Mevsimlerin Ritmi: Fenoloji Nedir? Fenolojik Değişimler Deniz Kaplumbağalarının Üreme Biyolojilerini Nasıl Etkiliyor?

Fenoloji; bitkiler, hayvanlar ve diğer organizmaların mevsimsel döngülerini ve bu döngülerin çevresel faktörlerle olan ilişkilerini inceleyen bilim dalıdır. Bu disiplin; özellikle sıcaklık, ışık, yağış ve diğer iklimsel değişkenlerin organizmaların gelişim evreleri ve üreme biyolojileri üzerindeki etkilerini anlamak için kullanılır. Fenolojik olaylar arasında çiçek açma, yaprak dökme, meyve olgunlaşması, göç ve üreme dönemleri yer alır. Bu olayların sistematik izlenmesi, ekosistem dinamiklerinin ve iklim değişikliğinin biyolojik süreçler üzerindeki etkilerinin anlaşılmasını sağlar.^[1]

Fenoloji çalışmaları, iklim değişikliğinin biyolojik zamanlamalar üzerindeki etkilerini ortaya koymak için kritik öneme sahiptir. Örneğin, küresel ısınma nedeniyle bazı bitki türlerinin çiçek açma dönemleri öne çekilmiş, bazı hayvan türlerinin göç zamanları değişmiştir. Bu tür değişikliklerin izlenmesi, ekolojik uyum mekanizmalarının ve biyoçeşitliliğin korunması için temel veri sağlar. Ayrıca tarım, ormancılık ve doğal kaynak yönetimi gibi uygulamalı alanlarda fenolojik gözlemler, üretim planlaması ve zararlı yönetimi için kullanılmaktadır.^[2]

Bir türün hangi dönemde çiçek açtığı, göç ettiği ya da ürediği gibi olayların zamanı yalnızca o türü değil, onunla bağlantılı olan tüm ekosistem bileşenlerini etkiler. Doğadaki bu ritmik olayların birbiriyle uyum içinde olması yaşamın sürekliliği için hayati önemdedir. Örneğin, Avrupa'daki ötücü kuş türlerinde yapılan uzun dönemli bir araştırma, böceklerin en bol bulunduğu dönemle yavru büyütme zamanının çakışmamasının üreme başarısını %40'a kadar düşürdüğünü göstermiştir.^[3] Bu basit görünen zamanlama hatası, iklim değişikliğinin doğal döngüleri nasıl sarsabildiğine dair çarpıcı bir örnektir.

Bir yıllık bitki fenofazını gösteren diyagram.Merkez İstatistik Ofisi

Fenoloji Biliminin Tarihçesi

İnsanlar, tarih boyunca doğayı gözlemleyerek yaşamını sürdürmüştür. Tarım, avcılık ve hayvancılık faaliyetleri mevsimsel değişimleri anlamaya bağlı olarak gelişmiştir.^[4] Aynı zamanda birçok kültürde de doğanın ritmini okuma ile ilgili atasözlerine rastlanmaktadır.

Bugün "fenolojik gözlem" dediğimiz kavram, binlerce yıl önce çiftçilerin buğdayın ekim zamanını belirlemek veya balıkçıların göç eden sürüleri takip etmek için yaptığı gözlemlerin modern bilimdeki karşılığıdır.^[5]

Fenoloji terimi, Yunanca görünmek anlamına gelen phainesthai sözcüğünden gelir ve 1850'li yıllarda Belçikalı botanikçi Charles Morren tarafından bilim literatürüne kazandırılmıştır. Morren, bitkilerin çiçek açma dönemleri üzerine sistematik kayıtlar tutmuş ve fenolojik olayların iklim koşullarıyla doğrudan ilişkili olduğunu ilk kez ortaya koymuştur.^[6]

1708-1797 yılları arasında yaşamış İngiliz doğa tarihçisi olan Robert Masrsham, modern fenolojik kayıtların kurucusu olarak anılmaktadır. Marsham, Norfolk'taki çiftliğinde 1736'dan itibaren baharın belirtilerini sistematik olarak kayıt altına almıştır. Bu kayıtlar genellikle bitkilerde çiçeklenme ve tomurcuk patlaması, bazı böceklerin ortaya çıkış tarihleri ile ilgili verileri içermekteydi. Bu kayıtlar uzun yıllar tutulmuş ancak Marsham'ın ölümü ile gözlemler sona ermiştir. Marsham'ın kaydettiği fenolojik veriler uzun vadeli iklim değişiklikleriyle ilişkilendirilmiştir. Veriler incelendiğinde sıcak ve soğuk yıllar ile uyumlu tarihsel değişiklikler görülmüştür. Örneğin sıcak geçen yıllarda böceklerin ortaya çıkış tarihleri diğer yıllara göre erken gerçekleşmiştir.[5]

İngiliz doğa bilimciler Gilbert White ve William Markwick, 1768-1793 yılları arasında 400'den fazla bitki ve hayvan türüne ait mevsimsel olayları kaydetmişlerdir. Toplanan veriler Gilbert White tarafından kaleme alınan The Natural History ant Antiquities of Selborne adlı eserinde kamuoyuna sunulmuştur.^[7]

Fenoloji alanında sistematik çalışmalar 1800'lü yıllara kadar uzanır. Amerika Birleşik Devletleri'nde bulunan Patuxent Yaban Hayatı Araştırma Merkezi'nde yürütülen "Kuzey Amerika Kuş Fenolojisi Programı", 1880 ile 1970 yılları arasında Kuzey Amerika genelinde 870'den fazla tür için milyonlarca bireyin geliş ve göçe başlama tarihlerini içeren muazzam bir fenolojik kayanağa sahiptir. Wells W. Cooke tarafından başlatılmış olan bu program, 3000'den fazla gözlemci ve doğa bilimcisinin gözlemleri ve ortak çalışmaları ile geliştirilmiştir. Program 90 yıl sürmüş ve aynı kurumun bünyesinde yapılacak diğer programlar için zemin hazırlamıştır. Günümüzde dünyanın farklı yerlerinden gözlemcilerin gözlemlerini girdiği, kamuya açık veritabanları sayesinde fenolojik verilerin toplanması hız kazanmış ve kolaylaşmıştır.

Japon ve Çin kaynaklarında kiraz ve şeftali ağaçlarının çiçek açma tarihleri, eski dönem kayıtları sayesinde 8. yüzyıla kadar izlenebilmektedir. Bu tarihsel kayıtlar sayesinde, ölçüm cihazlarının var olmadığı dönemlere ait iklimsel tahminler yapılabilmektedir ve bu tahminler değerli bir fenolojik değişimi göstermektedir. Örneğin, Burgonya bölgesinde pinot noir üzümünün hasat tarihleri kullanılarak 1370-2003 yılları asarındaki ilkbahar-yaz sıcaklıkları yeniden oluşturulmaya çalışılmıştır. 1787-2000 yılları arasındaki yeniden yapılandırılmış verilerin, paristesi ölçüm verileriyle %75 oranında korelasyon gösterdiği belirtilmektedir.^[8]

Britanya'da, 19. yüzyıl sonlarına doğru bitki ve hayvanların gelişim ve ortaya çıkış tarihlerinin kaydedilmesi ulusal bir uğraş halini almıştır. 1891-1948 yılları arasında Kraliyet Meteoroloji Derneği (Royal Meteorological Society), Britanya Adaları genelinde bir fenolojik kayıt programı yürütmüştür. Bazı yıllarda 600'e yakın gözlemcinin kayıt gönderdiği programa yıllık ortalama 100 kadar gözlemci katılmıştır. Program süresi boyunca 25 bitki fenofazı izlenmiş ve kayıt altına alınmıştır. Bu veriler her yıl ''Fenolojik Raporlar'' adıyla yayınlanmıştır.^[9]

Amerika Birleşik Devletleri Ulusal Fenoloji Ağı (USA National Phenology Network) hem profesyonel bilim insanlarının hem de gönüllü gözlemcilerin katılımıyla yürütülen geniş kapsamlı bir programdır. Bunun yanı sıra Kanada, Çin ve Avustralya gibi birçok ülkede de benzer fenolojik gözlem programları bulunmaktadır.^[10]

Çiftçiler, Kuzey Amerika'nın doğu bölgelerinde, geleneksel almanakları (tarım rehber takvimleri) kullanarak tarımsal faaliyetlerin fenolojisi hakkında bilgi edinmişlerdir. Bu almanaklar, dönemin göksel konumlarını da dikkate alarak tarımsal faaliyetler için uygun zamanları belirtmişlerdir. William Felker, Ohio, ABD'de fenolojik gözlemler yapmakta olup günümüzde 2003'ten beri çiftçilere yönelik fenolojik almanak olan Poor Will's Almanack adlı yayını çıkarmaktadır.^[10]

Deniz Kaplumbağalarında Fenolojik Duyarlılık

Fenolojik değişimlerin en çarpıcı şekilde gözlenebildiği canlı gruplarından biri deniz kaplumbağalarıdır. Yaklaşık 110 milyon yıldır var olan bu türler, dünyadaki iklim dalgalanmalarına uyum sağlayarak günümüze kadar gelmiştir. Ancak son yüzyılda yaşanan hızlı iklim değişikliği, bu canlılarda fenolojik değişimlere neden olmakta ve üreme biyolojilerini ve göç hareketlerini etkileyebilmektedir.

Deniz kaplumbağalarının üreme döngüsü tamamen çevresel faktörlerle ilişkilidir. Dişiler, su sıcaklıklarının artmaya başladığı ilkbahar ve yaz aylarında çiftleşip doğdukları sahillere dönerek yumurtalarını bırakır. Bu davranışın hem deniz sıcaklığı hem de kumsal sıcaklığı gibi faktörlerin mükemmel bir uyumuyla gerçekleştiği düşünülmektedir.^[11]

Deniz kaplumbağalası yavrularında cinsiyet belirlenme süreci memelilerde olduğu gibi genetik mekanizmalarla değil sıcaklığa bağlı "cinsiyet belirleme fenomeni" (İng: "temparatür-dependent sex determination) ile gerçekleşmektedir. Bu türlerde, inkübasyonun orta döneminde gerçekleşen termosensitif dönem (TSP) boyunca maruz kalınan sıcaklık, gonad gelişimini yönlendiren temel faktördür. Pivotal sıcaklık, deniz kaplumbağalarında kuluçkadan yarı yarıya dişi ve erkek çıkımı sağlanan sıcaklık değeri olarak adlandırılmaktadır ve popülasyonlara göre pivotal sıcaklık eşiği değişebilmektedir. Akdeniz Caretta caretta popülasyonları için pivotal sıcaklık değerinin ortalama 29 derece olduğu değerlendirilmektedir. 29 derecenin üzerindeki sıcaklıklarda çoğunlukla dişi, altındaki sıcaklıklarda ise çoğunlukla erkek yavrular gelişmektedir.^{[12], [13]}

Çevrenin termal profili deniz kaplumbağası embriyolarında aromataz enzim aktivitesini ve östrojen/testosteron dengesini etkileyerek gonad farklılaşmasında belirleyici rol oynar. Yüksek sıcaklıklar, aromataz gen ekspresyonunu artırması sonucu androjenlerin östrojene dönüşümü hızlanmakta ve kuluçkadan çıkan yavrularda dişilik oranı artmaktadır. Ayrıca Dmrt1 ve Sox9 gibi testiküler gelişimle ilişkili genlerin ekspresyonu düşük sıcaklıklarda artış gösterirken sıcaklığın yükselmesiyle bu genlerin baskılandığı bildirilmiştir.^{[14], [15]}

Yuva mikrohabitatı, nem, kum tipi, derinlik, gölgeleme gibi faktörler de inkübasyon sıcaklığını ve dolayısıyla cinsiyet oranını etkilemektedir. Günümüzde artan çevresel sıcaklıklar nedeniyle pek çok popülasyonda dişi kaplumbağa oranının arttığı, bu durumun uzun vadede üreme başarısı ve genetik çeşitlilik açısından tehdit oluşturabileceği değerlendirilmektedir. Bu nedenle iklim değişikliğinin kaplumbağa popülasyonları üzerindeki olumsuz etkilerini önlemek amacıyla çeşitli yöntemler geliştirilmiştir. Bunlardan bazıları; yuva üzerinde yapay gölge yaparak erkek yavru oranını yükseltmek, orjinal uvadaki yumurtaları yapay yuvalara yerleştirmek, kontrollü inkübasyon ile erkek-dişi oranını dengede tutmak.^[16]

Bütün bu önlemlere rağmen iklim değişimlerinin ve bunun neden olduğu fenolojik değişikliklerin deniz kaplumbağası popülasyonları üzerine olumsuz etkileri devam etmektedir. Avustralya'nın Büyük Set Resifi bölgesinde yapılan bir araştırmada, son 20 yılda dişi oranının %87'den %99'a çıktığı tespit edilmiştir. Benzer eğilimler Türkiye ve Florida'da da bildirilmiştir. Bu durum, uzun vadede erkek birey eksikliğine bağlı üreme başarısında düşüş ve genetik çeşitlilik kaybı riskini doğurabilir.^{[17], [18]}

Deniz kaplumbağası popülasyonlarının bu iklim değişikliğine karşı yeni stratejiler geliştirerek nesillerini devam ettirebilecekleri değerlendirilmektedir. Bunlardan biri yuvalama zamanının daha erkene kayması olabilir. Böylece kuluçka dönemi nispeten daha serin zaman dilimine denk gelerek popülasyondaki dişi-erkek oranı korunacaktır. Bir diğer strateji ise daha serin kumsalları yuvalama yeri olarak seçerek erkek-dişi oranını korumaktır. Ancak şu an için deniz kaplumbağalarının bu değişimlere ne kadar adapte olacağı bilinmemektedir.^[19]

Türkiye Kıyılarından Bir Örnek: İztuzu Sahili

Türkiye'nin güney kıyıları, Akdeniz'in en önemli Caretta caretta yuvalama alanlarından bazılarını barındırır. Özellikle Muğla'daki İztuzu Sahili hem doğal koruma alanı hem de DEKAMER (Deniz Kaplumbağası Araştırma, Kurtarma ve Rehabilitasyon Merkezi) tarafından fenolojik gözlemlerin yoğun şekilde yapıldığı bir araştırma bölgesidir.

DEKAMER her yıl yuvalama sezonu boyunca sahada düzenli olarak yuva tespiti, yuva koruma çalışmaları, yuva ölçümleri, yumurta sayımı, kuluçka süresi, yavru çıkış başarısı gibi ayrıntılı ekolojik ve fenolojik izleme çalışmaları yürütmektedir. Ayrıca bireylerin markalanması, uydu vericileri ile hareket takibi ve yıllara göre yuvalama döneminin başlangıç ve bitiş tarihleri gibi parametrelerin kaydı sayesinde uzun dönemli fenolojik veri setleri oluşturulmaktadır. Bu veriler, iklim değişikliğine bağlı yuvalama zamanlamasındaki kaymaların ve popülasyon dinamiklerindeki değişimlerin izlenmesi açısından büyük önem taşımaktadır.^[20]

Bölgedeki deniz kaplumbağası popülasyonlarında iklim ısınması sonucu artan dişi birey oranına (feminizasyon) olası bir doğal uyum mekanizması, yuvalama döneminin yılın daha erken dönemlerine kayması olarak değerlendirilmektedir. Su sıcaklığının, yuvalama başlangıcını etkileyen faktörlerden biri olduğu ve mevsimsel sıcaklık artışlarının erken yumurtlama davranışını tetikleyebileceği öne sürülmektedir. Bu olgu, embriyoların daha düşük ortalama sıcaklıklara maruz kalmasına ve dolayısıyla cinsiyet oranlarının değişebileceği, dişileşme oranını etkileyebileceği düşünülmektedir.

Caretta caretta türünün davranışsal esnekliğinin, türün fenolojik adaptasyonlar geliştirmesine olanak sağlayabileceği düşünülmektedir. Bazı modellemeler, Akdeniz yuvalama kolonilerinde fenolojik kaymaların deniz yüzeyi sıcaklıklarındaki 1,5 derecelik artışı telafi edebileceğini ve Dalyan sahilinde 41 günlük bir kaymanın erkek yavru oranını artırabileceğini gösternektedir. Ancak mevcut literatür, bu kaymaların uzun vadede iklim değişikliğinin hızına yetişemeyeceğini ve cinsiyet oranlarındaki bozulmayı tamamen engelleyemeyeceğini ortaya koymaktadır. Dolayısıyla fenolojik değişimler kısa vadede kısmi bir denge sağlayabilse de uzun vadeli paopülasyon sürdürülebilirliği için ek koruma ve iklim uyum stratejilerinin geliştirilmesi gerekmektedir.^[18]

Deniz kaplumbağalarının yaşam döngüsünü anlatan bir diyagram.DEKAMER

İklim Değişikliği ile Gelen Yeni Riskler

Küresel ısınmanın etkisi yalnızca sıcaklık artışıyla sınırlı değildir. Deniz seviyesi yükselmesi, fırtına sıklığının artması ve kumsal erozyonu, deniz kaplumbağası yuvalarının korunmasını zorlaştırmaktadır. İklim değişikliği, deniz kaplumbağalarının yuvalama alanlarını birden fazla mekanizma ile tehdit etmektedir: deniz seviyesi yükselmesi ve beraberindeki kıyı erozyonu, fırtına kaynaklı dalga ve taşkın olayları ile yuva inundasyonu, yumurta kayıplarını artırmakta; ayrıca kumsal morfolojisinin daralması nedeniyle uygun yuvalama alanlarının azalmasına yol açmaktadır. Bu etki hem kumsal alanların fiziksel kaybı hem de yükselen tuzlu su seviyesinin yumurta inkübasyon ortamını değiştirerek embriyonal mortaliteyi artırması ve inkübasyon sıcaklıklarını etkileyerek cinsiyet oranlarını kaydırması biçiminde belgelenmiştir.^[21]

Öte yandan fırtına ve şiddetli deniz olayları, yuvaların doğrudan yıkanmasına, kum tabakasının erozyona uğramasına veya yuvaların gömüldüğü alanların yeniden düzenlenmesine neden olarak yüksek oranda yumurta kaybına yol açmaktadır; bu tür kısa dönemli aşırı olayların etkileri, uzun dönemli deniz seviyesi yükselmesi ile etkileşerek korunması gereken sahaların yönetimini zorlaştırmaktadır.

Aynı zamanda yumurtlama mevsimindeki kaymalar, deniz kaplumbağası yavrularının denize ulaşma zamanlamasını da değiştirebilir. Bazı plajlardaki ağustos sonu ve eylül başında denize ulaşan yavrular, bazı bölgelerde artık temmuz ortasında denize ulaşmaktadır. Bu durum, denizdeki yırtıcı baskısı gibi faktörlerle örtüşmediğinde yavruların hayatta kalma oranlarını düşürebilir.^[22]

Fenoloji Takibi: Koruma Stratejilerinin Pusulası

Tüm bu değişimler, fenolojik gözlemlerin koruma biyolojisindeki önemini vurgulamaktadır. Bugün birçok ülkede ve koruma sahasında deniz kaplumbağalarının üreme sezonları, yavru çıkış zamanları ve yavru çıkış başarısı oranları sistematik olarak kaydedilmektedir. Bu veriler, gelecekteki iklim senaryolarına göre riskli yuvalama sahillerinin belirlenmesini mümkün kılmaktadır.

Türkiye'de de DEKAMER gibi Çevre, Şehircilik ve İklim Değişikliği Bakanlığının desteklediği kurum ve kuruluşlar, yürüttükleri izleme programlarında yuvalama tarihleri, kumsal kum sıcaklıkları gibi parametreleri izlemektedir. Bu çalışmalar sayesinde, deniz kaplumbağası popülasyonları güncel olarak izlenebilmekte ve gerekli koruma önlemleri hayata geçirilmektedir.

Sonuç

Fenoloji, bize doğadaki var olan ritmi ve bu ritimdeki değişimleri anlatır. Deniz kaplumbağaları bu ritmin en kadim temsilcilerinden biridir. Onların yaşam döngüsünü anlamak, hem bir türü hem de okyanus ve deniz ekosistemlerinin sürekliliğini korumayı ifade eder.