Azot Döngüsü Nedir, Nasıl Gerçekleşir?

Azot döngüsü, hemen hemen herkesin fen derslerinde karşısına çıkmış önemli bir konudur. Azot döngüsü, doğadaki azotun madenlerle, hayvanlarla ve bitkilerle arasındaki dengeyi kuran, dünyadaki dağılımı sayesinde yaşamsallığa direkt olarak etki eden bir olaydır.

Evrende yaşamın başladığı andan beri azot (N2) da bulunmaktadır. Atmosfer ve okyanuslarda azot bulunur. Canlıların aynen oksijen ve karbondioksit ihtiyacı olduğu gibi, azot ihtiyacı da bulunur. Çünkü, yaşamsallığın sürdürülmesi için gereken oksijen ve karbondioksitin yanında, büyümek ve gelişmek için de azot ihtiyacı söz konusudur.

Bunun nedeni, azotun protein ve DNA'nın mühim bileşenlerinden biri olmasıdır. Canlıların vücudunda bulunan nükleik asitlerde, proteinlerde ve vitaminlerde yüzde 15 oranında azot bulunur. Gaz durumundaki azot ise, atmosferin yaklaşık yüzde 78'ine denk gelir. Kimya derslerinden hatırlayacağımız üçlü kovalent bağı, bu azot atomlarını sıkı şekilde birlikte tutar.

Azot döngüsünün en çok biyosferin ince bir tabakasında gerçekleştiği gözlemlenir. Azot bileşikleri bu ince kabuğun içerisinde birbirine dönüşür. Bu dönüşüme azot döngüsü adı verilir. Yaşamın sürekliliğinde büyük rolü olan bu doğa olayı, azot bileşiklerinin topraktan canlıya, canlıdan da yeniden toprağa dönüşümünü sağlamaktan sorumludur. Döngü esnasında, azotun bir kısmı atmosfere gitse de yeniden geri alınır.

Canlılar, havadaki azotu olduğu gibi vücuduna almaz. Bu gazı kullanabilecekleri şekilde dönüştürmeleri gerekir. Ayrıca gazın canlılar tarafından tüketilmemesi için de bir döngüye ihtiyaç vardır. Bu döngü ile azot atmosfere geri döner. Bu durumu da mikroskobik şekilde incelenebilecek bakteri ve baklagiller sağlar.

Azot devamlı olarak döngü halindedir. Bu döngü, dünyadaki azot oranının sabit kalmasını ve yaşamın devamlılığını sağlar.

Fiksasyon nedir, azot döngüsü için neden önemlidir?

Azot az da olsa, bazı organizmalar tarafından gaz halde de alınıp kullanılabilir. Ekosistem içindeki canlıların azotu bu şekilde kullanması için ilk önce atmosferik durumdaki azot gazını doğal olmayan yollarla fikse etmesi yani sabitlemesi gerekir. Bunun için, azot gazı farklı biçimlerde bağlanıp kullanılabilir bileşiklere dönüşür. İşte bu olaya da fiksasyon denir. Fiksasyon olayı neticesinde meydana gelen doğal olmayan form amonyak ve nitrat olarak karşımıza çıkar. Dünyada azot fiksasyonunun, Rhizobium ve Anabeana gibi bazı canlılarda biyolojik süreçler ile gerçekleştiğini görürüz. Bu süreçler, şimşek, yıldırım ve yanardağ hareketleri gibi, azotun nitrata dönüştüğü fizikokimyasal etkenlerle tetiklenir. Ayrıca, endüstriyel süreçler de bu durumda etkilidir. Örneğin sentetik şekilde nitratlı gübre üretimi de bu durumu etkiler.

Belirlemelere göre, senelik azot fiksasyonu en çok biyolojik fiksasyonla oluşur. Gübre üretimiyle yapılan suni fiksasyon, biyolojik fiksasyonun neredeyse yarısıdır. Şimşek ve yıldırım gibi fizikokimyasal yollarla meydana gelen fiksasyasyon ise biyolojik fiksasyonun neredeyse 8'de 1'ine denktir.

Biyolojik fiksasyon yapan Rhizobium türündeki bakteriler, kimi baklagillerin kökünde simbiyotik formunda yaşar. Sucul ekosistemlerde gerçekleşen biyolojik azot fiksasyonu ise daha çok Anabeana ve Oscillatoria isimli mavi ve yeşil algler aracılığıyla meydana gelir. Topraktaki ekosistemdeyse, Azotobacter ve Clostridium isimli bakterilerin biyolojik fiksasyon gerçekleştirdiğini görürüz.

Fiksasyon geçiren azot, diğer canlılar tarafından kullanılmaya başlanmadan evvel bitkiler tarafından alınıp özümlenir. Yani organik şekilde bünyeye katılır. Bu bir zorunluluktur. Nasıl olursa olsun, fiksasyona uğrayıp toprak ve suya karışan nitrat biçimindeki inorganik azot suda eriyerek bitkiler tarafından alınır. Bitkilerin emdiği nitrat, protein ve nükleik asit benzeri biyo moleküler üretiminde kullanılır. Yani azot, abiyotik bir sistemden biyotik bir sisteme geçişini sağlar. Bitkilerle beslenerek de tüm canlılara ulaşmış olur. Azot, bitkilerin ve hayvanların atık üretmeleri ve ölmeleri durumunda da ayrışır ve yeniden toprağa dönmeyi başarır. Topraktaki denitrifikasyon bakterileri ise, nitriti ve nitratı yeniden azot gazına çevirir. Bu sayede, azot yeniden atmosfere karışmış olur.

Bakterilerin azot bağlama olayı için kullandığı enzim, nitrojenazdır. Nitrojenaz enzimi, iki adet proteinin birleşimiyle meydana gelir. Bu proteinlerin iki atomun bağlarını yok etmek ya da 1 moleküllük N2'den 2 molekül amonyak çıkarmak için birkaç saniyede tam 8 kez ayrıldıkları ve birleştikleri bilinir.

Azotun yaşamsallığı ve ölen canlının azot için önemi

Azot sürekli döngü halinde olduğundan asla bitmez ve dünyadaki azot oranı sabit kalır. Bu yaşamsallığın devamı için bir zorunluluktur. Canlılar, ölünce toprağa karışır. Bu da tüketilen azotun toprağa geri kazandırılması anlamına gelir.

Azot döngüsünde oluşacak küçük değişimler bile canlıları ve yaşamı ciddi anlamda etkiler. Dengenin sekteye uğraması, canlılığın bitmesine dahi neden olabilir.

Azot döngüsünün bozulması

Günümüzde daha çok kar elde etmek için kullanılan bazı modern tarım yöntemleri, toprağa eklenip akarsuya karışan nitratlı gübrelerle azot döngüsüne zarar vermektedir. Bu zara, insanoğlunun doğaya ve dolayısıyla kendi yaşamına verebileceği en büyük zarardır.