Çözünmüş Oksijen ve Besin Döngüsü
Yüzeydeki fotosentez ile derinlikteki solunumun etkileşimi, okyanusun dikey oksijen ve besin dağılımını şekillendirmekte, yaşamın nerede geliştiğini ve oksijensiz bölgelerin nerede genişlediğini kontrol etmektedir.
Tanım
Besin döngüsü, okyanustaki çözünmüş, partikül ve canlı havuzlar arasında biyolojik olarak temel elementlerin hareketidir; bu hareket, fotosentez ve solunum sırasında çözünmüş oksijenin üretimi ve tüketimi ile bağlantılıdır.
Kapsam
Bu konu, çözünmüş oksijenin çözünürlüğü ve dağılımını, oksijen minimum bölgelerinin oluşumunu ve dinamiklerini, başlıca sınırlayıcı besin maddelerini (nitrat, fosfat, silikat) ve demir gibi mikro besin maddelerini, organik maddeyi ihraç eden biyolojik pompayı ve ayrışma sırasında besin maddelerinin rejenerasyonunu (yenilenmesini) ve oksijen tüketimini kapsamaktadır.
Temel sorular
- Okyanustaki çözünmüş oksijenin çözünürlüğünü ve dikey dağılımını ne kontrol etmektedir?
- Oksijen minimum bölgeleri nasıl oluşur ve neden genişlemektedir?
- Farklı okyanus bölgelerinde birincil üretimi hangi besin maddeleri sınırlamaktadır?
- Biyolojik pompa, karbon ve besin maddelerini yüzey ve derin sular arasında nasıl yeniden dağıtmaktadır?
Temel kuramlar
- Redfield oranı ve remineralizasyon
- Deniz organik maddesi, karakteristik bir karbon-azot-fosfor oranıyla oluşur ve ayrışır; bu nedenle derinlikteki solunum, oksijen tüketir ve besin maddelerini öngörülebilir oranlarda yeniler.
- Biyolojik pompa
- Batan organik partiküller, karbon ve besin maddelerini güneş ışığı alan yüzeyden derin okyanusa taşır; burada ayrışmaları oksijeni tüketir ve karbonu atmosferden uzaklaştırarak depolar.
Mekanizmalar
Güneş ışığı alan yüzeydeki fitoplanktonlar, fotosentez sırasında besin maddelerini alır ve oksijen salar; ürettikleri organik madde batar ve derinlikte solunum yoluyla ayrışır, bu süreçte oksijen tüketilir ve besin maddeleri tekrar çözeltiye salınır. Dolaşımın az oksijen sağladığı ve solunumun yüksek olduğu yerlerde oksijen minimum bölgeleri gelişmekte, yukarı akıntı (upwelling) ise yenilenmiş besin maddelerini daha fazla üretim için geri getirmektedir.
Klinik önem
Besin arzı, okyanus verimliliğini ve balıkçılığı yönetmekte; oksijenin azalması ve ölü bölgelerin genişlemesi ise deniz ekosistemlerini tehdit etmektedir. Her ikisi de ısınmaya ve dolaşım değişikliklerine karşı hassas olup, bu durum onları iklim değişikliği altında okyanus sağlığının temel göstergeleri haline getirmektedir.
Tarihçe
Redfield, 1930'lar-1950'lerde deniz besin maddeleri ile biyoloji arasındaki orantısal bağlantıyı kurmuştur; Martin'in 1980'lerin sonlarındaki demir hipotezi de dahil olmak üzere daha sonraki çalışmalar, kıt mikro besin maddelerinin geniş okyanus bölgelerinde verimliliği sınırlayabileceğini ortaya koyarak, besin kontrolüne ilişkin anlayışı yeniden şekillendirmiştir.
Öne çıkan isimler
- Alfred Redfield
- John Martin
İlgili konular
Temel eserler
- sarmientoGruber2006
- redfield1958
Sıkça sorulan sorular
- Oksijen minimum bölgesi nedir?
- Bu, genellikle üst birkaç yüz ila bin metrede bulunan bir derinlik katmanıdır; burada çözünmüş oksijen çok düşük seviyelere düşer, çünkü solunum, oksijeni yavaş dolaşımın yeniden sağlayabileceğinden daha hızlı tüketmektedir.
- Demir neden okyanusta önemli bir besin maddesidir?
- Demir, fotosentez için gereklidir ancak açık okyanusun büyük bir kısmında son derece kıttır; bu nedenle diğer besin maddeleri açısından zengin bölgelerde, fitoplanktonların ne kadar büyüyebileceğini sınırlayan faktör olabilmektedir.