Fotosentez ve Madde Döngüleri

 DERS KİTABI CEVAPLARINA BURADAN ULAŞABİLİRSİNİZ! 

Fotosentez ve Madde Döngüleri 

Canlıların, yaşayabilmeleri için besinlerden sağladıkları enerjiye gereksinimleri vardır. Bazı canlılar besinlerini kendileri üretirken, bazıları da diğer canlılardan karşılarlar. Ayrıca, bir grup canlı da besinlerini diğer canlıların atıklarından ve ölülerinden karşılamaktadır. Dolayısıyla, canlılar beslenme biçimlerine göre, üreticiler, tüketiciler ve ayrıştırıcılar olmak üzere üçe ayrılmaktadır.

Üretici Canlılar

Besinlerini, fotosentez yaparak, güneş ışığı, topraktaki mineraller ve su yardımıyla kendileri üreten canlılara üretici canlılar denilmektedir. Bitkiler, su yosunları, planktonlar, fotosentetik tek hücreliler bu grubun üyeleri arasındadır.

Fotosentez ve Madde Döngüleri 

Tüketici Canlılar

Besinlerini, başka canlılardan karşılayan tüketici canlılar üçe ayrılmaktadır:

– Otçullar (Otoburlar): Bitkisel organizmalarla beslenen bu grup, Gevişgetirenler, kemirgen memeliler, böcekler, kabuklular ve yumuşakçalardan oluşmaktadır. Örnek olarak, sığır, koyun, keçi, deve, at, eşek, zebra, geyik, gergedan, fil, vb. sayılabilir.

– Etçiller (Etoburlar): Çok çeşitli, birbirine benzemeyen ve etle beslenen türleri kapsar. Örnek olarak, kedi, köpek, gelincik, deniz fili, fok, kuyruksüren, kartal, aslan, yılan, vb. sayılabilir.

– Hepçiller (Hepoburlar): Hem et hem de otla beslenebilen insan, karga, ayı, maymun, serçe, kaplumbağa gibi canlılardan oluşmaktadır.

Ayrıştırıcı Canlılar

Çürükçüller de denilen, mantarlar ve bazı bakterilerden oluşan bu grup, besin piramidinin her basamağında yer alarak, hem üretici hem de tüketici canlıların ölülerini ve atıklarını besin olarak kullanır. Ayrıştırma sonrasında ortaya çıkan ve toprağa karışan azot, üretici canlılar tarafından yeniden kullanılır ve besin döngüsünün sürmesi sağlanmış olur.

Besin Zinciri, Besin Ağı Ve Besin Piramidi

Canlı (hayvanlar, bitkiler, organizmalar) ve cansız (güneş, hava, toprak, su) varlıkların ilişkileri ve etkileşimleriyle oluşan, karasal veya sucul herhangi bir ekosistemde, madde ve enerjinin üretici canlılardan tüketici canlılara aktarılması bir “besin zinciri” oluşturur.

Bir besin zinciri örneği incelendiğinde, zincirin birinci halkasını her zaman üretici canlıların (örneğin sebzeler), ikinci halkasını üretici canlılarla beslenen birinci dereceden tüketici canlıların (örneğin sebzeyle beslenen tavşan), üçüncü halkasını birinci dereceden tüketici canlılarla beslenen ikinci dereceden tüketici canlıların (örneğin tavşanı yiyen yılan), dördüncü halkasını ise birinci ve ikinci dereceden tüketici canlılarla beslenen üçüncü dereceden tüketici canlıların (örneğin tavşanı ya da yılanı avlayan kartal) oluşturduğu görülür.

Birden fazla besin zincirinin iç içe geçmesi ise “besin ağı”nı oluşturur. Örneğin, yukarıdaki örnekten yola çıkarsak, sebzeleri yalnızca tavşanlar tüketmemekte, burada sayılamayacak kadar çok tüketici canlı tarafından tüketilmektedir. Bunların her biri farklı bir zincirin halkası olarak düşünüldüğünde ortaya çok karmaşık bir ağ çıkmaktadır. Örneğin, insanlar solucan yememekte, ancak solucanla beslenen tavuğu yemektedirler. Ayrıca, solucanı yalnızca tavuk yememekte ve gene tavuğun atıklarından başka canlılar da beslenmektedir.

Eğer, yukarıdaki zincir ve ağ örneklerinden yola çıkılarak bir besin piramidi oluşturulursa, en alttaki üretici canlılardan en üstteki tüketici canlılara doğru gidildikçe, aktarılan enerji giderek azalır. Ayrıca, besin piramidinde, tepeye doğru çıkıldıkça, zehirli madde birikimi artarken, biyokütle ve canlı sayısı azalır.

Fotosentez (Işılbileşim)

Fotosentez, klorofil molekülüne sahip üretici canlıların ışık enerjisini kullanarak şeker ve oksijen üretmesidir. Klorofil, bitkilerin hücrelerindeki kloroplast içinde bulunmaktadır. Klorofil, bitkilerin kök hücreleri gibi ışık görmeyen kısımlarında bulunmaz. Fotosentez yapabilen bazı bakteri ve alg hücrelerinde ise, klorofil sitoplazmada bulunur. Işık, bitkinin yaprağındaki kloroplastlarda bulunan klorofillere ulaştığında, klorofiller ışık enerjisini kimyasal enerjiye dönüştürürler. Fotosentez sırasında, üretici canlı, havadan aldığı karbondioksiti, güneşten aldığı ışığı, topraktan aldığı suyu ve madensel tuzları kullanarak glikoz ve oksijen üretir.

Karanlıkta tamamen duran fotosentez, yalnızca güneş ışığıyla gerçekleşmez. Yapay ışık da kullanılabilir. Işığın farklı renkleri fotosentezin hızını etkiler. Kırmızı ve mor ışık en iyi sonucu verirken, bitkilerin yeşil ışığı yansıtmaları nedeniyle, fotosentez yeşil ışıkta yavaşlar. Fotosentezin hızını etkileyen diğer faktörler, karbondioksit miktarı, su miktarı, ışığın şiddeti ve sıcaklıktır. Ancak, bu faktörlerin değer artışı belli bir noktaya geldiğinde fotosentez hızı sabitlenir ya da örneğin 30 derecenin üzerindeki sıcaklıklarda görevli enzimlerin yapıları bozulduğundan hız düşer. Fotosentezin hızı, ayrıca bitkinin kalıtsal özelliklerine, yani kloroplast sayısı, klorofil miktarı, yaprak yüzeyinin büyüklüğüne de bağlıdır.

Fotosentez Ve Solunum

Solunum, oksijenli solunum ve oksijensiz solunum olmak üzere iki türdür. Bazı canlılar akciğerleriyle, bazıları derileriyle, bazıları da solungaçlarıyla solunum yaparak besinleri enerjiye dönüştürüler. Bitkiler de havadaki oksijeni yapraklarındaki gözeneklerle alırlar ve ışıklı ortamda hem fotosentez hem de solunum yaparken, karanlık ortamda yalnızca solunum yaparlar. Yüksek yapılı ve enerji gereksinimi fazla olan organizmaların “oksijenli solunum”u mitokondride gerçekleşir. Glikoz ve oksijen ile, karbondioksit, su ve enerji denklemi kurulur. Oksijenli solunumda glikoz tamamen parçalandığından daha fazla enerji elde edilir.

Sitoplazmada gerçekleşen “oksijensiz solunum”da ise, besinler oksijen kullanılmadan parçalanarak enerjiye dönüştürülür. Burada da glikoz ile, laktik asit ve enerji denklemi kurulur. Bakterilerin, mantarların, bazı tek hücreli canlıların yaptıkları oksijensiz solunum, gerektiğinde yüksek yapılı canlılarda da gerçekleşir. Örneğin, insanın kas hücrelerine ulaşan oksijenden sağlanan enerji yetersiz kaldığında, kas hücrelerinde oksijensiz solunum devreye girer.

Üretici canlılar fotosentezle karbondioksit ve suyu kullanarak, glikoz ve oksijen üretmektedir. Tüketici canlılar ise bunun tam tersini yaparak solunumla glikoz ve oksijeni kullanarak karbondioksit, su ve enerji üretmektedir. Böylece, fotosentez ve solunum bir döngü oluşturmaktadırlar.

Madde Döngüleri (Çevrimler)

Canlıların yaşamaları için gerekli olan su, karbon, fosfor, kükürt (sülfür), oksijen, azot gibi çeşitli maddelerin canlı ve cansız varlıklar arasında alınıp verilmesi hareketlerine “madde döngüsü” denilmektedir. Dünyada yaşamın sürmesi için kullanılan tüm maddelerin aynı zamanda eksildikçe üretilebilmesi de gereklidir.

– Su Döngüsü:

Okyanuslardan, denizlerden, göllerden, akarsulardan buharlaşarak atmosfere çıkan su, atmosferde yoğunlaşarak yağışlarla yeniden toprağa, yer üstü ve yeraltı su kaynaklarına karışmaktadır. Ayrıca, canlıların oksijenli solunumu sonucunda da su üretilir. Su döngüsü, “kısa döngü” ve “uzun döngü” olmak üzere iki farklı biçimde gerçekleşir. Buharın yağmur, kar, dolu gibi yağışlarla yeryüzüne dönmesi kısa döngüdür. Uzun döngüde ise, canlıların solunumlarından ve terlemelerinden oluşan su buharı da aynı biçimde, yağışlarla kara ve denizlere döner. Bu suyun bir kısmı da yer altı sularını besler.

– Karbon Döngüsü:

Bütün organik bileşiklerin yapı taşlarından olan karbon, doğada hem mineral hem de organik bileşik olarak bulunur. Bitkiler, güneş ışığı ve su yardımıyla karbondioksiti karbonhidratlara dönüştürürken, bazı bakteriler de ışık enerjisi olmadan, demir, kükürt gibi inorganik bileşiklerden “kemosentez” yoluyla organik madde sentezi yapar. Solunum sonucunda atmosfere bırakılan karbondioksit, üretici canlılar tarafından fotosentezle yeniden kullanılır. Canlılar öldüklerinde, petrol ve kömür gibi fosil yakıtlara da dönüşmektedir. Bu yakıtların kullanılması da atmosfere karbondioksit yaymaktadır.

– Oksijen Döngüsü:

Suda çözünmüş durumda, havada ise gaz olarak bulunan oksijen, atmosferde azottan sonra en çok bulunan elementtir. Sular başlıca oksijen kaynağıdır ve solunum sonucu hidrojenle birleşen oksijen yeniden suya dönüşür. Algler (su yosunları) ise dünya oksijen oranının büyük bölümünü karşılarlar. Oksijenli solunumda atmosfere karbondioksit verilirken, fotosentez sırasında da bu karbondioksit kullanılıp oksijen üretilir.

– Azot Döngüsü:

Protein, enzim, DNA gibi yaşamsal önemi olan yapılarda da yer alan azot, atmosferde en çok bulunan gazdır. Azotun, havadan toprağa, topraktan üretici canlılara, üretici canlılardan tüketici canlılara ve yeniden toprağa ve havaya geçmesi azot döngüsünü oluşturur. Şimşek ve yıldırım gibi atmosfer olaylarındaki elektrik boşalımları nitrat oluşturur ve yağışlarla birlikte azot toprağa bağlanır. Canlılar tarafından doğrudan kullanılamayan azotu, topraktaki bakteriler üretici canlıların kullanabileceği biçime getirir. Topraktaki azotlu atıklar da yine bazı bakteriler tarafından gaz halinde atmosfere verilir.

– Fosfor Döngüsü:

Adenozin trifosfat (ATP) molekülünde, hücre zarında, kemik ve dişlerin yapısında bulunan fosfor, diğer elementler gibi bileşik durumundadır. Fosfor bileşikleri, nitrat ve sülfirik asit gibi başka bileşiklerle reaksiyona girerek çözülürler ve fosfat tuzları bitkilerce absorbe edilebilirler. Bitkilerin tüketici canlılar tarafından yenilmesiyle de fosfor dolaylı yoldan bu canlılara geçmiş olur. Organik fosfatlar,organizmaların ölülerinin ayrıştırıcı canlılar tarafından inorganik duruma çevrilmesiyle yeniden toprağa geçer.

– Kükürt (Sülfür) Döngüsü:

Proteinlerin biyosentezinde önemli yeri olan kükürt, hem element, hem sülfit ve sülfat gibi çeşitli biçimlerde bulunmaktadır. Bakteriler, organik kükürtü önce hidrojen sülfide, sonra sülfit ve sülfatlara dönüştürülür. Sülfatlar, üretici canlılar tarafından proteinlerin biyosentezinde kullanılır ve tüketici canlılara aktarılır. Organik atıklar, bu süreci yeniden başlatır ve canlılarla çevre arasındaki döngü sürer. Petrol ve kömürün yapılarında da bulunan kükürt, bu yakıtların kullnılmasıyla da kükürt dioksit olarak atmosfere karışır.

Kaynakça:

– David O. Hall, Krishna Rao, “Photosynthesis (Studies in Biology)”, Cambridge University Press, 6th ed.

– Bobbie Kalman, Jacqueline Langille, “What Are Food Chains and Webs? (The Science of Living Things)”, Crabtree Pub Co.

 DERS VE ÇALIŞMA KİTABI CEVAPLARINA BURADAN ULAŞABİLİRSİNİZ