Naturalis Histeria

everything is self-evident

Inside Nature’s Giants 16 Eylül 2010

Filed under: belgesel,Dawkins,Doğa Tarihi — naturalis histeria @ 09:12

Inside Nature’s Giants yani Doğanın Devlerinin İçinde tüm doğa tarihi sevdalılarının izlemesi gereken bir belgesel. 2009’da Channel 4’da başlayan bu İngiliz yapımı doğa tarihi belgeseli ayrıca BAFTA ödüllü. Sunucu Mark Evans ve sık sık boy gösteren misafir evrimsel biyologumuz Richard Dawkins de cabası. Ayrıca şirin mi şirin, akılküpü, larynx yani ses kutusu delisi Joy Reidenberg’in muazzam katkılarıyla doğanın devlerini daha önce görmediğiniz hallerde, daha önce bilmediğiniz bir sürü yeni şey öğrenerek görebilirsiniz. Bir de hayvanların adaptasyonlarını, insan bedeninde işleyen durumu göstermek üzere kendi bedeninde deneyen biyologumuz Simon Watt var.

Kimi zaman veteriner okulunun ameliyathanesinde kimi zamansa bir sahil kıyısında veya orman kenarında inceledikleri hayvanları önce bir güzel deşiyorlar. Sonra başlıyorlar anlatmaya; derisinden bağırsaklarına, midesinden karaciğerine, bacaklarından boynuna, beyninden ses kutusuna, evriminden davranışlarına kadar o hayvancağızı bir güzel tanıyorsunuz. Doğal seçilime ve doğanın kendisine bir kez daha aşık oluyor hayvanlara hayran kalıyorsunuz. Karşılaştırmalı anatominin yanı sıra evrimsel geçmişlerini de sade ve anlaşılır bir şekilde anlatıyorlar.

Çekimler ve kullanılan teknik de oldukça iyi. Et, kan, organ görmekten çok rahatsız olmuyorsanız kolaylıkla izleyebileceğiniz, heyecanını hiç yitirmeyen, animasyonlarıyla dünyanızı aydınlatan bu belgeseli şiddetle tavsiye ediyorum. Yağdan topuklular üzerinde yürüyen ve kendi türlerine ait kemikler bulunca tanımaya çalışan filler; uzay giysilerine ilham veren bacakları ve daha pek çok ilginç adaptasyonlarıyla zürafalar; kızılötesi görüşlü pitonların körelmiş arka üyeleri, asimetrik organları ve döllenmeye hazır yumurtaları; midesini kusabilen, ağzındaki dişleri derisinden gelen (?!) büyük beyaz; dinozorlar yokolurken bile hayatta kalan, dünyanın en güçlü çenesine sahip 3 aortalı afrika timsahı; derisinin altında aslında kaplandan bir farkı olmayan aslanın nasıl kükrediği; yaşayan en yakın akrabaları hipopotam olan balinaların nasıl bu kadar büyüyebildiği…hepsi ve daha fazlası Doğanın Devlerinin İçinde’de!! Ey naturalistler izleyin, izlettirin 🙂

Güncelleme: (10.07.2011) Yukarıda bahsettiğim bölümlerin haricinde Dev Mürekkepbalığı (The Giant Squid) ve Kutup Ayısı (The Polar) bölümleri de seriye eklenmiş bulunuyor. İzlerken ağzınızı kapamakta zorlanacaksınız (kimi zaman hayranlıktan kimi zaman şaşkınlıktan kimi zaman iğrenmekten :p)

Güncelleme 2: (17.08.2011) Sperm whale’in ismi nereden geliyor merak ediyorsanız bu bölümü izlemelisiniz 🙂 Yine çok etkileyici ve eğlenceli bir bölüm.

 

Reklamlar
 

İzotoplar ve paleoenvironment (geçmiş çevre) 13 Eylül 2010

Filed under: paleo — naturalis histeria @ 21:47

İzotoplarla ilgili bir yazı yazma önceliğim yoktu aslında ama baktım habire habire karşıma çıkıyorlar yazayım dedim 🙂 Bu izotop denilen nanelerle benim burada anlatacaklarımdan çok daha fazlasını yapmak mümkün. Ben burada daha ziyade geçmiş çevresel koşulların inşası yapılırken izotoplar bize ne anlatıyor ona bir giriş yapacağım.

Nedir bu izotoplar?

Çoğunuzun kimya derslerinden hatırlayacağınız gibi izotoplar aynı kimyasal elementin, farklı sayıda nötron içeren farklı atomlarıdır. Bir başka deyişle izotopların kütle numarası (proton+nötron) farklı, atom numarası (proton) aynıdır. [Ufak bir ayrıntı, eğer sözkonusu çalışma atomun kimyasal özelliklerinden ziyade nükleer özellikleriyle ilgiliyse izotop yerine nüklid denmesi daha doğru imiş.] C-12 ya da C-13 yazdığımızda sırayla karbon atomunun (12-6=)6 ve (13-6=)7 nötron içeren izotoplarını kasdetmiş oluyoruz. Efendim bazı izotoplar radyoaktif bazıları ise kararlı oluyor. İzotop teriminin 1913’te  İskoç fizikçi Margaret Todd tarafından ortaya atıldığını ve de izotopların kimyasal özelliklerinin aynı fiziksel özelliklerinin ise farklı olduğunu da söyleyip wikipedia bilgilerimizi noktalayalım, zira izotopların ne olduğuna dair bilgiye ulaşmakta zorluk çekeceğinizi sanmıyorum. Ben daha ziyade bu izotopları (geçmiş çevresel koşulları bilebilme/anlayabilme çalışmalarında) nasıl kullanıyoruz, o konuda bir şeyler söylemek istiyorum.

Çevre koşullarını etkileyen temel etmenler

Bildiğiniz gibi Yeryüzü’nde bir ısı ve nem sirkülasyonu söz konusu, bu ikisi de (ısı ve nem) bir yerin iklimini en çok etkileyen etmenlerden. Atmosferi, okyanusları ve karaları birbirine bağlayan bu sistemin deviniminin altında ise güneşten gelen ışınım dozajını belirleyen yörüngesel döngüler yatıyor (bu çok ayrıntılı bir konu olduğu için burada girmeyeceğim ama ileride bir yazı gelecek bunla ilgili). Tektonik hareketler de bu devinimi etkileyen bir başka etmen. Neyse, kısaca bu etmenleri maddeleyecek olursak:

-yıllık güneşlenme miktarı (ve yörüngeye göre pozisyonu diyelim)

-atmosfer ve yer tarafından soğurulan ve yansıtılan radyasyon miktarı

-buharlaşma, yağış, bulut oluşumu gibi atmosferik olaylar

-okyanus ve rüzgar dolaşımı (ısının ve nemin dağılmasında büyük rol oynarlar)

-buzulların, karaların ve okyanusların dağılımı

-tektonik ve volkanik hareketler

Denizel oksijen izotop analizi

1950’lerde ortaya çıkan “denizel oksijen izotop analizi”, bize okyanus ve atmosfer arasındaki etkileşimin en güzel örneklerinden birini sunar. Buharlaşma esnasında %10 daha ağır olan kararlı O-18 atomu (kütle numarası 18 olan oksijen atomu) O-16 atomundan daha zor serbest kalır, dolayısıyla buharlaşma sırasında O-16 atomu O-18’e göre suyu daha hızlı (ve daha fazla) terkeder, bu da sudaki O-18/O-16 oranını arttırır. Foraminiferler gibi denizel mikroorganizmalar ise kendi mikrokabuklarını oluştururken, etraflarındaki deniz suyunda bulunan oksijeni bünyelerine alırlar. Dolayısıyla bu mikroorganizmaların kabuklarındaki O-18/O-16 oranı oluştukları deniz suyunun O-18/O-16 oranı hakkında bilgi verir. Baştan alarak gelelim; bir yerde buharlaşma fazlaysa, daha hafif olan O-16 atomları daha çok kaçacak, denizdeki ve de foraminifer kabuklarındaki O-18/O-16 oranları yükselecektir. Böylelikle yıllar yıllar sonra bu mikrokabuk fosilleri kullanan bizler, bu organizmaların yaşadığı dönemin iklimsel özellikleri konusunda bilgi sahibi olabilmekteyiz.

Buz karotları

Buzul dönemlerinde buzulların yapısında ise benzer bir durum sözkonusu. Buzullar yağan karın kristtalleşmesi ile oluşur. Yağan karda ise O-18/O-16 oranı denizdekine göre çok daha düşük olacaktır çünkü ne demiştik O-16 daha hafif olduğundan daha kolay kaçıp kurtulabildiği, O-18’ler çoklukla denizde kaldığı için karı oluşturacak su buharında O-18/O-16 oranı iyice düşük olacaktır. Burası tamam. Ama bir de “sıcak kar” (yani yine soğuk da) ve “soğuk kar” (daha soğuk kar) diye bir durum var. Bunu da anlatmaya çalışayım. Sıcak kar dediğimiz donma noktasına yakın sıcaklıklarda oluşup yağarken, soğuk kar denen pudramsı kar çok daha düşük sıcaklıklarda oluşup yağar. Nasıl buharlaşırken O-16 atomları hafif olduğundan daha kolay buharlaşıyorsa, bu sefer de O-18 atomları daha ağır olduklarından daha kolay düşer yani yağışa dönüşür. İşte bu sıcak ve soğuk karlar oluşurken önce yağmur olup yağan su buharında, O-18’ler önce davranıp yağmur olarak O-16’lardan daha hızlı geri dönerler. Yerde kristallenerek buzulu oluşturacak olan kar yağışı ise O-16’ca daha da zengin bir muhteviyata sahip olacaktır. Kar daha düşük sıcaklıklarda oluştukça daha çok O-18 kaybı olacaktır. Dolayısıyla geçmişte daha soğuk olan dönemlerde, buzulun yapısında daha sıcak geçen dönemlere göre daha da az O-18 içeren bir katman oluyor. Bunların indeksleri var tabi, bilim insanları bu indekse göre hesaplar yaparak ahanda bu dönem yeryüzünde burasının sıcaklığı şu kadarmış (ya da şu civardaymış) diyebiliyorlar.

Topraktaki kararlı izotop analizi

İzotoplarla, bir diğer geçmiş çevreyi inşa etme çalışması da topraklardaki, geçmiş vejetasyondan (bitki örtüsü) kalan kararlı karbon izotoplarının sinyallerinin analiziyle gerçekleştiriliyor. Karbon izotoplarından bahsedecek olursak; C-12 ve C-13 radyoaktif olmayan kararlı izotoplar, C-14 ise radyoaktif bir izotop. C-14’ün kullanıldığı tarihlendirme yöntemlerinden biraz sonra bahsedeceğim ama burada kullanılan mekanizma için C-12 ve C-13’ü ele alacağım. Burada da O-18/O-16 oranı gibi C-13/C-12 oranlarına bakıyoruz. C-12 suda havada ve bitkilerde %99’luk bir orana sahip, geri kalanını ise C-13 oluşturuyor diye kabul edebiliriz (C-14 çok çok küçük bir miktar kaplıyor). Toprakta, bitki örtüsüne dair (C-12’ye göre yine düşük ama) yüksek C-13 sinyalleri bulunduğu yerde zengin bir bitki örtüsüne işaret ediyor çünkü bu miktarı arttırmanın tek yolu fotosentez yoluyla olağandan daha fazla C-13’ü bünyelerine katabilecek sayıdaki bitkilerin varlığı.

Bitki örtüsünün niteliğinin yorumu ise, gerçekleştirdiği fotosentez kimyasının toprakta bıraktığı ize bağlı olarak yapılıyor. Bitkiler fotosentez esnasında gerçekleşen kimyasal reaksiyonlarda kullandıkları karbon mekanizmalarına bağlı olarak C3 bitkileri ve C4 bitkileri olarak ikiye ayrılıyor. Kabaca C4 bitkilerine sıcak, kurak ve düşük karbondioksit koşullarına, C3 bitkilerine ise soğuk büyüme mevsimlerine ve gölgeye uyum sağlamış bitkiler diyebiliriz. Bu iki kategorinin C-13/C-12 oranlarının dağılımı birbirleriyle örtüşmediği için, yapılan hesaplamalar ile bölgenin geçmişte sıcak ve kuru bir iklime mi yoksa soğuk ve nemli bir iklime mi sahip olduğu konusunda fikir sahibi olunuyor (oran şu kadar çıkmışsa sıcak ve kuru, şöyle çıkmışsa soğuk ve nemli gibi).

Tarihlendirme

Geçmişte sahip olduğu iklim/çevresel koşullar vs diyorum ama tek bir geçmiş yok tabii.. yani ilk başta da bahsettiğim gibi yeryüzünde çeşitli sirkülasyonlar ve devirler sözkonusu. Bir yer 50 milyon yıl önce yemyeşilken, 15 milyon yıl önce çölleşmiş ve günümüzde yeniden yeşermekte olabilir. 50 milyon öncesi de 15 milyon yıl öncesi de geçmiş bir tarih. Sadede gelecek olursam, numunedeki izotop analizlerinin yapılması kadar numunenin doğru tarihlendirilmesi de önemli, yani burası bi ara sıcak, yağışlı ve yemyeşilmiş numune bunu söylüyor ama ne zaman böylemiş? Burada da yazının başından beri bahsetmediğimiz radyoaktif izotoplara iş düşüyor. Bunları da kimya derslerinden hatırlayacaksınızdır. Başta bir miktar bu radyoaktif izotoplardan bulunur, belirli bir müddet sonra (yarılanma ömrü) ana izotopun kütlesinin yarısı yavru izotopa dönüşür. Bir yarılanma ömrü sonra kalan yarının yarısı, bir sonraki yarılanma ömrü sonunda kalan yarının yarısının yarısı dönüşmüş olur. Bu yarılanma ömrü (sabit) ve son kalan yarı (ya da sonunda oluşmuş yavru izotopların miktarı) bilinirse, o örnek ya da madde her ne ise, oluştuğu esnada sahip olduğu ana izotop miktarı ve dolayısıyla ne kadar süredir bozunmakta olduğu (o maddenin kaç yaşında olduğu) hesaplanır. Bu şekilde yapılan hesaplamaların kesinliği ve hassasiyeti izotoptan izotopa değişir. Aşağıdaki tabloda hangi izotopun hangi yaşlar ve ne için kullanılabileceğine göz atabilirsiniz. Eğer orda burda açılan fosil sergilerinde “50 milyon yıllık bilmemne fosili, bakın 50 milyon yıldır aynı” diyen birini görürseniz, yaşını neyle tayin ettiğini bir sorun, bu soruya “C-14 tarihlendirmesi tabi ki” diye kendinden emin bir cevap alabilirsiniz ama aşağıdaki tabloda da görebileceğiniz üzere C-14 tarihlendirmesi, C-14’ün yarılanma ömrü nedeniyle 50 milyon yıl için değil 50 bin yıl ve daha az yaşlar için belirleyici olarak kullanılabilir.

(Elementlerin simgeleri için periyodik tabloya bakın bakalım J My = milyon yıl, By = milyar yıl)

ana izotop      yavru izotop           yarı ömür         yararlı olduğu yaşlar        yararlı olduğu nesneler

Rb-87                  Sr-87                        47 By                        100 My                        Granitler

U-238                 Pb-206                     4.5 By                      >100 My                      Pek çok kaya

U-235                 Pb-207                      0.7 By                     >100 My                      Pek çok kaya

K-40                   Ar-40                        1.3 By                    >100.000 y                      Bazalt

Th-230               Ra-226                     75.000 y                 <400.000 y                     Mercanlar

C-14                   N-14                        5.780 y                   <50.000 y                    C içeren her şey

Ve dahası…

Efendim ben burada çok az bir kısmına (ve de paleoenvironment ile ilgili bir kısma) değinebildim ama bu izotop dünyası inanılmaz bir dünya. Arkeolojide, paleontolojide, tıpta, fizikte, genetikte, kimyada, astrobiyolojide, astronomide neredeyse aklınıza gelebilecek her yerde kullanılıyorlar. Biraz kimya seviyorsanız, bir kimya lisans eğitimiyle izotopların dünyasına adım atmakta fayda var 🙂 İster bir jeolojik devri bitiren meteoru  ya da marstaki kayaları çalışın, ister bir kuyruklu yıldızda yaşamın kökenine dair kalıntıları araştırın, ister bulduğunuz taş aletleri tarihlendirin. İzotop çalışacak olursanız bana da haber verin 🙂

 

En uzağa tırmanan adam: Alexander von Humboldt 08 Eylül 2010

Filed under: alıntı,Doğa Tarihi,harika insanlar,Humboldt — naturalis histeria @ 16:48

(Bu yazı NTVBLM Ağustos 2010 sayısının “Kahramanım” köşesinden alınmıştır.) Yazan: Prof. Dr. Nüzhet Dalfes

Neden Humboldt? Çünkü Humboldt  (1769-1859) Orta ve Güney Amerika’da yaptığı gözlemlerle çağdaş biyocoğrafyanın temellerini atmıştır. Çünkü Darwin onun kitaplarını ilgilyle, sayfa kenarlarına notlar düşerek okumuştur. Çünkü ayrıntılı ve yaygın gözlemlere dayalı yeni bir bilimsel yaklaşım başlatmıştır; 1836’da Londra Kraliyet Cemiyeti’ni ve Britanya Hükümeti’ni kolonilerde gözlem istasyonları kurmaya ikna etmiştir.

Alexander von Humboldt 1769’da Berlin’de Prusyalı bibaşı bir baba ve Fransız kökenli bir annenin çocuğu olarak dünyaya geldi. Ailesi tarafından siyasi bir kariyere yönlendirilmek istenen Alexander, 1787’de Frankfurt Üniversitesi’nde siyaset ve finans eğitimine başladı. Çok geçmeden küçük yaşlarında onu yakalayan doğa tarihi tutkusu üstün geldi ve 1789’da Göttingen Üniversitesi’ne yazılıp fizik, anatomi ve zoolojiye yöneldi. Ren Nehri bazaltlarının minerolojisini inceleyen ilk eserini 1790’da yayımladı. 1791’de Freiberg Maden Okulu’nda aldığı eğitim sonrası maden müfettişi olarak atandı. Kısa zamanda genel müfettişliğe yükseldiyse de, 1797’de bu sektörden ve kamu hizmetinden ayrıldı.

Tirol Alpleri’nde bilimsel gözlemler yaptı; sonradan tüm dünyada kullanılacak meteoroloji gözlem yöntemlerini geliştirdi. 1798’de Paris’e yerleşti. Bitkiler Bahçesi’nde, Paris Gözlemevi’nde, Institut de France’da çalışmalar yaptı; Cuvier, Jussieu, Lamarck, Laplace gibi bilim insanlarıyla tanıştı.

Davet edildiği Güney Amerika araştırma seferleri iptal edilince, bir cerrah ve amatör doğabilimci olan Aimé Bonpland ile Mısır’da Napoléon’un birliklerini izleyen bilim seferine katılmaya niyetlendiler, fakat koşullar onları İspanya’ya götürdü. Kral ve kraliçeden aldıkları izinlerle “doğa kuvvetlerinin etkileşimlerini ve coğrafi çevrenin bitki ve hayvan hayatı üzerindeki etkilerini keşfetmek” amacıyla 5 Haziran 1799’da Le Pizarro gemisiyle Venezuela’ya doğru yola çıktılar. 16 Temmuz’da Caracas’ın doğusundaki Cumaná’ya vardılar. Humboldt yolda astronomi, meteoroloji, manyetizma gözlemelri, deniz suyu sıcaklığı ve kimyasal bileşimiyle ilgili incelemeler yaptı.

Humboldt ve Bonpland, Orinoco ve Amazon Nehirleri arasındaki doğal Casiquiare Kanalı’nı keşfetmek ve Orinoco’nun kaynağını bulmak için yola çıktılar. O zamana dek bilinmeyen sayısız hayvan ve bitki örnekleri topladılar; nehir sıcaklığını, toprağını, havayı, manyetik alanın eğimini ölçtüler.

Güney Amerika’dan sonra istikamet Küba’ydı. Bir yıl boyunca sayısız hayvan ve 20.000 bitki örneği topladılar. Bu çalışmalar Humboldt’un “Küba’nın ikinci fatihi” olarak adlandırılması için yeterliydi. Küba’dan sonra yolları tekrar Güney Amerika’ya, bu sefer And Dağları’na düştü: Humboldt, Chimborazo Volkanı’nın zirvesine (Yer’in basıklığının sonucu, yeryüzünün Yer’in merkezinden en uzak noktası) tırmanarak büyük ün kazandı. Sismoloji ve bitki coğrafyası gözlemleri yaptı; volkanın bitki örtüsünü haritaladı.

Gezileri onları Peru’ya, Meksika’ya, ABD’ye götürdü. O zamanın başkanı Thomas Jefferson ile dostlukları, yazışmaları Jefferson’un 1826’daki ölümüne dek sürdü.

Rusya ve Prusya hükümetlerinin önerisiyle arkadaşlarıyla 1829’da, 25 hafta sürecek ve 15.472 km’nin kat edildiği bilimsel Sibirya seferine çıktı; gezi boyunca manyetik ve meteorolojik gözlemler yaptı. Yer’in manyetik alanının uzam ve zamanda değişimi Humboldt’un ilgi alanı olmuştur.

Manyetik alanın şiddetinin ekvatordan kutuplara doğru azaldığını ve manyetik eğimin enlemle değiştiğini ortaya koyan, “manyetik fırtına” deyimini  öneren Humboldt olmuştur. Bonpland ile Amerikalara yaptığı gezinin gözlemlerini 30 cilt halinde yazıya dökmek Humboldt’un 21 yılını aldı. Le voyage aux régions equinoxiales du Nouveau Continent (Yeni Kıta’nın Dönencelerarası Bölgelerine Gezi) tüm bulgularını belgelediği dev bir eser olarak ortaya çıktı.

İlk iki cildi 1845-1847 arasında yayımlanan kitabı Kosmos, Humboldt’un bir anlamda coğrafya ve doğabilimlerinin çeşitli yönlerini tartıştığı, özellikle Britanya’da ve ABD’de popüler olmuş bir eseridir; 1827-28 kışında Berlin Üniversitesi’nde verdiği dersleri dayanak alır.

Bilimsel araştırmaya yaklaşımıyla Humboldt, küresel kapsamlı, nicel yer sistem bilimlerinin önem kazandığı günümüzde, tarihsel bir öncüdür. Yer’in fiziksel ve kimyasal özelliklerinin zamanının en iyi teknolojileriyle ve geniş bir coğrafyada ölçülmesine verdiği önem kadar, canlıların dağılımı/çeşitliliği arasındaki ilişkiyi fiziksel/kimyasal parametrelerle anlamaya yönelik kapsamlı örnekleme çalışmalarıyla da “çağdaşımız” bir bilim insanıydı. Yer’i anlamanın doğa bilimlerine bütüncül bir yaklaşımdan geçtiği mesajını çok açık bir şekilde, bundan iki yüzyıl önce vermişti!