Madde Döngüleri: Su, Karbon, Azot ve Oksijen

Canlıların yaşamı için gerekli olan maddeler sınırlı miktardadır ve doğada sürekli yeniden kullanılır. Bir maddenin atmosfer, hidrosfer, litosfer ve biyosfer arasında dolaşarak yeniden başlangıç noktasına dönmesine madde döngüsü denir. Güneş enerjisi ve yer çekimi bu döngüleri harekete geçiren temel güçlerdir.

Güneş’in ısıttığı okyanus, deniz, göl ve kara yüzeylerinden su buharlaşır; bitkiler de terleme yoluyla atmosfere su buharı verir. Yükselen hava soğudukça su buharı yoğuşarak bulutları oluşturur ve yağış olarak yeryüzüne döner. Yağışın bir kısmı yüzey akışıyla akarsulara ve denizlere ulaşır, bir kısmı toprağa sızarak yer altı suyunu besler.

Su döngüsü sıcaklığın dağılışını dengeler, yer şekillerini aşındıran akarsu ve buzulları besler ve canlılar için gerekli tatlı suyu sağlar. Ormanların yok edilmesi terlemeyi azaltır, yüzey akışını artırır; bu da sel ve erozyon riskini yükseltir.

Bitkiler fotosentez sırasında atmosferdeki karbondioksiti alarak organik maddeye dönüştürür. Bu karbon besin zinciri boyunca hayvanlara geçer; canlıların solunumu ve ölü canlıların ayrışmasıyla yeniden atmosfere karbondioksit olarak döner. Okyanuslar da büyük miktarda karbondioksiti çözerek depolar.

Milyonlarca yıl önce toprağa gömülen canlı kalıntıları kömür, petrol ve doğal gaza dönüşmüştür. Bu fosil yakıtların yakılması, uzun süre yer altında kalan karbonun kısa sürede atmosfere salınması anlamına gelir. Ormansızlaşmayla birlikte bu durum atmosferdeki karbondioksit oranını artırarak sera etkisini güçlendirmektedir.

Atmosferin yaklaşık yüzde 78’i azottur, ancak bitkiler bu serbest azotu doğrudan kullanamaz. Baklagillerin köklerindeki nodül bakterileri ve topraktaki bazı bakteriler azotu bitkilerin alabileceği bileşiklere dönüştürür; şimşek ve yıldırımlar da atmosferde azot bağlanmasına katkı sağlar.

Bitkilerden hayvanlara geçen azot, atıklar ve ölü canlılar ayrıştıkça toprağa döner; bazı bakteriler ise bu bileşikleri yeniden serbest azota çevirerek atmosfere gönderir. Aşırı kimyasal gübre kullanımı, fazla azotun akarsu ve göllere taşınmasına, su bitkilerinin aşırı çoğalmasına ve suda oksijenin azalmasına (ötrofikasyon) yol açar.

Oksijen fotosentez sonucunda atmosfere verilir, canlıların solunumu ve yanma olaylarında ise tüketilir. Atmosferdeki oksijenin önemli bir kısmı karadaki ormanlardan olduğu kadar okyanuslardaki fitoplanktonlardan da kaynaklanır. Oksijen ve karbon döngüleri fotosentez ile solunum üzerinden birbirine sıkı sıkıya bağlıdır.