Biyoloji, Ekosistem Ekolojisi ve Güncel Çevre Sorunları

Madde Döngüleri ve Hayatın Sürdürülebilirliği Arasındaki İlişki – Su Döngüsü, Karbon Döngüsü, Azot Döngüsü

Madde döngüsü, su döngüsü, karbon döngüsü ve azot döngüsü nedir bakalım.

Madde Döngüleri Nelerdir?

Organik bileşiklerin temel yapısı karbon (C), hidrojen (H) ve oksijen (O) atomlarından oluşur. Karbonhidrat ve yağların yapısı bu atom çeşitlerinden meydana gelir. Proteinlerin, nükleik asitlerin ve bazı vitaminlerin yapısında ise azot (N) atomu da bulunur. Doğadaki madde döngüleri ile bu maddeler biyotik ve abiyotik ortamlar arasında döngüsel olarak hareket eder. Doğada en fazla su, karbon, azot, kükürt ve fosfor döngüleri görülür.

Geri dönüşüm işareti ve geri dönüştürülebilecek ürünler
Geri dönüşüm işareti ve geri dönüştürülebilecek ürünler

Atık maddelerin çoğu, madde döngülerinden yararlanılarak endüstriyel olarak geri kazanılabilir ve bu sayede büyük ölçüde çevre kirliliği önlenebilir. Metaller, cam, kâğıt vb. atık maddelerle, besin atıkları geri dönüşümle değerlendirilebilemektedir. Örneğin, kâğıt gibi bitkisel kaynaklı lignin ve selüloz içeren atıklardan hazırlanan besi ortamlarında kültür mantarcılığı yapılabilmektedir.

Maddelerin ekosistemdeki devrine madde döngüsü denir.

Su Döngüsü Nedir?

Su, güneş ışınlarının etkisiyle okyanuslar, göller, nehirler ve kara parçalarının yüzeyinden buharlaşarak atmosfere geçer. Ayrıca bitki ve diğer canlılardan terleme ve solunum yoluyla buharlaşan su da atmosfere geçer.

Su döngüsü
Su döngüsü

Canlılar, ihtiyaçları olan maddeleri su yardımıyla sindirir ve taşır. Bitkiler, ihtiyacı olan mineralleri suda çözünmüş olarak topraktan alır.

Doğadaki su kaynaklarından buharlaşan su, atmosferde yoğunlaşarak yeryüzüne yağış olarak döner ve böylece yeryüzü tatlı ve tuzlu su kaynakları ile yer altı su kaynaklarını oluşturur. Magmaya yakın bölgelerde yer altı suları ısınarak sıcak su kaynaklarını oluşturur. Su devri bu şekilde devam eder.

Karbon Döngüsü Nedir? Sera Etkisi Nedir?

Bütün organik bileşiklerin yapısında karbon (C) atomu bulunur. Yer yüzünde karbon döngüsü, CO2 ve CO gibi gazlar üzerinden gerçekleşir. Ototrof canlılar, CO2 ve su kullanarak organik besin maddelerini sentezler. Oksijenli solunum ve etil alkol fermantasyonu sonucunda ise atmosfere CO2 verilir. Su yosunları ve kara bitkileri, fotosentez yaparak atmosferdeki CO2 oranını düşürürler.

Ancak kömür, doğal gaz, fosil yakıtların kullanımı; hücre solunumu, yanardağlar ve orman yangınları atmosferin CO2 oranını artırır. Atmosferdeki CO2 oranı % 0,3’tür. Atmosferdeki CO2 oranının yükselmesi atmosferin ısınması na neden olur. Bu duruma sera etkisi denir.

Atmosferdeki CO2 oranının artmasına neden olan unsurlar.
Atmosferdeki CO2 oranının artmasına neden olan unsurlar.

Yerküredeki (litosfer) karbon kaynaklarından biri de kireç taşıdır (CaCO3). Kireç taşı havayla temas ettiğinde aşınmaya ve erozyona uğrar. Kireç taşının içinde bulunan mineral hâlindeki karbon, yavaş yavaş ayrışıp CO2 hâlinde denizlere ve atmosfere karışarak karbon döngüsü ne katılır.

Karbon döngüsünde, ayrıştırıcıların metabolik aktiviteleri de etkilidir.

Doğada karbon döngüsü
Doğada karbon döngüsü

Azot Döngüsü Nedir?

Atmosferdeki azotun, canlılar tarafından kullanımı ve tekrar atmosfere dönmesi olayına azot döngüsü denir. Bazı bakteri türleri hariç hiçbir canlı, havanın % 78’ini meydana getiren serbest azottan doğrudan yararlanamaz. Hiçbir bitki ve hayvan türü serbest azotu doğrudan kullanamaz.

Bitkiler, topraktan azotu nitrat tuzları şeklinde alarak kullanabilir. Nitrat tuzlarını nükleik asit, protein ve vitaminlerin sentezinde kullanır. Ancak baklagiller köklerinde yaşayan azot bağlayıcı bakteriler sayesinde atmosfer azotundan yararlanabilmektedir.

Baklagillerin köklerindeki nodüllerde yaşayan bakteriler atmosfer azotunu bağlar.
Baklagillerin köklerindeki nodüllerde yaşayan bakteriler atmosfer azotunu bağlar.

Siyanobakteriler (maviyeşil algler) de atmosfer azotunu bağlayarak toprağı azot bakımından zenginleştirir.

Hayvanlar ise besin zinciri yoluyla diğer calılardan azot ihtiyacını karşılar. Canlıların organik atıkları ve cesetleri, çürükçül (saprofit) canlılar tarafından ayrıştırılarak NH3, CO2 ve H2O moleküllerine dönüştürülür.

Azot döngüsü
Azot döngüsü

Amonyak (NH3) zehirli bir maddedir. Doğada birikmesi canlılara zarar verir. Dış ortama verilen amonyak, kemosentetik canlılar tarafından nitrite ve daha sonra nitrata dönüştürülür. Bu olaya nitrifikasyon denir.

nitrifikasyon

Atmosfer ile toprak arasında da azot geçişleri söz konusudur. Atmosferin % 78’i azottur. Atmosfer olayları (yıldırım, şimşek gibi) ve yağışlarla atmosferde oluşan azotlu bileşikler (NO3 ve NH3 gibi) yeryüzü ne döner. Toprakta biriken nitrat tuzlarının bir kısmı ise azot bakterileri tarafından atmosferin serbest azotuna (N2) dönüşür. Bu olaya ise denitrifikasyon adı verilir.

denitrifikasyon

Toprağın azot ihtiyacı, endüstriyel yollarla üretilen suni gübrelerle giderilmeye çalışılmaktadır.

—————– O —————–

Popülasyon, Komünite ve Ekosistemler Arasındaki İlişki

  1. Ekosistemin Canlı ve Cansız Bileşenleri Arasındaki İlişki
    1. Abiyotik Faktörler (Cansız Varlıklar) Nedir?
    2. Biyotik Faktörler Nedir? Biyotik Faktörler Kaça Ayrılır?
  2. Canlılardaki Beslenme Şekilleri
  3. Ekosistemde Madde ve Enerji Akışı
  4. Madde Döngüleri ve Hayatın Sürdürülebilirliği Arasındaki İlişki
    1. Ekosistemlerin Sürdürülebilirliği Üzerine İnsan Faaliyetlerinin Etkileri Nelerdir?

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir