Karbon Devri ve Ehemmiyeti

Periyodik cetvelin ikinci sırasının dördüncü sütununda (yani 4A grubunda} bulunan, kimya okumamışların bile tanıdığı karbon elementini, amirinden aldığı her emri harfiyyen yerine getiren, vazifesini müdrik bir memura benzetebiliriz. Üstelik bu memurun yaptığı iş yer süpürmek, ortalığı düzeltmek gibi herkesin yapacağı türden basit değildir. Hele karbona yaptırılan bir vazife var ki, onun ehemmiyetini daha da artırıyor. Karbon devri-daimi denilen bu hadise dünyada hayatın devamı için önemli faktörlerdendir.

Tabiatta sürekli faaliyet halinde olan karbon, canlılar, atmosfer, okyanuslar ve kayalar arasında mekik dokur. Dünyamız üzerinde kurulu önemli sistemlerden biri olan karbon devri, ekolojik dengedeki birçok sistemde olduğu gibi insanoğlunun yanlış müdahalesine maruz kalmıştır.

Esrarengiz element karbon, dünyanın yapısında sadece % 1 nisbetinde bulunmasına rağmen, hayatın anahtarı vazifesini üstlenmiştir. Bitkiler, hayvanlar, mikroorganizmalar, yiyeceklerimiz ve vücudumuz bu çok yönlü elementin bileşiklerinden bina edilmiştir. Günümüzde karbona dayalı petrol, kömür, tabii gazlar gibi fosil yakıtlar enerji ihtiyacımızın % 75'ini karşılamaktadır. Ancak fosil yakıtlara olan bu bağımlılık karbon devrinin tabiî işleyişini bozmaktadır.

Karbon devrinde önemli bir yeri olan karbondioksit gazı, atmosferde sadece % 0.03 nisbetinde bulunmasına rağmen, yanan yakıtlar ve çürüyen organik maddelerin bir ürünü ve bitkiler için karbon kaynağıdır.

Devri-daiminde, karbon değişik sürelerle üç depolama havuzundan geçer. En kısa depolama ömrü biyolojik kısımdadır. Bitkiler, atmosfer ve okyanus sularının herbiri hemen hemen eşit miktarda (takriben 500 ila 700 milyar ton arası) karbon ihtiva ederler. Hayvanlar ve İnsanlar ise çok daha az (1 ila 2 milyar ton) karbona ev sahipliği yaparlar. Günler, yıllar hatta asırlar boyunca organizmaların büyüme, ölme ve çürümesi neticesinde karbon bu havuzlar arasında gider - gelir. Değişik zamanlarda bu havuzlar net karbon transferine göre alıcı veya verici durumunda olabilirler. Ancak küllî seviyede hadiseye baktığımızda karbon devrinin dinamik dengede olduğunu söyleyebiliriz.

Karbonun çok daha uzun süre depolandığı, karbon devri-daiminin jeokimyevî kısmı iki önemli havuzdan meydana gelir:

Derin okyanus suları (tahmini 36.000 milyar ton) ve kayalar (özellikle kireçtaşı, tahmini 75x10 milyon ton). Bu havuzlardan karbon devri-daiminin diğer kısımlarına çok yavaş bir şekilde karbon salınır. Biyolojik devre karbon tahliyesi, derin okyanus akıntıları, volkanik faaliyetler, kayaların erozyonu ve petrol, kömür, tabii gaz gibi fosil yakıtların kullanılması vasıtası ile, genelde atmosfer kanalıyla yapılır.

Bu devir sırasında biyolojik ve jeokimyevî karbon arasında geçiş noktası topraktaki karbondur. Dünya yüzünde toprakta 1500 milyor ton kadar karbon bulunur. Toprak karbonu oldukça kararlıdır ve diğer havuzlarla kolay değişime girmez.

Küllî (global) karbon devri bitkilerle yürütülür. Bu yolla yakalanan karbon, bitkilerin büyümesini sağlarken hayvanların bu bitkileri yemesiyle gıda zincirine katılır. Fotosentezle kara, okyanus ve akarsulardakinden iki kat fazla karbondioksit alınır. Kara bitkileri çoğunluğu ağaçlarda olmak üzere, su bitkilerinden 250 kat daha fazla karbon ihtiva ederler.

Karbon yukarıda bahsedilen havuzlar arasında mütemadiyen hareket halindedir. Karada karbondioksit bitki ve hayvanlar tarafından tutulurken, okyanuslarda bu vazifenin çok az bir kısmı canlı organizmalara verilmiştir. Bazılarının karbondioksit ve bikarbonatı çözmelerinin yanında bu karbonun birçoğu da bu yaratıklardan arta kalan birikintilerde bulunur. Plankton (bitki ve hayvan), mercan ve diğer canlılar, kalsit mineraller, kalsiyum karbonattan meydana gelen kabuk ve İskeletlere sahiptir. Hayat vazifesinden terhis neticesinde bu kabuk ve iskeletler, birer karbon kaynağı olarak deniz diplerinde tebeşir veya kireçtaşı halinde birikir. Böylece milyonlarca yıldır denizden karbon çekilmektedir. Tâ ki dağ oluşumlarıyla kayaların parçalanma ve erozyona maruz kalmalarına kadar.

Diğer kayalar da hususen fosil yakıtların kaynağı olanlar, karbonu saklarlar. Bu karbon da canlı organizma menşe'lidir. Bitkiler kömür için karbon kaynağı olurken, petrol ve tabii gaz çoğunlukla deniz canlılarından meydana gelir. Kayaların iklim şartlan ve topraktaki organik asitler vasıtasıyla parçalanması sonucu karbonatlardan ve volkan faaliyetlerinden atmosfere karbon bırakılır.

Yukarıda bahsettiğimiz, sistemin tabii işleyişidir. Oysa son yüzyıldır sanayi inkılabından bu yana, insanoğlu atmosfere sürekli karbon ekleyerek bu muazzam dengenin "kısa devre" olmasına iki yolla sebep olmaktadır: Birincisi, fosil yakıtların yakılması; ikincisi de toprakların kullanılmasındaki değişiklik, yani ormanların yokedilmesi. Hele 1945'den sonra bu iki kaynaktan serbest bırakılan karbondioksit miktarı artmıştır. Gelişmiş ve gelişmekte olan memleketlerin enerji ihtiyacındaki artış bunun en büyük amili olmuştur.

Fosil yakıtların kullanılmasıyla milyonlarca yıldır kayaların içinde saklı bulunan karbonun havaya karışması hızlandırılmaktadır. Ormanların yakılmasıyla ise CO₂ tabii seyrinden daha hızlı bir şekilde atmosfere karışmaktadır.

Günümüzde bilimadamları ve siyasiler atmosferde fazlaca bulunan CO₂'nin sebep olduğu "sera tesiri" adı verilen hadiseyle yakından ilgilenmekteler. Çünkü sera tesiri ile dünyanın ikliminin büyük ölçüde değişeceğinden endişe edilmektedir.

Canlılarla çevre arasında karmaşık bir alışveriş olduğu muhakkaktır. Buradan yola çıkarak bilim adamları havadaki fazla CO₂'den istifade etmeyi düşünüyorlar. Meselâ seralarda daha hızlı bir şekilde meyve ve sebze yetişmesinin sebebi ortamdaki fazla CO_2'dir. Acaba atmosferdeki fazla CO₂ de böyle bir tesir yapabilir mi? Böyle bir durum mevzu bahis olursa havadaki karbon devri dengelenmiş olacaktır. Fakat bu zannedildiği kadar kolay olmayacaktır. Çünkü CO₂ ortamdaki yeterli su ve besin olduğu takdirde böyle bir tesiri icra etmektedir. Fakat bilim adamlarına göre dev bir sera haline gelecek dünyada yağmur miktarı önemli oranda düşecektir.

Karbon devri-daiminde fonksiyon icra eden tek gaz CO₂ değildir. Atmosferde çok az bulunmasına rağmen CO₂'den daha hızlı artan her bir metan molekülü (CH₄) 30 CO₂ molekülünün yaptığı sera etkisine sebep olmaktadır. Metanın kaynağını ziraat (pirinç), boru hatlarındaki sızıntılar, maden ocakları, plastikler ve bakteriler teşkil eder.

Kömür, petrol ve gaz tüketimi hakkında tutulan kayıtlar, yılda 5 milyar ton karbonun dumanla birlikte atmosfere salındığını göstermektedir. Fakat bitki ve okyanusların atmosferden aldığı karbon, bu artış hızını yarıya indirir. Dünyadaki ekosistemlerin karbon devrine yaptığı tesirleri de bilmemiz lazımdır. Bilim adamları tarla açmak için yakılan ormanlarda kaybolan karbonun sırrını henüz çözememişlerdir. Yakılan bir bitkinin içindeki karbon oksitlenerek karbondioksit şeklinde atmosfere karışır. Bu durum topraktaki organik maddelerde bulunan karbonlar için de geçerlidir. Yanmış arazilerde tekrar bitki yetiştirilirse mekanizma tersine işler. Yani havadaki karbondioksit alınır ve havaya oksijen verilir. Karbon ise toprakta kalır.

Bitki örtüsünün yakılması karbon devrine menfi yönde tesir eder. Hasattan sonra anızların yakılması, atmosferdeki karbondioksit miktarını arttırdığı gibi, toprakta organik madde birikimini engellemekte ve yararlı mikroorganizmaların ölmesine sebep olmaktadır. Birçok gelişmiş ülkede yakıt olarak odun ve ziraî atıklar kullanılmaktadır. Ormanlar ve çayırlar, tarım alanı açmak için yakılmaktadır. Her 1 kilowatt-saat elektrik (termik santrallerde) 1 kg, her litre benzin 2,5 kg. karbondioksit hediye etmektedir. Şayet biz yeryüzündeki bitki örtülerini mevcut hızla yakmaya devam edersek 2100 yılına kadar atmosferdeki karbondioksit oranı şimdikinin üç katı olacaktır.

Karbon elementinin dünyada hayatın devamındaki önemini sadece fotosenteze bakarak da anlayabiliriz. Arzın yüzde 1'inden daha azını teşkil eden bu element adeta, kurulduğundan beri aksamadan işlemekte olan dünya saatinin önemli bir zembereğidir.