Okyanus Biyokimyasal Döngüleri
Karbon, azot, fosfor ve diğer elementler, biyoloji, kimya ve dolaşım tarafından yönlendirilen sıkıca bağlantılı döngüler halinde okyanusta hareket ederek, denizi Dünya'nın iklimi ve kimyasının geniş bir düzenleyicisi haline getirmektedir.
Tanım
Okyanus biyokimyasal döngüleri, biyolojik ve jeokimyasal açıdan önemli elementlerin denizdeki çözünmüş, partikül, canlı ve tortul rezervuarlar arasında hareket ettiği ve atmosferle alışveriş yaptığı bağlantılı yolları ifade etmektedir.
Kapsam
Bu konu, denizel karbon döngüsünü ve çözünürlük ile biyolojik karbon pompalarını, fiksasyon, nitrifikasyon ve denitrifikasyon dahil azot döngüsünü, fosfor, silikon ve demir döngüsünü, atmosferle gaz alışverişini ve bu döngülerin okyanus dolaşımı ve tortullarla bağlantısını kapsamaktadır.
Temel sorular
- Çözünürlük ve biyolojik pompalar, karbonu yüzeyden derin okyanusa nasıl taşır?
- Denizel azot döngüsünü hangi mikrobiyal dönüşümler yönlendirir ve azot girişleri ile kayıpları nasıl dengelenir?
- Farklı elementlerin döngüleri, organik madde ve dolaşım aracılığıyla nasıl birbirine bağlanır?
- Bu döngüler, atmosferik karbondioksiti kısa ve jeolojik zaman ölçeklerinde nasıl düzenler?
Temel kuramlar
- Çözünürlük ve biyolojik karbon pompaları
- Karbon, derin okyanusa hem fiziksel olarak (soğuk yüzey suyu çözünmüş karbondioksit taşıyarak batarken) hem de biyolojik olarak (batan organik partiküller karbonu yüzeyden uzaklaştırarak) çekilmektedir.
- Denizel azot döngüsü dengesi
- Biyolojik azot fiksasyonu sabit azotu eklerken, denitrifikasyon ve anammox onu uzaklaştırmaktadır. Bu mikrobiyal süreçlerin uzun vadeli dengesi, okyanusun genellikle sınırlayıcı olan bu besin maddesi envanterini düzenlemektedir.
Mekanizmalar
Fotosentez, karbon ve besin maddelerini organik maddeye dönüştürmekte, bu madde derinliklerde çökmekte ve solunmaktadır. Gaz alışverişi ve soğuk yoğun suyun batması karbondioksiti aşağıya taşırken, mikrobiyal topluluklar azotu oksidasyon durumları arasında dönüştürmektedir. Tortullarda yavaş gömülme ise döngüleri jeolojik zaman ölçeklerinde tamamlamaktadır. Dolaşım, yüzey ve derin rezervuarları birbirine bağlayarak alışverişin zaman ölçeklerini belirlemektedir.
Klinik önem
Bu döngüler, okyanusun atmosferden ne kadar karbondioksit uzaklaştırdığını ve dolayısıyla iklimi dengelemedeki rolünü kontrol etmektedir. Isınma ve kirliliğin neden olduğu besin ve oksijen döngüsündeki değişimler ise üretkenliği, ölü bölgeleri ve nitröz oksit gibi sera gazlarının emisyonunu değiştirebilmektedir.
Tarihçe
Redfield'in element oranları üzerine inşa edilen denizel biyokimyanın modern sentezi, yirminci yüzyılın sonlarında küresel araştırma programlarından (GEOSECS, JGOFS, WOCE) ve okyanus döngülerini gezegensel karbon ve azot bütçelerinin merkezi bileşenleri olarak çerçeveleyen Dünya sistemi düşüncesinden ortaya çıkmıştır.
Öne çıkan isimler
- Alfred Redfield
- Paul Falkowski
- Nicolas Gruber
İlgili konular
Temel eserler
- sarmientoGruber2006
- falkowski2000
Sıkça sorulan sorular
- Biyolojik pompa nedir?
- Deniz yaşamının çözünmüş karbondioksiti, derin okyanusa batan organik maddeye dönüştürerek karbonu atmosferle temastan uzaklaştırdığı süreçler bütünüdür.
- Okyanus, atmosferik karbondioksiti nasıl etkiler?
- Gaz alışverişi ile çözünürlük ve biyolojik pompaları aracılığıyla okyanus, insan kaynaklı karbondioksit emisyonlarının büyük bir kısmını emmekte ve daha uzun zaman ölçeklerinde gazın atmosferdeki doğal seviyesini düzenlemektedir.