Çevre Biyolojisi

Transkript

1 Çevre Biyolojisi Bölüm Temel Ekolojik Kavramlar ve Süreçler Çağatay Tavşanoğlu Güz

2 Biyojeokimyasal döngüler ve madde geri kazanımı Ekosistem boyunca enerji akışı tek yönlü bir süreçtir Yaşam için gerekli maddeler ise sürekli yeniden kazanılır

3 Biyojeokimyasal döngüler değişik alansal ve zamansal ölçeklerde gerçekleşir Yaşam için altı döngü önemlidir: Karbon Azot Oksijen Fosfor Kükürt Su

4 Biyojeokimyasal döngüler Gaz bileşikleri: Karbon, Azot, Oksijen, Su, Kükürt Gaz bileşiği olmayan: Fosfor H 2 S CO 2 O 2 N 2 O 3 H 2 O Daha kısıtlı bir ölçekte gerçekleşir, dolaşımın zaman ölçeği atom ve moleküllerin yazgısına bağlıdır Sediment ve kayalara bağlı kalırlarsa, milyonlarca yıl organizmalar tarafından kullanılamazlar Besin ağı döngüsüne giren bileşikler hızlıca dolaşıp, uzun dönemli jeolojik döngüye katılırlar SO 2

5 Küresel sistemin etkileşim halinde bulunan dört temel bölümü: Hidrosfer Litosfer Atmosfer Biyosfer

6 Hidrosfer Okyanuslar Derin, su hacmi yüksek Maddelerin değişimi çoğunlukla yüzeyde ve nehirler yoluyla gelen akıntının var olduğu karayla sınır kesimlerde gerçekleşir Okyanuslar, çoğu maddenin nihai deposudur (uzun zaman ölçekleri, derin okyanus suları) Tatlı sular Su kütlesi az, elementler sediman halinde kilitli kalmaz İçerdikleri maddeleri yağmurlar, yüzey akıntısı ya da yer altı suyu ile alırlar

7 Litosfer Kayaların yıkanması ve maddelerin erozyon ile birikmesi sonucu oluşan bir toprak tabakası hakimdir Toprak katı olduğundan, maddelerin hareketi hava ve suya göre çok yavaş ve çok kısa mesafelerde gerçekleşir Besin maddelerindeki bölgesel ve yerel eksiklikler karasal ekosistem süreçlerini güçlü bir şekilde etkiler

8 Atmosfer Troposfer Stratosfer Büyük miktarlarda Azot ve Oksijen içerir Karbondioksit gazı, su buharı Daha başka birçok gaz ve ince parçacık için taşınma ortamı

9 Biyosfer

10 Hidrolojik döngü Hidrosfer, atmosfer, litosfer boyunca suyun dolaşımı Bölgesel iklimleri değiştiren temel bir etmendir Ekosistemdeki besin maddeleri ve kirleticiler gibi çözünebilir maddeleri taşıyabilme yeteneği Su, tüm yaşam çeşitleri için vazgeçilmezdir

11 Karbon döngüsü Yaşamın tümü karbon kimyası üzerine kurulmuştur Organik karbonun depoları: Atmosferdeki CO 2 gazı (% 0,03 oranında) Sudaki çözünmüş karbonat (CO 3 2- ) ve bikarbonat (HCO 3- ) iyonları Sedimenter kayaçlara bağlı olan inorganik karbonun, bu depolarla etkileşimi yavaştır

12 Karbon döngüsü

13 Atmosferik CO 2 artışı

14 Oksijen döngüsü Atmosferik oksijenin kaynağı: fotosentez su moleküllerinin üst atmosfer tabakalarında ayrışması Canlılığın oluşumu, fotosentezin evrimi, atmosferik oksijenin oluşumu, % 20

15 Oksijen döngüsü Atmosferik oksijen seviyesi dengededir Fotosentez Solunum Ormanlar ve sucul fitoplankton çok önemlidir Ozon un yaşamı koruması UV + O 3 O + O 2 O 3 + ısı Kirleticiler: CFC, azot oksitler

16 Besinsel element döngüleri Temel su ve karbon döngüleri, organizmalara gereken besin maddelerinin döngüleri ile desteklenir Bu döngülerde ayrıştırıcıların kritik rolüne dikkat edilmelidir Azot döngüsü Fosfor döngüsü Kükürt Döngüsü

17 Azot döngüsü Atmosferin %80 i N 2, inaktif bir gazdır Protein ve nükleik asitler gibi biyomoleküllerin yapısına girer Sadece birkaç bakteri ve siyanobakteri azot gazını biyolojik olarak kullanışlı forma çevirebilmektedirler (azot fikse eden organizmalar) Atmosferik bolluğuna karşın, ekosistemlerde kullanılabilir azot genellikle azdır ve canlılar için sınırlayıcı bir faktördür

18 Azot döngüsü Azot biyolojik maddelerin yapısına girdiğinde, geri dönüşümü için mikrobik bozunma süreçlerine bağımlıdır

19 Biyolojik azot fiksasyonu Gaz halindeki azotun, nitrojenaz enzimi ile yüksek miktarda enerji harcanarak amonyağa dönüşümü (bazı bakteriler ve siyanobakteriler)

20 Nitrifikasyon Amonyağın, toprak bakterileri tarafından nitrata dönüşümü. Amonyak-Nitrit (Nitrosomonas ve Nitrococcus), Nitrit-Nitrat (Nitrobakter)

21 Özümseme (Asimilasyon) Nitratın ya da amonyağın, bitkiler tarafından alınarak protein ve nükleik asitlerinin yapısına katılması. Bu maddeler besin zinciri boyunca her bir trofik seviyede sindirme yoluyla yeniden özümsenir

22 Amonifikasyon Organizmaların azot içeren atık ürünlerinin, toprakta ve sucul ortamda bulunan amonifikasyon bakterileri tarafından amonyağa ayrıştırılması

23 Denitrifikasyon Nitratın kullanılmayan gaz halindeki azota indirgenmesi (anaerobik denitrifiye edici bakteriler)

24 Fosfor döngüsü Fosfor, fosfolipitlerin, nükleik asitlerin ve ATP nin yapısında bulunur Gaz olarak bulunmadığından atmosferin rolü çok az Asıl fosfor deposu sedimenter kayaçlar

25 Fosfor döngüsü Kayaçlar, erozyon Karasal-denizel fosfor döngüleri Kayaçlarda milyonlarca yıl kilitli 50 döngü Guano İnsan kaynaklı fosfor Kanalizasyon Gübreler

26 Kükürt döngüsü Kükürdün çoğu kaya ve minerallerde bağlanmış durumdadır Ancak, canlılar için nadiren sınırlayıcı bir etmendir

27 Kükürt döngüsü Doğal kükürt döngüsünde, kükürt atmosfere doğal yollarla girer Ancak günümüzde kükürt salınımının çoğu fosil yakıtların yakılması ve metal sülfitlerin eritilmesi gibi insan faaliyetleri ile gerçekleşmektedir

28