Yaşama birliklerinde ve onun büyütülmüşü olan tabiatta canlılığın aksamadan devam edebilmesi için bazı önemli maddelerin kullanılan kadar da üretilmesi gerekmektedir.Doğada ekolojik önem olan bu maddeler canlılar ve çevreleri arasında alınıp verilir.Bu maddeler güneş enerjisi yardımıyla belirli yörüngeleri izleyerek dolaşımlarını tamamlarlar.Maddelerin ekosistemdeki bu dolaşımınamadde döngüsü denir.Tüm maddeler döngü yoluyla sürekli olarak canlılar tarafından yeniden kullanılır.
Canlılar için gerekli olup,devredilmesi gereken maddelerin en önemlileri;oksijen,su,azot,kar bon,fosfor ve kükürttür. Bu madde döngülerindeki en önemli rolü saprofitler ve kemosentetik bakteriler üstlenmektedir. Çünkü bunlar doğada her an toprağa düşen organik artıkları ve cesetleri ayrıştırarak inorganik maddelere dönüştürürler.Daha sonra bu yollarla serbest kalan inorganik maddeler yeniden fotosentez ve kemosentez yoluyla kullanılır hale getirilir.Fotosentez ve kemosentez olaylarıyla tekrar inorganik maddeler organik maddelere dönüştürülür. Bu organik artıklar yaprak,odun,kaya parçaları ve hayvan leşleri olabilir.
Doğada hiçbir zaman madde kaybı söz konusu değildir.
KARBON DÖNGÜSÜ
Canlı yapısının en önemli elementlerinden birisi karbondur.Bütün organik bileşiklerin temel yapı elemanıdır.Bunun için canlı organiz- malar karbonlu bileşikleri kullanmak zorundadırlar.
Karbon doğada hem mineral biçiminde (kömür,elmas,gaz halinde ya da suda çözünmüş durumda karbondioksit olarak) hem de orga- nik biçimde (canlı varlıklarca oluşturulan moleküllerde) bulunur. Yeşil bitkiler güneşten gelen ışık ve doğadan absorbe ettikleri su ve karbondioksit molekülleri ile organik maddeleri sentezlerler.Bazı bakteriler ise besini kemosentez yoluyla üretirler.Bitki ve bazı bak-terilerin sentezlediği organik maddeler arasında karbonhidrat önemli bir yer tutar.Karbonhidratları ve türevlerini,saprofit bakteriler absorbe ederek ve hayvanlar besin olarak tüketerek solunumda kullanmaları sonucu atmosfere serbest karbondioksit bırakırlar
Gerek hayvanların gerekse mikroorganizmaların ölümleri sonucunda, toprakta ayrışmaya başlayan vücut yapıları, metan bakterileri tarafından ayrıştırılarak CO ‘ ye dönüştürülür ve atmosfere serbest olarak bırakılır.Şemada görüldüğü gibi CO , ışık ve su varlığında tekrar bitkiler tarafından fotosentez reaksiyonlarında kullanılır.
Bunun dışında bitki ve hayvan ölüleri, toprağın çok derinlerinde, yüksek basınç ve sıcaklık etkisi altında petrol ve kömür gibi yapılara dönüşebilirler.Petrol ve kömür, insanlar tarafından enerji ihtiyaçları için kullanılırken yine açığa karbondioksit (CO ) ve karbonmonoksit (CO) gazları çıkar.
AZOT DÖNGÜSÜ
Tek hücreli olsun çok hücreli olsun doğadaki tüm canlılar, yapılarına aldıkları besin maddeleri ile amino asit ve bu amino asitlerden de protein sentez ederler.Protein sentezi için gereken ana elementler ise karbondan sonra azottur.Azot gerek proteinlerin gerekse DNA ‘ nın moleküler yapısı için gerekli olan çok önemli bir elementtir.Canlılar bunun için azotu kullanmak zorundadırlar.
Atmosferde %78 gibi yüksek bir oranda azot vardır.Fakat çoğu canlı atmosferdeki serbest azotu doğrudan kullanamaz.Azotun önce bakteriler,su yosunları ve bazı likenler tarafından başka elementler-le birleştirilerek nitratlara dönüştürülmesi gerekir.
Havadaki azot gazı,topraktaki azot tutucu bakteriler tarafından nitratlara dönüştürülür.Bitkiler büyümeleri için gerekli azotu sağlamak için nitratları soğururlar.Hayvanlar bu bitkilerle beslenirler.Bakteri ve mantarlar,ölü bitki ve hayvanları toprağa amonyum bileşikleri yayarak çürütürler.Nitrat tutan bakteriler bu amonyum bileşiklerini, daha sonra bitkilerde kullanmak için nitrata dönüşen,nitrite dönüştürürler.Nitrat bozan bakteriler azot bileşiklerinin yeniden azot gazına dönüşmesini sağlarlar (denitrifikasyon).
Atmosfere serbest bırakılan azot, diğer mikroorganizmalar yada mantar, yosun vb. gibi canlılar tarafından absorbe edilerek protein sentezinde kullanılırlar.Bitkilerin kendileri de azotu kullanıp protein sentezlediği gibi, hayvanlar tarafından tüketilerek sindirildikten sonra yapılarındaki azotla yine protein sentezi gerçekleştirilir.
Ayrıca yıldırım ve şimşek gibi gibi doğa olayları toprağa azot bağlanmasında etki ederler.
SU DÖNGÜSÜ
Su, bazı doğal kuvvetler ve hava hareketleriyle atmosfer ile yer yüzündeki karalar ve sular arasında sistemli bir şekilde hareket etmektedir.Buna su döngüsü veya hidrolojik dolaşım denir.
Güneş enerjisinin ısıtmasıyla ,çeşitli kaynaklardan atmosfere çıkan su buharı;yağmur,kar,dolu gibi yağış biçimleriyle yeniden yer yüzüne döner.Bu suyun bir miktarı yer altı sularına karışırken,daha büyük bir kısmı,göl ve deniz gibi kaynaklarda birikir.Su döngüsü de,öteki tüm döngüler gibi süreklidir.Bitkiler de terleme ile su döngüsüne katılır.
Yer yüzündeki bütün sular,su döngüsüne katılmaktadır.Yani,denizlerden buharlaşan su,yağış olarak yer yüzüne dönmekte,bir kısmı yüzeysel sularda birikip ,bir kısmı da yer altı sularına karışmaktadır. Yer altı sularının son toplanma yeri ise deniz ve okyanuslardır.Burada toplanan sular,su döngüsüne devam eder(uzun su devri).Deniz ve okyanuslardan buharlaşan suyun karalara geçmeden tekrar yağmur,kar,dolu, biçiminde deniz ve okyanuslara geçmesine kısa su devri denir.
Buharlaşma ve terleme yoluyla yükselen su,bulutlarda yoğunlaşır.Bunun sonunda da yağış oluşur.Yağış olarak geri dönen suyun bir kısmı yüzey sularında (göl ve denizlerde) depo edilir.Diğer kısmı yer altı sularına karışır.Toprağa giren su , yer altı suyu olarak tekrar denizlere akar.Bu şekilde su döngüsü tamamlanmış olur.
