Karbon ve Oksijen Döngüleri
Karbon, karbondioksit formunda, atmosferin yüzde 0.03768’ini oluşturur.
Karbondioksit çözünmüş olarak da yeryüzündeki sularda bulunur.
Karbondioksit,
fotosentez sırasında,
karbo
n bağlama
olarak bilinen bir işlemle atmosferden organik
bileşiklere geçirilir. Bu bileşiklerin bir kısmı, hücresel solunum sırasında karbondioksiti
atmosfere geri salarak, fotosentetik organizmalar tarafından yıkılır. Bitkiler ve diğer
fotosentetik organi
zmalar hayvanlar tarafından yenirse, karbon bileşikleri bir besin
ağına girer. Her bir düzeyde, bir miktar bileşik, atmosfere karbondioksit salarak
hücresel solunum ile yıkılır. Sonuçta, ölü bitki ve hayvan kalıntıları ve hayvan
dışkıları, karbondioksiti serbest bırakarak ayrıştırıcılar tarafından yıkılır.
Karbon döngüsünde,
karbondioksit, fotosentezle atmosferden uzaklaştırılır ve
hücresel solunumla atmosfere geri döndürülür. Bu iki işlem, normalde atmosferde
nispeten değişmez bir karbondioksit düzeyi ile korunan denge içindedir. Ancak, fosil
yakıtların (petrol, kömür ve doğal gaz) yakılması da karbondioksit salmaktadır. Bu
yakıtların kullanılmasının artmasından dolayı, 1980’lerin ortasından buyana
atmosferin karbondioksit içeriği kademeli olarak artmaktadır. Bu değişimin uzun
dönemli etkileri bilinmemektedir. Bununla birlikte, bazı bilim adamları, yer yüzeyinde
bir sıcaklık artışına neden olacağını düşünmektedir. Bu, atmosferik karbondioksitin
yeryüzünden uzaya geri yansıması gerekirken ısıyı aborbe etmesinden dolayı
meydana gelecektir.
Organik bileşikler,
doğal olarak, sadece canlı organizmaların vücudunda ya da
ürünlerinde ve kalıntılarında bulunan karbon bileşikleridir. Organik bileşikler,
karbonun yanında hemen her zaman hidrojen ve çoğunlukla oksijen
ve azot
içerirler. Fosfor ve kükürt ile küçük miktarlarda demir, kalsiyum, sodyum, klor ve
potasyum içerebilirler. Organik bileşiklerin oluşturulması açısından bu elementler
içinde özellikle karbonun dolaşımı dolayısıyla karbon döngüsü çok önemli
olmaktadır. Karbon biyolojik ve fiziksel çevre arasında karbon döngüsünde
dolaşır.
Karbon döngüsü, karbonun biyosfer, pedosfer, jeosfer,
hidrosfer ve atmosfer
arasındaki değişiminin biyokimyasal çevrimidir.
Karbon döngüsü en çok bulunan elementin geri dönüşümünü sağlayan ve onu
biyosferin tüm organizmalarının yeniden kullanımına sunan yeryüzündeki en
önemli döngülerden biridir.
Karbon döngüsü çoğunlukla değişim yollarıyla bağlantılı beş büyük karbon
kaynağı olarak düşünülmektedir. Bu kaynaklar şunlardır:
Atmosfer
Tatlı su kaynakları ve toprak karbonu gibi canlı olmayan organik materyal
içeriği ile ayrılan karasal biyosfer.
Çözünmüş inorganik karbon ve canlı ve cansız deniz biota’sı içeren denizler,
Fosil yakıt içren sedimentler
Volkanlar ve jeotermal sisteml
erle manto ve yerkabuğundan atmosfer ve
hidrosfere salıverilen yeryüzündeki içsel karbon.
Yıllık karbonun devinimleri, kaynaklar arasında karbon değişimleri, çeşitli
kimyasal,
fiziksel, jeolojik ve biyolojik işlemlerden dolayı meydana gelmektedir.
Okyanus
lar yeryüzü yüzeyine yakın en büyük aktif karbon havuzunu içerirler,
ancak bu havuzun derin okyanus kısmı atmosferle hızlı bir değişim göstermez.
Küresel karbon stoku karbon kaynakları veya karbon döngüsünün özgün bir
çevrimi (örneğin, atmosfer –
biyosfer)
arasındaki karbon değişiminin (kazançlar
ve kayıplar) bir dengesidir (tartısıdır). Bir havuz veya kaynağın karbon stokunun
izlenmesi, havuz veya kaynağın karbondioksit için bir kaynak veya bir alıcı (sink)
olarak mı işlev gördüğü hakkında bilgi sağar.
Ye
ryüzü atmosferi %0.035 oranında
karbondioksit, CO
2
, içermekte ve biyolojik
çevre, karbonu şekerler, yağlar ve proteinler olarak alıkoyan bitkilere bağlı
olmaktadır. Bitkiler fotosentezde güneş ışığını kullanarak karbonu glikozda
bağlar ve bu işlemde oksi
jen, O
2
, salıverirler. Bitkiler, diğer metabolik işlemlerle
glikozu diğer şekerlere, protein veya yağlara dönüştürebilirler. Hayvanlar karbon
gereksinimlerini tükettikleri ve sindirdikleri bitkilerden sağlarlar ve böylece
karbon biyotik çevre içinde besin sisteminde dolaşır. Herbivorlar bitkilerden
beslenir, ancak kendileri karnivorlara yem olurlar.
Karbon fiziksel çevreye birkaç yolla döner. Bitkiler
ve hayvanlar solunum yapar
ve bu esnada çevreye CO
2
salıverirler. Ancak bitkiler, karbondioksitin
üretebildiklerinden daha fazlasını fotosentezde tüketmektedirler. Karbondioksitin
fiziksel çevreye geri dönmesinin diğer bir yolu ölü bitki ve hayvanlarla
olmaktadır. Ölü organizma bünyeleri ayrıştırıcılar tarafından tüketilir. Bu işlemde,
karbonun bir kısmı fosilleşme yoluyla fiziksel çevreye geri döner. Karbonun bir
kısmı diğer organizmaların ayrıştırıcıları tüketmesiyle biyolojik çevrede kalır.
Ancak açık farkla,
karbonun çoğu, karbondioksit solunumuyla fiziksel çevreye
geri döner.
Oksijen yeryüzü atmosferinin yaklaşık yüzde yirmi birini oluşturur. Fotosentez
sırasında, su molekülleri hidrojen ve oksijene ayrılır. Hidrojen karbonhidratların
oluşturulmasında kullanılır ve oksijen atmosfere salıverilir. Hayvanlar, bitkiler ve çoğu
protistler hücresel solunumda oksijen kullanır ve karbondioksit salar. Böylece oksijen
döngüsünde, oksijen fotosentez işlemi ile atmosfere salınır ve hücresel solunumla
atmosferden alıkonur.