MADDE DÖNGÜLERİ ( BİYOJEOKİMYASAL DÖNGÜLER )

MADDE DÖNGÜLERİ ( BİYOJEOKİMYASAL DÖNGÜLER )
Doğada ekolojik önemli olan maddeler, canlılar ve çevreleri arasında
alınıp verilir. Maddelerin ekosistemdeki bu.dolaşımına madde döngüleri yada 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 yer yüzünün 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.
Ekolojik döngü kavramının çevre bilimleri için önemi, önemli çevre sorunlarının hepsinin bu döngülerin bozulmasına bağlanabilmesidir. Endüstride geri dönüşüm uygulanması da atıkların yine ekolojik döngü mantığıyla hammadde olarak yeniden çevrime sokulması sayılabilir.
‘Kaynak’ bir maddenin dünyadaki mevcut tüm stokudur (rezerv). Bu stokların bazıları hiçbir zaman kullanılamayacak niteliktedir. İşletilebilecek olanlara ‘ekonomik rezerv’ denir.
Yenilenebilir kaynaklar belli sınırlar içinde kendi kendini yenileyebilen ve tüketilmesi mümkün olmayan maddelerdir. Örneğin ormanlar, hayvanlar, toprak, su, güneş ve türev güneş enerjileri yenilenebilir ve tükenmezdirler. Fosil yakıtlar ve madenler, fosfat kayaları, hatta kum, çakıl gibi maddeler yenilenemez.
Canlılara gerekli olan ve olmayan maddeler:
Ekosferdeki tüm kimyasal maddeler, canlılara gereklilikleri açısından dört sınıfa ayrılabilirler:
(1) Yaşam için önemli miktarlarda gerekli maddeler à C, H, O, N, K, Ca, Mg, S, P ve bileşikleri.
(2) Yaşam için eser miktarda gereken maddeler à Fe, Cu, Mn, Zn, B, Na, Mo, Cl, Va, Co…
(3) Yaşam için gerekli olmayan, fakat doğal çevrede bulunan maddeler à Au, Hg…
(4) Yaşam için gerekli olmayan insan yapısı sentetik maddeler à DDT, PCB, Sr-90
 
Sınırlayıcı etken:
Çevrede yeterli miktarda bulunmadığı zaman biyolojik gelişimi sınırlayan maddelere sınırlayıcı etken adı verilir. Liebig Kanunu da denen ‘Sınırlayıcı Etkenler İlkesi’ne göre bir bitkinin gelişmesi için gerekli kimyasal maddeler arasında hangisi bitki için gereken minimum miktara en yakın değerdeyse o maddenin büyümeyi sınırlayıcı etkisi görülecektir. Bu ilkenin gelişimi sonucunda sadece maddelerin değil ısı ve nemlilik gibi etkenlerin de sınırlayıcı olabileceği anlaşılmıştır.
‘Dayanıklılık Sınırları İlkesi’ yada Shelford Kanununa göre ise değişik çevresel etkenlerin canlılar için sınırlayıcı alt ve üst değerleri vardır. Bu değerler arasında kalan dar bir bölgede bir canlı organizma yaşam işlevlerini en iyi biçimde yani optimal olarak
sürdürür.
Optimal değerler ve azalan verimler ilkesi:
Besleyici mineraller belirli ölçülerde sisteme eklendikleri zaman biyolojik üretim artar. Ancak bu maddenin giderek artan miktarlarda kullanılması üretimde azalmaya neden olur. Buna azalan verimler ilkesi denir.
Ekolojik madde döngülerinin iki temel tipi:
Biyo-jeokimyasal döngüler iki gruba ayrılır:
o Gaz tipte rezerv büyük ölçüde atmosferdir. (ör: Azot)
o Sedimenter tipte yerkabuğudur
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 yer yüzüne döner. Bu suyun bir miktarı yer altı 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.Yer altı 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
1. 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
Biyolojik birikim:
Bazı kirletici maddeler besin zincirlerinde birikirler. Biyolojik birikimin nedenleri:
1- Kirletici maddenin doğada kimyasal ya da biyolojik yollarla ayrıştırılamaması, ya da çok yavaş parçalanması,
2- Suda çözünmeyen, yağda çözünen maddeler olmaları, dolayısıyla yağ dokusunda birikebilmeleri,
3- İkinci termodinamik kanunu gereğince besin zincirlerinde enerji aktarımlarının verimsiz oluşudur. %90’lık verim kaybı nedeniyle bir üst basamaktaki tüketiciler alt basmaktan çok fazla yemek zorundadır
Biyolojik birikimi olan başlıca maddeler DDT, PCB gibi sentetik organik kimyasallar, bazı radyoaktif maddeler, ve bazı ağır metallerdir.
 
 
2. 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 hidro¬jenle 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 yer yüzündeki 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, amino asit olarak almak zorundadır. Bu amino asitler, 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 dönüştü¬rürler ( 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 doğada¬ki deposu, fosfatlı kaya¬lar 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.
Bu içerik internet kaynaklarından yararlanılarak sitemize eklenmiştir
Ekleyen: Berke