Karbon Döngüsü Nedir?
Karbon döngüsünün açıklanmasından önce maddelerin nasıl bir döngü içerisinde bulunduğu ve enerji akışının ne olduğunu anlatmak gerekecektir.
Enerji Akışı Ve Madde Döngüleri Nedir?
Yaşamın yani gezegenimizin temel unsurları arasında su, karbon, azot, oksijen ve fosfor gibi maddeler yer alırken, bu maddeler canlıların yapısına da katılır. Organik ve inorganik yapıya sahip olan bu maddeler canlı ve cansız ortamlar arasında sürekli bir şekilde dolaşım oluştururken, bu dolaşıma madde döngüsü adı verilir. Döngü içerisinde bulunan maddelerin miktarı da milyonlarca yıldır neredeyse dünyada hep aynı kalmıştır. Ama maddeler hareketine her zaman devam etmiştir.
Enerji akışı ise güneşten başlamak üzere enerjinin besin zinciri vasıtasıyla ya da fotosentez vasıtasıyla üreticiler, otçul ve etçillere tek yönlü şekilde akmasıdır. Madde döngüleri ve enerji akışı döngüsü sayesinde ekosistemin ve yaşamın devamı ve hatta doğal dengenin korunması mümkün hale gelir.
Enerji, besin yoluyla aktarılırken, tüketim maddeleri sonrasında da ekosisteme geri döner ve ekosistemde canlı çeşitliliğinin sürmesi için de gereken altyapıyı hazırlar. Eğer enerji ve madde döngüsünde bir hasar oluşursa, madde bir bölgeye gereğinden fazla veya düşük ulaştığında ekosistem dengesi bozulur. Örneğin, karbon döngüsü sırasında fazla fosil yakıtlar kullanılırken, ortaya çok fazla sera gazı salınır ve belirli bir bölgede biriken bu sera gazı aşırı ısınma yani küresel ısınma gibi problemler oluşturur.
Karbon Döngüsü Nedir?
Karbon döngüsü bir madde döngüsü çeşidi olarak, karbonun ayrışma, solunum, yanma, beslenme veya fotosentez gibi faktörler ile birlikte atmosfer, suküre, yerküre ve canlılar arasında sürekli şekilde hareket etmesidir.
Neredeyse her canlının yapısında karbon; karbonhidrat, protein, yağ ve vitaminler içerisinde organik ortak bir bileşik olarak bulunurken, solunum sonucunda açığa çıkması ile canlı ve cansız varlıklar arasında bir döngüsü bulunur.
Dünyada karbonun kaynaklarına bakıldığında 4 temel kaynaktan bahsedilebilir. Karbonun bütün döngüsü bu 4 ortam arasında farklı olaylar sayesinde gerçekleşir.
- Atmosfer yani hava kürede karbon karbondioksit formunda sürekli olarak bulunur.
- Hidrosfer yani suküre katmanında denizler, akarsular, göller ve okyanuslar gibi noktalarda hem karbondioksit hem bikarbonat (HCO3) şeklinde su içerisinde çözünmüş karbon her zaman yer alır. Çünkü atmosferden suya karbon farklı şekillerde geçiş yaparken, sudaki canlılar da solunum sonucu ve ayrışma sonucu su tabakasına karbon salar.
- Litosfer yani yerkürede de petrol, kömür, doğalgaz ve kireç taşı gibi birçok fosil madde içerisinde ölen canlı organizmaların oksijensiz ortamda çürümesi ile birlikte karbon bol miktarda yer alır.
- Biyosfer yani canlılar küresinde de tüm canlı organizmalarda bir organik bileşik olarak karbon yer alırken, biyosferde de karbon bulunur. Fosilleşmiş organizmalarda yüksek karbon miktarı yer alırken, canlı hücrelerin yapısında karbonhidrat veya yağ gibi her bileşik içerisinde karbon bulunur ve canlının ölümüyle çürüme gerçekleşirken, atmosfere karbondioksit dönüşümü ile geçiş yapılır.
Karbon Döngüsüne Neden Olan Faktörler Nelerdir?
Karbon döngüsünü oluşturan faktörler arasında;
- Bitkiler fotosentez için CO2 alır, oksijen salar ve hem CO2 hem O2, Glikoz (C6H12O6) içerisinde organik bir hale dönüşür. Oksijen ve glikoz enerji kullanımı için tüketicide yani canlılarda yakıldıktan sonra solunum vasıtasıyla karbondioksit tekrar atmosfere ulaşır ve su yoluyla da tekrar toprağa dönüş yapar.
- Bitkiler yani üreticiler fotosentez dışında solunum da gerçekleştirdikleri için kendileri besin tükettiğinde atmosfere CO2 dönüşü yapar.
- Canlılar besinleri tükettiğinde, ölümleri sonrasında toprakta ayrıştıklarında karbon CO2 formunda atmosfere geri döner.
- Fosil hale gelmiş canlı atıklar yakım işlemine uğradığında, atmosfere büyük oranda CO2 yayılır.
- Yerküredeki karbon kaynakları arasında bulunan kireç taşı aşındığında CO2 atmosfere karışır.
Atmosferdeki Karbon Miktarı Hangi Faktörlerden Etkilenir?
Karbon çok büyük bir kısım olarak atmosferde karbondioksit formunda yer alır. Bu açıdan atmosferde karbondioksit oluşumuna etki eden faktörler arasında;
- Volkanik patlamaların gerçekleşmesi,
- Kireç taşlarının çözülmesi,
- Karbonatlı kayaçlarda karbondioksitin serbest kalması,
- Su yüzeyindeki hareket sayesinde havayla su arasında çift yönlü karbondioksit alışverişi oluşması,
- Ağaçlar veya fosil yakıtların yanması sonucu CO2 açığa çıkması,
- Canlıların hücresel solunumu ile CO2 açığa çıkması,
- Canlıların ölüm sonrası çürümesi ile karbondioksit açığa çıkması yer alır.
Atmosferde yer alan karbondioksit miktarının düşmesine ise aşağıdaki faktörler etki eder.
- Kemosentetik bakteriler glikoz üretimi için atmosferdeki karbondioksitten yararlanır.
- Deniz hayvanları kabuklarını oluştururken, atmosferden karbondioksit alır.
- Canlılar hayatını kaybettiğinde, yapısındaki karbon basınç ve zaman etkisiyle fosil yakıta dönüşür.
- Yeşil bitkiler fotosentez yapmak için atmosferden karbondioksit alır.
- Atmosferdeki karbondioksit miktarı çözünme vasıtasıyla suya katılabilir.
- Deniz canlılarının ölümü sonrasında karbondioksit dibe çökerken, karbonatlı kayaçlarda muhafaza edilir.
Karbon Döngüsünün Gerçekleşmesi Nasıl Olur?
Karbon atmosferde karbondioksit olarak bulunurken, fotosentez gibi yöntemler sayesinde tekrar döngüye giriş yapar. Ancak aynı zamanda bitkiler beslenme ve solunum sonucunda da atmosfere tekrar karbondioksit verir. Besin zincirinde de otçul ve etçil canlılar bitkileri yediğinde, karbon aktarır ve kendi yapılarına aldıkları karbonu yine solunum yoluyla karbondioksit şeklinde atmosfere iletir.
Besin olarak tüketilmeyen bir bitki ölümü gerçekleştiğinde karbon bitkiden ayrışır, ayrıştırıcı solunum vasıtasıyla atmosfere karbondioksit yayarken, bir kısmı ise toprağa karışır. Aradan geçen milyonlarca yıl sonra basınçla sıkışma gerçekleşirken, bu karbon petrol ve diğer fosil yakıtları oluşturur. Sonrasında fosil yakıtlar yanma gerçekleştirdiğinde de daha büyük oranda bir karbondioksit yeniden döngüye girer.
Ölen bir hayvan yanma veya ayrıştırmadan geçmediğinde, karbon organik madde olarak yeniden fosil yakıta dönüşür ve bu fosil yakıt yandığında yine atmosferde karbondioksit karışır. Karbon bulunduran kireç taşları zamanla aşınma ve erozyon sonucunda parçalandığında karbon suya ve havaya karışır.
Bazı su canlılarının kabuklarında karbon deposu bulunurken, bir miktar karbon döngüden ayrılır. Fakat bu canlılar öldüğünde kalıntıları kireç kayalarına dönüşürken, uzun zaman sonrasında da bu kayalardan aşınma yoluyla karbon tekrar döngüye katılır. Okyanuslar karbon döngüsünde her zaman yer alırken, çok daha fazla karbon içeriği ile yavaş bir alışveriş yaparak döngüye deniz yüzeyinin ilk 100 metresinde katılırlar.
Karbon gaz formundayken difüzyon vasıtasıyla iki yüzey arasında hareket edebilir. Kabuklu deniz hayvanları sayesinde karbonat ve bikarbonatlar ortaya çıkarken, bu karbonlar deniz tabanında birikebilir. Sonrasında atmosferin ihtiyacı karşılığında binlerce yıl sonra yeniden karbon döngüsüne katılabilir.
Kara bitkileri gibi okyanus bitkileri de fotosentez gerçekleştirirken karbondioksit kullanır. Hayvanlar bu bitkileri yediğinde ise karbon solunum ile tekrar açığa çıkar ve hayvanların ölümü sonrasında da çürükçüller karbondioksiti tekrar açığa çıkarır. Yani karbon her zaman yüzeylerde birikerek ve elbet ki ortaya çıkarak döngüye katılmaya devam eder.
