Biyosfer kelimesi sözlükte; üzerinde hayat olan yeryüzü bölgesi anlamına gelmektedir ve dilmize Fransızca Biosphere sözcüğünden geçmiştir. Coğrafi terim olarak ise; canlıların yaşadığı, sürekli enerji ve besin alışverişinin gerçekleştiği, görece ince yeryüzü ve su katmanıdır.

Ekosistem

Yeryüzünde yaşam başlamadan önce büyük bir bölümünün; metan, amonyak, hidrojen sülfür ve su buharından oluşan bir gaz karşımıyla çevrili, sığ denizler ve çıplak kayalarla kaplı olduğu düşünülmekdir.Buna göre; Litosfer (taş ve toprak), hidrosfer (su) ve atmosferden (hava küre) oluşan bu dünya milyonlarca yıl güneş enerjisinden kaynaklanan kimyasal ve fiziksel olaylayrın etkisi altında kaldı. Sonunda, şekilsiz, peltemsi, çevredeki enerjiden yararlanabilen ve kendi benzerlerini üretilebilen ilk canlılar ortaya çıktı. Böyle canlı varlıklar, dünyanın görece ince (yaklaşık 30 km kalınlıkta) üst katmanı olan biyosfere yerleşip çeşitlenmeye başladılar.

Biyosferdeki canlılar, en basit tekhücrelilerden insana kadar uzanan büyük bir çeşitlilik gösterir. Belirli bir bölgede yaşayan değişik türden canlılar, yaşadıkları çevrenin cansız bileşenleriyle birlikte ekosistemi oluşturur.

Canlı Türleri

  1. Üretici Canlılar; yeşil bitkiler, yaşam için gerekli temel besinleri, fotosentez yoluyla su ve karbon dioksitten oluşturabildikleri için üretken canlılardır.
  2. Tüketici Canlılar; bitkilerle beslenen ve bitkilerin depoladığı enerjiyi başka biçimlere dönüştürerek kendi yararlarına kullanan canlıları kapsar; bütün hayvan türleri bu kategoridendir.
  3. Ayrıştırıcılar; organik birikintileri basit bileşenlerine ayrıştırarak, bitkilerin üretim sürecinde yeniden kullanabilecekleri biçime dönüştüren mikroorganizmaları içerir.Biyosferdeki tüm canlılar, işlevlerine göre üç kategoride toplanabilir.

Enerji Dönüşümleri

Yaşamın temel enerji kaynağı olan güneş ışınları ve güneş enerjisinin canlıların yararlanabileceği besinlere dönüştürülmesinin ilk evresi fotosentezdir. Fotosentez ile klorofil tarafından emilen güneş ışığı, karbondioksit ve su, karbonhidrat ve oksijene dönüştürülür. Böylece klorofilde biriken enerji, karbonhidrat oluşumuyla daha üst enerji düzeyine yükselir. Bu karmaşık süreçte, yüksek enerjili fosfat bağları kurularak adenozin trifosfat (ATP) açığa çıkar. Bu sürecin son ürünleri olan karbonhidratlar ve yüksek enerjili bileşikler, bitki yiyenlerden (otçul) hayvan yiyenlere (etçil) kadar uzanan bir dizi canlının besinidir. Ekosistemin beslenme zinciri bu yoldan kurulur.

Yeryüzüne ulaşan Güneş ışığının ancak yüzde 25’i fotosentezde kullanılabilecek dalga boylarındadır; bu dalga boyundaki ışığın da ancak bir bölümü yeşil bitkiler tarafından kullanılabilir. Gelen ışınların organik maddeye dönüştürülmesindeki verim oranı en çok yüzde 3, genellikle de yüzde 1 ya da daha azdır. Bu enerjinin besine dönüşmesi ve bitkilerden hayvanlara aktarılması sırasında, her basamakta yararlanma oranı giderek düşer. Bitkilerde depolanan enerjinin ancak yüzde 10-15 kadarı, otçul hayvanlar tarafından doku bileşenlerine dönüştürülebilir.

Madde çevrimi

Enerji, Güneş ışınlarından bitki ve hayvanlara doğru akar ve bu akışın her basamağında kayba uğrarken, yaşam için gerekli olan kimyasal elementler (karbon, azot, oksijen gibi) de biyojeokimyasal çevrimle cansız doğadan canlılara doğru akar ve sonunda organik parçalanma ürünleri biçiminde cansız doğaya geri döner.

Gaz halindeki elementler hava veya su yoluyla canlılara aktarılırken; magnezyum, bor, kükürt, kalsiyum ve potasyom gibi mineral halindeki topraktaki elementler, su aracılığıyla bitkiler tarafından emilir ve hayvanlara iletilir.

Üstün yapılı hayvanlardaki metabolizma süreçlerinin enerji kaynağı olan oksijen, solunum yoluyla alınır, organik ürünlere bağlanır, su ve karbon dioksidin bileşimine girer, sonunda serbest oksijen biçiminde fotosentezle atmosfere döner. Ayrıca suyun ve minerallerin bileşiminde yer alan bir element olarak biyosferdeki çeşitli madde çevrimlerine de katılır.

Atmosferin yaklaşık yüzde 80’ini oluşturan serbest azot, ancak bazı bakteriler ve algler tarafından nitrit, nitrat ya da amonyağa dönüştürüldükten sonra bitkiler tarafından kullanılabilir; böylece aminoasitlerin ve bitkisel proteinlerin yapısına katılır. Suda çözünen bu azot bileşikleri, nitrat bozucu bakteriler tarafından parçalandığında hem enerji, hem de ya atmosfere dönen ya da başka bileşiklere katılan serbest azot açığa çıkar.

Birçok elementin gaz bileşenleri biyojeo-kimyasal çevrime katılırken, bazı elementlerin biyosferdeki çevrimi özellikle suya bağlı olarak gerçekleşir. Yeşil bitkilerin besince zengin topraktan aldıkları suda çözünmüş bileşikler, bu bitkilerin hücre yapılarına katıldıktan sonra, beslenme zinciriyle hayvanlara geçer, bitki ve hayvanların ölüp çürümeleriyle de toprağa geri döner. Suda çözünen bazı bileşikler buharlaşmayla atmosfere taşınır ve yağışlarla yeniden yeryüzüne iner.

Kalsiyum, potasyum, silisyum ve magnezyumun biyosferde önemli rolleri vardır; örneğin magnezyum, klorofil moleküllerinin temel elementidir; kalsiyum ve silisyum hayvanların kabuk, kemik ve dişlerinin oluşumuna katılır; demir, manganez ve sodyum, canlılarda az ya da eser miktarda bulunmakla birlikte gene de yaşamsal önem taşır.

Biyosferdeki karbonun büyük bölümü, ya kayaçlarda ve okyanuslarda inorganik karbonatlar biçiminde ya da kömür, petrol, doğal gaz gibi organik fosil yakıtlarında bulunur. Karbon, atmosferde karbon dioksit, canlılarda karbonhidrat ve öbür organik bileşikler biçiminde yer alır. Atmosfer ile hidrosfer arasındaki karbon dioksit değişimi fotosentez ve solunum yoluyla gerçekleşirken, fosil yakıtlar atmosferdeki karbon dioksidin yoğunluğunu artırmakta, bu artan miktarın önemli bir bölümü de çözünmüş halde deniz suyuna geçmektedir.

Proteinin bileşiminde karbon ve azotun yanı sıra kükürt de bulunur. Karbonun indirgenmesi için yeşil bitkiler ve güneş ışığı gerekliyken, azot ve kükürtün oksijensiz ortamda indirgenmesini genellikle mikroorganizmalar sağlar. Bu etkinliğin en yoğun gerçekleştiği yerler oksijence yoksul topraklar, turbalıklar ve bataklıklardır.

Kükürt, genellikle suda çözünen sülfat bileşikleri biçiminde aktarılırsa da, bu elementin çevrimi azot ve karbon çevrimi kadar iyi bilinmemektedir. Ölen canlıların bakteri ve mantarlar tarafından ayrıştırılmasıyla mineral biçimine dönüşen kükürt, oksijensiz koşullarda hidrojen sülfür gibi sülfür bileşiklerine indirgenebilir. Hidrojen sülfürün önemli bir bölümü de su ekosisteminin derin (oksijensiz) bölgelerinde oluşur. Fosil yakıtlar atmosfere büyük ölçüde kükürt dioksidin karışmasına ve çevre kirlenmesine yol açar. Fosfor doğada çok az bulunur; örneğin gübre katkısıyla artırılmış yoğun fosfor birikimi de bir ekosistemin dengesini ciddi biçimde bozabilir.

Su, çok yönlü etkisiyle yaşam için temel maddelerin başında gelir; atmosferde sıvı ve gaz biçiminde bulunarak iklimi düzenler. Yaşam denizde başlamış, sularda gelişmiş ve karalara yayılmıştı; bugün de suya bağımlı olarak sürmektedir. Kullanılabilir suyun karalar üzerindeki dağılımı, bitki örtüsünü doğrudan belirleyen etkenlerden biridir. Su, bir yandan yeryüzündeki kay alan aşındırır, oyar, taşır ve çökeltirken, bir yandan da göl, bataklık, akarsu ve denizleri oluşturup, biçimlendirir. Güneş ışığı karalardaki ve denizlerdeki suyu buharlaştırarak atmosfere katar; su buharı hava akımlarının etkisiyle yer değiştirir ve yağmur ya da kar biçiminde yeryüzüne döner. İçinde çözünmüş madde taşıyan su, aynı zamanda yüzey gerilimi en yüksek olan sıvıdır. Bitkiler suyu büyük ölçüde kökleriyle alır ve terleme olarak bilinen işlemle yapraklarından buharlaştırır. Bütün canlıların temel bileşeni olan su, aynı zamanda besinlerin dokulara aktarılmasını sağlayan bir ortam ve vücut sıcaklığı gibi bazı iç koşulların düzenlenmesine yardımcı olan önemli bir etkendir.


Kaynak ve ileri okuma için;