Azot Döngüsü Nedir?

MADDE DÖNGÜLERİ

Ekosistemin cansız öğelerinden olan ve canlılar için hayati önem arz eden maddeler dünyamızda devinimler yaparak bir döngü içerisinde hareket ederler Maddelerin ekosistem içerisindeki bu dolaşımına madde döngüleri (çevrimler) denir Bu maddeler su, oksijen, karbon, azot ve fosfor dur

A Su Döngüsü

Doğadaki su döngüsü denizler, karalar, göller, nehirler gibi cansız ortamla canlılar arasında olur Bu sırada kısa döngü ve uzun döngü olmak üzere iki farklı döngü gerçekleşir Kısa döngüde denizler, göller ve nehirlerdeki sular buharlaşır Oluşan buhar, yağmur ve kar olarak yeryüzüne geri döner Uzun döngüde, karalardaki buharlaşma ve canlıların solunum, terleme gibi olaylarla verdikleri su buharı atmosfere karışır Bunlar, tekrar yağmur, kar olarak karalara ve denizlere döner Bunun bir kısmı da yer altı sularını oluşturur Suyun döngüsündeki dengenin bozulması, insan yaşamını olumsuz yönde etkiler

Su döngüsünü bozan başlıca etkenler;

* Atık suların, temizlenmeden su kaynaklarına verilmesi,
* Ormanların ve diğer yeşil alanların azaltılması,
* Yeraltı sularının fazla miktarda kullanılması,
* Hava kirliliği nedeniyle asit yağmurlarının oluşmasıdır

B Karbon Döngüsü

Karbon, canlıların yapısını oluşturan temel maddedir Bunun kaynağı da atmosferde ve sularda çözünmüş olan karbon dioksittir (C02) Fotosentez olayında, havadaki C02 yeşil bitkiler tarafından alınınca, C02'in karbonu fotosentez yapan canlılara geçer Bitkilerden besinlerle hayvanlara aktarılır Bu arada besinlerin yıkılması sonucu oluşan C02 tekrar atmosfere döner Ayrıca bitki ve hayvanların ölüleri ve artıkları, ayrıştırıcılar tarafından parçalanarak C02 oluşur Oluşan bu C02 tekrar atmosfere geçer Bu arada bitki ve hayvan fosillerinin toprak altında uzun süre kalmasıyla oluşan kömür, petrol gibi yakıtlar ve kurumuş bitki dokuları yanınca oluşan C02 de atmosfere karışır Böylece karbon, canlı ve cansız çevre arasında devirsel olarak kullanılır



Fosil yakıtlarının fazlaca kullanılması ve yeşil alanların azalması sonucu atmosferdeki C02 miktarı giderek artmaktadır Atmosferde C02'in birikmesi, karbon döngüsünü olumsuz yönde etkileyerek sera etkisi yaratır Sera etkisi sonucu, yeryüzünden atmosfere verilen ısı, C02 tarafından tutulur ve dağılması önlenir Bu olay yeryüzünün ısınarak buzulların erimesi ve sonuçta okyanuslardaki suların yükselmesi gibi olumsuzluklar yaratmaktadır

Karbon devrinin, dolayısıyla doğanın dengesinin bozulmaması için;
- Yeşil alanların korunup artırılması,
- Fosil yakıt kullanımını azaltacak önlemlerin alınması gerekir Böylece doğanın ve insanlığın geleceği korunabilir

C Oksijen Döngüsü

Oksijen döngüsü de C02 döngüsüne çok benzer Doğadaki oksijenin bir kısmı atmosferde serbest oksijen molekülleri (02) hâlinde, bir kısmı da organik maddeler ve aynca C02, H20 gibi bileşiklerin yapısında bulunur Fotosentez yapan organizmalar, C02 ve H20 kullanılıp organik maddeleri üretirken ortama serbest 02 verirler Canlıların yaptıkları oksijenli solunumda, dışarıdan 02 alınır Solunum sonunda dışarıya C02 ve H20 verilir Bir yandan da yanabilen maddelerin oksitlenmesiyle bu maddelerdeki ve havadan alınan 02 yine H20 ve C02 hâlinde dışarı verilir

Solunum ve yanma olayları sonucu oluşan CP2 ve H20, fotosentetik canlılar tarafından yeniden alınır Alınan C02 ve H20, organik maddeler ve 02 e dönüştürülür Böylece döngü sürüp gider

D Azot Döngüsü

Atmosferde bol miktarda (% 78) azot (N2) bulunmasına karşılık canlılar bunu doğrudan alıp kullanamaz Canlılar, azotu ancak azot bileşikleri (azotlu maddeler) hâlinde alır Bu amaçla hayvanlar amino asitlerden, bitkiler çözünmüş azot tuzlarından azot gereksinimlerini karşılar

Azot döngüsü, aşamalı olarak aşağıdaki gibi gerçekleşir
* Ölen organizmaların yapısındaki azot bileşikleri toprağa karışır Bir yandan da hayvanların boşaltım arağı olan amonyak gibi azotlu maddeler de doğaya verilir
* Toprak ve sularda bulunan bakteriler bu azot bileşiklerini parçalar Parçalama sırasında çeşitli maddelerin yanında amonyak (NH3) ve serbest azot (N2) oluşarak ortama karışır

* Amonyak, kimyasal tepkimelerle amonyum tuzlarına dönüşür
* Bazı özel bakteriler, amonyum tuzlarını nitrit (N02) ve nitratlara (N03) dönüştürür Baklagillerin köklerindeki gibi azot bağlayıcı bakterilerle algler, havanın serbest azotunu nitrit ve nitratlara dönüştürür Bu arada şimşek ve yıldırım da havadaki azottan nitrat oluşumunu sağlar
* Suda kolayca çözünen nitratlar, bitkilerin kökleriyle alınıp kullanılır Kullanılan azotla bitkilerin protein, nükleik asit gibi azotlu maddeleri üretilir Bunların bir kısmı bitkilerle beslenen hayvanların vücuduna geçer Azot oksitleri vb gazların yapay olarak bol miktarda üretilip kullanılması, ozon tabakasının incelmesine neden olur

Yukarıda sıralandığı gibi canlılarla cansız çevre arasında azot döngüsü gerçekleşir Azotun asıl kaynağı olan atmosferdeki azotun azalmaması, azot döngüsü ve doğal dengenin bozulmaması için;
- Gübre üretiminde hava azotunun aşırı kullanılması engellenmeli,
- Fosil yakıtların aşırı kullanılması yerine güneşten, rüzgârdan enerji üreten alternatif enerji kaynaklarının kullanılması sağlanmalıdır

E Fosfor Döngüsü

Su, kayaların üzerinde akarken zamanla kayaların üst kısmını aşındırır Bu arada kayalardan parçalar kopup suyla sürüklenir Sularla sürüklenen fosfatlar denizlerin dibinde birikir Fosfatların çok azı, balıkların ve deniz kuşlarının faaliyetleriyle tekrar karalara döner Örneğin; deniz kuşları karalara bıraktıkları fosfat bakımından zengin dışkılarıyla (gübre) fosforun yeniden devreye girmesinde önemli rol oynar Balıkların, insan ve hayvanlar tarafından yenilmesiyle de fosforun denizlerden karalara geçmesi sağlanır Böylece fosfor karalardan denizlere, denizlerden tekrar karalara taşınarak döngü gerçekleşir

Tüm canlılar, DNA, RNA, ATP gibi molekülleri sentezlemek için fosfor bileşenlerine gereksinim duyar Fosforu, bitkiler suyla birlikte fosfat tuzlan hâlinde alıp organik fosfatlara dönüştürür Hayvanlar da fosforu içme suyuyla yedikleri besinlerle inorganik ve organik fosfatlar olarak alır Canlıların artıklarıyla ölüleri ayrıştırılınca fosfor bileşikleri tekrar doğaya dönerek fosfor döngüsü sağlanır

Canlılar yaşamlarını sürdürebilmek için oksijen ve karbondioksite ihtiyaç duydukları gibi, büyüyebilmek için de azota (N2) ihtiyaç duyarlar Azot, canlı vücudunda özellikle nükleik asitlerin, proteinlerin ve vitaminlerin yapısında %15 oranında bulunmaktadır
Yani hayatın temel maddelerinden birini teşkil eder Atmosferin de yaklaşık %78’i azot gazından oluşur Ancak canlılar havadaki bu azotu, ihtiyaçları olmasına rağmen doğada bulunduğu gibi bünyelerine alamazlar Bu gazın bir şekilde canlıların kullanabileceği hale dönüştürülmesi ve canlılar tarafından tüketilip bitirilmemesi için bir döngü şeklinde atmosfere geri dönmesi gerekmektedir Bu zorunluluğu ise mikroskobik bakteriler karşılamaktadır


Atmosferdeki azot, çeşitli şekillerde yeryüzüne iner Azot, yeryüzüne yağmurlarla nitrik asit şeklinde döner Nitrik asit toprakta bakteriler tarafından nitratlara dönüştürülür ve bitki ancak bu besini topraktan alabilir


Bir başka döngü şekli de havadaki azotun doğrudan toprağa alınmasıdır Toprakta bulunan bazı bakterilerle bezelye ve fasulye gibi baklagillerin köklerinde bulunan bakteriler, havadaki azot gazını toprağın içine alırlar Bu aşamada, üstün bir tasarımla karşı karşıya kalırız Bütün organizmaların gelişiminde en önemli mineral azottur (nitrojen) Nükleik asit diğer hücre organellerinin büyük bir kısmı bu maddeye muhtaçtır Büyümek için azota ihtiyaç duyan bitkiler ve bu ihtiyacı karşılayan bakteriler arasında, dünyanın en faydalı ortaklıklarından biri kurulur


Bitkiler, köklerinden, bakterileri çekmek için özel besinler salgılar ve onları kendilerine yaklaştırırlar Daha sonra bakteriler köklerde ortaya çıkan özel açıklıklardan içeri girerek, bitki köküne yerleşir ve burada büyük miktarlarda çoğalarak kök düğümlerini oluştururlar Bugün yediğimiz sebzelerin, bitkilerin, tahılların büyük bir kısmını ve ekolojik dengenin sağlanması için gerekli olan azot döngüsünü, bu ortaklığa borçluyuz


Evrimcilerin basit olarak nitelendirdiği bakteriler azot döngüsünü gerçekleştirirken, fotosentezde olduğu gibi, bir kimya laboratuvarı olarak çalışırlar ve kimya bilimine aşina olmayanlar için fazla anlam taşımayan karmaşık kimyasal reaksiyonları ilk yaratıldıkları günden itibaren hiç durmadan gerçekleştirirler Aşağıda kimyasal terimlerle özetlenmiş olan azot sabitleme reaksiyonunu çözebilmek bile bilim adamları için büyük bir başarı olmuştur


N2 + 8H+ 8e- + 16 ATP = 2NH3 + H2 + 16ADP + 16 Pi

Bu reaksiyonun gerçekleşebilmesi için, fotosentez, solunum veya fermentasyon gibi ikinci bir destek reaksiyonunun varlığı zorunludur Çoğu insanın kafasını karıştıran bu formüller, bakteriler için sıradan, günlük bir çalışmadır Elbette bakteriler bu kimyasal işlemleri yapmak için, özel bir kimya eğitiminden geçmemişlerdir


Dünyaya gelen her yeni bakteri, ancak özel olarak tasarlanmış bir kimya laboratuvarına ve özel olarak eğitilmiş bir kimyacıya ait olabilecek malzeme ve bilgiyle donatılmış olarak görevine başlar Ayrıca bu işlemler sadece bitki kökleriyle sınırlı değildir Bu konuda da büyük bir çeşitlilik ve farklı alternatifler mevcuttur Birçoğu, çok ayrı yerlerde ve çok farklı yapılarda olmalarına rağmen, aynı reaksiyonu, aynı bilgi ve programla, mükemmel bir şekilde gerçekleştirirler


Bakterilerin bu reaksiyon sırasında kullandıkları, nitrojenaz enzim kompleksi, oksijene karşı aşırı duyarlıdır Oksijene maruz kaldığında aktivitesi durur, bu yüzden proteinlerin demir bileşikleriyle reaksiyona girer Fotosentez yaparak, oksijen üreten Siyanobakteri gibi bakteriler ve toprakta serbest şekilde yaşayan Azotobakteri gibi bakteriler için bu durum büyük bir sorun içerir Ancak bakteriler, bu soruna karşı, çeşitli mekanizmalarla donatılmışlardır


Mesela, Azotobakteri türleri, bütün organizmalar içinde bilinen en yüksek solunum oranına sahip metabolizmalarıyla, hücrelerinde çok düşük seviyede oksijen tutarak, enzimi korumaya alırlar Ayrıca Azotobakteri türleri, çok yüksek miktarda hücre dışı kimyasal bir bileşik üretirler Bu bileşiklerin oluşturduğu yapışkan sıvının içinde su muhafaza eden bakteriler, hücre içinde oksijen yayılma oranını sınırlandırırlar Bitki köklerinde azot sabitleyen Rhizobium gibi bakteriler ise, kök düğümlerinde oksijen tüketen moleküllere sahiptirler Tek başına yaşayan bakteriler veya bakterisiz yaşayan bitkiler bu maddeyi üretmezler


Bu örnekler bize açık bir mesaj vermektedir İnsanların ve diğer canlıların beslenmesi için nitrojenin belirli bir forma dönüşmesi gerekmektedir Bu dönüşüm bütün dünyayı kaplayacak bir yaygınlıkta ve sistemin riske girmesini önleyecek kadar çok çeşitlilikte olmalıdır Ayrıca bu çeşitlilik için de aynı sistem farklı tasarımlarla desteklenmelidir Bu ihtiyaçlar, doğada gördüğümüz sistemle karşılaştırıldığında, karşımıza, evrim teorisinin iddia ettiği gibi kör tesadüflerle oluşmuş, eksik tam işlemeyen bir yapı değil tam tersine tüm ayrıntılarına kadar hassas bir şekilde tasarlanmış bir sistem çıkar Bu sistemi herşeyin yaratıcısı, üstün güç sahibi Rabbimiz bir amaçla yaratmıştır