Biyosferde gelişen olayları kavramak için, yalnızca biyosferin canlı öğelerini değil, enerji akışını, besin, su ve gaz çevrimini, organik ve inorganik madde yığılmasını da incelemek gerekir.

Enerji akışı

Yaşamın temel enerji kaynağı Güneş ışınları ve Güneş enerjisinin canlıların yararlanabileceği besinlere dönüştürülmesinin ilk evresi olan fotosentezdir. Fotosentezde, klorofil tarafından emilen güneş ışığı karbon dioksit ve suyu, karbonhidrat ve oksijene dönüştürür. 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 dalgaboylarındadır; bu dalgaboyundaki 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. Güneş ışığından sağlanan enerjinin bitki, hayvan ve insanlara kadar uzanan dönüştürme işlemi içindeki toplam verimliliği 100 binde 1 dolayındadır. Her canlı, aldığı enerjiden en yüksek düzeyde yararlanabilmek için, vücut sıcaklığını, çevreden sağladığı suyu ve temel elementleri belli düzeyde tutmanın yollarını bulmak zorundadır.

Madde çevrimi

Enerji, Güneş ışınlarından bitki ve hayvanlara doğru tek yönde akar ve bu akışın her basamağında kayba uğrarken, yaşam için gerekli olan kimyasal elementler de biyojeokimyasal çevrimle cansız doğadan canlılara doğru akar ve sonunda organik parçalanma ürünleri biçiminde cansız doğaya geri döner. Gaz halindeki elementler genellikle atmosfer ya da hidrosfer yoluyla aktarılırken magnezyum, bor, kükürt, kalsiyum, potasyum ve fosfor gibi mineral halindeki elementler topraktan emilip su aracılığıyla bitkilere ve hayvanlara iletilir. Üstün yapılı hayvanlardaki metabolizma süreçlerinin enerji kaynağı olan oksijen, hayvanlar tarafından 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.

DEVAMI Biyosfer (Canlı Küre)