EKOSİSTEMLER NASIL ÇALIŞIR?
Prof.Dr. Fatmagül GEVEN
Ekosistemlerde Enerji ve Besinlerin İzlediği Yollar Nelerdir?
Yaşam aktiviteleri, tavşanın sıçramasından moleküllerin hücre zarından aktif taşınmasına kadar, güneş enerjisi ile
güçlendirilir.Yani yaşam için enerjiye ihtiyaç vardır. Enerji her kullanıldığında bir kısmı ısı olarak kaybolur. Ancak güneş
enerjisinin sürekli olarak dünyaya gelişi esnasında sürekli olarak ısı
şeklinde kaybolurken besinler kalır. Bunların yapıları ve dağılımları
değişebilir ama dünyayı asla terk etmez ve devamlı olarak döngü
halindedir. Böylece iki esas kanun ekosistem fonksiyonlarının
temelini oluşturur:
1. Enerji ekosistemler içindeki komunitelerde
sürekli tek yönlü bir akıştadır. Enerji sürekli olarak bir dış kaynaktan (güneş) yenilenmelidir.
2. Enerjinin aksine, besinler sürekli döngü
halindedirler ve ekosistemlerde devirsel bir akışa
sahiptirler (Şekil 3.1).
Enerji Ekosistemlerde Nasıl Dolaşır?
Enerji Komunitelere Fotosentezle Girer
93 milyon mil uzaktan, güneş çok büyük miktarlarda enerjiyi serbest bırakarak hidrojen moleküllerini helyum molekülleri oluşturmak üzere birleştirir. Bu enerjinin küçük bir kısmı; ısı, ışık ve uv enerjisini de
içeren elektro manyetik dalgalar şeklinde dünyaya ulaşır. Dünyaya ulaşan enerjinin çoğu atmosfer, bulutlar ve dünya yüzeyi tarafından geriye yansıtılır. Yine de fazla miktarda enerji sadece, yaklaşık %1’ini yaşam enerjisi olarak bırakarak dünya ve onu saran atmosfer
tarafından absorbe edilir. Bu %1’in, %3 veya daha azı yeşil bitkiler tarafından yakalanır. Gezegenimiz üzerindeki bütün yaşam böylece güneşten dünyaya ulaşan enerjinin %0.03’ ünden azıyla
desteklenmektedir.
Ancak bu enerji biyolojik komuniteye nasıl girer?
Yaşamı güçlendiren enerji fotosentez işlemi ile komuniteye girer.
Fotosentezde (bitkiler, bitkiye benzeyen protistlerde ve
siyanobakteride) klorofil gibi pigmentler belirli dalga boyundaki güneş ışığını absorbe eder. Güneş enerjisi daha sonra kimyasal bağlarda depolanan şeker ve fotosentetik organizmaların
vücutlarını oluşturan diğer kompleks molekülleri meydana getiren
reaksiyonlarda kullanılır (Şekil 3.2).
Ağaçlardan tutun, bahçenizde yetişen kabak ve domates bitkilerinden okyanuslardaki tek hücreli diatomelere kadar bütün fotosentetik organizmalar ototrof (Yunanca “kendi- beslenen”) veya üreticiler olarak adlandırılır, çünkü kendileri için besin üretirler. Bunun yanı sıra aynı zamanda direkt veya indirekt olarak neredeyse bütün diğer canlı organizmalar için besin üretirler. Fotosentez yapamayan organizmalar heterotrof (Yunanca, “başkaları ile beslenen) veya tüketiciler olarak
adlandırılırlar, diğer organizmaların vücutlarındaki
moleküllerden enerji elde etmek zorundadırlar.
Bir ekosistemin taşıyabileceği yaşam miktarı ekosistemdeki üreticiler tarafından yakalanan enerji ile belirlenir. Belirli bir süre içinde fotosentetik organizmaların depoladığı ve
komunitenin diğer üyeleri için kullanılabilir hale getirdiği enerji net primer verimlilik olarak adlandırılır. Net primer verimlilik belirli bir zamanda birim alanda depolanan enerji birimi (kalori) cinsinden ölçülebilir.
Ayrıca, belirli bir zaman aralığında birim alanda üreticiler
tarafından ekosisteme eklenen biomass veya organik materyalin
kuru ağırlığı olarak da ölçülebilir
Bir ekosistemin verimliliği;
üreticiler için kullanılabilir besin miktarı, üreticilere ulaşan güneş ışığı miktarı,
suyun kullanılabilirliği ve sıcaklık
dahil birçok çevresel değişkenden etkilenmektedir. Örneğin; çölde
su eksikliği verimliliği sınırlar, açık okyanuslarda ışık derinlerde,
besin ise yüzey suyunda sınırlıdır. Kaynaklar bol olduğu zaman,
deltalar (nehirlerin okyanusla birleştiği, karadan aldığı besinleri
taşıdığı )ve tropik yağmur ormanlarında olduğu gibi, verimlilik
yüksektir. Çeşitli ekosistemlerin bazı ortalama verimlilikleri Şekil
3.3’de gösterilmiştir.
Enerji Komunitede Bir Beslenme Seviyesinden Diğerine Geçer
Enerji, komunitelerde fotosentetik
üreticilerden tüketicilere doğru aktarılır.
Her organizma kategorisi beslenme
seviyesi olarak adlandırılır. Ağaçlardan
siyanobakterilere kadar bütün üreticiler
enerjilerini doğrudan güneş ışığından
alırlar.
Tüketiciler birçok beslenme seviyesi oluşturur.
Bazı tüketiciler farklı seviyelerdeki canlıları yedikleri için birden fazla beslenme seviyesini kapsarlar.
Bazı tüketiciler doğrudan ve tamamen bütün
ekosistemlerde en yaygın yaşayan enerji kaynağı olan üreticilerle beslenecek şekilde
evrimleşmişlerdir
.
Herbivorlar (ot yiyen) çekirgeden zürafaya ve domates boynuzlu kurduna kadar primer tüketiciler olarak adlandırılırlar; ikinci beslenme seviyesini
oluştururlar.
Karnivorlar (et yiyenler) örümcek, şahin ve kurt gibi, et yiyenler doğrudan primer tüketicilerle beslenirler. Karnivorlar ayrıca sekonder tüketiciler olarak da adlandırılırlar; üçüncü beslenme seviyesini oluştururlar.
Bazı karnivorlar ara sıra diğer karnivorları yerler. Böyle olduğu taktirde dördüncü beslenme seviyesini, tersiyer tüketicileri oluştururlar.
•
Besin Zincirleri ve Besin Ağları
Komunitelerdeki Beslenme İlişkilerini Anlatır
Komunitede kimin kiminle beslendiğini açıklamak için bir alt beslenme seviyesinin temsilcisini besin olarak kullanan her bir beslenme seviyesindeki elemanların bilinmesi gerekir. Besin
seviyelerini bunlarla ayırt etmek yaygın bir yöntemdir. Böylece bir
komunitede kimin kiminle beslendiği kolayca gösterilmiş olur. Bu
doğrusal beslenme ilişkileri besin zinciri olarak adlandırılır. Şekil
3.4’de gösterildiği gibi farklı ekosistemler farklı besin zincirlerine
sahiptirler.
Bunlara rağmen, doğal komuniteler nadiren iyi tanımlanmış primer, sekonder ve tersiyer tüketici grupları içerir.
Besin ağı komunitedeki besin zincirleri arasındaki ilişkileri gösterir,
belirli bir komunitedeki gerçek beslenme ilişkilerini besin zincirinden
çok daha doğru bir şekilde verir (Şekil 3.5). Rakunlar, ayılar, sıçanlar ve
insanlar gibi bazı hayvanlar omnivorlardır (Latince, “her şeyi yiyen”)-
yani, farklı zamanlarda primer, sekonder ve tersiyer tüketici olarak
davranırlar.
Birçok karnivor ya herbivorları veya diğer karnivorları yerler, böylece sekonder veya tersiyer tüketici olarak davranırlar, sırasıyla. Örneğin; Baykuş
bitkilerle beslenen fareyi yediği zaman sekonder tüketici,
böceklerle beslenen kır faresi ile beslendiğinde tersiyer tüketici olur.
Karnivor böcekle beslenen kır faresi tersiyer tüketicidir ve kır faresi ile beslenen baykuş dördüncül (kuaterner)tüketici olur. Karnivor bir bitki örümcek sindirdiği zaman aynı anda fotosentetik üretici ve
sekonder tüketici olarak besin ağını karıştırır.
Çürükçüller (Atıklarla Beslenenler ) ve Ayrıştırıcılar Besinleri Yeniden Kullanım
İçin Serbest Bırakır
Besin ağındaki en önemli organizmalardan ikisi çürükçüller ve ayrıştırıcılardır. Çürükçüller küçük ve genellikle dikkat çekmeyen yaşam atıkları üzerinde yaşayan, dökülen dış iskeletler, dökülen yapraklar, çöpler ve ölü vücutlar, hayvanlar ve protistler
ordusudur. Toprak solucanları, akarlar, protistler, kırkayaklar, bazı böcekler ve kabuklular, nematodlar ve hatta akbabalar gibi az sayıdaki bazı büyük omurgalıların dahil olduğu çürükçül
beslenenlerin ağı, son derecede karmaşıktır.
Bu organizmalara muhtemelen yakın çevrenizde, bahçenizde ve gübre yığınlarında bol olarak
rastlanır. Bu organizmalar ölü organik maddeyi tüketirler, içinde depolanan enerjinin bir kısmını çıkarırlar ve onu daha ileri çürüme aşamasında vücutlarından dışarı atarlar. Bunların boşaltım
ürünleri diğer çürükçül beslenenler ve ayrıştırıcılar
için besin olur.
Ayrıştırıcılar sindirim enzimlerini çevreye salgılayarak
besinleri vücutlarının dışında sindiren özellikle mantar ve
bakterilerdir. İhtiyaç duydukları besinleri absorbe ederler,
geri kalan besinleri bırakırlar. Çöpünüzdeki çürümekte
olan domates veya ekmek parçaları üzerindeki siyah
lekeler veya gri tüysü yapılar mantar ayrıştırıcılardır.
Çürükçüllerin ve ayrıştırıcıların aktiviteleri ile yaşayan organizmaların vücutları ve atıkları atmosfere, toprağa ve suya iade edilecek olan CO
2, H
2O, mineraller ve
organik moleküller gibi basit moleküllere indirgenir.
Çürükçüller ve ayrıştırıcılar yeniden kullanım için
besinleri serbest bırakarak, ekosistemlerin besin
döngülerinde yararlı bağ oluşturur. Yaprak döken
ormanlar gibi bazı ekosistemlerde, primer, sekonder
veya tersiyer tüketicilerden geçenden daha fazla enerji
çürükçül ve ayrıştırıcılardan geçer.
Eğer çürükçüller ve ayrıştırıcılar yok olursa ne olur?
Fark edilmez olmasına karşın besin ağının bu kısmı
dünya üzerindeki yaşam için gereklidir. Onlar olmazsa, komuniteler yavaş yavaş biriken atıklar ve ölü vücutlarla örtülürler. Bu ölü vücutlar içinde depolanan besinler
toprağı zenginleştirmek üzere parçalanamaz ve tekrar döngüye giremeyecek uygun olmayan bir formda
kalırlar. Toprağın kalitesi bitki yaşamını artık
desteklemeyecek kadar fakirleşir. Bitkilerin yok
olmasıyla komuniteye enerji girişi kesilir; üst beslenme
seviyesindekiler, insanlar dahil, yok olur.
Beslenme Seviyelerinde Enerji Transferi Yetersizdir
Termodinamiğin temel kanunu, enerji kullanımının hiçbir zaman tamamen verimli olmadığını ifade eder. Örneğin;
arabanız benzinde depolanan enerjiyi hareket enerjisine çevirirken, yaklaşık %75’i anında ısı olarak kaybolur.
Aynı şey canlı sistemlerde de olur; ATP’deki kimyasal bağların kas kasılmasına güç sağlamak için ayrılması da yan ürün olarak ısı üretir, egzersiz yapanlar bunun
farkındadır. Tohumun çimlenmesi ve sperm kuyruğunun
hareketi sırasında küçük miktarda ısı açığa çıkar.
Enerjinin bir beslenme seviyesinden diğerine transferi de oldukça verimsizdir. Tırtıl (primer tüketici) domates bitkisi (üretici) yapraklarını yediği zaman, bitki tarafından tutulan orijinal (asıl) güneş enerjisinin sadece bir kısmı böcek için
kullanılabilirdir. Enerjinin bir kısmi bitki tarafından gelişme ve hayatını devam ettirme amacıyla kullanılır ve çoğu ise bu
işlemler sırasında ısı olarak kaybolur. Enerjinin bir kısmı
tırtılın sindiremeyeceği selüloz gibi moleküllerdeki kimyasal bağlara çevrilir. Böylece ilk beslenme seviyesinde yakalanan enerjinin sadece küçük bir kısmı ikinci beslenme
seviyesindeki organizma için kullanılabilirdir.
Tırtıl tarafından tüketilen enerji kısmen hareket ve ağız
parçalarının çalışmasını sağlamak için kullanılır. Bir kısmı sindirilemez dış iskelet oluşturmak için harcanır ve çoğu ısı olarak çevreye verilir. Bütün bu enerji üçüncü besin
seviyesindeki ötücü kuş için tırtılı yediği zaman
kullanılamazdır. Kuş enerjiyi vücut ısısı olarak kaybeder, daha çoğunu uçarken kullanır ve büyük bir kısmını da
sindirilemeyen tüyler, gaga ve kemiklere çevirir. Bütün bu
enerji onu yakalayan şahin için artık çok fazla kullanılamaz bir duruma gelmiştir. Yaprak döken orman ekosistemindeki
beslenme seviyeleri arasındaki enerji akışının basitleştirilmiş
modeli Şekil 3.6’da gösterilmiştir.
Enerji Piramitleri Beslenme Seviyeleri Arasındaki Enerji Transferini Gösterir
Çeşitli komunite çalışmaları, beslenme seviyeleri
arasındaki enerji transferindeki net transferin kabaca %10 verimli olduğunu belirtmektedir, buna rağmen farklı
komunitelerin seviyeleri arasındaki enerji transferi büyük farklılıklar göstermektedir. Genel olarak, bu primer
tüketicilerde (herbivorlar) depolanan enerjinin sadece
%10’u olduğu anlamına gelmektedir.
Sırasıyla, sekonder tüketiciler primer tüketicilerde depolanan enerjinin kabaca %10’una sahip
olabilmektedir. Başka bir deyişle, bitki tarafından yakalanan her 100 kalori güneş enerjisinin sadece
yaklaşık 10 kalorisi herbivorlara geçer ve sadece 1 kalori karnivorlara aktarılır. Beslenme seviyeleri arasındaki bu verimsiz enerji transferi “%10 kanunu” olarak
adlandırılır. Tabanda en yüksek enerjiyi gösteren ve
yukarı seviyelere çıkıldıkça devamlı bir azalma gösteren
enerji piramidi beslenme seviyeleri arasındaki ilişkiyi
grafikle açıklamaktadır (Şekil 3.7).
Ekologlar bazen biomass’ı her beslenme
seviyesinde depolanan enerji ölçüsü olarak kullanırlar. Çünkü her bir beslenme
seviyesindeki organizmaların kuru vücut
ağırlıkları canlıda depolanan enerji miktarı ile
orantılıdır, bilinen bir komunitenin biomass
piramidi enerji piramidi ile genel olarak aynı
şekildedir.
Bunun komuniteler için anlamı nedir? Eğer bozulmamış bir
ekosistemde dolaşırsanız, baskın organizmaların bitkiler olduğu dikkatinizi çekecektir. Kendileri için uygun enerjiye en çok sahip olanlar bitkilerdir çünkü enerjiyi doğrudan güneş ışığından alırlar.
Hayvanların çoğunluğu bitkiler üzerinden beslenir, karnivorlar ise daha nadirdirler.
Verimsiz enerji transferinin insanların kendi besinlerini
üretimlerinde de önemi vardır. Yararlandığımız beslenme seviyesi düştükçe, daha fazla enerji bizim için kullanılabilir olur, gün
geçtikçe daha fazla insan et yerine otlarla beslenmektedir.
Verimsiz enerji transferinin umulmadık bir yan etkisi de insan üretimi toksik
kimyasal maddelerin kullanılmasıyla
ortaya çıkan biyolojik birikimdir. Yani
bazı toksik kimyasalların bizler dahil
karnivorların vücutlarında birikimidir.
Biyolojik Birikim Toksik Maddeler Beslenme Seviyelerinden Geçtikçe Gerçekleşir
1940’larda yeni insektisit DDT’nin özellikleri mucize gibi görülmekteydi.
Tropiklerde, DDT (Diklorodifeniltrikloretan) sıtma yayan sivrisinekleri öldürerek
milyonlarca hayatı kurtarmıştır. DDT’nin böcekleri yok etmesiyle artan ürün
verimliliği milyonlarca insanı açlıktan kurtarmıştır. DDT uzun ömürlüdür ve bir
kez uygulamanın öldürücü etkisi devam eder. DDT’nin pestisit özelliklerini
bulan İsviçreli kimyager Paul Müller 1948’de Tıp ve Fizyoloji dalında Nobel
ödülü ile ödüllendirilmiştir ve insanlar böceklerden kurtulunacak yeni bir
dönem girmişlerdir. Çok az kişi pestisitlerin rasgele kullanımının karmaşık
yaşam ağını bozacağını fark etmiştir.
Örneğin, 1950’lerin ortalarında Dünya Sağlık Örgütü sıtmayı kontrol altına almak için Borneo Adasını (Malezya) DDT ile ilaçlamıştır.
Çatıları örmekte kullanılan samanla beslenen tırtıl bundan nispeten etkilenmiştir ancak tırtılla beslenen yaban arısı yok olmuştur.
Kontrolsüz kalan tırtılların yediği ot çatılar çökmüştür.
DDT ile zehirlenmiş böcekleri yiyen Gecko kertenkelesi vücudunda yüksek konsantrasyonda DDT biriktirmiştir. Hem Gecko’lar hemde Gecko’larla beslenen kediler DDT zehirlenmesinden ölmüşlerdir.
Kedilerin ortadan kalkmasıyla, sıçan populasyonu artmıştır.
Kasaba, kontrolsüz sıçanların taşıdığı veba salgını tehdidiyle karşı
karşıya kalmıştır. Salgının önlenmesi için kasabaya yeni kediler
getirilmiştir.
ABD’de yaban hayatı biyologları 1950 ve 1960’larda bir çok avcı kuşun
özellikle kel kartal, karabatak, balık kartalı ve kahverengi pelikan gibi balık
yiyenlerin, populasyonlarında endişe verici düşüşler tespit etmişlerdir. Bu
en üstteki avcılar hiçbir zaman çok yaygın değillerdir ve bu düşüş
kahverengi pelikan ve kel kartal dahil bazılarını yok olmanın eşine
getirmiştir. Bu kuşların yaşadığı akuatik ekosistem böceklerin kontrolü
amacıyla nispeten düşük miktarlarda DDT ile ilaçlanmıştır. Bilim adamları
avcı kuşların vücutlarındaki DDT’nin suda bulunan konsantrasyonunun 1
milyon katı olduğunu bulduklarında çok şaşırmışlardır. Bu durum toksik
maddelerin adım adım yükselen beslenme seviyelerinde artan yüksek
konsantrasyonlarda biriktiği bir işlem olan biyolojik birikimin keşfi ile
sonuçlanmıştır. DDT 1973 yılında ABD’de yasaklanmıştır, ancak hala bazı
gelişmekte olan ülkelerde kullanılmaktadır. 1994 yılında kel kartal tehlike
altındaki türler listesinden çıkarılmıştır.
Hem DDT hem de biyolojik birikime giren diğer maddeler onları tehlikeli yapan iki özelliğe sahiptirler:
(1) ayrıştırıcı organizmalar onları zararsız maddelere parçalayamaz – yani bu maddeler biyolojik olarak parçalanabilir değillerdir; ve
(2) bunlar yağda çözünürler ama suda çözünmezler.
Böylece, parçalanmak ve sulu üre ile dışarı atılmak yerine hayvanların vücutlarında özellikle yağda birikirler. Alt seviyelerden üst beslenme seviyelerine enerji transferinin aşırı derecede verimsiz olması nedeniyle, herbivorlar büyük miktarlarda bitkisel materyal (DDT ile ilaçlanmış olabilir) yemek zorundadırlar, karnivorlar birçok herbivor yemek zorundadırlar, bu diğer beslenme seviyelerinde de aynı şekilde devam eder.
DDT’in vücuttan atılamaması nedeniyle avcı hayvanlar yıllar
boyunca avlarından aldığı maddeleri biriktirir. Böylece, DDT en
üstteki avcılarda en yüksek seviyelere ulaşır, doğal eşey
hormonu olan östrojenin fonksiyonlarını bozup onun görevini
üstlenerek yumurta kabuğunda Ca birikimine zarar verir (avcı
kuşlarda olduğu gibi).
Günümüzde, kimyasal olarak DDT ile benzer ve onun gibi kalıcı eğilimi olan, biriken ve normal seks hormonu fonksiyonlarını bozan birçok klorlu bileşiğin etkileri hakkında artan bir ilgi vardır. Dioksin ve PCB’ ler (poliklorlu bifeniller) dahil bu kimyasallar, çeşitli endüstriyel işlemlerde üretilmektedir. Bu kirleticiler
“çevresel östrojenler” olarak adlandırılmaktadırlar
çünkü östrojen hormonunun etkilerini taklit etmekte
veya östrojenin gücünü arttırmaktadır.
• PCB’ (poliklorlu bifenil) ler transformatörler ve
kondansatörler için soğutucu ve yalıtım sıvısı olarak,
elektrik kablolarının ve elektronik ekipmanların esnek
PVC (polivnil klorür) kaplamalarında dengeleyici katkı
maddesi olarak, pestisitlerin katkı maddesi, kesme
yağlarında, alev geciktiricilerde, hidrolik sıvılarında,
contalarda, yapıştırıcılarda, ağaç cilalarında, boyalarda,
toz alma maddelerinde ve karbonsuz kopya kâğıtlarında
kullanılır. PCB üretimi 1970’ lerde yüksek olması
nedeniyle yasaklanmıştır. PCB’ ler, hayvanlarda vücutta
biriken, çevre kirliliğine yol açan, kalıcı organik kirletici
madde olarak sınıflandırılmıştır. PCB’ler kokusuz, tatsız,
berrak ile açık sarı arası renkli visköz sıvılardır.
Araştırmalar yakın zamanlara kadar bu klorlu
bileşiklerden nispeten yüksek seviyelerde içeren
büyük göller üzerinde yoğunlaşmıştır. Buralarda,
balık yiyen nehir samurlarının populasyonları birden
düşmüştür ve kel kartallar dahil balık yiyen kuşlar
deforme olmuş döller oluşturmuş veya yumurtaları
asla gelişmemiştir. Hamile sıçanlara çok küçük
miktarda dioksin verildiğinde bunların erkek
yavrularında düşük sperm sayılarına ve genital
bozukluklara sebep olmuştur.
İnsan sağlığına zararları ortadan kaldırmak ve aynı zamanda yaban hayatındaki kayıpları engellemek istiyorsak, kirleticilerin özelliklerini ve besin ağının nasıl çalıştığını anlamak çok önemlidir.
İnsanların dikkat etmesi için önemli bir neden vardır çünkü
bizler genellikle besin zincirinin üst seviyelerinde
beslenmekteyiz. Örneğin; ton balığından yapılmış bir
sandviç yediğiniz zaman, üçüncül veya hatta dördüncül
tüketici olarak davranırsınız. Buna ek olarak, uzun yaşam
süremiz bu bileşiklerin vücudumuzda toksik seviyelerde
birikmeleri için daha fazla zaman sağlamaktadır.
Besinler Ekosistemde Nasıl Dolaşır?
Güneş ışığının aksine, besinler yukardan aşağı sabit
bir akımla Dünyaya akmazlar. Pratik amaçlar için,
aynı besin havuzu 3 milyar yıldan daha uzun
zamandır yaşamı sağlamaktadır. Besinler, yaşamın
bütün kimyasal yapı taşlarını oluşturan elementler ve
küçük moleküllerdir.
Makrobesinler olarak adlandırılan bazıları, canlılar
tarafından büyük miktarlarda alınır. Bunlar su,
karbon, hidrojen, oksijen, azot, fosfor, sülfür ve
kalsiyumu içerir. Çinko, molibden, demir, selenyum
ve iyot gibi mikrobesinler ise sadece küçük
miktarlarda gereklidir. Besin döngüleri ayrıca
biyojeokimyasal döngüler olarak da adlandırılır ve bu
maddelerin komunitelerden ekosistemin cansız
kısmına ve daha sonra yeniden komunitelere
dönüşünde izledikleri yolu anlatır.
Besinlerin kaynakları ve depolanma yerleri rezervuar olarak adlandırılır.
Başlıca rezervuarlar genel olarak canlı olmayan veya abiotik çevrededir. Örneğin;
karbonun birçok rezervuarı vardır; atmosferde
CO
2gazı olarak depolanır, okyanuslarda
çözünmüş haldedir ve yeraltında fosil yakıtları
olarak bulunur.
Atmosfer, Okyanuslar ve Komuniteler Arasında Karbon Döngüsü
Karbon atomu zincirleri saç, kas, kan, kemik ve enzimler dahil
bütün organik moleküllerin iskeletini oluşturur. Karbon
yaşayan komuniteye üreticiler tarafından fotosentez sırasında
CO
2’nin yakalanması sırasında girer. Karada, üreticiler
(bahçenizdeki bitkiler gibi) CO
2’yi bütün gazların %0.036’sını
oluşturduğu atmosferden alırlar. Okyanuslardaki akuatik
üreticiler, deniz yosunu ve diatomeler gibi, fotosentez için suda
çözünmüş bol miktarda CO
2bulurlar. Aslında, okyanuslarda
atmosferdekinden çok daha fazla CO
2depolanmıştır.
Üreticiler CO
2’nin bir kısmını hücresel solunum sırasında
atmosfere ve okyanusa geri verir ve geri kalanını vücutlarında
kullanırlar. İnekler, karides ve domates boynuzlu tırtılı gibi
primer tüketiciler üreticileri yerler ve onların dokularında
depolanan karbonu elde ederler. Bu herbivorlarda karbonun
bir kısmını solunumla serbest bırakırlar ve geri kalanını da
depolarlar-bu böylece beslenme seviyeleri boyunca devam
eder. Bütün canlı organizmalar sonunda ölür ve vücutları
çürükçüller ve ayrıştırıcılar tarafından parçalanır. Bu
organizmaların atıklara bağlı olan hücresel solunumu CO
2’i
atmosfere ve okyanuslara geri verir. CO
2bu iki büyük
rezervuar arasında serbest olarak hareket eder.
Bazı karbon döngüleri çok daha yavaştır. Örneğin;
yumuşakçalar ve deniz protistleri suda CO
2’yi alarak
kalsiyum karbonat (CaCO
3) oluşturmak için kalsiyumla
birleştirerek kabuklarını oluştururlar. Ölümden sonra, bu
organizmaların kabukları su altı yataklarında (tortularında)
depolanırlar, gömülürler ve en sonunda kireçtaşına
dönüşebilirler. Su üzerinden aktıkça çözünen kireçtaşı
jeolojik olaylara maruz kaldığında karbon canlı
organizmalar için bir kez daha kullanılabilir hale gelebilir.
Karbon döngüsünün bir diğer uzun süreli kısmı fosil yakıtların üretilmesidir. Fosil yakıtları jeolojik devirlerde yaşamış olan eski bitki ve hayvan kalıntılarından oluşur ve üçüncü önemli karbon kaynağını oluşturur. Bu yataklarda bulunan eski organizmaların organik moleküllerindeki karbon yüksek sıcaklık ve basınçla milyonlarca yılda kömür, petrol ve doğal gaza dönüşür. Tarih öncesi güneş ışığının enerjisi de fosil yakıtlarında tutulur.
İnsanlar bu depolanmış enerjiyi kullanmak için fosil yakıtları
yaktıkları zaman, CO
2atmosfere salınır. Fosil yakıtların
yakılmasına ek olarak, Dünyanın büyük ormanlarının (büyük
miktarda karbonun depolandığı) kesilmesi ve yakılması gibi
insan aktiviteleri atmosferdeki CO
2konsantrasyonunu arttırır.
Karbon Çevrimi
Azotun Başlıca Rezervi Atmosferdir
Atmosfer yaklaşık olarak %79 oranında azot gazı (N
2) içerir ve böylece bu önemli besin için başlıca rezervdir.
Azot; proteinlerin, birçok vitaminin ve nükleik asitlerin
DNA ve RNA’nın çok önemli bileşenidir. İlginç bir şekilde
ne bitkiler ne de hayvanlar atmosferdeki bu gaz halini
kullanabilirler. Bunun yerine, bitkilere ya nitrat (NO
3-)
veya amonyak (NH
3) olarak verilmelidir. Ancak
atmosferik azot bu moleküllere nasıl çevrilmektedir?
Azot Çevrimi
Atmosfer Azotu