Elementlerin Doğadaki Dönüşümü

Biyojeokimyasal Döngü Nedir?

Karbon (C), azot (N), fosfor (P), kükürt (S), hidrojen (H) ve oksijen (O) canlıların yapısında bulunan temel elementlerdir. Bu elementler ekosistemde sürekli olarak bir formdan başka bir forma dönüştürülür ve canlılar tarafından yaşamsal faaliyetler için tekrar tekrar kullanılır. Bu döngüye “biyojeokimyasal döngü” denir. Karbon, azot ve su döngüsü biyojeokimyasal döngülerden sadece birkaçıdır.

Karbon Döngüsü Nedir?

Karbon canlıların temel yapı taşlarından biridir. İnsan vücudunun kütlece yaklaşık %18’i karbondan oluşur. DNA, RNA gibi genetik materyallerde, protein, karbonhidrat ve yağların yapısında, atmosferde, kayaçlarda ve okyanuslarda karbon bulunur. Ekosistemde belirli miktarda bulunan karbon, canlı ve cansız varlıklar arasında bir döngü içerisinde sürekli kullanılır. Buna “karbon döngüsü” denir.

Görseli büyütmek için üstüne tıklayın.

Okyanustaki karbonun bir kısmının kaynağı okyanus tabanında biriken fitoplankton kalıntılarıdır. Biriken bu karbon yeryüzündeki kayaçların yapısına katılır. Zamanla fosil yakıtları oluşturan bu karbonun bir kısmı da kayaçların aşınması sonucu tekrar okyanuslara taşınır.

Karbon Döngüsünün Aşamaları Nedir?

Karbon döngüsünün ilk aşamasında fosil yakıtların yakılması, canlıların solunum yapması, volkanik patlamalar, orman yangınları ve canlıların çürümesi sonucu açığa çıkan karbondioksit atmosfere yayılır. Atmosferdeki karbondioksit karada bitkiler, okyanusta fitoplanktonlar (bitki benzeri, mikroskobik canlılar) tarafından kullanılır ve fotosentez yoluyla besine çevrilir. Besine çevrilen karbon bitkiler ve hayvanlar tarafından enerji ihtiyacını karşılamak için kullanılır. Karbon canlı solunumu ve çürüme sonucu atmosfere tekrar yayılır. Karbon döngüsü bu şekilde devam eder.

Azot Döngüsü Nedir?

Canlıların en önemli yapı taşlarından biri de azot elementidir. Proteinlerin, amino asitlerin ve genetik materyallerin yapısında bulunur. İnsan vücudunun kütlece yaklaşık %3’ü azottan oluşur. Azot atmosferde %78 oranında azot molekülü (N₂ gazı) olarak bulunur. Ancak azot molekülü insanlar, hayvanlar ve bitkiler tarafından doğrudan kullanılamaz. İnsanlar ve hayvanlar azotun amonyum (NH₄⁺) halini kullanabilirken bitkiler amonyum (NH₄⁺) ya da nitrat (NO₃^-) halini kullanabilir.

Görseli büyütmek için üstüne tıklayın.

Azot Döngüsünün Aşamaları Nedir?

Döngünün ilk aşamasında atmosferde bulunan azot molekülü yağmurla birlikte toprağa karışır ya da topraktaki azot bağlayıcı bakteriler tarafından doğrudan atmosferden alınır. Azot, bakteriler tarafından sırasıyla amonyak (NH₃), nitrit (NO₂^-) ve nitrata (NO₃^-) çevrilir. Nitrata çevrilen azotun bir kısmı bitkiler tarafından topraktan alınır ve amonyuma çevrilir. Hayvanlar ve insanlar bitkileri tüketerek azotu vücutlarına alır ve ihtiyaçları için kullanılırlar. Daha sonra azot, insan, hayvan ve bitki artığı olarak toprağa geçer. Ayrıştırıcılar tarafından toprakta amonyağa çevrilen azot döngüye tekrar girmiş olur.

Topraktaki bakteriler tarafından nitrata çevrilen azotun diğer kısmıysa topraktaki azot salan bakteriler tarafından azot molekülüne çevrilir ve atmosfere salınır. Azot döngüsü bu şekilde devam eder.

Azot döngüsünün en önemli bileşenlerinden biri de baklagillerin köklerinde yaşayan ve “rhizobia” adı verilen mikroorganizmalardır. Bu mikroorganizmalar havadaki azotu tutarak amonyağa çevirir. Bu şekilde bitkilere azot sağlarlar. Bitkiler de bu mikroorganizmalara yaşam ortamı ve besin sağlarlar.

Su Döngüsü Nedir?

Dünya’daki suyun yaklaşık %97’sini okyanus ve deniz gibi tuzlu sular oluşturur. Göl, nehir, buzullar ve yeraltı suları gibi tatlı suların oranı ise yaklaşık %3’tür. İnsanın vücudunun yaklaşık %60’ını su oluşturur. Canlılar için yaşamsal önemi olan su vücutta çözücü olarak görev yapmanın yanı sıra suda çözünmüş maddelerin hücre içine ve dışına taşınmasını sağlar. Aynı zamanda vücut sıcaklığını ayarlamada, fotosentezde, sindirimde ve oksijensiz solunum da kullanılır. Balık gibi suda yaşayan canlılara yaşam ortamı sağlar. Su döngüsünde birçok aşama bulunur. Bunlar yağış, yoğunlaşma, terleme, buharlaşma, yüzey akışı ve yeraltı sularının okyanuslara taşınmasıdır.

Görseli büyütmek için üstüne tıklayın.

Su Döngüsünün Aşamaları Nedir?

Güneş’ten gelen ısıyla buharlaşan yüzey suları atmosferde yoğunlaşarak bulutları oluşturur. Bulutlar rüzgâr yoluyla atmosferde farklı noktalara taşınır. Atmosferde nem oranının yüksek olduğu yerlerde ise bulutlardaki su kar, yağmur ve dolu gibi farklı şekillerde yeryüzüne ulaşır. Yeryüzüne ulaşan sular nehir, göl, dere ve bataklıklara karışır. Yeryüzüne ulaşan suyun bir kısmı bitkiler tarafından kullanılır ve terleme yoluyla atmosfere salınır. Bir kısmıysa toprak tarafından emilip yeraltında birikir. Yeraltı sularının bir kısmı kaynak suyu olarak yeryüzüne çıkar, diğer bir kısmıysa denizlere ve okyanuslara taşınır. Su döngüsü bu şekilde devam eder.

Kaynaklar:

• http://acmg.seas.harvard.edu/people/faculty/djj/book/bookchap6.html
• https://openoregon.pressbooks.pub/envirobiology/chapter/3-2-biogeochemical-cycles/
• https://scied.ucar.edu/longcontent/biogeochemical-cycles
• https://www.livescience.com/3505-chemistry-life-human-body.html
• https://www.nature.com/scitable/knowledge/library/the-nitrogen-cycle-processes-players-and-human-15644632