Azot Döngüsü
Azot döngüsü aşamaları nelerdir? Azot döngüsü nasıl gerçekleşir. Maddeler halinde azot döngüsünü açıklayalım.
Azot döngüsü nedir?
Azot döngüsü madde döngüleri arasında sayılabilen bir döngüsü ve ekosistemin devamlılığı için gereklidir.
Madde döngüleri nelerdir?Birçok organik bileşiğin yapısında azot bulunur. Azot simgesi olan (N) ile de gösterilir.
Azot atmosferde %78 oranı ile en çok bulunan gazdır.
Ancak bakteriler dışında hiçbir canlı serbest azottan olduğu gibi yararlanamaz. Azotlu organik bileşikler ototrof yani otobur canlılar tarafından üretilir ve heterotrof canlılar ototrof canlıları tükettiğinde onlara aktarılır.
Ölen organizmaların organik kalıntılarındaki azot ise çürükçüller ya da ayrıştırıcılar adı verilen geri kazanım parçası canlılar tarafından toprağa kazandırırlır.
Azot döngüsü aşamaları
Maddeler halinde Azot döngüsü aşamaları nelerdir?
1. Volkanik faaliyetler, yıldırım ve şimşek gibi atmosferik olaylar ile oraya serbest azot gazı çıkar.
2. Serbest azot gazı oksijenle birleşince nitrit veya nitrata dönüşür.
3. Nitrit veya nitrata dönüşen azot gazı yağmurlarla toprağa karışır.
4. Toprakta veya bazı bitkilerin köklerinde azot bağlayıcı bakteriler bulunur. Bu bakteriler topraktaki nitratı bitkilere iletir.
5. Bitkilerin yapısındaki azot önce otçul canlılara, sonradan da otçul canlılar ile beslenen etçillere geçer.
6. Bitkiler ve hayvanlar ölünce ayrıştırıcılar veya çürükçüller olarak adlandırılan canlılar ölüleri parçalar ve azotu amonyağa dönüştürür.
7. Mikroorganizmalar bu amonyağı önce nitrite, daha sonra nitrata dönüştürür. Bu işleme Nitrifikasyon denir.
8. Nitrat halindeki azotun bir kısmı bitkiler tarafından yeniden emilirken bir kısmı da atmosfere geçer ve Azot döngüsü aşamaları tamamlanmış olur.
bilimci
Elementlerin Doğadaki Dönüşümü
Biyojeokimyasal Döngü Nedir?
Karbon (C), azot (N), fosfor (P), kükürt (S), hidrojen (H) ve oksijen (O) canlıların yapısında bulunan temel elementlerdir. Bu elementler ekosistemde sürekli olarak bir formdan başka bir forma dönüştürülür ve canlılar tarafından yaşamsal faaliyetler için tekrar tekrar kullanılır. Bu döngüye “biyojeokimyasal döngü” denir. Karbon, azot ve su döngüsü biyojeokimyasal döngülerden sadece birkaçıdır.
Karbon Döngüsü Nedir?
Karbon canlıların temel yapı taşlarından biridir. İnsan vücudunun kütlece yaklaşık %18’i karbondan oluşur. DNA, RNA gibi genetik materyallerde, protein, karbonhidrat ve yağların yapısında, atmosferde, kayaçlarda ve okyanuslarda karbon bulunur. Ekosistemde belirli miktarda bulunan karbon, canlı ve cansız varlıklar arasında bir döngü içerisinde sürekli kullanılır. Buna “karbon döngüsü” denir.
Görseli büyütmek için üstüne tıklayın.
Okyanustaki karbonun bir kısmının kaynağı okyanus tabanında biriken fitoplankton kalıntılarıdır. Biriken bu karbon yeryüzündeki kayaçların yapısına katılır. Zamanla fosil yakıtları oluşturan bu karbonun bir kısmı da kayaçların aşınması sonucu tekrar okyanuslara taşınır.
Karbon Döngüsünün Aşamaları Nedir?
Karbon döngüsünün ilk aşamasında fosil yakıtların yakılması, canlıların solunum yapması, volkanik patlamalar, orman yangınları ve canlıların çürümesi sonucu açığa çıkan karbondioksit atmosfere yayılır. Atmosferdeki karbondioksit karada bitkiler, okyanusta fitoplanktonlar (bitki benzeri, mikroskobik canlılar) tarafından kullanılır ve fotosentez yoluyla besine çevrilir. Besine çevrilen karbon bitkiler ve hayvanlar tarafından enerji ihtiyacını karşılamak için kullanılır. Karbon canlı solunumu ve çürüme sonucu atmosfere tekrar yayılır. Karbon döngüsü bu şekilde devam eder.
Azot Döngüsü Nedir?
Canlıların en önemli yapı taşlarından biri de azot elementidir. Proteinlerin, amino asitlerin ve genetik materyallerin yapısında bulunur. İnsan vücudunun kütlece yaklaşık %3’ü azottan oluşur. Azot atmosferde %78 oranında azot molekülü (N2 gazı) olarak bulunur. Ancak azot molekülü insanlar, hayvanlar ve bitkiler tarafından doğrudan kullanılamaz. İnsanlar ve hayvanlar azotun amonyum (NH4+) halini kullanabilirken bitkiler amonyum (NH4+) ya da nitrat (NO3-) halini kullanabilir.
Görseli büyütmek için üstüne tıklayın.
Azot Döngüsünün Aşamaları Nedir?
Döngünün ilk aşamasında atmosferde bulunan azot molekülü yağmurla birlikte toprağa karışır ya da topraktaki azot bağlayıcı bakteriler tarafından doğrudan atmosferden alınır. Azot, bakteriler tarafından sırasıyla amonyak (NH3), nitrit (NO2-) ve nitrata (NO3-) çevrilir. Nitrata çevrilen azotun bir kısmı bitkiler tarafından topraktan alınır ve amonyuma çevrilir. Hayvanlar ve insanlar bitkileri tüketerek azotu vücutlarına alır ve ihtiyaçları için kullanılırlar. Daha sonra azot, insan, hayvan ve bitki artığı olarak toprağa geçer. Ayrıştırıcılar tarafından toprakta amonyağa çevrilen azot döngüye tekrar girmiş olur.
Topraktaki bakteriler tarafından nitrata çevrilen azotun diğer kısmıysa topraktaki azot salan bakteriler tarafından azot molekülüne çevrilir ve atmosfere salınır. Azot döngüsü bu şekilde devam eder.
Azot döngüsünün en önemli bileşenlerinden biri de baklagillerin köklerinde yaşayan ve “rhizobia” adı verilen mikroorganizmalardır. Bu mikroorganizmalar havadaki azotu tutarak amonyağa çevirir. Bu şekilde bitkilere azot sağlarlar. Bitkiler de bu mikroorganizmalara yaşam ortamı ve besin sağlarlar.
Su Döngüsü Nedir?
Dünya’daki suyun yaklaşık %97’sini okyanus ve deniz gibi tuzlu sularoluşturur. Göl, nehir, buzullar ve yeraltı suları gibi tatlı suların oranı ise yaklaşık %3’tür. İnsanın vücudunun yaklaşık %60’ını su oluşturur. Canlılar için yaşamsal önemi olan su vücutta çözücü olarak görev yapmanın yanı sıra suda çözünmüş maddelerin hücre içine ve dışına taşınmasını sağlar. Aynı zamanda vücut sıcaklığını ayarlamada, fotosentezde, sindirimde ve oksijensiz solunum da kullanılır. Balık gibi suda yaşayan canlılara yaşam ortamı sağlar. Su döngüsünde birçok aşama bulunur. Bunlar yağış, yoğunlaşma, terleme, buharlaşma, yüzey akışı ve yeraltı sularının okyanuslara taşınmasıdır.
Görseli büyütmek için üstüne tıklayın.
Su Döngüsünün Aşamaları Nedir?
Güneş’ten gelen ısıyla buharlaşan yüzey suları atmosferde yoğunlaşarak bulutları oluşturur. Bulutlar rüzgâr yoluyla atmosferde farklı noktalara taşınır. Atmosferde nem oranının yüksek olduğu yerlerde ise bulutlardaki su kar, yağmur ve dolu gibi farklı şekillerde yeryüzüne ulaşır. Yeryüzüne ulaşan sular nehir, göl, dere ve bataklıklara karışır. Yeryüzüne ulaşan suyun bir kısmı bitkiler tarafından kullanılır ve terleme yoluyla atmosfere salınır. Bir kısmıysa toprak tarafından emilip yeraltında birikir. Yeraltı sularının bir kısmı kaynak suyu olarak yeryüzüne çıkar, diğer bir kısmıysa denizlere ve okyanuslara taşınır. Su döngüsü bu şekilde devam eder.
Kaynaklar:
- • Tüm canlıların yapı taşını oluşturan aminoasit ve proteinler ile nükleik asitler, hormon ve vitaminlerin yapısında yer alan azot canlı yaşamı için temel besin elementlerdendir. Doğadaki temel azot kaynağı atmosferdir ve atmosferin yaklaşık %78,8’ini azot gazı oluşturur. Bitkiler ve organizmaların büyük bölümü atmosferdeki serbest azottan besin maddesi olarak yararlanamaz. Bunun için azotun çeşitli süreçlerden geçmesi gerekir.[1]Azot döngüsündeki bu önemli süreçler fiksasyon, amonifikasyon, nitrifikasyon, denitrifikasyon, mineralizasyon ve asimilasyon olaylarıdır.
- • Azotfiksasyonu; azot gazının atmosferik, biyolojik ve endüstriyel süreçlerle nitrat (NO3-) ve nitritlere (NO2-) dönüştürülmesi olayına azot fiksasyonu (bağlanması) denir. Fiksasyon süreçlerinin %12’si atmosferik fiksasyonla, %59’u biyolojik fiksasyonla, %29’u ise suni fiksasyon (kimyasal gübre üretimi) yoluyla toprağa bağlanır.[2]
- • Bir bitki veya hayvan öldüğünde veya bir hayvan dışkıladığında ortaya çıkan azotun ilk formu organiktir. Organik bileşiklerden amonyum iyonlarının türemesi olayı amonifikasyon olarak tanımlanır.[3],[4]
- • Topraktaki amonyum iyonlarının kademeli olarak nitrit ve nitrat iyonlarına dönüştürülmesi olayına nitrifikasyon denir. Nitrifikasyonun tersi olan süreçlerle azotun gaz biçimine dönüştürülmesi süreci ise denitrifikasyon olarak adlandırılır. Çeşitli bakteri ve mantarlar aracılığıyla gerçekleştirilen bu süreç bitiminde azot gaz halinde atmosfere iletilir.[5]
- • Karmaşık azotlu bileşiklerin ayrışma ve dönüşmesine mineralizasyon, bunun tersine mineral azot formlarının canlı organizma dokularına alınarak karmaşık bileşikler içinde organik olarak tutulması olayına asimilasyon (özümleme) adı verilir.[6]
- • Tüm bu süreçlerden yola çıkarak azot döngüsünü şu şekilde özetlenebilir: Volkanik faaliyetler, yıldırım ve şimşek gibi atmosferik olaylarla ortaya çıkan serbest azot atmosferik fiksasyon yoluyla nitrit ve nitrata dönüşür. Nitrit ve nitrata dönüşen azot yağışlarla toprağa ulaşır.
- • Veya doğrudan toprakta ya da bazı bitki gruplarının köklerindeki yumrularda yaşayan azot bağlayan bakteriler, atmosferde serbest halde bulunan azot gazını bünyelerine alarak amonyağa (NH3) dönüştürür. Fazla amonyak, toprağa salınır ve burada nitrifikasyon bakterileri tarafından önce nitrite, sonra da nitrata dönüştürülür.
- • Nitrat bitkiler tarafından emilir ve protein gibi önemli moleküllerin üretiminde kullanılır. Böylece azot, besin zincirine girer. Azot, bitkiler ve hayvanlar atık ürettiklerinde ya da öldüklerinde, ayrışma işlemiyle amonyak formunda tekrar toprağa döner. Toprakta bulunan denitrifikasyon bakterileri de nitrit ya da nitratı yeniden azot gazına dönüştürür. Böylece azot tekrar atmosfere karışır.[7]
Kaynaklar:
[1] Koray Haktanır ve Seviç Arcak, Toprak Biyolojisi: Toprak Ekosistemine Giriş. (Ankara: Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Yayınları, 1997), 126.
[2] J. N. Galloway ve ark., "Nitrogen cycles: past, present, and future generations". Biogeochemistry, no. 70, (2004): 153–226.
[3] Haktanır ve Arcak, Toprak Biyolojisi, 287
[4] B. Smith, R. L. Richards ve W. E. Newton, Catalysts for Nitrogen Fixation : Nitrogenases, Relevant Chemical Models and Commercial Processes, (Boston: Kluwer Academic Publishers, 2004), 57.
[5] Vaclav Smil, Cycles of Life: Civilization and the Biosphere, (USA: Scientific American Library, 1997), 128.
[6] Haktanır ve Arcak, Toprak Biyolojisi, 286.
[7] “Azot Döngüsü,” TEMA, erişim Haziran 2018, http://toprak.tema.org.tr/web_20002_1/entitialfocus.aspx?primary_id=9085&type=1634&target=categorial1&detail=single&sp_table=&sp_primary=&sp_table_extra=&openfrom=sortial
Sonraki Konu
Toprak Karbon Döngüsü
