Madde Döngüsü
Doğada çevreyle ilgili önemli olan maddeler, canlılar ve
çevreleri arasında alınıp verilir. Maddelerin ekosistemdeki bu dolaşımına madde
döngüleri ya da kısaca çercimler denir. Tüm maddeler sürekli olarak döngüler yoluyla,
canlılar tarafından yeniden kullanılır. Termodinamik Kanunu gereğince, hiçbir
madde ortadan kaybolmayacağına göre, bu döngüler sürekli olarak vardır.
Ekosfer, canlıların
yaşadığı yeryüzünün yüzey tabakasıdır. Ekoloji biliminde ekosfer, güneş enerjisi
ile işleyen bir makineye benzetilir. Bu makinenin tüm canlılar için gerekli
olan parçaları; fosfor, azot, su, oksijen ve karbon döngüleridir. Bu döngülerin
enerji kaynağı ise, Güneş' tir.
Su Döngüsü
Su, yaşam kaynağıdır.
Bütün canlıların ağırlıklarının önemli bir kısmını su oluşturur.
Yeryüzündeki su
miktarının yaklaşık % 5’
i tatlı sulardır.
Güneş enerjisinin
ısıtmasıyla, çeşitli kaynaklardan atmosfere çıkan su buharı; yağmur, kar, dolu
gibi yağış biçimleriyle yeniden yeryüzüne döner. Bu suyun bir miktarı yeraltı
sularına karışırken, daha büyük kısmı, göl ve deniz gibi kaynaklarda birikir.
Su döngüsü de, öteki tüm döngüler gibi süreklidir. Bitkiler terleme ile su
döngüsüne katılır.
Yer yeryüzündeki
bütün sular katılmaktadır. Söz gelimi, denizlerden buharlaşan su, yağış olarak
yer yüzüne dönmekte, bir kısmı yüzeysel sularda birikip, bir kısmı da yer altı
sularına karışmaktadır. Yeraltı sularının son toplanma yeri ise deniz ve
okyanuslardır. Burada toplanan sular, su döngüsüne devam eder ( uzun su devri
). Deniz ve okyanuslardan buharlaşan suyun karalara geçmeden tekrar yağmur,
kar, dolu biçiminde deniz ve okyanuslara geçmesine ise kısa su devri denir.
Karbon ve Oksijen Döngüsü
Karbon Döngüsü: Karbon doğada hem mineral biçiminde
( kömür, elmas, gaz olarak veya suda çözünmüş durumda karbon dioksit olarak )
hem organik biçimde bulunur. Canlı varlıkların temel yapı maddesi olan organik
karbon, fotosentez süreçleri yoluyla atmosferde veya deniz suyunda çözünmüş
olarak bulunan karbon dioksit gazından yararlanarak üretilir. Yeşil bitkiler,
hayvansal ve bitkisel parazitler, organik maddeleri parçalayarak, karbonu
karbon dioksit gazına çevirirler. Artıklar, dışkılar ve kadavralar da
parçalanma sonucu dönüşümü uğrayarak yapılarındaki karbon dioksit çıkar.
Şekilde görüldüğü gibi, atmosferde gaz, suda ise çözünmüş olarak bulunan karbon
dioksit, canlıların başlıca karbon kaynağıdır. Hayvanların vücutlardaki
karbonun bir bölümü CO2 olarak, solunum yoluyla atmosfere geri verilir. Bütün
canlıların kalıntı ve atıklarındaki karbon ise, çürüme ve bozulma gibi bir dizi
işlem sonucunda CO2 olarak açığa çıkar. Organik karbonun bir bölümü, kömür,
petrol gibi fosil yakıtlarda birikmiştir. Bunların yakılmasıyla, atmosferde bol
miktarda karbon dioksit verilir. Bunun büyük bölümü, hızla deniz ve okyanuslara
geçer ve karbonatlar halinde birikir. Ayrıca yanardağ püskürmeleri, atmosfere
bol miktarda karbon oksitleri yayar.
Oksijen Döngüsü: Oksijen, değişik biçimlere
dönüşerek doğada sürekli bir döngü içerisindedir. Havada gaz, suda ise çözünmüş
olarak bulunan oksijen, serbest hâlde azottan, sonra en çok bulunan elementtir.
Hayvanların ve basit yapılı bitkilerin, solunum yoluyla aldıkları oksijen hidrojenle
birleşince su oluşur.
Su daha sonra
dışarıya atılarak doğaya verilir. Ortamdaki karbon dioksit, algler ve yeşil
bitkiler tarafından fotosentez yoluyla £J karbonhidratlara dönüştürülür, yan
ürün olarak da oksijen açığa çıkar.
Dünyadaki sular,
biyosferin başlıca oksijen kaynağıdır. Oksijenin yaklaşık %90' ının bu sularda
yaşayan alglerce karşılandığı tespit edilmiştir. Diğer döngülerde de bazı
aşamalarda oksijenin yer aldığı bilinmektedir.
Sürekli olarak petrol
ve kömür gibi fosil kaynaklı yakıtların yakılmasına kara ve denizlerdeki doğal
bitki örtüsünün giderek azalmasına rağmen, tarımdaki gelişmelerle birlikte
artan üretim sayesinde atmosferdeki oksijen düzeyi sabit kalır.
Azot Döngüsü
Azot da, karbon ve oksijen gibi, hayat için temel
maddelerdendir. Proteinlerin, nükleik asitlerin, çeşitli hormon ve vitaminlerin
yapısında bulunur.
Azotun yeryüzündeki
iki önemli rezervi, atmosfer ve canlılardır. Söz gelimi, atmosferin %78' i
azottur. Ancak, bazı mikroorganizmalar dışında azot canlılarca kullanılamaz.
Azot bitkilerce çoğunlukla inorganik nitrat, bazı bitkilerde de amonyum tuzları
olarak kullanılır. Hayvanlar ise, azotu, aminoasit olarak almak zorundadır. Bu
aminoasitler, beslenme zinciriyle öteki hayvan ve bitkilerden karşılanır.
Havada % 78'lik çok büyük bir rezervi olan azotun çok azı kullanılabilir.
Azot döngüsünün
temelini, havadaki serbest azotun önce inorganik tuzlara, sonra azot içeren
organik moleküllere dönüşmesi oluşturur. Organik moleküllerin biyolojik ayrışma
yoluyla parçalanmasıyla da yeniden inorganik maddelere dönüşmesi azot döngüsüne
yardımcı olur. Ayrıca yıldırım ve şimşek gibi doğa olayları toprağa azot
bağlanmasında etki ederler.
Havadaki azot gazı (
N2 ), topraktaki azot tutucu bakteriler ( 1 ) tarafından nitratlara ( NO3 )
dönüştürülür. Bitkiler ( 2 ) büyümeleri için gerekli azotu sağlamak için
nitratları soğururlar. Hayvanlar ( 3 ) bu bitkilerle beslenirler. Bakteri ve
mantarlar (4), ölü bitki ve hayvanları toprağa amonyum ( NH4 ) bileşikleri yayarak
çürütürler. Nitrat tutan bakteriler bu amonyum bileşiklerini, daha sonra
bitkilerde kullanılmak için ( 5 ) nitrata dönüşen, nitrite dönüştürürler ( NO2
). Nitrat bozan bakteriler (6 ) azot bileşiklerinin yeniden azot gazına
dönüşmesini sağlarlar (denitrifikasyon).
Fosfor Döngüsü
Fosfor da canlılara
gerekli temel maddelerdendir. Hücrelerde nükleik asitlerin enerji aktarımlarını
sağlatan adenozin trifosfat ( ATP ) maddesinde, hücre zarının yapısında ayrıca
kemik ve dişlerde bulunur.
Fosforun doğadaki
deposu, fosfatlı kayalar ve sudur. Fosfor döngüsünün temelini, fosforun
karalardan denizlere, denizlerden karalara taşınması oluşturulur. Fosfatlı
kayalardaki fosforun bir kısmı, erozyon yoluyla suda çözünmüş hale gelir. Bu
inorganik fosfat, bitkilerce, suda çözünmüş ortofosfat biçiminde alınır,
organik fosfatlara çevrilir. Beslenme zinciriyle ot obur ve et obur hayvanlara
aktarılır. Bitki artıkları, hayvan ölüleri ve salgılarındaki organik fosfatlar,
ayrıştırıcı mikroorganizmalar yardımıyla inorganik duruma çevrilir. Böylece,
yeniden bitkilerce alınmaya hazırdır.
Jeolojik
hareketlerden başka, fosforun denizlerden karalar dönüşü, balıkçılık ve balık
yiyen deniz kuşlarının dışkıları yoluyla olur.
İnsanın fosfor
döngüsündeki etkisi, fosfatlı kayaların endüstriyel işlemle fosfat gübresi
yapılması yoluyla karalardan denizlere dönüşünü hızlandırmakla olur.