Konu anlatımı
Yeryüzündeki maddelerin miktarı sınırlıdır; canlıların kullandığı karbon, azot ve su sürekli yeniden kullanılır. Bu alt başlıkta daha önce tanıdığın madde döngülerini hatırlayacak ve hayatın sürdürülebilirliğiyle ilişkisini göreceksin. Azot döngüsündeki mikroorganizmaların tür adları TYT kapsamında değildir.
Karbon döngüsü
Karbon, canlıların organik moleküllerinin temel elementidir. Havada ve suda karbon dioksit olarak bulunan karbon, üreticiler tarafından ışık enerjisiyle organik besinlere dönüştürülür. Besinlerdeki karbon besin zinciriyle tüketicilere geçer. Bütün canlılar solunumla karbon dioksiti yeniden havaya ve suya verir; ayrıştırıcılar ölü canlıları parçalarken de karbon dioksit açığa çıkar. Milyonlarca yıl önce yaşamış canlıların kalıntılarından oluşan kömür, petrol ve doğal gaz yakıldığında içlerindeki karbon da karbon dioksit olarak havaya karışır. Denizlerde karbonun bir kısmı canlıların kabuklarında ve kireç taşında uzun süre depolanır.
Su döngüsü
Güneş enerjisiyle denizlerden, göllerden ve topraktan buharlaşan su, atmosferde yoğuşarak bulutları oluşturur ve yağmur, kar ya da dolu olarak yeryüzüne döner. Yağışların bir kısmı yüzey sularına akar, bir kısmı toprağa sızarak yer altı sularını besler. Canlılar da döngüye katılır: bitkiler topraktan aldıkları suyun büyük kısmını yapraklarından su buharı olarak verir; hayvanlar solunum, terleme ve boşaltımla su kaybeder. Ormanlar yağışın toprağa sızmasını kolaylaştırarak yer altı sularının beslenmesine katkı sağlar.
Azot döngüsü
Atmosferin yaklaşık %78'i azot gazıdır, ama bitkiler ve hayvanlar bu gazı doğrudan kullanamaz. Topraktaki ve sudaki bazı bakteriler havadaki azotu amonyak gibi bileşiklere dönüştürür; buna azot bağlama denir. Şimşekler de az miktarda azotu bileşiklere çevirir. Toprakta bazı bakteriler amonyağı önce nitrite, sonra bitkilerin kolayca kullandığı nitrata dönüştürür. Bitkiler azotu topraktan çoğunlukla nitrat olarak alır ve protein ile nükleik asit yapımında kullanır; hayvanlar azotu besinlerle alır. Ölü canlılar ve atıklar ayrıştırıcılarca parçalanınca azot yeniden amonyak olarak toprağa döner. Bazı bakteriler de nitratı azot gazına dönüştürerek havaya geri verir ve döngü tamamlanır.
Döngüler ve sürdürülebilirlik
Madde döngüleri sayesinde yeryüzündeki sınırlı miktardaki madde milyonlarca yıldır canlılar tarafından yeniden kullanılır. İnsan etkinlikleri bu döngülerin dengesini bozabilir: fosil yakıtların yakılması ve ormanların yok edilmesi havadaki karbon dioksit miktarını artırır; aşırı gübre kullanımı topraktaki ve sulardaki azotlu bileşiklerin dengesini bozar; ormanların kesilmesi ve toprağın betonla kaplanması suyun toprağa sızmasını azaltır. Döngülerin korunması, hayatın sürdürülebilirliği için gereklidir.
Çözümlü örnekler
Örnek 1. Bir ağacın yaprağındaki bir karbon atomu, karbon döngüsünde hangi yolları izleyerek yeniden havaya dönebilir?
Çözüm. Yapraktaki karbon atomu organik bir molekülün parçasıdır. Ağaç bu molekülü solunumda kullanırsa karbon, karbon dioksit olarak doğrudan havaya döner. Yaprağı bir tırtıl yerse karbon tırtılın vücuduna geçer; tırtılın ya da tırtılı yiyen bir kuşun solunumuyla havaya dönebilir. Yaprak dökülürse ayrıştırıcılar onu parçalarken karbon dioksit açığa çıkar. Orman yanarsa karbon yanma sonucunda karbon dioksit olarak havaya karışır.
Örnek 2. Topraktaki ayrıştırıcıların ve havadaki azotu bağlayan bakterilerin ortadan kalktığını düşünelim. Bitkiler bundan nasıl etkilenir?
Çözüm. Bitkiler azotu topraktan çoğunlukla nitrat gibi bileşikler olarak alır; havadaki azot gazını doğrudan kullanamaz. Azot bağlayan bakteriler olmazsa havadaki azot toprağa yeterince kazandırılamaz. Ayrıştırıcılar olmazsa ölü canlılardaki azot toprağa geri dönmez. Sonuçta topraktaki kullanılabilir azot zamanla azalır, bitkiler yeterince protein ve nükleik asit yapamaz ve büyümeleri durur. Bitkilerin azalması bütün besin zincirini etkiler.
Sık yapılan hatalar
- Bitkilerin havadaki azot gazını doğrudan kullanabildiğini sanmak.
- Karbon dioksitin yalnızca hayvanların solunumuyla havaya verildiğini düşünmek; bitkiler ve ayrıştırıcılar da solunum yapar.
- Azot döngüsünü yalnızca bakterilerden ibaret sanmak; bitkiler, hayvanlar, ayrıştırıcılar ve şimşekler de döngüde yer alır.
- Karbon: üreticiler besine bağlar; solunum, ayrıştırma ve yakma ile havaya döner.
- Su: buharlaşma, yoğuşma ve yağış; bitkiler yapraklarından su buharı verir.
- Azot: bakteriler havadaki azotu bağlar; bitkiler çoğunlukla nitrat alır; ayrıştırıcılar ve bazı bakteriler döngüyü tamamlar.