Ekosistem ve Madde Dolaşımı
ekosistem ve madde döngüsü test karbon döngüsü şeması azot şeması ekosistem karbonhidrat içeren besinler
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 " Kemosenaaa " oluşturur.
Tanımlayacak olursak ;
Kemosenaaa, kimyasal enerji kullanarak (örneğin ATP) inorganik maddelerden organik madde senaaalenmesi olayıdır.Bu senaaaleme 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 kemosenaaain 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 kemosenaaa 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 kemosenaaa 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
-)n) oluştururlar.n gazı bilindiği gibi yanıcı bir gazdır.Bu bakteriler n gazı üretiminde kullanıldığı için n bakterileri adını da alırlar.
Dört temel kemosenaaa tipini en sade şekilde açıklamaya çalıştık.Şimdi bu kemosenaaa işlemlerinin rol aldığı madde döngülerini şemalarla inceleyelim.
Doğadaki Madde Dolaşımı
Doğada her an her saniye toprağa düşen bir biyolojik artık, kemosenaaa 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 senaaa ederler.Protein senaaai için gereken ana elementler ise karbondan sonra azottur.Azot gerek proteinlerin gerekse DNA ' nın moleküler yapısı için gerekli olan çok önemli bir elementtir.
Proteinlerin bitki ve hayvan hücreleri için mutlaka gerekli olan molekküler olduğunu belirtmiştik.Yere düşen bir yaprak veya toprak üzerinde duran bir hayvan leşi, zaman geçtikçe bakterilerin etkisiyle ayrışmaya başlar.
Hücrelere kadar nüfus eden çürüme bakterileri, hücrelerin yapıtaşı olan proteinleri ayrıştırtmaya başlar.Proteinlerin ayrışmasıyla, yapılarındaki NH3 (amino) grubu serbest kalır (Bkz.Biyokimya-1 sayfası). Azotun oksidasyonu bölümünde adından bahsettiğimiz azot bakterileri, NH3 moleküllerini okside edip nitrite dönüştürür.
Nitrit ise yine azot oksidasyonu bölümünde deyindiğimiz bakteriler tarafında nitrat ' a dönüştürülür.Nitrat, ya bitkilerin kökleri tarafından absorbe edilerek kullanılır, yada nitrat parçalayan bakteriler tarafından ayrıştırılarak yapısındaki azot serbest bırakılır.
Atmosfere serbest bırakılan azot, diğer mikroorganizmalar yada mantar, yosun vs. gibi canlılar tarafından absorbe edilerek protein senaaainde kullanılırlar.Bitkilerin kendileride azotu kullanıp protein senaaalediği gibi, hayvanlar tarafından tüketilerek sindirildikten sonra yapılarındaki azotla yine protein senaaai gerçekleştirilir.
Kükürt devri :
Kükürt de, azot,karbon ve diğer elementler gibi yaşam için gerekli olan elementler arasındadır.Bitkiler kükürtü SO4 (-2) şeklinde topraktan absorbe ederek H2S ' e dönüştürürler.Daha sonra kükürtüde proteinlerin yapıtaşı olan amino asitlerin senaaainde kullanırlar.
Kükürtlü bileşikler amino asitlerin yapısına katılmasıyla, dolaylı yoldan proteinlerin yapısınada girmiş olur.Eğer bir bikti veya hayvan ölürse, yapılarındaki proteinin parçalanmasıyla kükürt, H2S şeklinde açığa çıkar.fakat H2S kükürt bakterileri tarafından öncelikle S2O3 (-2) ' ye daha sonrada SO4 (-2) iyonuna dönüştürülür.Görüldüğü gibi kükürtlü bileşikler yine ilk formuna dönmüş olurlar.
SO4 (-2) iyonları, bazen doğada serbest olarak reaksiyona girerek sülfatlı bileşikleride verebilirler.Organizmalar tarafından alındığı takdirde kükürt içerene iki amino asit olan Sistein ve Metionin ' nin yapılarına katılırlar (Bkz.Biyokimya-1 sayfası, amino asit tablosu).
Karbon devri :
Yeşil bitkilerin, güneşten gelen ışık ve doğadan absorbe ettikleri karbondioksit ve su molekülleri ile organik maddeleri senaaalediğini biliyoruz.Bitki ve hayvanların senaaalediği organik maddeler arasında ise karbonhidratlar önemli yer tutar.Karbonhidratlar ve türevleri, saprofit bakteriler tarafından absorbe edilerek solunumda kullanılır ve solunum son ürünü olarak atmosfere serbest karbondioksiti bırakırlar.
Karbonhidrat içeren bitkiler aynı zamanda hayvanlar tarafından besin olarak tüketilirler.
Gerek hayvanların gerekse mikroorganizmaların ölümleri sonucunda, toprakta ayrışmaya başlayan vücut yapıları,n bakterileri tarafından ayrıştırılarak CO2 ' ye dönüştürülür ve atmosfere serbest olarak bırakılır.Şemada görüldüğü gibi CO2, ışık ve su varlığında tekrar bitkiler tarafından fotosenaaa reaksiyonlarında kullanılır.
Bunun dışında bitki ve hayvan ölüleri, toprağın çok derinlerinde, yüksek basıç ve sıcaklık etkisi altında petrol ve kömür gibi yapılara dönüşebilirler.Petrol ve kömür, insanlar tarafından enerji ihtiyaçları için kullanılırken yine açığa karbondioksit (CO2) ve karbonmonoksit (CO) gazları çıkar.
Karbon elementi, doğadaki döngüsünü bu şekilde tamamlamış olur.
Fosfor devri :
Canlı organizmalarda fosfor elementi, azot elementine nazaran daha az bulunmakla birlikte canlılığın devamı için oldukça önemli bir rolü vardır.
Fosfor, diğer elementelr gibi doğada bileşikler halinde bulunur.Fakat bu bileşikler suda kolay kolay çözünmezler.Fosfor bileşikleri özellikle kemik, diş, kabuk gibi hayvansal atıklarda ve doğal kayaçlarda bulunurlar.Bu bileşikler suda çözünmediği için diğer bazı bileşiklerle reaksiyona girerler.Bu bileşiklerin başında ise azot oksidasyonunda oluşumunu gördüğümüz HNO3 (nitrat) ve kükürt oksidasyonunda oluşumunu gördüğümüz H2SO4 (sülfirik asit) yer alır.Fosfor bileşiklerinin bu maddelerle reaksiyonları aşağıdaki gibi gerçekleşir.
Ca(PO4)2 + 2HNO3 ------------> 2CaHPO4 + Ca(NO3)2
Ca(PO4)2 + H2SO4 -----------> 2CaHPO4 + CaSO4
Suda kolay kolay çözünmeyen fosfatlı bileşikler bu vesileyle çözülürler ve oluşan bu fosfat tuzları bitkiler tarafından absorbe edilebilirler.Bitkilerin hayvanlar tarafından besin olarak tüketilmesiyle fosfor dolaylı yoldan hayvan organizmalarına geçmiş olur.Fosfat, organizma artıkları ile ya toprağa geçer yada çözülmeyen bileşikler şeklinde diş, kemik ve kabukların yapısına katılırlar.
Fosfat, kuş ve balıkların kemiklerindede bulunduğu için, bu hayvanların ölmesi halinde fosilleri kayaçlara gömülebilir.Fosfat bileşiklerini ihtiva eden bu kayaçlar, yeryüzü hareketleriyle parçalanmaya uğrayarak tekrar doğaya karışabilir.Bunun yanında volkanik faaliyetlerle magma tabaasından yeryüzüne ilave olarak fosfat kazandırılabilir.Yine bazi tür bakteriler ortamda bulunan fosfatlı bileşikleri kemosenaaa reaksiyonlarıyla işleyerek çözünebilen fosfat tuzları (CaHPO4 ve CaSO4 gibi) haline getirebilirler.
Görüldüğü gibi doğada çok intizamlı ve hassas bir maddesel döngü hakimdir.Bakteri ve mikroorganizmaların doğanın dengesini koruma bakımından ne kadar önemli olduğunu sanırım yeterince gösterebilmişizdir.
Bu bakterilerin tamamının yok olduğunu varsayarsak ne gibi felaketler doğabileceğini yukarıdaki döngülere bakarak az çok tahmin edebilirsiniz.Örneğin hayvan ve bitki artıklarındaki protein ve diğer bileşiklerin ayrışması mümkün olmayacaktı.Artıklar sonsuza kadar hiç bozunmaya uğramayacak ve doğada sürekli bir madde kaybı meydana gelecekti (aslında madde hiç bir zaman kaybolmaz fakat bileşiklerin şekli değişir). Başka bir örnek verecek olursak azot bakterilerini ele alabiliriz.Eğer azot bakterileri, NH3 ' ü nitrat ve nitrite dönüştürmeselerdi, şu an bitkilerin ve dolayısıyla oksijenin varlığından söz edemeyecektik.Çünki azot ancak bu bileşikler vasıtasıyla bitkilerin bünyesine girebilir.Dolayısıyla bitkilerin yaşamının devam etmesi, yeryüzündeki tüm canlılığın devam etmesi anlamına gelir.
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 " Kemosenaaa " oluşturur.
Tanımlayacak olursak ;
Kemosenaaa, kimyasal enerji kullanarak (örneğin ATP) inorganik maddelerden organik madde senaaalenmesi olayıdır.Bu senaaaleme 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 kemosenaaain 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 kemosenaaa 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 kemosenaaa 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
-)n) oluştururlar.n gazı bilindiği gibi yanıcı bir gazdır.Bu bakteriler n gazı üretiminde kullanıldığı için n bakterileri adını da alırlar. Dört temel kemosenaaa tipini en sade şekilde açıklamaya çalıştık.Şimdi bu kemosenaaa işlemlerinin rol aldığı madde döngülerini şemalarla inceleyelim.
Doğadaki Madde Dolaşımı
Doğada her an her saniye toprağa düşen bir biyolojik artık, kemosenaaa 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 senaaa ederler.Protein senaaai için gereken ana elementler ise karbondan sonra azottur.Azot gerek proteinlerin gerekse DNA ' nın moleküler yapısı için gerekli olan çok önemli bir elementtir.
Hücrelere kadar nüfus eden çürüme bakterileri, hücrelerin yapıtaşı olan proteinleri ayrıştırtmaya başlar.Proteinlerin ayrışmasıyla, yapılarındaki NH3 (amino) grubu serbest kalır (Bkz.Biyokimya-1 sayfası). Azotun oksidasyonu bölümünde adından bahsettiğimiz azot bakterileri, NH3 moleküllerini okside edip nitrite dönüştürür.
Nitrit ise yine azot oksidasyonu bölümünde deyindiğimiz bakteriler tarafında nitrat ' a dönüştürülür.Nitrat, ya bitkilerin kökleri tarafından absorbe edilerek kullanılır, yada nitrat parçalayan bakteriler tarafından ayrıştırılarak yapısındaki azot serbest bırakılır.
Atmosfere serbest bırakılan azot, diğer mikroorganizmalar yada mantar, yosun vs. gibi canlılar tarafından absorbe edilerek protein senaaainde kullanılırlar.Bitkilerin kendileride azotu kullanıp protein senaaalediği gibi, hayvanlar tarafından tüketilerek sindirildikten sonra yapılarındaki azotla yine protein senaaai gerçekleştirilir.
Kükürt devri :
Kükürt de, azot,karbon ve diğer elementler gibi yaşam için gerekli olan elementler arasındadır.Bitkiler kükürtü SO4 (-2) şeklinde topraktan absorbe ederek H2S ' e dönüştürürler.Daha sonra kükürtüde proteinlerin yapıtaşı olan amino asitlerin senaaainde kullanırlar.
Kükürtlü bileşikler amino asitlerin yapısına katılmasıyla, dolaylı yoldan proteinlerin yapısınada girmiş olur.Eğer bir bikti veya hayvan ölürse, yapılarındaki proteinin parçalanmasıyla kükürt, H2S şeklinde açığa çıkar.fakat H2S kükürt bakterileri tarafından öncelikle S2O3 (-2) ' ye daha sonrada SO4 (-2) iyonuna dönüştürülür.Görüldüğü gibi kükürtlü bileşikler yine ilk formuna dönmüş olurlar.
SO4 (-2) iyonları, bazen doğada serbest olarak reaksiyona girerek sülfatlı bileşikleride verebilirler.Organizmalar tarafından alındığı takdirde kükürt içerene iki amino asit olan Sistein ve Metionin ' nin yapılarına katılırlar (Bkz.Biyokimya-1 sayfası, amino asit tablosu).
Karbon devri :
Yeşil bitkilerin, güneşten gelen ışık ve doğadan absorbe ettikleri karbondioksit ve su molekülleri ile organik maddeleri senaaalediğini biliyoruz.Bitki ve hayvanların senaaalediği organik maddeler arasında ise karbonhidratlar önemli yer tutar.Karbonhidratlar ve türevleri, saprofit bakteriler tarafından absorbe edilerek solunumda kullanılır ve solunum son ürünü olarak atmosfere serbest karbondioksiti bırakırlar.
Karbonhidrat içeren bitkiler aynı zamanda hayvanlar tarafından besin olarak tüketilirler.
Gerek hayvanların gerekse mikroorganizmaların ölümleri sonucunda, toprakta ayrışmaya başlayan vücut yapıları,
n bakterileri tarafından ayrıştırılarak CO2 ' ye dönüştürülür ve atmosfere serbest olarak bırakılır.Şemada görüldüğü gibi CO2, ışık ve su varlığında tekrar bitkiler tarafından fotosenaaa reaksiyonlarında kullanılır. Bunun dışında bitki ve hayvan ölüleri, toprağın çok derinlerinde, yüksek basıç ve sıcaklık etkisi altında petrol ve kömür gibi yapılara dönüşebilirler.Petrol ve kömür, insanlar tarafından enerji ihtiyaçları için kullanılırken yine açığa karbondioksit (CO2) ve karbonmonoksit (CO) gazları çıkar.
Karbon elementi, doğadaki döngüsünü bu şekilde tamamlamış olur.
Fosfor devri :
Canlı organizmalarda fosfor elementi, azot elementine nazaran daha az bulunmakla birlikte canlılığın devamı için oldukça önemli bir rolü vardır.
Fosfor, diğer elementelr gibi doğada bileşikler halinde bulunur.Fakat bu bileşikler suda kolay kolay çözünmezler.Fosfor bileşikleri özellikle kemik, diş, kabuk gibi hayvansal atıklarda ve doğal kayaçlarda bulunurlar.Bu bileşikler suda çözünmediği için diğer bazı bileşiklerle reaksiyona girerler.Bu bileşiklerin başında ise azot oksidasyonunda oluşumunu gördüğümüz HNO3 (nitrat) ve kükürt oksidasyonunda oluşumunu gördüğümüz H2SO4 (sülfirik asit) yer alır.Fosfor bileşiklerinin bu maddelerle reaksiyonları aşağıdaki gibi gerçekleşir.
Ca(PO4)2 + 2HNO3 ------------> 2CaHPO4 + Ca(NO3)2
Ca(PO4)2 + H2SO4 -----------> 2CaHPO4 + CaSO4
Suda kolay kolay çözünmeyen fosfatlı bileşikler bu vesileyle çözülürler ve oluşan bu fosfat tuzları bitkiler tarafından absorbe edilebilirler.Bitkilerin hayvanlar tarafından besin olarak tüketilmesiyle fosfor dolaylı yoldan hayvan organizmalarına geçmiş olur.Fosfat, organizma artıkları ile ya toprağa geçer yada çözülmeyen bileşikler şeklinde diş, kemik ve kabukların yapısına katılırlar.
Fosfat, kuş ve balıkların kemiklerindede bulunduğu için, bu hayvanların ölmesi halinde fosilleri kayaçlara gömülebilir.Fosfat bileşiklerini ihtiva eden bu kayaçlar, yeryüzü hareketleriyle parçalanmaya uğrayarak tekrar doğaya karışabilir.Bunun yanında volkanik faaliyetlerle magma tabaasından yeryüzüne ilave olarak fosfat kazandırılabilir.Yine bazi tür bakteriler ortamda bulunan fosfatlı bileşikleri kemosenaaa reaksiyonlarıyla işleyerek çözünebilen fosfat tuzları (CaHPO4 ve CaSO4 gibi) haline getirebilirler.
Görüldüğü gibi doğada çok intizamlı ve hassas bir maddesel döngü hakimdir.Bakteri ve mikroorganizmaların doğanın dengesini koruma bakımından ne kadar önemli olduğunu sanırım yeterince gösterebilmişizdir.
Bu bakterilerin tamamının yok olduğunu varsayarsak ne gibi felaketler doğabileceğini yukarıdaki döngülere bakarak az çok tahmin edebilirsiniz.Örneğin hayvan ve bitki artıklarındaki protein ve diğer bileşiklerin ayrışması mümkün olmayacaktı.Artıklar sonsuza kadar hiç bozunmaya uğramayacak ve doğada sürekli bir madde kaybı meydana gelecekti (aslında madde hiç bir zaman kaybolmaz fakat bileşiklerin şekli değişir). Başka bir örnek verecek olursak azot bakterilerini ele alabiliriz.Eğer azot bakterileri, NH3 ' ü nitrat ve nitrite dönüştürmeselerdi, şu an bitkilerin ve dolayısıyla oksijenin varlığından söz edemeyecektik.Çünki azot ancak bu bileşikler vasıtasıyla bitkilerin bünyesine girebilir.Dolayısıyla bitkilerin yaşamının devam etmesi, yeryüzündeki tüm canlılığın devam etmesi anlamına gelir.
