Canlıların yapısını oluşturan çok atomlu büyük molekülerin (protein, yağ, karbonhidrat, vitamin, nükleik asit, hormon, enzim gibi) hepsinin yapısında karbon, hidrojen ve oksijen elementleri bulunur. Bu elementlerin hava ve canılar arasındaki aktarılma hareketine madde döngüsü denir. Madde döngüsü sayesinde toprak, su ve havadaki madde bileşimi dengede tutulur. Böylece canlı yaşamı için uygun olan ortamlar oluşturulur. Canlı yapısında en fazla bulunan elementler karbon, hidrojen, oksijen ve azottur. Bu nedenle canlı yapı ve yaşamını etkileyen en önemli döngüler karbon, oksijen, su ve azot döngüleridir.

1. Su Döngüsü

Yeryüzünün %75’i sularla kaplı olup, bunun büyük bir bölümü deniz ve okyanuslarda bulunur. Yeryüzündeki su molekülleri, güneş ışığı ve yer çekiminin etkisiyle düzenli hareket eder ve doğada yer değiştirir. Su döngüsü, havadaki su buharı ile yeryüzündeki suyun yer değiştirmesi sürecinde gerçekleşir. Çünkü, Dünya üzerindeki su milyonlarca yıldır hep aynıdır.

Su döngüsü sırasında suyun buharlaşıp havaya karışması, bulutların oluşması ve yağış olarak yeryüzüne geri dönmesi olayları gerçekleşir. Yeryüzündeki suyun ısınarak gaz hâline dönüşmesi olayına buharlaşma denir. Buharlaşma olayını, güneş ışığının taşıdığı enerji sağlar. Buharlaşma sonucu havadaki nem oluşur.

Havadaki nemin yoğuşması sonucu ise havadaki bulutlar oluşur. Bulutlar, havadaki su buharını bir bölgeden başka bölgelere taşırlar. Bulutlar soğuk havayla karşılaştıkların hemen sıvılaşıp yağmur, dolu, kar yağışlarının oluşmasına (yoğuşma olayı) neden olurlar.

Suyun buharlaşması ve yoğuşması olayları, molekül ısısının değişmesinin sonucunda gerçekleşir. Su döngüsünün gerçekleşmesi sırasında, yeryüzünün farklı bölgeleri sulanmış olur. Bunun sonucunda kaynaklar, akarsular, göller ve yer altı suları oluşur.

2. Karbon Döngüsü

Karbon canlıların en önemli bileşenidir. Çünkü, karbonhidratların, yağların ve proteinlerin yapısında yer alır, Hava % 0,03 oranında karbon dioksit içerir. Bitkiler fotosentez yaptığında, havadan aldıkları karbon dioksitteki karbon atomları bitkideki glikoz ya da nişastanın parçası olur. Glikozun bir kısmı bitki tarafından hücresel solunum ile parçalanır. Glikoz içindeki karbon tekrar karbon dioksit molekülünün bir parçası olur ve tekrar havaya salınır.

Karbon dioksit, hayvansal ve bitkisel organizmaların yapısıyla birlikte kömürleşme ve petrolleşme ile yer altı kaynaklarına dahil olur. Bunların (benzin, doğal gaz, kömür), zamanla çıkarılıp yakılması sonucunda yeniden ana kaynak olarak atmosfere gaz hâlinde döner ve fotosentez reaksiyonlarına katılır. Bitkideki karbonun bir kısmı hayvanlar tarafından yenir. Hayvanlar solunum yapar, karbonun bir kısmını karbon dioksit olarak geri havaya salar.

Bitki ya da hayvan öldüğü zaman, çürükçüller bu ölüler ile beslenir. Böylece karbon elementi, çürükçülün vücudunun bir parçası olur. Bunlar solunum yaptığında karbon dioksiti tekrar havaya bırakırlar.

3. Oksijen Döngüsü

Karbon döngüsünün tersi şeklinde gerçekleşir. Atmosfer havasında, yaklaşık 0,21 oranında oksijen gazı bulunur. Canlı solunumları, çürüme olayları, fosil yakıtların yanması, doğal yanma olayları havadaki oksijen miktarını azaltırken, üretici canlıların gerçekleştirdiği fotosentez olayları da havadaki oksijen miktarını arttırır.

4. Azot Döngüsü

Canlı vücudundaki protein, vitamin, enzim, hormon, nükleik asitlerin (DNA ve RNA) yapısında azot elementleri bulunur. Bu döngü, doğadaki canlılarla atmosfer havası arasında gerçekleşir. Atmosfer havasının yaklaşık olarak % 78’ini azot gazı (N2) oluşturur. Ancak, bazı bakteriler hariç, bu azotu hiç bir canlı grubu doğrudan kullanamaz. Bir canlının yaşamını sürdürmesi ve büyüyüp gelişmesi için, azotlu maddelere ihtiyacı vardır. Bu maddeleri sentezleyebilmesi için de, azota ihtiyaç duyar.

Atmosferdeki azotun kullanılabilmesi için, kimyasal reaksiyonlarla bağlanması gereklidir. Azotun bağlanması ise, bazı azotlu bileşiklerin üretilmesi sonucu sağlanır. Havadaki azotun azotlu bileşiklere dönüştürülmesinde; şimşek gibi doğa olayları ile azot tutucu bakterilerin etkinliği rol oynar. Azot tutucu bakteriler, havadan aldıkları azotu bir takım kimyasal reaksiyon sonucu, azotlu bileşiklere (azot tuzları) çevirirler. Bu azotun bir kısmını kendileri kullanıp, bir kısmını da toprağa bırakırlar.

Üretici olan organizmalar, ihtiyaç duydukları azotlu bileşikleri, topraktan su içerisinde erimiş olarak alırlar, Üreticiler bu azotu protein, vitamin gibi ihtiyaç duyduğu organik maddelerin üretiminde kullanır. Otçullar azot ihtiyacını üreticilerden karşılarken, etçiller ise otçulları yiyerek azot ihtiyacını karşılamış olurlar.

Bütün canlılar öldüğünde, çürükçül canlılar tarafından parçalanarak yapısındaki azotlu bileşikler tekrar toprağa karıştırılır. Topraktaki azotun bir kısmı, üreticiler tarafından tekrar kullanılırken, bir kısmı da bazı bakteri grupları tarafından azot gazına dönüştürülerek atmosfere verilir. Tüm bu etkinlikler sonucu havadaki azotun % 78 oranında sabit kalması sağlanır.

Ozon Tabakası

Ozon molekülü üç tane oksijen atomundan oluşur. Ozon gazı atmosferde ince bir tabaka oluşturur, Bu tabaka güneşten gelen zararlı ışınların tutulmasında görev yapar. Ozon tabakasının incelmesi veya delinmesi zararlı ışınların daha fazla yeryüzüne ulaşmasına neden olur. Bu durum yeryüzündeki biyolojik çeşitliliğin azalmasına yol açmaktadır.

Ozon tabakasının seyrelme nedenleri arasında;

• Kullanılan sprey, deodorant, parfümler
• Motorlu taşıtların kullanımı
• Sanayileşme ile birlikte bacalardan çıkan gazlar
• Ormanların yok olması ile birlikte havanın temizliğinin yetersizliği
• Çevresel olarak kirliliğin artarak atmosfere zarar vermesi
• Teknoloji ile birlikte çevreye atılan atıklar sayılabilir.

MADDE DÖNGÜLERİNİN ÖNEMİ

Canlılar ile doğa arasında gerçekleşen madde döngüleri, tüm canlılar için büyük bir öneme sahiptir. Madde döngülerinin herhangi bir basamağında meydana gelen olumsuz durum, tüm canlıları olumsuz etkiler. Örneğin doğadaki bitki sayısının azalması fotosentez olayı ile atmosfere gönderilen oksijen gazının azalmasına neden olur. Oksijen gazının azalması oksijenli solunum yapan tüm canlıları olumsuz etkiler.

Suyun insanlar tarafından bilinçsiz kullanımı, su kaynaklarının yok edilmesi, su döngüsünde bazı olumsuzluklara neden olur.

Yeryüzündeki su miktarının azalması başta insanlar, bitkiler ve hayvanlar olmak üzere tüm canlıların yaşamını olumsuz etkiler.