Canlılar, ihtiyaçları olan maddeleri yaşadıkları ortamdan alır ve gerekli kullanım sonrası bu maddeleri ortama geri verir. Maddelerin ekosistemdeki bu dolaşımına madde döngüsü denir.
Madde döngülerinin bir düzen içerisinde ve kesintisiz olarak gerçekleşmesi ekosistemlerin devamlılığı açısından oldukça önemlidir. Karbon, azot ve su döngüsü doğadaki en önemli döngüler arasında yer almaktadır.
Karbon Döngüsü: Karbon; hidrosferde karbondioksit ve bikarbonat, litosferde kömür, petrol, doğal gaz gibi fosil yakıtlar, atmosferde karbondioksit (CO2) ve biyosferdeki canlıların yapılarında da organik madde şeklinde bulunmaktadır.
Bitkiler, fotosentezle atmosferdeki karbondioksiti kullanarak besin ve oksijen üretir. Karbon bu saye de bitkilerde depolanmış olur. Karalarda yaşayan canlılar, solunum yoluyla atmosferden aldığı oksijeni karbondioksit olarak atmosfere verir. Atmosfer ile biyosfer arasında karbon alışverişi hızlı ve sürekli bir şekilde gerçekleşmektedir.
Tüm canlıların yapısında bulunan karbonun bir kısmı solunum ile bir kısmı da ölüm olayı sonucu ayrıştırıcılar yardımıyla atmosfere döner. Mevcut karbonun diğer bir kısmı da kömür ve petrol gibi fosil yakıtlara dönüşerek litosferde depolanır. Kömür, petrol ve doğal gaz gibi fosil yakıtların yanması sonucu karbondioksit atmosfere karışır.
Karbondioksit kireç taşının suda çözünmesi sonucu atmosfere karışırken karalarda bulunan karbon da erozyonla deniz ve okyanuslara taşınır. Atmosfere göre çok daha fazla karbon içeren denizler, karbon akışını düzenleyen en önemli kaynaklardır. Karbonun deniz tabanında birikmesi sonucu karbonatlı kayaç oluşumu gerçekleşir. Okyanus ve deniz tabanında bulunan karbon milyonlarca yıl karbon döngüsüne katılamaz.
Karalardaki bitkilerin veya deniz, okyanus ve göllerdeki fitoplanktonların fotosentez yardımıyla açığa çıkardığı oksijen, atmosfer ve hidrosfere karışır. Oksijenin canlılar tarafından solunum yoluyla alınması sonucu da oksijen döngüsü gerçekleşir. Oksijen döngüsü ile karbon döngüsü arasında sıkı bir ilişki vardır.
Solunum, canlıların çürümesi, orman yangını, karbonatlı kayaçların ayrışması, volkanik faaliyetler ve fosil yakıtların yakılması sonucu atmosferde karbon üretimi gerçekleşir. Fotosentez yoluyla atmosferde tüketilen karbon biyosfere geçer.
Hidrosferdeki karbon; deniz canlılarının kabuk oluşumu esnasında biyosfere, karbonatlı kayaçların oluşumu esnasında litosfere, fosil yakıt oluşumu ile de biyosferden litosfere geçmektedir (Görsel 1.27). Odun, kömür, petrol gibi fosil yakıtların yanması ve orman yangınları oksijeni tüketerek çok miktarda karbondioksitin atmosfere karışmasına neden olur.
Bunların yanı sıra tropikal bölgelerdeki ormanların tarım amaçlı yakılması ve diğer fosil yakıtların aşırı şekilde tüketilmesi, havadaki karbondioksit miktarının ve buna bağlı olarak da sıcaklığın artmasına neden olmaktadır.
| BİLGİ HAVUZU |
|
Hidrosfer ve atmosferin diğer ortamlara göre daha fazla karbon içermesine bağlı olarak bu iki katman arasında çok hızlı bir karbon alışverişi vardır.
|
|
ATMOSFERDE REKOR SEVİYEDE KARBONDİOKSİT Atmosferdeki karbondioksit (CO2) miktarı 2016 yılında 3 mg/l artarak 405,1 mg/l civarına çıktı. Sanayi Devrimi’nden önceki 10 000 yıl boyunca atmosferde bulunan karbondioksit miktarı 280 mg/l civarındaydı. Sanayileşme ve insan etkinlikleri sonucu atmosfere salınan karbondioksit miktarı günden güne artarak günümüzde 400 mg/l’nin üzerine çıktı. Karbondioksit bir sera gazı olduğu için bu durum Dünya’nın ortalama yüzey sıcaklığının artmasına (küresel ısınmaya) sebep olmaktadır. Geçtiğimiz beş yılda atmosferdeki ortalama karbondioksit miktarı her yıl en az 2 mg/l artarak rekor hıza ulaştı. Örneğin son Buz Çağı sona ererken atmosferdeki karbondioksit miktarının artış hızı bugünkünün sadece yüzde biri kadardı. www.bilimgenc.tubitak.gov.tr) |
Azot Döngüsü: Canlılar için oldukça önemli bir element olan azot (nitrojen), %78’lik bir oranla atmosferde en çok bulunan gazdır. Bu gaz, canlıların yapı taşını oluşturan nükleik asit ve proteinlerin yapısında bulunur. Bazı bakteriler, atmosferde bulunan azotu doğrudan kullanabilirken canlıların önemli bir kısmı da nitrata dönüşmesi sonucu kullanabilmektedir (Görsel 1.28).
Azotun ekosisteme girişi iki yolla gerçekleşir. Bunlardan ilki; kozmik radyasyon, yıldırım, şimşek ve volkanik patlamalardır. Yüksek enerjili bu olaylar sonucu sudaki hidrojen ve oksijen ile havadaki azot birleşir. Azot, yağışlarla yeryüzüne amonyum ve nitrat hâlinde ulaşır.
Azotun ekosisteme diğer bir girişi ise biyolojik yoldan tutulma şeklinde gerçekleşir. Havadaki azot, azot bağlayıcı bakteriler tarafından alınarak bu organizmaların köklerinde amonyum şekline getirilir. Daha sonra bakteriler, azotu oksijenle birleştirerek önce nitrite sonra da nitrata dönüştürür.
Bitkiler, kullanılabilir hâle gelen atmosferik azotu (nitrat) bitkiler topraktan alarak kullanır. Tüketiciler ise kendileri için gerekli olan azotu bitkilerden temin eder. Kullanılabilir azotun en önemli kaynağı, biyosferdeki canlı veya ölü organik maddelerdir.
Doğadaki bitki ve hayvan artıkları ayrıştırıcılar tarafından ayrıştırılarak amonyağa dönüştürülür. Amonyağın nitrat tuzlarına dönüşmesine nitrifikasyon, topraktaki azotun atmosfere geri dönmesine de denitrifikasyon denir. Denitrifikasyon olayı sayesinde atmosferdeki azotun devamlılığı sağlanır. Azotun bazı süreçlerden geçerek canlılara aktarılması ve daha sonra tekrar atmosfere dönmesine ise azot döngüsü denir.
İnsanın azot dolaşımına müdahalesi, döngüyü önemli ölçüde bozarak atmosfere salınan azot miktarının artmasına neden olmuştur. İnorganik azot gübrelerinin kullanımıyla tarımsal ve endüstriyel süreçler sonucu oluşan azot bu artıştaki en önemli faktördür.
Aşırı miktarda azot kullanımı, nehir ve göllerin asit etkisine maruz kalmasına ve sera etkisi yapan azot oksit gaz konsantrasyonunun artmasına neden olmaktadır. Ayrıca bu durum, deniz kıyılarında zehir etkisi yapan alg ve diğer zararlı otların çoğalmasına da beraberinde getirmektedir.
Su Döngüsü: Canlılar için yaşam kaynağı olan su, biyosferde en çok bulunan madde olup yeryüzünün %71’ini kaplamaktadır. Dünya üzerindeki suların %97’sini okyanus ve denizlerde bulunan tuzlu sular, %3’lük kısmını ise göl, akarsu, yer altı suyu ve buzullar şeklinde bulunan tatlı sular oluşturmaktadır. Vücutlarının önemli bir bölümü sudan oluşan canlılar, hayatlarını devam ettirebilmek için suya ihtiyaç duyar. Yeryüzündeki suların çok az kısmı tatlı su özelliğinde olup insanların kullanımına uygundur.
Okyanuslar ve denizler, yeryüzünün en önemli su depolarıdır. Yeryüzünde bulunan sular, sıcaklığın etkisiyle buharlaşarak atmosfere karışır ve buradaki bazı faaliyetler sonucunda yağış olarak tekrar okyanus ve denizlere döner. Buharlaşan suların bir kısmı da rüzgârlarla taşınıp karalara yağmur, kar ve dolu olarak düşer. Yağışlarla yeryüzüne ulaşan suyun bir kısmı, buharlaşarak tekrar atmosfere dönerken bir kısmı da yüzeysel akış veya yer altı akışı ile göl ve denizlere ulaşır.
Yeryüzünde bulunan sular; hidrosfer, litosfer, atmosfer ve biyosfer arasında sürekli yer değiştirir. Suyun sıvı, katı ve gaz hâlde yeryüzü ile atmosfer arasında sürekli yer değiştirmesine hidrolojik döngü ya da su döngüsü denir (Görsel 1.29). Bitki ve hayvanlar da terleme yoluyla su buharının atmosfere ulaşmasını sağlayarak su döngüsüne katkıda bulunur.
İnsanlar tarafından suyun yönünün değiştirilmesi, yer altı suyunun aşırı tüketimi, sulak alanların kurutulması gibi faaliyetler bazı göllerin küçülmesine veya kurumasına; bu durum da su döngüsünün bozulmasına neden olmaktadır. Bitki örtüsünün tahrip edilmesiyle toprağa süzülmeler azalmakta, yüzeysel akış artmakta ve sel, erozyon gibi olaylarda artış görülmektedir.