Oksijen ve Karbon Döngüsü nedir?

OKSİJEN DÖNGÜSÜ

Oksijen döngüsü insan yaşamında çok önemli bir yere sahiptir. Oksijen döngüsünü daha iyi anlamak için madde döngüsünü iyi bilmeliyiz.

Madde Döngüsü

Yaşama birliklerinde ve onun büyütülmüşü olan tabiatta canlılığın aksamadan devam edebilmesi için bazı önemli maddelerin kullanılan kadar da üretilmesi gerekmektedir.

Doğada ekolojik olan bu maddeler canlılar ve çevreleri arasında alınıp verilir. Bu maddeler güneş enerjisi yardımıyla belirli yörüngeleri izleyerek dolaşımlarını tamamlarlar. Maddelerin ekosistemdeki bu dolaşımına madde döngüsü denir. Tüm maddeler döngü yoluyla sürekli olarak canlılar tarafından yeniden kullanılır.

Canlılar için gerekli olup, devredilmesi gereken maddelerin en önemlileri; oksijen, su, azot, karbon, fosfor ve kükürttür. Bu madde döngülerindeki en önemli rolü saprofitler ve kemosentetik bakteriler üstlenmektedir. Çünkü bunlar doğada her an toprağa düşen organik artıkları ve cesetleri ayrıştırarak inorganik maddelere dönüştürürler. Daha sonra bu yollarla serbest kalan inorganik maddeler yeniden fotosentez ve kemosentez yoluyla kullanılır hale getirilir.

Fotosentez ve kemosentez olaylarıyla tekrar inorganik maddeler organik maddelere dönüştürülür. Bu organik artıklar yaprak, odun, kaya parçaları ve hayvan leşleri olabilir. Doğada hiçbir zaman madde kaybı söz konusu değildir.

Oksijen Döngüsü

Bu çevrimin karbon çevrimi ile sıkı ilişkisi vardır. Atmosferdeki mevcut oksijen, ekosistemlerin tüm bölümlerini aktif olarak etkiler. Bugün primer üretici olarak adlandırdığımız bitkiler tarafından üretilir. Oksijen kantitatif olarak canlı maddenin başlıca bileşimini oluştururlar. Dokudaki su göz önüne alınırsa insan vücudu %62,8 oksijen ve %19,4 karbon içerir. Biyosfer ölçeğinde bunu düşünürsek, hidrojen ve karbonun önünde oksijen birinci sırayı alır.

Oksijen çevrimi çok karışıktır, çünkü çok sayıda uygun kimyasal yolların bileşimi sonucu ve çeşitli şekiller altında oluşur. Oksijen çevrimi litosfer ve atmosfer arasında veya hidrosferle çeşitli çevreler arasında gerçekleşir.

Atmosfer oksijeninin kökeni biyojendir. ilk zamanlarda karasal ilkel atmosferde oksijen çok azdı. Oksijen daha sonra ototrof organizmalar tarafından gerçekleşmiştir.

Antekambriyende (birinci zamandan önceki devir) büyük Fe2O3 formasyonları ilkel organizmaların faaliyetinde önemli olmuştur. Bugün kabul edilmektedirki çok eski fotosentetik organizmalar F2O3 şekli altında hidrosferdeki demiroksit iyonlarıdır.

Gezegenimizde bulunabilen ilk kayaç katmanlarının oluştuğu, aynı zamanda yaşamın ortaya çıktığı dönemdir. Okyanuslarda, prokaryotik tek hücreli organizmalar bu dönemde ortaya çıkmıştır. Fotosentetik Siyanobakteriler, popülâsyonlarının artmasına paralel olarak giderek daha fazla oksijeni okyanuslara salmaya başlamışlardır. Başlarda bu oksijen, deniz suyundaki çözünmüş haldeki demirle birleşmiş, oluşan demiroksit okyanus dibine çökmüştür. Deniz suyundaki çözünmüş demirin bu yolla tasfiyesinden sonradır ki fotosentetik bakterilerce üretilen oksijen deniz suyunda çözünmeye, sonra da atmosfere karışmaya başlamıştır.[3]

Bugün atmosferde oksijen miktarının %1’e indiği atmosferin yüksek kısımlarında 35–50 km’ıer arasında oluşan ozon tabakası bir ekran görevi yaparak ultraviyole ışınlarının en zararlı olanları tutar. Anaerobik solunumda sonra fotosentez evrimi gerçekleşti, yani fotosentez yapabilen canlılar ortaya çıktı. Bu canlılar su ve karbon dioksiti kullanarak glikoz ve oksijen üretmeye başladılar. Serbest oksijen böylece atmosferin stratosfer adı verilen tabakasında birikmeye başladı. Morötesi ışınlar, bu tabakadaki oksijen moleküllerine (O2) çarparak bu moleküllerin iki oksijen atomuna (O + O) bölünmesi sebep oldu. Bu oksijen atomları da oksijen molekülleriyle birleşerek ozonu oluşturdular. (O + O2 › O3). Ozon tabakası bu şekilde oluştu. Ayrıca bu tepkimeler günümüzde de aynı şekilde oluşmakta. Ozon tabakasının üstünde yeterince oksijen bulunmadığı için tabakanın kalınlığı sınırlı. Daha alt tabakalara da morötesi ışınlar ulaşamıyor.

Her ne kadar moleküler oksijen suyun ayrışmasından meydana gelse de yüksek atmosferdeki yüksek enerjili radyasyonların etkisi altında atmosfer oksijeni biyojen kökenli olarak kabul edilir.

Oksijen çevrimi büyük bir kısmı ile atmosfer ile canlılar arasında gerçekleşir oksijenin fotasentez sırasında gaz şeklinde çıkışı solunum sırasında oksijenin hidrojene taşınması ile suyun oluşması, organik maddelerin parçalanması ve bunun hettorottoflar tarafından kullanılması birbirinin karşıtı reaksiyonlardır

Buna göre oksijen çevrimi büyük bir kısmıyla karbondiosidin tersi yönünüdedir ve birinin hareketi diğerinin tes yönünde gerçekleşmesiyle sonuçlanır.

Atmosfer oksijenin tüketilmesi ve pirimer üreticiler tarafından yenilenmesi oldukça hızlı bir uyum içersinde gerçekleşir. Bugün kabuledilmektedir ki tüm atmosfer oksijeni ikibin yıldır çevrimdedir. Buna karşılık hidrosferdeki tüm su molekülerinin fotolizi canlılar tarafından tekrar sentezi için iki milyon yıl gereklidir.

Atmosferdeki karbondioksid’e gelince bunun yenilenmesi için 300 yıl gerekir. Bugün normal koşullarda solunum ve fotosentez, insan etkisi hariç tutulursa, tam olarak dengelenmesi atmosfere hiç oksijen birikmesi ve oksijen miktarının sabit kalması ile mümkün olur. Karbonun bitki ve hayvan kütlelerinde ve de fosil hidrokarbonlar ve grafit şekli altındabirikmesi atmosferde ve sedimanlarda total oksijenin devamı içindedir. Jeolojik devirlerde gerçekleşen oksijen kütlesinin büyük bir kısmı atmosferde kalmamış ancak demiroksit, sülfat ve karbonat şekil altında lithosferde birikmiştir. 590. 10.14 ton olarak gösterilen karşılık 39.10.14 ton oksijen denizlerde ve karalardaki sularda ya gaz ya da erimiş sülfat şekli altında hareket eder.