Enerji dönüşümlümüdür yoksa döngüselmidir.
Enerjinin Dönüşümü
Hareket halinde bulunan bir otomobilin, hareket etmek için benzine ya da benzer bir yakıta ihtiyaç duyduğunu hepimiz biliriz. Bu yakıt ya benzindir, ya mazottur ya da otogazdır… Ancak ne olursa olsun aracın hareketi için bir tüketimin yapılması gerekmektedir. Netice itibari ile de şu kanun aklımıza gelmektedir:”Madde vardan yok, yoktan var olmaz.” Hakeza, enerjinin korunumu yasası da burada devamı mahiyetinde ifade edilmektedir:”Enerji vardan yok, yoktan var olmaz.”
Termodinamiğin ikinci yasası der ki:”Uzayda yer alan enerji miktarı sabittir, sadece dönüşüm vardır.” Burada durağan bir olaydan bahsedilmemektedir. Aksine, devamlı dinamiği olan bir dize hareketten bahsedilmektedir. Madde-enerji ve enerji-madde dönüşümü sürekli olmakta ve bu olay büyük bir denge içerisinde devam etmektedir. Sizin vücudunuzdan yayılan ya da bir tüpten yayılan alevin ısısı hiçbir zaman kaybolmamakta ve uzayın derin köşelerinde entropi dağılımına ön Ayak olmaktadır.
Enerjinin vardan yok, yoktan var olmayacağı gerçeği ile enerjinin şekil değiştirme ilkeleri birleştiği zaman, kainat efsanesinin çalışma dizesi hakkında bilgi sahibi oluruz. İlk başta verdiğim otomobil örneğinde benzinin içerisinde bulunan kimyasal enerji, 4 zamanlı bir motor sayesinde hareket enerjisine çevrilmektedir. Burada ki dönüşüm ise, kimyasal bağların koparılması sonucu oluşan ısının harekete çevrilmesi şeklinde bir dize akımı sergilemektedir. İfade tarzı ile de, kimyasal bağları bulunan ve birer karbon ürünü olan benzin yakılarak ısıya ve bu ısıda harekete çevrilmektedir. Siz diyebilirsiniz ki; nasıl olurda ısı harekete çevrilebilinir? Ocağınızda kaynayan ve buhar vermeye başlayan bir çaydanlığa rüzgar gülünü yaklaştırdığınız zaman; buharın etkisi ile döndüğünü fark edersiniz. Burada ısının harekete çevrilmesine basit bir örnek vermiş bulunmaktayız. Bu örnekleri ise binlere ve hatta milyonlara çıkarmamız mümkündür.
Peki, bir işin yapılabilmesi için enerjiye ihtiyaç duyuluyorda, insanların yaptıkları işler için nasıl bir enerji şekli kullanılmaktadır? Bu sorunun cevabı ilköğretimden başlayıp neredeyse hayatımızın tamamını kapsayacak şekilde bizleri meşgul etmektedir. Bizler yaşamak için yiyecekler yer ve Su içeriz, aynı zamanda Havayı soluruz… İşte, işin özü burada yatmaktadır… Nasıl ki karbon ve Hidrojen ürünü fazla olan ve petrol Polimeri olan benzin yakıldığında hareket sağlanıyor, bizim yediğimiz yiyeceklerde büyük bir yanma reaksiyonu gerçekleştirerek enerji elde etmektedir. Bu arada oluşan ısı düzeyi de hem Proteinlerin ve hemde vücudun diğer fonksiyonlarının düzgün çalışması için kullanılmaktadır. Entropi olarak dağılan vücut ısısı, uzayın entropi düzeyininde dengede tutulmasında rol oynamaktadır. Belki size son söylediğim garip gelmiştir, ancak bu dediğim doğrudur… Bizler çoğalırken aslında Dünya’nın ağırlığı artmamaktadır. Doğada var olan maddeler bir araya gelmekte ve netice itibari ile de onikisentrilyon ton olan dünya kütlesi korunmaktadır. Aynı biçimde, kainatın kütlesi korunmakta, bunun yanında kainatın enerji düzeyi de korunmaktadır. Big-bang teoremi doğrudur, ancak benim kastetiğim nokta, uzayın büyümediği değil, kütle ve enerjinin korunduğu prensibidir. Kainatta var olan Atom Molekülü ile, var olan joule ifadesi ile ifade edebileceğimiz enerji hep denge altındadır. Odun yandığında hiçbir şey kaybolmamakta, bir miktar enerji ile beraber Gaz ve kül çıkmaktadır. Eğer kimya bilimi çok ileri düzeylere ulaşsa ve bu çıkan şeyler bir araya getirilse yine odunu oluşturabiliriz. Odun yandı, o zaman madde miktarı azaldı mı? Hayır, maddenin bir kısmı kızılötesi ışınlar halinde entropi dönüşümüne katıldı; yani yoktan var olmadı, vardan yok…
Nasıl ki fission olayı ile madenin parçalanması sağlanıyor ise, füzyon olayı ile de birleştirme sağlanabilmektedir. Eğer yakılan odunun çıkan artıkları, karbon düzeyine erişmiş bir süpernova tiplemesinde olduğu gibi bir araya getirilebilse; yani füzyon reaksiyonuna uğratılabilse, tekrar odunu oluşturmamız mümkündür. Nasıl ki biz odunu yakıp bir miktar enerji elde ettik, ömrünü bitiren yıldızlarda enerji denklemlerini bozarak yeni maddeler oluşturmakatdır. Burada kaybolan odun yerine bu yıldızlarda yeni madde tiplemeleri oluşmaktadır. Karbona ve hatta demire varıncaya kadar sıkışma meydana gelmekte ve bizim burada yakıp kül ettiğimiz odunda bu şekilde kainatta tekrar oluşturulmaktadır…
Enerji Dönüşümü Örnekleri
1- Tost makinesi, fırın, su ısıtıcısı ve elektrik sobasında elektrik enerjisi ısı enerjisine dönüşür.
2- Fren yapan aracın lastiklerinde mekanik enerji, ısı enerjisine dönüşür.
3- Ellerin birbirine sürtülmesi sırasında mekanik enerji ısı enerjisine dönüşür.
4- İki tahta parçasının birbirine sürtülmesinde mekanik enerji ısı enerjisine dönüşür.
5- Kasların çalışması sırasında mekanik enerji ısı enerjisine dönüşür.
6- Ampulün yanması sırasında elektrik enerjisi ısı ve ışık enerjisine dönüşür.
7- Saç kurutma makinesinde elektrik enerjisi mekanik ve ısı enerjisine dönüşür.
8- Çekiçle bir levhaya vurulduğunda mekanik enerji ısı enerjisine dönüşür.
9- Kavanozdaki su sallandığında mekanik enerji ısı enerjisine dönüşür.
10- Besinlerin kimyasal bağlarında depolanan enerji, besinlerin solunum olayında parçalanması sonucu ısı ve kimyasal enerjiye dönüşür.
11- Kibritin yanması sırasında mekanik enerji ısı enerjisine dönüşür.
12- Fayans ve paspas, sıcaklıkları aynı olmasına rağmen ısı iletkenlikleri farklı olduğu için çevreye farklı miktarlarda ısı aktarır. Bu nedenle paspas daha sıcak hissedilir.
Ekosistemde Enerji Akışı ve Madde Döngüleri
A. Ekosistemde Madde ve Enerji Akışı
Canlının yaşayabilmesi için enerjiye gereksinimleri vardır. Enerji iş yapabilme yeteneğidir. Enerjinin temel kaynağı güneştir. Ekosistemde madde ve enerji akışının dengede olması üreticiler, tüketiciler ve ayrıştırıcı canlılar tarafından sağlanır.
Canlılar arasındaki beslenme ilişkilerini gösteren her katman o canlının trofik düzeyi (beslenme basamağı) olarak adlandırılır. Üreticiler birinci trofik düzeyde, üreticiler ile beslenen birincil tüketiciler ikincil trofik düzeydedir. Birincil tüketiciler ile beslenen canlılar ise üçüncü trofik düzeyde yer alır.
Ekosistem içerisindeki beslenme ilişkileri nedeniyle besin zincirleri veya besin ağları oluşur.
B. Besin Zinciri, Besin Ağı ve Biyokütle Piramidi
Ekosistemde enerjinin organik besin halinde üreticilerden tüketicilere doğru aktarılması şeklinde kurulan canlı etkileşimine besin zinciri denir.
Besin zincirinin birinci basamağını üreticiler oluşturur. Üreticilerde depolanan enerjinin bir kısmı besin yolu ile otçullara aktarılırken, bir kısmı ısı şeklinde çevreye bir kısmıda ayrıştırıcılara aktarılır. Otçullardan da enerji besin yolu ile etçillere aktarılır.
Bitkilerde başlayıp çeşitli hayvanlarda son bulan basit besin zincirleri, zaman zaman kesişen karmaşık beslenme ilişkileri ile bir ağa benzetilir ve farklı türlerin birlikte oluşturduğu bu ilişkilere besin ağı denir. Besin ağları canlıların ekosistemindeki rollerini gösterir.
Besin piramidinin her basamağındaki canlıların toplam ağırlığına biokütle (biyomas) denir. Besin piramidinde üreticiden son tüketicilere doğru gidildikçe toplam biokütlede azalma görülür.
Trofik düzeyler arasındaki etkileşimde enerji akışı da görülür. Enerji piramidinin en alt basamağındaki enerji miktarı en fazladır. Her basmaktaki canlıya önceki basamakta bulunan enerjinin %10′u aktarılır. Besin zincirinde enerji kaybolmasının nedeni, canlının enerinin büyük kısmını hareket etmekte kullanılması, bir kısmını ısı olarak açığa çıkarmasıdır.
Ekosistemdeki besin zincirleri ve besin ağırlarında türler, ekolojik etkileri bakımından birbirlerine bağımlı olduğu için bazı türler bütün sistem üzerinde önemli etkilere sahiptir. Böyle türlere kilit taşı türleri adı verilir. Bu türler ekosistemde yok edildiklerinde veya azaldıklarında habitat değişime uğramaktadır. Komünitede kilit taşı türlerin birey sayısı diğer türlere göre az olsa da etkileri fazladır.
Bir ekosistemde, besin ve iklim şartlarının değişmesi, avcı sayısının azalması, kimyasal ilaçlar ile mücadele gibi çeşitli sebeplerle besin zincirinin halkalarını oluşturulan canlılardan herhangi birinin sayısı azalabilir. Bu durumda besin ağında o canlıyla beslenen diğer canlılar da etkilenir.
Besin Zincirindeki Canlılarda Biyolojik Birikim
Doğa için kirletici, zehirli özelliğe sahip maddeler mikroorganizmaların etkisiyle fiziksel ve kimyasal işlemeler sonucu zararsız ya da az zararlı hale dönüşür. DDT, siyanür, ağır metal gibi maddeler ise zararsız hale dönüştürülemez. Bu tip maddeler besin zincirini oluşturan farklı trofik düzeylerdeki canlıların dokularında gittikçe artar ve birikir. Bu olaya biyolojik birikim denir. Biyolojik birikim parçalanmayan kimyasal maddeler için geçerlidir. Besin zincirinin son basamağındaki canlılarda etkisini daha çok gösterir. Canlılarda gen ve enzimlerin bozulmasına neden olur. Kanser ve solunum sistemi rahatsızlıkları gibi pek çok sağlık problemi ortaya çıkar.
Biyolojik birikim yapan maddeler besin zincirlerinde gittikçe artan oranlarda birikir.
C. Doğada Madde Döngüleri
Canlılar hayatlarını sürdürebilmeleri için yaşadıkları ortamdan madde alıp vermek zorundadır. Maddelerin canlı ve cansız çevre arasında yer değiştirmesine madde döngüsü denir. Maddelerin devirli olarak kullanılması, bir yaşama birliğinin en önemli görevlerindendir.
1. Ekosistemde Su Döngüsü
Yeryüzünün yaklaşık 2/3′ünü kaplayan su, canlıların yapısında da önemli bir yere sahiptir.
Su döngüsü, buharlaşma ve yoğunlaşma (yağmur, kar) gibi iki fiziksel kurala dayalı olarak gerçekleşir. Isı alarak buharlaşan su, soğuk hava akımlarıyla karşılaşınca yağmur ve kar şeklinde yeryüzüne ulaşır. Bu yağış direk karalara ve sulara düştüğü gibi karalardan süzülüp yeraltı sularına da karışabilir. Suyun atmosfere geçmesinde bitki ve hayvanların terlemesi ve solunumla havaya su buharı verilmesi de etkilidir.
Su döngüsü
2. Ekosistemde Karbon Döngüsü
Organik bileşiklerin yapısında bulunan karbon elementinin kaynağı karbon dioksittir. Karbon atmosferde, hidrosferde (deniz ve tatlı sular),litosfer (taş küre) ve canlıların yapısında depolanır.
Ototroflar, fotosentez veya kemosentez yaparken karbondioksiti kullanır. Karbondioksiti suyun hidrojeni ile tepkimeye sokarak besin sentezler ve bunları yapılarına katar. Tüketiciler tarafından yenilen bitkilerle karbon bu canlıların yapısına girmiş olur. Canlılar bu organik molekülleri solunum yaparak yakar. Bu süreçte tekrar karbon dioksit ve su açığa çıkar. Ayrıca canlılar öldükten sonra organik moleküller saprofitler tarafından parçalanır ve yeniden karbon dioksit açığa çıkar. Fotosentez ve solunumla devam eden bu süreçte havadaki karbon dioksit dengede tutulur.
Fosil yakıtların kullanılması sonucunda havaya yüksek oranda karbon dioksit gazı verilir. Yanardağ ve orman yangınları nedeniyle de havaya bol miktarda karbon dioksit verilir.
Ekosistemde Karbon Döngüsü
3. Ekosistemde Azot Döngüsü
Azot canlılarda protein, DNA, RNA, ATP ve bazı vitaminlerin yapısında bulunur. Azot havada serbest olarak %78 oranında bulunur.
Bitkiler azot ihtiyacını topraktan suda çözünmüş ve iyonik halde (NO3- ve NH4-) karşılaşır. Hayvanlar organik azotu besin zinciri oluyla alır.
Bitkilerin, hayvanların ölü dokuları ve boşaltım atıkları ayrıştırıcı organizmalar tarafından amonyağa dönüştürülür. Kemosentetik nitrit bakterisi amonyağı nitrite, nitrat bakterisi de nitriti nitrata dönüştürür. Bu olaya nitrifikasyon denir.
Toprakta bulunan denitrifikasyon bakterileri de nitrat ya da nitratı tekrar atmosferin serbest azotuna dönüştürür. Bu olay denitrifikasyon denir.
Atmosfer azotu, yıldırım ve şimşek olaylarının etkisiyle suyun hidrojeni ve oksijeni ile birleşip NH3 ve NO3‘a dönüşür, bu maddeler yağışlarla yeryüzüne iner.
Baklagil köklerinde yaşayan Rhizotunu bakterileri ve siyanobakteriler havanın serbest azotunu bitkilerin kullanabileceği forma dönüştürerek toprağa bağlar.
Ekosistemde Azot Döngüsü
İnsanların suni gübre üretimi, sanayide ve araçlarda kullandıkları akaryakıttan çıkan nitrit oksitlerin oluşumu azot döngüsünü etkiler.
BİYOLOJİ ÖDEV YARDIM
-
Mercanlar ve Mercan resifleri hakkında bilgi
-
Kulak Nedir? Kulağın Yapısı ve Görevleri Nelerdir?
-
Göz nedir ? Gözün görevleri nelerdir ? Canlılarda göz ve görme organı
-
Boğaz nedir ? Boğazın kısımları nelerdir ?
-
Omurga, columna vertebralis nedir ? Görevleri nelerdir ?
-
Doğal gübreler nelerdir
-
Kimyasal (yapay) gübreler nelerdir
-
Kortizol Nedir
-
Semantik Nedir ?
-
Karasal Ve Sucul Biyomların Özellikleri Nelerdir ?
-
Kaç çeşit biyom vardır
-
Bitki Ve Hayvanların Yeryüzündeki Dağılımını Etkileyen Faktörler Nelerdir?
-
Bitkisel dokular hakkında bilgi
-
Ekosistemde besin zinciri ve besin ağının önemi nedir ?
-
Genetik Algoritmalar