Anasayfa
tarafından Ekosistem ve Madde Dolaşımı
Bu sayfamızda, içinde bulunduğumuz ekosistem, bu sistemi inceleyen ekoloji bilim dalını ve çevre konusunu ele aldık.Öncelikle tüm canlıların içerisinde yaşadığı yeryüzü ekosistemini ele alarak konuları tek tek inceleyelim.
Ekosistem, canlı organizmaların yaşam alanlarını sınırlayan çizgiler arasındaki organik ve inorganik varlıkları içerisinde bulunduran biyolojik ortamdır.
Yaşam alanı sınırları, atmosferde, doğa olaylarının meydana geldiği en alt tabakasıyla, bazı mikroorganizma-
ların yaşadığı tahmin edilen okyanusların en derin bölgelerine kadar olan alanı kapsamaktadır. Biyolojik olayların devam etiği bu sınırlar arasındaki denizler, göller, okyanuslar, nehirler, dağlar, kayalıklar, bitki örtüleri ve doğa olayları ekosistemin birer parçasıdırlar.
Ekosistem değişik canlı türleri için lokalize edilebilir.Örneğin dağ keçileri için, dağlar ve bu dağlar üzerindeki bitki örtüleri bir ekosistemi temsil eder.Yada deniz kenarındaki kayalıklar üzerinde yaşayan yosunlar için deniz, dalgalar ve üzerinde yaşadığı kayalıklar yosun için bir ekosistem teşkil eder.
Ekoloji ise, canlı - cansız doğadaki tüm varlıklar arasındaki ilişkiyi inceleyen bilim dalıdır.Bilindiği gibi doğadaki tüm varlıklar bir hareket içerisindedirler.durağanmış gibi bir izlenim veren dağlar, toprak parçaları kayalıklar ve durgun sular aslında oldukça karmaşık ve hızlı bir şekilde cereyan eden kimyasal etkileşimlere eşlik etmektedirler.Doğadaki bu hareketliliğin başında ise madde dolaşımı ve bu dolaşımda baş rolü oynayan mikroorganizmalar gelir.
Madde dolaşımlarını incelerken temelde 4 elementi referans alacağız.Bu elementler Azot (N), Karbon (C), Fosfor (P) ve Kükürt (S) olup ilerleyen bölümlerde bu elementlerin doğadaki dönüşümlerini şemalarla ele alacağız.Maddesel döngünün temelini ise " Kemosentez " oluşturur.
Tanımlayacak olursak ;
Kemosentez, kimyasal enerji kullanarak (örneğin ATP) inorganik maddelerden organik madde sentezlenmesi olayıdır.Bu sentezleme işlemlerinde en büyük rolü mikroorganizmalar üstlenmiştir.Sitemizin mikroorganizmalar bölümünde bakteri ve diğer tek hücreli canlıların ekolojik dengelerin korunması açısından vazgeçilmez birer unsur olduklarını belirtmiştik.Bu bölümde mikroorganizmaların, doğanın dengesini koruması açısından ne kadar mühim bir yer tuttuklarını ayrıntılı bir şekilde ele alacağız. Maddesel döngüleri ele almadan önce ilk olarak kemosentezin kimyasını ve çeşitlerini kaba olarak ele alalım.
1-) Azot oksidasyonu :
Periyodik tablodaki sembolü N olan azot, doğadaki tüm canlıların gereksinim duyduğu ana elementlerden birisidir.Fakat azot elementi doğada saf olarak bulunmaz.Genelikle NH3 (amonyak), HNO3 (nitrat) yada HNO2 (nitrit) bileşikleri şeklinde bulunur.
Toprakta ise azot NH3 (amonyak) şeklinde bulunur.Fakat NH3 bitkiler ve diğer canlılar için emilime ve kullanıma müsait değildir.Yani azotun ya nitrit yada nitrat bileşikleri halinde toprakta bulunması gerekir.Tam bu noktada bitkilerin imdadına " Nitrosomonas " adı verilen bir tür bakteri yetişir.Bu bakteri topraktaki NH3 ' ü HNO2 yani nitrit şekline dönüştürür.Azotun kemosentez reaksiyonu aşağıdaki gibidir.
2NH3 + 3O2 -------------> 2HNO2 + 2H2O + 158 kcal
" Nitrobacter " adı verilen diğer bir tür bakteri ise, NH2 (nitrit) ' i, NO3 (nitrat) ' a çevirir.Bitkiler her iki tip bileşiğide köklerinden emebilirler.Nitrata dönüşüm ise aşağıdaki gibidir.
2HNO2 + O2 -------------> 2HNO3 + 43 kcal İşte bitkileri ayakta tutan ve yaşamımızın devamını sağlayan bakteriler bu azot bakterileridir.Bu bakterilerin gerçektende ekolojik dengeler açısından ne kadar önemli olduğunu, mükemmel bir şekilde gerçekleştirdikleri kimyasal reaksiyonlarla görmekteyiz.Bitkiler topraktan absorbe ettikleri bu bileşiklerle hem yaşamlarının devamını sağlarlar (aynı zamanda oksijen üreterek) hemde canlılar için mutlaka gerekli olan eşsiz vitaminleri üretirler.
2-) Kükürt oksidasyonu :
Doğadaki bazı bakterilerin oksijenli ortamlarda yaşayabileceği gibi bazılarınında oksijensiz ortamda yaşayabildiklerini belirtmiştik.Fakat kükürt bakterileri, kükürtlü bileşiklerce zengin olan ortamlarda yaşamaktadırlar.Sembolü S olan kükürt, azot gibi doğada saf olarak bulunmaz.Kükürtün en fazla bulunan bileşiklerinden biriside H2S dir.H2S yine bitki ve diğer canlılar tarafından direk olarak kullanılmazlar.Ancak kükürt bakterileri tarafından parçalanması ve okside edilmesi gerekir.
Kükürtlü bileşiklerin oksidasyonunu gerçekleştiren bakterilerin başında ise " Beggiatoa " ve " Thiospirillum " isimleri verilen iki tür bakteri gelir.Kükürdün oksidasyonu ise aşağıdaki gibi gerçekleşir.
H2S + 02 --------------> H20 + 2S + 122 kcal
2S + 302 -------------> 2H2SO4 + 286 kcal Görüldüğü gibi H2S öncelikle hidrojeninden ayrılmış, daha sonra su ile reaksiyona sokularak seyreltik H2SO4 (sülfirik asit) ' e okside edilmiştir.
3-) Demir oksidasyonu :
Leptothrix, Crenothrix ve Spirophyllum adı verilen üç tür bakteri demiri okside edecek kemosentez reaksiyonlarını gerçekleştirirler.
4FeCO3 + 6H2O -------------> 4Fe(OH)3 + 4CO2 + 58 kcal Denklem gerçekleşirken +2 değerlikli olan Fe, reaksiyondan sonra bir elektron daha vererek +3 değerlik kazanır.Demirin indirgenmesi sırasında atmosfere serbest CO2 bırakılır.
4-) Hidrojen oksidasyonu :
Oksijensiz ortamlarda yaşayan ve " Bacillus oligocarbophillus " adı verilen bir tür bakteri, ortamda bulunan CO2 ' yi hidrojenle birlikte tepkimeye sokarak CH4 (metan) oluştururlar.Metan gazı bilindiği gibi yanıcı bir gazdır.Bu bakteriler metan gazı üretiminde kullanıldığı için metan bakterileri adını da alırlar.
Dört temel kemosentez tipini en sade şekilde açıklamaya çalıştık.Şimdi bu kemosentez işlemlerinin rol aldığı madde döngülerini şemalarla inceleyelim.
Doğadaki Madde Dolaşımı
Doğada her an her saniye toprağa düşen bir biyolojik artık, kemosentez reaksiyonları ile parçalanarak doğaya geri kazandırılır.Bu artıklar odun, yaprak, kaya parçaları ve hayvan leşleri olabilir.Fakat doğada hiçbir zaman madde kaybı söz konusu değildir. Parçalanan biyolojik artıkların doğaya ne şekilde geri kazandırıldıklarını şemalar eşliğinde teker teker ele alalım.
Azot devri :
Tek hücreli olsun çok hücreli olsun doğadaki tüm canlılar, yapılarına aldıkları besin maddeleri ile amino asit ve bu amino asitlerdende protein sentez ederler.Protein sentezi için gereken ana elementler ise karbondan sonra azottur.Azot gerek proteinlerin gerekse DNA ' nın moleküler yapısı için gerekli olan çok önemli bir elementtir.
Bu sayfamızda, içinde bulunduğumuz ekosistem, bu sistemi inceleyen ekoloji bilim dalını ve çevre konusunu ele aldık.Öncelikle tüm canlıların içerisinde yaşadığı yeryüzü ekosistemini ele alarak konuları tek tek inceleyelim.
Ekosistem, canlı organizmaların yaşam alanlarını sınırlayan çizgiler arasındaki organik ve inorganik varlıkları içerisinde bulunduran biyolojik ortamdır.
Yaşam alanı sınırları, atmosferde, doğa olaylarının meydana geldiği en alt tabakasıyla, bazı mikroorganizma-
ların yaşadığı tahmin edilen okyanusların en derin bölgelerine kadar olan alanı kapsamaktadır. Biyolojik olayların devam etiği bu sınırlar arasındaki denizler, göller, okyanuslar, nehirler, dağlar, kayalıklar, bitki örtüleri ve doğa olayları ekosistemin birer parçasıdırlar.
Ekosistem değişik canlı türleri için lokalize edilebilir.Örneğin dağ keçileri için, dağlar ve bu dağlar üzerindeki bitki örtüleri bir ekosistemi temsil eder.Yada deniz kenarındaki kayalıklar üzerinde yaşayan yosunlar için deniz, dalgalar ve üzerinde yaşadığı kayalıklar yosun için bir ekosistem teşkil eder.
Ekoloji ise, canlı - cansız doğadaki tüm varlıklar arasındaki ilişkiyi inceleyen bilim dalıdır.Bilindiği gibi doğadaki tüm varlıklar bir hareket içerisindedirler.durağanmış gibi bir izlenim veren dağlar, toprak parçaları kayalıklar ve durgun sular aslında oldukça karmaşık ve hızlı bir şekilde cereyan eden kimyasal etkileşimlere eşlik etmektedirler.Doğadaki bu hareketliliğin başında ise madde dolaşımı ve bu dolaşımda baş rolü oynayan mikroorganizmalar gelir.
Madde dolaşımlarını incelerken temelde 4 elementi referans alacağız.Bu elementler Azot (N), Karbon (C), Fosfor (P) ve Kükürt (S) olup ilerleyen bölümlerde bu elementlerin doğadaki dönüşümlerini şemalarla ele alacağız.Maddesel döngünün temelini ise " Kemosentez " oluşturur.
Tanımlayacak olursak ;
Kemosentez, kimyasal enerji kullanarak (örneğin ATP) inorganik maddelerden organik madde sentezlenmesi olayıdır.Bu sentezleme işlemlerinde en büyük rolü mikroorganizmalar üstlenmiştir.Sitemizin mikroorganizmalar bölümünde bakteri ve diğer tek hücreli canlıların ekolojik dengelerin korunması açısından vazgeçilmez birer unsur olduklarını belirtmiştik.Bu bölümde mikroorganizmaların, doğanın dengesini koruması açısından ne kadar mühim bir yer tuttuklarını ayrıntılı bir şekilde ele alacağız. Maddesel döngüleri ele almadan önce ilk olarak kemosentezin kimyasını ve çeşitlerini kaba olarak ele alalım.
1-) Azot oksidasyonu :
Periyodik tablodaki sembolü N olan azot, doğadaki tüm canlıların gereksinim duyduğu ana elementlerden birisidir.Fakat azot elementi doğada saf olarak bulunmaz.Genelikle NH3 (amonyak), HNO3 (nitrat) yada HNO2 (nitrit) bileşikleri şeklinde bulunur.
Toprakta ise azot NH3 (amonyak) şeklinde bulunur.Fakat NH3 bitkiler ve diğer canlılar için emilime ve kullanıma müsait değildir.Yani azotun ya nitrit yada nitrat bileşikleri halinde toprakta bulunması gerekir.Tam bu noktada bitkilerin imdadına " Nitrosomonas " adı verilen bir tür bakteri yetişir.Bu bakteri topraktaki NH3 ' ü HNO2 yani nitrit şekline dönüştürür.Azotun kemosentez reaksiyonu aşağıdaki gibidir.
2NH3 + 3O2 -------------> 2HNO2 + 2H2O + 158 kcal
" Nitrobacter " adı verilen diğer bir tür bakteri ise, NH2 (nitrit) ' i, NO3 (nitrat) ' a çevirir.Bitkiler her iki tip bileşiğide köklerinden emebilirler.Nitrata dönüşüm ise aşağıdaki gibidir.
2HNO2 + O2 -------------> 2HNO3 + 43 kcal İşte bitkileri ayakta tutan ve yaşamımızın devamını sağlayan bakteriler bu azot bakterileridir.Bu bakterilerin gerçektende ekolojik dengeler açısından ne kadar önemli olduğunu, mükemmel bir şekilde gerçekleştirdikleri kimyasal reaksiyonlarla görmekteyiz.Bitkiler topraktan absorbe ettikleri bu bileşiklerle hem yaşamlarının devamını sağlarlar (aynı zamanda oksijen üreterek) hemde canlılar için mutlaka gerekli olan eşsiz vitaminleri üretirler.
2-) Kükürt oksidasyonu :
Doğadaki bazı bakterilerin oksijenli ortamlarda yaşayabileceği gibi bazılarınında oksijensiz ortamda yaşayabildiklerini belirtmiştik.Fakat kükürt bakterileri, kükürtlü bileşiklerce zengin olan ortamlarda yaşamaktadırlar.Sembolü S olan kükürt, azot gibi doğada saf olarak bulunmaz.Kükürtün en fazla bulunan bileşiklerinden biriside H2S dir.H2S yine bitki ve diğer canlılar tarafından direk olarak kullanılmazlar.Ancak kükürt bakterileri tarafından parçalanması ve okside edilmesi gerekir.
Kükürtlü bileşiklerin oksidasyonunu gerçekleştiren bakterilerin başında ise " Beggiatoa " ve " Thiospirillum " isimleri verilen iki tür bakteri gelir.Kükürdün oksidasyonu ise aşağıdaki gibi gerçekleşir.
H2S + 02 --------------> H20 + 2S + 122 kcal
2S + 302 -------------> 2H2SO4 + 286 kcal Görüldüğü gibi H2S öncelikle hidrojeninden ayrılmış, daha sonra su ile reaksiyona sokularak seyreltik H2SO4 (sülfirik asit) ' e okside edilmiştir.
3-) Demir oksidasyonu :
Leptothrix, Crenothrix ve Spirophyllum adı verilen üç tür bakteri demiri okside edecek kemosentez reaksiyonlarını gerçekleştirirler.
4FeCO3 + 6H2O -------------> 4Fe(OH)3 + 4CO2 + 58 kcal Denklem gerçekleşirken +2 değerlikli olan Fe, reaksiyondan sonra bir elektron daha vererek +3 değerlik kazanır.Demirin indirgenmesi sırasında atmosfere serbest CO2 bırakılır.
4-) Hidrojen oksidasyonu :
Oksijensiz ortamlarda yaşayan ve " Bacillus oligocarbophillus " adı verilen bir tür bakteri, ortamda bulunan CO2 ' yi hidrojenle birlikte tepkimeye sokarak CH4 (metan) oluştururlar.Metan gazı bilindiği gibi yanıcı bir gazdır.Bu bakteriler metan gazı üretiminde kullanıldığı için metan bakterileri adını da alırlar.
Dört temel kemosentez tipini en sade şekilde açıklamaya çalıştık.Şimdi bu kemosentez işlemlerinin rol aldığı madde döngülerini şemalarla inceleyelim.
Doğadaki Madde Dolaşımı
Doğada her an her saniye toprağa düşen bir biyolojik artık, kemosentez reaksiyonları ile parçalanarak doğaya geri kazandırılır.Bu artıklar odun, yaprak, kaya parçaları ve hayvan leşleri olabilir.Fakat doğada hiçbir zaman madde kaybı söz konusu değildir. Parçalanan biyolojik artıkların doğaya ne şekilde geri kazandırıldıklarını şemalar eşliğinde teker teker ele alalım.
Azot devri :
Tek hücreli olsun çok hücreli olsun doğadaki tüm canlılar, yapılarına aldıkları besin maddeleri ile amino asit ve bu amino asitlerdende protein sentez ederler.Protein sentezi için gereken ana elementler ise karbondan sonra azottur.Azot gerek proteinlerin gerekse DNA ' nın moleküler yapısı için gerekli olan çok önemli bir elementtir.
