Madde Döngüleri - Maddelerin Döngüleri - Madde Döngüsü

Madde Döngüleri - Maddelerin Döngüleri - Madde Döngüsü
Madde Döngüleri - Maddelerin Döngüleri - Madde Döngüsü

Yaşama birliklerinde ve onun büyütülmüşü olan tabiatta canlılığın aksamadan devam edebilmesi için bazı önemli maddelerin kullanılan kadar da üretilmesi gerekmektedirDoğada ekolojik önemi olan bu maddeler canlılar ve çevreleri arasında alınıp verilirBu maddeler güneş enerjisi yardımıyla belirli yörüngeleri izleyerek do laşımlarını tamamlarlarMaddelerin ekosistemdeki bu dolaşımına madde döngüsü denirTüm maddeler döngü yoluyla sürekli olarak
canlılar tarafından yeniden kullanılır

Canlılar için gerekli olup,devredilmesi gereken maddelerin en önemlileri;oksijen,su,azot,kar bon,fosfor ve kükürttür Bu madde döngülerindeki en önemli rolü saprofitler ve kemosentetik bakteriler üstlenmektedir Çünkü bunlar doğada her an toprağa düşen organik artıkları ve cesetleri ayrıştırarak inorganik maddelere dönüştürürlerDaha sonra bu yollarla serbest kalan inorganik maddeler yeniden fotosentez ve kemosentez yoluyla kullanılır hale getirilirFotosentez ve kemosentez olaylarıyla tekrar inorganik maddeler organik maddelere dönüştürülür Bu organik artıklar yaprak,odun,kaya parçaları ve hayvan leşleri olabilir

Doğada hiçbir zaman madde kaybı söz konusu değildir

KARBON DÖNGÜSÜ

Canlı yapısının en önemli elementlerinden birisi karbondurBütün organik bileşiklerin temel yapı elemanıdırBunun için canlı organizmalar karbonlu bileşikleri kullanmak zorundadırlar

Karbon doğada hem mineral biçiminde (kömür,elmas,gaz halinde ya da suda çözünmüş durumda karbondioksit olarak) hem de organik biçimde (canlı varlıklarca oluşturulan moleküllerde) bulunur Yeşil bitkiler güneşten gelen ışık ve doğadan absorbe ettikleri su ve karbondioksit molekülleri ile organik maddeleri sentezlerlerBazı bakteriler ise besini kemosentez yoluyla üretirlerBitki ve bazı bakterilerin sentezlediği organik maddeler arasında karbonhidrat önemli bir yer tutarKarbonhidratları ve türevlerini,saprofit bakteriler absorbe ederek ve hayvanlar besin olarak tüketerek solunumda kullanmaları sonucu atmosfere serbest karbondioksit bırakırlar

Gerek hayvanların gerekse mikroorganizmaların ölümleri sonucunda, toprakta ayrışmaya başlayan vücut yapıları, ****n bakterileri tarafından ayrıştırılarak CO ' ye dönüştürülür ve atmosfere serbest olarak bırakılırŞemada görüldüğü gibi CO , ışık ve su varlığında tekrar bitkiler tarafından fotosentez reaksiyonlarında kullanılır

Bunun dışında bitki ve hayvan ölüleri, toprağın çok derinlerinde, yüksek basınç ve sıcaklık etkisi altında petrol ve kömür gibi yapılara dönüşebilirlerPetrol ve kömür, insanlar tarafından enerji ihtiyaçları için kullanılırken yine açığa karbondioksit (CO ) ve karbonmonoksit (CO) gazları çıkar

AZOT DÖNGÜSÜ

Tek hücreli olsun çok hücreli olsun doğadaki tüm canlılar, yapılarına aldıkları besin maddeleri ile amino asit ve bu amino asitlerden de protein sentez ederlerProtein sentezi için gereken ana elementler ise karbondan sonra azotturAzot gerek proteinlerin gerekse DNA ' nın moleküler yapısı için gerekli olan çok önemli bir elementtirCanlılar bunun için azotu kullanmak zorundadırlar

Atmosferde %78 gibi yüksek bir oranda azot vardırFakat çoğu canlı atmosferdeki serbest azotu doğrudan kullanamazAzotun önce bakteriler,su yosunları ve bazı likenler tarafından başka elementler-le birleştirilerek nitratlara dönüştürülmesi gerekir

Havadaki azot gazı,topraktaki azot tutucu bakteriler tarafından nitratlara dönüştürülürBitkiler büyümeleri için gerekli azotu sağlamak için nitratları soğururlarHayvanlar bu bitkilerle beslenirlerBakteri ve mantarlar,ölü bitki ve hayvanları toprağa amonyum bileşikleri yayarak çürütürlerNitrat tutan bakteriler bu amonyum bileşiklerini, daha sonra bitkilerde kullanmak için nitrata dönüşen,nitrite dönüştürürlerNitrat bozan bakteriler azot bileşiklerinin yeniden azot gazına dönüşmesini sağlarlar (denitrifikasyon)

Atmosfere serbest bırakılan azot, diğer mikroorganizmalar yada mantar, yosun vb gibi canlılar tarafından absorbe edilerek protein sentezinde kullanılırlarBitkilerin kendileri de azotu kullanıp protein sentezlediği gibi, hayvanlar tarafından tüketilerek sindirildikten sonra yapılarındaki azotla yine protein sentezi gerçekleştirilir
Ayrıca yıldırım ve şimşek gibi gibi doğa olayları toprağa azot bağlanmasında etki ederler

SU DÖNGÜSÜ

Su, bazı doğal kuvvetler ve hava hareketleriyle atmosfer ile yer yüzündeki karalar ve sular arasında sistemli bir şekilde hareket etmektedirBuna su döngüsü veya hidrolojik dolaşım denir

Güneş enerjisinin ısıtmasıyla ,çeşitli kaynaklardan atmosfere çıkan su buharı;yağmur,kar,dolu gibi yağış biçimleriyle yeniden yer yüzüne dönerBu suyun bir miktarı yer altı sularına karışırken,daha büyük bir kısmı,göl ve deniz gibi kaynaklarda birikirSu döngüsü de öteki tüm döngüler gibi süreklidirBitkiler de terleme ile su döngüsüne katılır

Yer yüzündeki bütün sular,su döngüsüne katılmaktadırYani,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 okyanuslardırBurada 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 kısa su devri denir

Buharlaşma ve terleme yoluyla yükselen su,bulutlarda yoğunlaşırBunun sonunda da yağış oluşurYağış olarak geri dönen suyun bir kısmı yüzey sularında (göl ve denizlerde) depo edilirDiğer kısmı yer altı sularına karışırToprağa giren su , yer altı suyu olarak tekrar denizlere akarBu şekilde su döngüsü tamamlanmış olur

OKSİJEN DÖNGÜSÜ

Oksijen,değişik biçimlere dönüşerek doğada sürekli bir döngü içerisindedirHavada gaz,suda ise çözünmüş olarak bulunan oksijen,serbest halde azottan sonra en çok bulunan elementtirHayvanların ve basit yapılı bitkilerin,solunum yoluyla aldıkları oksijen hidrojenle birleşince su oluşurBu su, daha sonra dışarıya atılarak doğaya verilirOrtamdaki karbondioksit,algler ve yeşil bitkiler tarafından fotosentez yoluyla karbonhidratlara dönüştürülür,yan ürün olarak da oksijen açığa çıkar
Dünyadaki sular,biyosferin başlıca oksijen kaynağıdırOksijenin yaklaşık %90’ ının bu sularda yaşayan alglerce karşılandığı tespit edilmiştirDiğer döngülerde de bazı aşamalarda oksijenin yer aldığı bilinmektedir

Atmosferdeki oksijen oranı sabittirÇünkü solunum durmayan bir olaydır ve bütün canlılar tarafından gerçekleştirilmektedir

FOSFOR DÖNGÜSÜ

Fosfor da, canlılar için gerekli temel maddelerdendirHücrelerde nükleik asitlerin enerji aktarımlarını sağlayan adenozin trifosfat (ATP) maddesinde,hücre zarının yapısında,ayrıca kemik ve dişlerin yapısında bulunur

Fosfor diğer elementler gibi doğada bileşikler halinde bulunur Fakat bu bileşikler suda kolay çözünmezlerFosfor bileşikleri özellikle kemik,diş,kabuk gibi hayvansal atıklarda ve doğal kayaçlarda bulunurlarBu bileşikler suda çözünmedikleri için diğer bazı bileşiklerle reaksiyona girerlerBu bileşiklerin başında nitrat ve sülfirik asit yer alırSuda kolay kolay çözünmeyen fosfatlı bu bileşikler bu yolla çözülürler ve oluşan bu fosfat tuzları bitkiler tarafından absorbe edilebilirlerBitkilerin hayvanlar tarafından besin olarak tüketilmesiyle fosfor dolaylı yoldan hayvanlara geçmiş olurFosfat,organizma artıkları ile toprağa geçer ya da çözülmeyen bileşikler şeklinde diş,kemik ve kabukların yapısına katılırlar

Fosfat, kuş ve balıkların kemiklerinde de bulunduğu için, bu hayvanların ölmesi halinde fosilleri kayaçlara gömülebilirFosfat bileşiklerini ihtiva eden bu kayaçlar, yeryüzü hareketleriyle parçalanmaya uğrayarak tekrar doğaya karışabilirBunun yanında volkanik faaliyetlerle magma tabaasından yeryüzüne ilave olarak fosfat kazandırılabilirYine bazı tür bakteriler ortamda bulunan fosfatlı bileşikleri kemosentez reaksiyonlarıyla işleyerek çözünebilen fosfat tuzları (CaHPO ve CaSO gibi) haline getirebilirler

Fosfor döngüsünün temelini,fosforun karalardan denizlere veya denizlerden karalara taşınması oluştururFosfatlı kayalardaki fosforun bir kısmı,erozyon yoluyla suda çözünmüş hale gelirBu inorganik fosfat ,bitkilerce,suda çözünmüş ortofosfat biçiminde alınır,organik fosfatlara çevrilirBeslenme zinciriyle otobur ve etobur hayvanlara aktarılırBitki artıkları,hayvan ölüleri ve salgılarındaki organik fosfatlar,ayrıştırıcı mikroorganizmalar yardımıyla inorganik duruma çevrilirBöylece yeniden bitkilerce alınmaya hazırdırJeolojik hareketlerden başka,fosforun denizlerden karalara dönüşü,balıkçılık ve balık yiyen deniz kuşlarının dışkıları yoluyla olur

KÜKÜRT DÖNGÜSÜ

Kükürt,toprakta ve proteinlerin yapısında bol miktarda bulunur
Fakat bitkiler kükürdü sülfatlara çevrildikten sonra kullanabilirler
Kükürt içeren proteinler,önce topraktaki çeşitli organizmalar aracılığıyla kendilerini oluşturan aminoasitlere parçalanır,ardından aminoasitlerdeki kükürt başka bir dizi toprak mikroorganizması yardımıyla hidrojen sülfüre dönüşürHidrojen sülfür oksijenli ortamda,kükürt bakterileri aracılığıyla önce kükürde sonra sülfata çevrilir;sülfatlar da başka bakteriler tarafından yeniden hidrojen sülfüre dönüşürEğer bitki veya hayvan ölürse,yapılarındaki proteinin parçalanmasıyla kükürt H S şeklinde açığa çıkarH S kükürt bakterileri tarafından önce S O ‘ye daha sonra da S O iyonuna dönüştürülür

SO iyonları,bazen doğada serbest olarak reaksiyona girerek sülfatlı bileşikleri de verebilirlerOrganizmalar tarafından alındığı takdirde kükürt içeren iki aminoasit olan Sistein ve Metionin’nin yapısına katılırlar

MADDE DÖNGÜLERİNİN YARARLARI

Tüm canlılar dünyanın yüzeyinde ya da yüzeye çok yakın ince bir toprak katmanında yaşarlar ve güneş enerjisinin dışındaki gerekse-nimlerini bu katmanın içerdiği kaynaklardan karşılarlarEğer yaşamın sürmesi için gerekli olan su,oksijen ve diğer maddeler sadece bir kez kullanılmış olsaydı hepsi şimdiye kadar tükenmiş olurdu Doğanın tüm işlevlerinin çevrimler halinde düzenlenmiş olması bu işlevlerin sonsuza dek yinelenmesini sağlamaktadırHava,su,toprak, bitkiler ve hayvanlar arasında sürekli bir alışveriş olması yeryüzünün tüm zenginliklerinin tekrar tekrar kullanılabilmesine ve böylelikle yaşamın sürmesine olanak verir

Su Döngüsü :

Dünya üzerinde su döngüsü olmasaydı canlıların yaşama olanak-
ları ortadan kalkardıÖrneğin;dünya üzerine ortalama olarak yılda 1000 mm yağış düşmektedirEğer su döngüsü olmasaydı bu miktar sadece 24 mm olacaktıÇünkü havada buhar halinde tutulan su ancak 24 mm yağış verebilecek miktardadırBu nedenle ancak su döngüsüyle bir su damlacığının buharlaşması ve yağış halinde yer yüzüne düşmesi olayı yılda 40-42 kez tekrarlanarak yıllık ortalama 1000 mm yağış meydana getirebilmektedir

Karbon ve Oksijen Döngüsü :
Bir dönümlük şeker kamışı her yıl atmosfer tabakasından 20 ton kadar karbondioksit kullanılırBitki ve hayvan enerji elde etmek için organik maddeleri yıkarKarbondioksit ve suya kadar parçalanır Hücre solunumu denen bu olay sonucunda oluşan karbondioksit tekrar atmosfer tabakasına verilir Bu örneğin tersine bir şekilde olsaydı yani karbon devri gerçekleşmeseydi oluşabilecek en önemli olumsuz sonuç atmosferdeki oksijen ve karbondioksit dengesinin bozulması olurdu Oksijen miktarı kısa bir süre içerisinde tükenirdi Çünkü canlıların tükettiği oksijen,bitkiler tarafından sağlanama- yacaktıYine buna bağlı olarak atmosferdeki karbondioksit gazı fazlalığından canlıların sonu gelirdi

Azot Döngüsü:

Tüm canlıların büyümek için gerekli olan proteinleri üretebilmek üzere azota(nitrojen) gereksinimleri vardırAzot oldukça karmaşık bir yoldan sağlanırSoluduğumuz havanın yaklaşık olarak % 78 ini oluşturmasına karşın canlılar tarafından gaz biçimiyle kullanılamayan azotun önce nitritlere daha sonra da nitratlara dönüşmesi gereklidirEğer azot döngüsü tamamlanmasıydı;nitrit, nitrat ve azot üretilemez birbirlerine çevrilemezdiDolayısı ile azot içeren bitkiler olmazdı buna bağlı olarak da protein sentezlenemezdi ve canlılar protein ihtiyacını karşılayamazlardı

Madde Döngüleri - Madde Döngüsü

Kükürt Döngüsü:

Kükürt de azot,karbon ve diğer elementler gibi yaşam için gerekli olan elementler arasındadırBitkiler kükürdü SO şeklinde topraktan absorbe ederek H S ‘e çevirirlerDaha sonra kükürdü de proteinlerin yapıtaşı olan aminoasitlerin sentezinde kullanırlarEğer kükürt döngüsü olmasaydı canlılar için gerekli olan protein sentezlene- meyecektiCanlılar yaşamları için gerekli proteinlerden yeteri kadar alamayınca hızla ölmeye başlayacaklardı

Fosfor Döngüsü:

Fosfat canlıların diş,kemik ve kabuk kısımlarında bulunması gereken bir maddedir ve bu ancak fosfor döngüsü sayesinde çeşitli aşamalardan geçerek; kayaçlardan,deniz kabukları ve kayıp kalıntılardan elde edilirEğer fosfor döngüsü gerçekleşmeseydi ya da sözünü ettiğimiz aşamalarda kullanılan P bağlayan bakteriler olmasaydı hayvan ve bitki artıklarındaki protein ve diğer bileşiklerin ayrışması mümkün olmayacaktıBu nedenle artıklar sonsuza kadar hiç bozunmaya uğramayacaktı ve doğada sürekli bir madde kaybı meydana gelecekti