TAR131U-GENEL BİYOLOJİ
Ünite 3: Biyoçeşitlilik ve Canlıların Sınıflandırılması
Giriş
Bir bölgedeki tür, genetik, ekosistem ve ekosistem içerisindeki ilişkiler bütünü olarak tanımladığımız biyoçeşitlilik, doğal yaşamın sürdürülebilmesi için mutlaka tanınması, öğrenilmesi, korunması ve değerlendirilmesi gereken bir zenginliktir.
Biyoçeşitlilik Kavramı
Biyoçeşitlilik, bir bölgedeki tüm canlı organizmaları ve bu organizmaların yaşam alanlarının çeşitliliğini, birbirleri ve yaşadıkları ortamlarla olan ilişkiler bütününü tanımlamak için kullanılmaktadır. Bir bölgedeki tüm bitki, hayvan, mantar, protista ve mikroorganizma türlerinin hepsi bölgenin tür çeşitliliği’ni oluşturur. Biyoçeşitlilik ise o bölgedeki tüm canlı türlerini ve onların yaşam alanları olan habitat çeşitliliğini, birbirleriyle ve yaşadıkları çevreyle ilişkilerini tarif etmek üzere kullanılan çok yönlü ve oldukça karmaşık bir kavramdır.
Yeryüzünde bir canlının yaşadığı yere habitat denir. Habitatı oluşturan bileşenler canlının yaşam koşullarını oluşturur ve onun sınırlarını belirler. Habitatın sahip olduğu özellikler ne kadar uygun olursa orada o kadar fazla canlı türü yaşayabilir. Tür çeşitliliğinin ve habitat çeşitliliğinin artması da oradaki ekolojik olaylar ve işlevler çeşitliliğinin artmasını sağlar. Tüm bu bileşenlerdeki çeşitlilik de ekosistemlerin çeşitlenmesini ve zenginleşmesini sağlar.
Biyoçeşitlilik kavramı; genetik çeşitlilik, tür çeşitliliği, ekosistem çeşitliliği ve son olarak da ekolojik olaylar ve işlevler çeşitliliği olarak dört temel başlıkta değerlendirilir.
Tür Çeşitliliği
Aynı filogenetik (atadan) kökenden gelen, aynı çevresel etkilere benzer tepkiler veren, çiftleştiklerinde verimli döller verme potansiyeline sahip olan canlılara biyolojik tür denir. Tür çeşitliliği, bir alanda var olan bütün canlı türlerinin sayısını ifade eder.
Genetik Çeşitliliği
Genetik çeşitlilik, bir türün taşıdığı genlerin bütünü, sahip olduğu genetik hazinedir. Türün ortam koşullarına uyum sağlayabilmesi, yaşamını devam ettirebilmesi ve tüm özelliklerini oluşturabilmesi için gereken, gen havuzundaki kalıtsal bilgilerin çeşitliliğini ifade eder. Genetik çeşitlilik, biyoçeşitliliği oluşturan tüm canlı türlerinin sahip olduğu genetik birikim ve potansiyel olarak da tanımlanabilir.
Ekosistem Çeşitliliği
Bir bölgede bulunan ve birbirleriyle sürekli olarak etkileşim hâlinde olan canlı ve cansızların oluşturduğu büyük resme ekosistem denir. Dünya büyük bir ekosistem olarak kabul edilebilir veya daha küçük alanlarda binlerce hatta milyonlarca ekosistemden de söz etmek de mümkündür. Ekosistem, canlılar ve onların çevreleri ile aralarındaki ilişkiler bütününden oluşmaktadır.
Dünya üzerindeki belli başlı ekosistemler; Orman, Deniz, Okyanus, Tarım, Bataklık, Alpin, Step, Çöl, Çalılık, Tuzlu ve sulak alanlar vb.
Ekolojik Olaylar ve İşlevler Çeşitliliği
Bir ekosistem içerisinde birbirini olumlu ya da olumsuz etkileyen binlerce belki de milyonlarca işleyiş devam eder. Canlıların, sahip oldukları genetik yapının ve ekosistemlerin birbirleri ve çevreleri ile etkileşimleri ekolojik süreçlerle sağlanmaktadır. Böylece, süreçler çeşitliliği biyolojik çeşitliliğin elemanları arasındaki ilişkiyi ve düzeni sağlar.
Türkiye’nin Biyoçeşitliliği
Bir bölgenin biyoçeşitliliği, o bölgenin jeolojik devirlerde geçirdiği süreçler, büyük kara ve su kütlelerine bağlantıları, iklimsel özellikleri, toprak özellikleri, deniz seviyesinden yüksekliği, su, sıcaklık vb. birçok faktörle orada yaşayan canlıların çevreleriyle olan ilişkileri ile bağlantılıdır.
Türkiye biyolojik çeşitlilik açısından Avrupa-Sibirya, Akdeniz ve İran-Turan biyocoğrafik bölgelerinin kesişim bölgesinde bulunur. Biyoçeşitlilik açısından adeta bir kıta özelliği taşıyan Anadolu’ya, Küçük Asya (Asya Minör) adı verilmiştir. Türkiye toprakları, orman, dağ, step, akarsu, göl, sulak alan, kıyı ve deniz ekosistemlerine ve bu ekosistemlerin birçok farklı çeşitlerine ve farklı kombinasyonlarına ev sahipliği yapar. Bu olağanüstü mükemmel ekosistem ve habitat çeşitliliği beraberinde önemli bir tür çeşitliliğini de getirmiştir
Anadolu coğrafyası tıpkı bitkilerde olduğu gibi hayvanlarda da birçok türün anavatanıdır.
Biyoçeşitliliğin korunmasında alınan tedbirlerin gerçekçi ve sürdürülebilir olması ve ona göre planlaması gerekmektedir.
Günümüzde kabul gören metotlara göre; In-situ koruma yönteminde türlerin nesillerini sürdürebilmek için doğal yaşam ortamlarına mutlaka bağımlı olduklarını bu sebeple de kendi ekosistemlerinde korunmaları gerekliliğini savunan bir anlayışa hakimdir. Ex-situ koruma yöntemini ise türlerin doğal yaşam yerinden başka yerlere taşınarak korunması olarak tanımlayabiliriz.
Biyolojik Çeşitliliğin Korunmasıyla İlgili Türkiye’nin Taraf Olduğu Uluslararası Sözleşmeler
Türkiye’de aşağıdaki uluslararası biyoçeşitlilik esaslı sözleşmelere imza koyarak buradaki sorumluluklarını yerine getirmektedir.
Canlıları Sınıflandırma ve İsimlendirme Bilimi
Sınıflandırma kavramı kabaca var olduğunu bildiğimiz tüm canlı ve cansız varlıkları, somut ve soyut kavramları benzerlik ve farklılıklarına göre gruplandırmak, birbirleriyle karşılaştırarak bir araya getirmek veya ayrıştırmak olarak tanımlanabilir.
Yeryüzünde bugün yaklaşık 2 milyon canlı türünün var olduğu tahmin edilmektedir. Canlılar alemi, birbirlerinden çok farklılık ve çok çeşitlilik barındıran bir dünyadır. Bu kadar çeşitliliğin ve bu kadar karmaşık yapıların keşfedilmesi, öğrenilmesi, karşılaştırılma gruplandırılması da bir o kadar zor ve karmaşıktır.
Sınıflandırma Biliminin Tarihsel Gelişimi ve Biyoçeşitlilikle İlgili Bazı Tanımlar
Canlıların sınıflandırılmasına ilişkin tarihsel sürece baktığımızda; milattan önce 300’lü yılların ortalarında Aristo ile başlayan sınıflandırma biliminin tarihsel sürecinde genel olarak iki farklı dönemden söz etmek mümkündür.
Sınıflandırma Çeşitleri
Yapay (Ampirik) Sınıflandırma
Canlıları yalnızca dış görünüşlerine ve yaşam yerlerine bakarak yapılan sınıflandırmadır ve günümüzde geçerliliğini yitirmiştir.
Analog organ (görevdeş organ), embriyonik kökeni ve gelişmeleri farklı, ancak görevleri aynı olan organlara denir.
Doğal (Filogenetik) Sınıflandırma
Canlıların filogenetik (atasal) benzerliklerine, akrabalık derecelerine ve sahip oldukları homolog organ yapılarına bakılarak yapılan sınıflandırmaya doğal sınıflandırma denir. Bu sınıflandırmada esas olan kriterler; canlıların hücre yapıları ve sayıları, birbirlerine olan akrabalık seviyeleri, sahip oldukları homolog organlar, canlıların sahip oldukları morfolojik, anatomik ve fizyolojik benzerlikler, embriyonik gelişim safhasındaki benzerlikler, boşaltım sistemlerindeki, protein yapısındaki, beslenme şekillerindeki, vücut simetrilerindeki benzerlikler üreme tipleri ve DNA yapısındaki eşleşmeler, sayılabilir.
Homolog organ, embriyonik kökenleri (orijini) aynı, fakat görevleri farklı olan (ya da aynı olabilen) organlara homolog organ denir. İnsanın kolu, kuşun kanadı ve fok balığının ön yüzgeci homolog organlara örnek verilebilir.
Canlıları Bilimsel İsimlendirme Kuralları (Nomenklatur)
Yeryüzündeki canlı türlerin ortak bir düzen ve disiplinde isimlendirilmesi önerisini ilk kez 1623 yılında İsviçreli bilim insanı Gaspard Bauhin (1560-1624) önermiştir. Daha sonra 18. yüzyılda İsveçli botanikçi Carl Linnaeus (Linne) (1707-1778) canlıları evrensel bir düzende isimlendirme sistemini ilk kez uygulayan bilim insanı olmuştur.
Linne’nin Uyguladığı Canlıları Bilimsel İsimlendirme Sistemi: İkili İsimlendirme (Binominal nomenklatür)
Bilimsel olarak her canlı türünün iki kelimeden oluşan bir ismi vardır. Bu ismin ilk kelimesi o türün ait olduğu cinsi belirten cins ismi, ikinci isim ise türün tanımlayıcı ismidir (epiteti) ve her iki isim birlikte o canlının tür ismini
oluşturur. İşte böyle canlı türlerinin iki kelimeden oluşan bilimsel isimlendirme yöntemine (sistemine) Binominal nomenklatür (ikili isimlendirme) denir.
İşte bütün bu gerekçelerden dolayı ve kendi içerisinde oluşturulmuş birtakım kurallar dahilinde, doğada hâlen yaşayan, ya da nesli tükenmiş olan canlı türlerinin bilimsel bir düzen içerisindeki isimlendirme sistemine nomenklatür denir.
Sınıflandırma Biliminde Kullanılan Bazı Kavramlar
Taksonomi
Organizmaların nasıl sınıflandırılacağını belirleyen bilim dalıdır.
Sistematik
Taksonominin yazılı kurallarını uygulayarak elinizdeki türü belli olmayan canlı örneğinin, hangi tür olduğunu belirleme işinin yapılması sistematiktir.
Filogeni
Bir canlı türünün yeryüzünde ortaya çıkışından günümüze kadar geçen sürede başka hangi türlerle akrabalık ilişkisi olduğunu araştıran bilim dalıdır.
Tür Kavramı
Tür, sınıflandırmanın, taksonominin ve sistematiğin esas birimidir.
Takson
Belirli bir kategoriye (basamağa) girebilecek derecede birbirinden ayrılabilen herhangi bir basamaktaki (bölüm, sınıf, takım, familya, cins, tür gibi) taksonomik gruba verilen addır. Popülasyon, sınırları belli olan bir alandaki, aynı türe ait bireylerin oluşturduğu topluluktur.
Taksonomik Kategoriler (Taksonomik Basamaklar=Taksonomik Hiyerarşi)
Taksonomik basamakların her birine kategori denir. Kategorilerde aşağıdan yukarıya doğru (tür kategorisinden alem kategorisine doğru) çıkıldıkça tür sayısı ve birey sayısı artar, benzerlik oranı, ortak gen ve özellik sayısı ve akrabalık azalırken alem kategorisinden tür kategorisine inildikçe akrabalık, ortak özellik ve ortak gen sayısı artarken çeşitlilik ve birey sayısı azalır.
Yeryüzündeki Büyük Canlı Grupları ile Arkeler (Regnum archae) ve Bakteriler (Regnum bacteria)
Domain Archaea (Arkeler)
Bakterilere benzeyen ancak bakterilerden başta genetik ve biyokimyasal özellikleri olmak üzere birtakım özellikleriyle ayrılan canlıların oluşturduğu gruptur.
Domain bacteria (Bakteriler)
Bakteriler genellikle tek hücreli olup dünyanın her yerinde, neredeyse her ortamda yaşayabilen canlılardır.
Ökarya (Eucarya) Üst Alemi ve Protistalar (Regnum protista) ve mantarlar Alemi (Regnum fungi)
Bir hücreli (terliksi hayvan gibi) canlılardan en gelişmiş organizmaların (insan gibi) içerisinde bulunduğu devasa gruptur. Gerçek bir çekirdeği olan yani genetik materyali bir zarla çevrelenmiş çekirdek (nükleus) içerisinde bulunan canlılardır.
Regnum protista
Güncel veriler protistlerin polifiletik (çok soylu, birden çok atadan gelen bir grup) olduğunu gösterdiği için, günümüz sınıflandırmalarında yeni bir alem olarak değerlendirilmektedir.
Protozoa (Hayvan Benzeri Protistler)
Genellikle tek hücreli, hareketli ve fagositoz ile beslenen hayvan benzeri protistlerdir.
Algler (Bitki Benzeri Protistler)
Yaşamlarını fotosentez ile sürdüren bitki benzeri protistlerdir. İpliksi ve elsi yapıda olan bu grup algler yuvarlak, yıldızsı, spiral ve nal şeklinde kloroplast içerirler.
Mantar Benzeri Protistler
Aslında protista olarak değerlendirilmesi daha uygun gibi görünen bu gruptaki canlılar spor ürettikleri için mantar olarak kabul görmektedirler.
Regnum fungi (Mantarlar Alemi)
Mantarlar hem hayvanlar alemine hem de bitkiler alemine ait özellikler taşır. Mantarlar kendi besinlerini kendileri yapamazlar yani heterotrofturlar ve bu özellikleriyle hayvanlara benzerler. Ancak mantar hücrelerinde tıpkı bitkiler gibi hücre duvarı vardır. Bu özellikleriyle de bitkilere benzerler.
Likenler
Liken; bir mantar türü ile bir alg türünün karşılıklı yarar sağladığı (simbiyotik) ortak yaşam (birlikteliğin) şekline verilen addır.
Bitkiler Alemi (Regnum Plantae)
Bitkileri Sınıflandırmada Güncel Bir Metot: APG Sistemi
1983 yılında 40 farklı ülkeden bilim insanının bir araya gelerek, Evrimsel Kapalı Tohumlu Gelişimi Topluluğu APG sistemini kurdular. Sürekli olarak geliştirilmekte olan bu sistemin güncel hâli APG IV versiyonudur.
Divisio: Kara Yosunları (Bryophyta)
Çok hücreli, fotosentez yapan, iletim sistemleri (damar), kök, yaprak ve gövdeleri olmayan, bunların yerine tallus adı verilen yapıları ve rizoit adı verilen kökleri olan ilkel bitkilerdir.
Boynuzsu Ciğer Otları (Anthoceratopsida)
Küçük, yeşil, algsi bir yapının üzerinde gelişen boynuz şeklinde yapılara sahiptirler ve isimlerini bu boynuz şeklindeki sporofitlerden alırlar.
Ciğer Otları (Marchantiophyta)
Görünüşleri karaciğere benzediği için bu ismi alan bu gruptaki algler, yeşil renkli ve karasal yaşama uyum sağlamaya çalışan bitkilerdir.
Yapraklı Kara Yosunları (Bryopsida)
Çok hücreli, fotosentez yapan bitkilerdir. Peristom dişleri bu grubun en tipik özelliğidir. Genellikle yapraklı olan küçük yapılı türler içerirler. Bu bitkilerde rizoitler kök yerine görev yapan kök benzeri ipliksi yapılardır.
Eğrelti Otları (Pteridophyta)
Bitkiler aleminde ilkel karasal bitkilerle tohumlu bitkiler arasındaki grubu oluştururlar.
Lycopsida (Kibrit Otları)
Bu gruptaki bitkilerin gövde ve kökleri dikotomik (sürekli ikiye) dallanma gösteren, iğne şeklinde, sapsız yaprakları bulunan, fosil örnekleri olan ve hâlen de yaşamakta olan üyelere sahip bitkilerdir.
Spheopsida (At Kuyrukları)
At kuyruklarında sporofit nesilde kök, gövde ve yapraklar birbirinden ayrılabilen yapılar hâline gelmiştir. Genellikle gövde üzerindeki nod ve internod bölgelerinin oluşması ve yapraklarının daire şeklinde dizilişi ile fark edilirler.
Pteridopsida (Eğrelti Otları)
Gerçek eğrelti otlarının bulunduğu bu grupta kök, gövde ve yaprak şeklinde farklılaşmış sporofit nesli kolaylıkla ayırt edebilirsiniz.
Divisio: Spermatophyta (Tohumlu Bitkiler=Çiçekli Bitkiler)
Bitkiler aleminin tür sayısı bakımından en büyük ve en gelişmiş grubudur. Tohum yapısı bitki sınıflandırmasında kullanılan en önemli karakterdir.
Subdivisio: Gymnospermae (Açık Tohumlular=Kozalaklı Bitkiler)
Genellikle odun yapısına sahip olan ağaç, çalı ve ağaççık formundaki bitkilerdir. Açık tohumlu bitkiler genellikle uzun yıllar yaşamlarını sürdürebilen ve yavaş büyüyen bitkilerdir. Yaşayan fosil olarak da bilinen Ginkgo biloba çok eski dönemlerden beri yaşamını sürdüren Gymnospermler’dendir.
Subdivisio: Angiospermae (Kapalı Tohumlular)
Bu grup bitkiler aleminin en gelişmiş ve en çok türü bulunan grubudur. Açık tohumlulardan farklı olarak bu gruptaki bitkilerde döllenmeden sonra oluşan tohumlar meyve yaprağı (karpel) ile dört bir yandan çepeçevre sarılıp örtülmektedir. Bu bir bakıma neslin devamlılığı için tohumun koruma altına alınma adaptasyonudur.
Hayvanlar Alemi (Regnum animalia)
Yeryüzündeki en kalabalık ve en karmaşık canlı alemi hayvanlar alemidir.
Hayvanların sınıflandırılmasında kullanılan en önemli yapılardan biri de omurganın varlığı veya yokluğudur.
Omurgasız Hayvanlar (Invertebrata)
Porifera (Süngerler)
Süngerler, Parazoa grubu içerisinde yer alan, hücre düzeyinde organizasyona sahip olan canlılar olup sinir ve kas dokuları yoktur. Süngerlerin vücutlarında por adı verilen delikler vardır.
Knidaria (Sölenterler=Knidliler)
Knidliler Eumetazoa grubu içerisinde yer alan, çoğunluğu denizlerde bazı türler de tatlı sularda yaşayan doku farklılaşmasının görülmeye başladığı hayvanların bulunduğu gruptur.
Solucanlar
Bu gruptaki hayvanlar, Eumetazoa grubunda yer alan ve bilateral simetrinin gözlendiği, genel olarak vücutları birbirini tekrarlayan ve içerisinde aynı yapıların bulunduğu birçok halkasal yapıdan oluşan ve yumuşak özellikte olan canlılardır.
Mollusca (Yumuşakçalar)
Yumuşakçalar, Eumetazoa grubunda yer alan ve bilateral simetrinin gözlendiği sayısı oldukça fazla olan gruptur. Hayvanlar aleminde ilk kez çizgili kas bu grupta görülür.
Arthropoda (Eklembacaklılar)
Eklembacaklılar Eumetazoa grubunda yer alan ve bilateral simetrinin gözlendiği, yeryüzündeki en fazla tür çeşitliliğine sahip olan canlıların bulunduğu bir gruptur.
Echinodermata (Derisi Dikenliler)
Yaklaşık 7000 kadar türünün bulunduğu bilinen bu gruptaki canlılar vücutlarının tabanındaki ayaklarla yüzeye yapışıp bırakarak hareket ederler. Eumetazoa grubunda yer alırlar. Deniz yıldızı, deniz kestanesi ve deniz hıyarı bu gruba dahildir.
İlkel Omurgalılar
Bu gruptaki hayvanlar Tulumlular ve Kafatassızlar olarak iki gruba ayrılırlar. Eumetazoa grubunda yer alırlar ve bilateral simetriye sahiptirler.
Omurgalılar (Vertebrata)
Omurga kıkırdak ya da kemikten yapılmış birbirini takip eden omurlardan oluşan ve canlıların sırt kısımlarında neredeyse boydan boya bulunan bir yapıdır. Bu gruptaki canlılarda embriyonik gelişimlerinin erken safhalarında solungaç yarığı görülür. Bilateral simetrili olan bu gruptaki canlılarda kapalı dolaşım sistemi, akciğerli solunum sistemi, gelişmiş boşaltım sistemi, kafatası içerisinde bulunan beyin ve gövdelerinde sölom boşluğuna sahiptir.
Pisces (Balıklar)
Solungaç solunumu yapan, vücutları genellikle pullu olan, çift gözlü kalbi olan canlılardır.
Amfibia (Amfibiler, İki Yaşamlılar)
İki yaşamlılar balıklarla sürüngenler arasındaki canlılar grubunu oluştururlar.
Reptilia (Sürüngenler)
Değişken sıcaklıklı olan bu grup üyeleri soğukkanlılarla sıcakkanlılar arasında bir geçiş grubu olarak değerlendirilir.
Aves (Kuşlar)
Bu gruptaki canlılar sıcakkanlı olup tüylerle örtülü vücutları vardır. Kanat hâlini almış ön üyeleri sayesinde uçabilen kuşların kemiklerinin içi boştur. Kalpleri dört odacıklıdır ve keratinden gagaya sahiptirler. İç döllenme görülür ve yumurtlayarak ürerler.
Mammalia (Memeliler)
Bu grubun üyelerinin dişilerinde bulunan süt bezlerinden dolayı memeliler adı verilmiştir. Vücutları genellikle kıllarla kaplı olan memelilerin dört ekstremiteleri vardır. Akciğer solunumu görülür ve kalpleri dört odacıklıdır. Eşeyli ürerler ve iç döllenme görülür. Ter bezleri ve diyaframları vardır. Memeliler sıcakkanlı canlılar olup yaklaşık 4500 türü vardır.
Genellikle üç büyük grup altında sınıflandırılırlar;
Gagalı memeliler; yumurtlayan tek memeli grubudur. Dünyaya yeni gelen yavrular annelerinin meme uçları olmadığından annelerinin kürkünden süt emerek beslenirler. Bu gruba örnek olarak Ornitorenk ve dikenli karıncayiyen verilebilir.
Keseli memeliler; hamilelik süresi kısa sürdüğünden gelişimini tamamlamadan doğum yaparlar. Yeni doğan yavrular, anne karnındaki kesede gelişimini tamamlarlar. Koala ve kanguru bu gruba örnek olarak verilebilir.
Plasentalı memeliler; gelişimlerini anne karnında tamamlayarak dünyaya gelen canlılardır. Örneğin; insan, tavşan, yunus, yarasa.
Virüsler
Virüsler proteinden yapılmış ya da daha karmaşık bir yapıya sahip olan bir kılıf içerisinde paketlenmiş genetik materyale (DNA veya RNA) sahip çok küçük varlıklardır.
Virüs ismi Pasteur tarafından verilmiş bir isim olup Latincede zehir anlamına gelmektedir.
Virüsler üç kısımdan oluşur;
• Kapsomerler ve kapsit • Zarf • Kalıtsal materyal (DNA veya RNA)
Virüsler, vücut içerisine girerek enfekte ettiği canlı hücrede, çoğalma (replikasyon) sürecini başlatarak kendilerini çoğaltırlar. Daha sonra içerisinde bulunduğu hücreleri ya patlatarak ya da hücreden tomurcuklanarak dışarı çıkarlar. Bu döngü yeni hücrelerin içerisine girip kendini çoğaltmasıyla devam eder.