmurlu bölge kurak olabilir, soğuk bölgeler sıcağa çevrilebilir. Bâzan böcekler mesken yerlerini işgal edebilir. Bu sebepten dolayı, besin zincirinin kararlılığını sağlamak ve verimi yüksek tutmak oldukça pahalı olarak gerçekleşir.

Türlerin karşılıklı etkileşimi: Bir ekosistemdeki türler arasında çeşitli karşılıklı etkileşim bulunabilir.

Bitki ve hayvanların sayısı zamanla değişir. Bâzan bu değişim yavaş, bâzan da ânî olur. Genel olarak bunlar iklim şartlarıyla ilgilidir. Meselâ, ev sineklerinin ilkbaharda ortaya çıkıp, sonbaharda kaybolması gibi. Sayının artması, doğum ve ölüm oranına bağlıdır. Bunun yanında besin, parazitlerin mevcudiyeti, bulaşıcı hastalık ve benzerlerinin de tesiri altındadır. Bâzı hayvanlar belirli bölgelerde yaşarlar ve bu bölgenin başka hayvanlar tarafından tutulmasına karşı dururlar. Büyümenin âni olması da çoğu zaman dengenin bozulması sonucu hâsıl olur. Meselâ ABD’nin Arizona eyâletinin bir bölgesinde, aslan ve geyiğin dengeli yaşadığı bölgede, aslanların insanlar tarafından öldürülmesi, geyik sayısının âni artmasına sebeb olmuştur.

Ekolojinin doğuşu: Yirminci yüzyıldan önce ekoloji ayrı bir bilim olarak tanınmadığı halde, ekoloji ile ilgili pekçok bilgiler birikmişti. Yirminci yüzyılda bitki ekolojisi, hayvan ekolojisine nazaran daha hızla gelişmiştir. Ekolojinin gelişmesine, biyoloji, antropoloji gibi ilgili ilimlerdeki ilerlemeler de yardımcı olmuştur. Ekolojide 1940’lardan sonra sayısal metotlar kullanılmaya başlanmıştır. Bunun ilk kullanıldığı yer, böceklerin, zirâî üretime yaptığı zararın incelenmesi olmuştur. İkinci Dünyâ Savaşından sonra ekoloji müstakil bir ilim olarak ortaya çıkmıştır. Bilgisayarların çıkışı çok sayıdaki bilgilerin kısa zamanda değerlendirilmesini mümkün kıldığı için, ekolojinin matematiksel cephesi daha da önem kazanmıştır. Matematiksel metotlar yanında fizik ve kimyasal prensipler de ekolojide tatbik edilmeye başlanmıştır.

Ekolojinin dalları: Her ilim gibi, gelişmekle ekolojinin de çeşitli dalları ortaya çıkmıştır. Bir dalı sâdece bir canlının her çevre ile ilişkilerini incelerken, başka bir dalı belirli bir çevredeki canlıların karşılıklı ilişkilerini araştırmaktadır. Meselâ, deniz, tatlısu, kara ekolojisi gibi. İnsanın çevresiyle olan karşılıklı ilişkisi ise başka bir ekoloji dalında konu edilmektedir.

Günümüzde ekoloji her geçen gün önemini daha da arttırmaktadır. İnsanlar tabiatta faal durumda olup, kısa vâdeli bir düşünce ile tabiattan faydalanmaktadır. Topraktan, bir taraftan mahsul alırken, diğer taraftan bunu sanâyi artıklarıyla kirletmekte, su ve hava onun için vazgeçilmez maddeler olduğu halde yüzyıllardır bunlarda mevcut olan düzeni bozmaktadır. Ekoloji, insana daha dengeli yaşamasını, bunun çevresi ile olan karşılıklı münâsebetlerinde kendisi için uzun vâdeli mühim menfaatler getireceğini öğretmektedir.