Biyosfer
Biyosfer
yeryüzünün yaşam bölgesidir; insan, hayvan ve tüm yaşayan organizmaları
kapsar. Yaşamın kimyasal reaksiyonları (örneğin, fotosentez-solunum, karbonat
çökelmesi, v.s.,.., gibi) atmosferin kimyasal yapısını değiştirmiş, indirgen
koşullarını serbest oksijenle yükseltgen ortama dönüştürmüştür.
Biyosfer
“yaşam zinciri”denilen bir hiyerarşi içinde yapılanmıştır. Enerji ve kütle
yaşam zincirinin bir seviyesinden, %10 kadar bir verimle, bir sonrakine
geçer. Tüm organizmalar, temelde bulundukları fiziksel çevreye
bağlanmışlardır; organizma-çevre arasındaki ilişki ekoloji biliminin
konusudur. Biyosfer değişik ekosistemlere ayrılabilir; bunlar bir organizma
grubu ve çevresi arasındaki etkileşimi tanımlar.
|
Atmosferdeki sera gazları, bir seradaki cam paneller gibi
davranırlar. Güneş ışığı atmosfere girer, sera gazlarınca oluşturulan
katmanları geçer ve yer yüzeyine ulaşır; burada enerjisi toprak, su ve biyosfer
tarafından absorblanır, ve sonra absorblanan bu enerji çeşitli yollardan tekrar
atmosfere döner. Atmosferdeki bu enerjinin bir kısmı uzaya dönerken, çoğu
atmosferdeki sera gazları tarafından tutulmuş olarak kalır ki, bu da dünyanın
ısınmasını sağlar. Sera gazları, atmosferdeki infrared ışını absorblayan
çeşitli gazlardır; bunlar arasında su buharı, karbon dioksit (CO2), metan
(CH4), nitrojen oksit (N2O), halojenli fluorokarbonlar (HCFC), ozon (O3),
perfluorokarbonlar (PFC) ve hidrofuoro karbonlar (HFC) sayılabilir.
Kısa dalgalı güneş ışınları atmosferden kolaylıkla geçer,
fakat yeryüzünün ısınmış yüzeyinden emitlenen uzun dalgalı infrared ışınlar
atmosferde bulunan eser miktarlardaki gazlar (özellikle su buharı ve karbon
dioksit) tarafından kısmen absorblanır ve tekrar emitlenir. Böylece çıkan
infrared ışın, güneşten gelen radyasyonu dengeler; yer yüzeyi ve atmosfer, her
ikisi de ısınır.
“Doğal” ve “aşırı” sera etkisi arasındaki farklılık
önemlidir. Doğal sera etkisi yer yüzeyinin ortalama sıcaklığını, bu etkinin hiç
olmaması durumuna göre 33 0C kadar yükseltir; bu oluşum canlıların
yaşam koşullarını olumlu yönde etkiler, mevsimlerin ve iklimin denge altında
olmasını sağlar. Aksi halde dünya çok soğuk olurdu ve yaşam çok zorlaşır, hatta
olanaksızlaşırdı.
Aşırı sera etkisi yeryüzünün olması gereken ortalama
sıcaklığından daha fazla yükselmesine neden olur, global ısınma, bunu takiben
kirlenme, iklim değişikleriyle karşılaşılır; örneğin şiddetli fırtınalar,
okyanusların seviyelerinde değişiklikler gibi.
Biyoenerji iklim değişiklikleri geçişine yardımcı olur, asit
yağmuru, toprak erozyonu, su kirlenmesi gibi olayları azaltır, hayvan ve bitki
ve ormanların yaşamını dengede tutar, ekolojik dengeyi sürdürür. Ekolojik
sistem içinde yeralan fosfor ve nitrojenli bileşikler (aminoasitlerde)
karbon-karbon bağı içermezler, bu nedenle “inorganik besinler” olarak kabul
edilirler.
Sera etkisi ve atmosferin katmanları
Eko sistem içinde enerji ve inorganik besinlerin akışında kabul edilen genel kurallar: a. En yüksek enerji kaynağı güneştir, b. En fazla enerji ısı olarak harcanır, c. Enerji ve besinler, besin zinciriyle (bir organizmanın diğerini yemesiyle), organizmadan organizmaya geçer, d. Bozundurucu bileşikler (dekompozerler) son organizmalarda kalan enerjiyi uzaklaştırır, e. İnorganik besinler çevrime girer, enerji ise girmez.
Su Çevrimi
Su çevriminde, güneş enerjisi okyanus yüzeylerinden
ve ağaçlardan suyu buharlaştırır, bulutları (ki bunlar su buharlarıdır) bir
yerden diğer bir yere taşıyarak hava sistemini denetler. Atmosferdeki gaz
halindeki su yoğunlaşarak yeryüzüne çökelir; bunun tersi sıvı suyun gaz haline
geçmesi, buharlaşmasıdır. Buharlaşan su yoğunluğu nedeniyle kısmen yer
yüzeyinde kalır, kısmen de yeraltına iner ve ilerleme okyanuslara kadar uzanır.
Karbon çevrimi
Karbon Dioksit (CO2) ve Karbon Çevrimi
Biyolojik yönden karbon çevrimi solunum ve fotosentez
olayının bir toplamıdır. Solunumla karbonhidratlar ve oksijen alınır,
birleştirilir ve karbon dioksit, su ve enerji açığa çıkar. Fotosentezde karbon
dioksit ve su birleşerek karbonhidratlar ve oksijen üretilir. Yani solunumla
çıkan ürünler fotosentezin, fotosentezle çıkan ürünler de solunumun
hammaddeleridir
Nitrojen çevrimi
Nitrojen Oksit (N2O) ve Nitrojen Çevrimi
Nitrojen oksit trofosferde inerttir, büyük bir kısmı
stratosferde radyasyonla fotolizlenerek, az bir kısmı da atomik oksijenle
reaksiyona girerek parçalanır.
N2O
+ hv ®
N2 + O < 341 nm
N2O
+ O ® N2 + O2
N2O
+ O ®
2NO
Nitrojen çevrimi, nitrojenin çok sayıda önemli
bileşiği bulunmasından ve organizmaların bu bileşikleri birbirlerine
dönüştürmelerinden dolayı karmaşık ve zordur. Vucudumuzdaki proteinlerin
yaratıcısı amino asitlerin amino kısmının oluşmasında nitrojenin kritik bir
önemi vardır; proteinler deri, kaslar ve tüm enzimlerin temel taşlarıdır. En büyük
nitrojen kaynağı %78 lik payla atmosferdir
Fosfor çevrimi
Fosfor çevrimi basittir, tek bir bileşiği, dört
oksijen atomlu fosfat bileşiği etkilidir. Fosfatlı kayaçlar suyla
karşılaştıklarında fosfat bileşikleri suya geçer ve çeşitli gıdalar tarafından
tutulur. Fosfor hücre membranlarının, DNA, RNA ve ATP nin önemli bir
bileşenidir. Hayvanlar fosforu yedikleri bitkilerden, bitkiler de bir tür
mantardan alırlar. Hayvanlar fosforu kemik, diş ve kabuklarının oluşumunda kullanırlar.
Bitki ve hayvan öldüğünde fosfat bileşikleri toprağa ve suya döner, ve tekrar
diğer bitkilerce kullanılmaya başlanır.
Metan (CH4)
Metan atmosferdeki hidroksil radikalleriyle etkileşerek metil radikaliyle suya dönüşür.
CH4 + OH ® CH3 + H2O
Klorofluorokarbonlar (CFC-11 and CFC-12)
CFC-11 ve CFC-12 bileşikleri trofosferde kimyasal olarak inerttir, stratosfere difüzlenirler, radyasyonla fotoliz ve atomik oksijenle kimyasal reaksiyona girerek parçalanır.
CCl3 F + hv ® CCl2 F + Cl,
< 265 nm
CCl2 F2 +
hv ® CC lF2 + Cl,
< 200 nm
CCl3 F + O ® CCl2 F + ClO
CCl2 F2 +
O ® CCl F + ClO
