Nefes al. Nefes ver. Nefes al. Nefes ver. Az önce, bu cümleleri okuyan bir çok insan gibi, istemsizce nefes alıp verdiniz ve şimdi reflex olarak nefes almadığınız için bana kızgınsınız belki. İnsan olarak, homo sapiens, bir kara canlısıyız ve otomatik olarak nefes alıyoruz.
Bir kara canlısı olarak nefesimizi en fazla yaklaşık 5dk kadar tutabiliyoruz. O da özel durumlarda. Bir çok sıradan insan için 45 saniye oldukça iyi bir süre.
Sadece bulunduğunuz coğrafya ya da yükseklik değil, yılın hatta günün belli zamanlarına göre nefes aldığınız zaman akciğerlerinize çektiğiniz oksijen miktarı değişiklik gösterebiliyor. Örnek olarak Everest, K2 gibi zirvelere tırmanacak dağcılar bir noktadan sonra oksijen miktarı düştüğü için yanlarına oksijen tüpü alarak tırmanmaya başlar. Bunun yanında deniz seviyesindeki yerler oksijen bakımından daha doygundur. İnsan vücudu %19’un altında oksijen olan ortamlarda hayatta kalamaz. Bilinç kapanır, beyin vücut fonksiyonlarını idare edemez hale gelir ve vücut ölür.
Az önce oksijenin bildiğimiz anlamda canlı yaşamı için şart olduğunu söylemiştim. Enteresan bir biçimde atmosferde oksijenin artması gezegenimizdeki ilk “çevre felaketlerinden” biri. Bilim insanlarının “Büyük Oksijen Yayılımı” (Great Oxygenation Event) olarak adlandırdıkları oluşumun yaklaşık 2.4 milyar yıl önce atmosfere yüklü miktarda oksijen salınmasıyla sonuçlandığı düşünülüyor. Peki ne idi bu olay, ne yol açtı? Bitkiler. Dünya üzerinde su içerisinde yaşayan bitkilerin aşırı derecede oksijen üretmesi ile oluşan olay. Bunun neticesinde atmosferdeki oksijen miktarı ciddi bir oranda artmış ve bunun yanında karbondioksit oranı düşmüştü.Dünya oluştuktan sonra atmosferindeki CO2 (karbondioksit) oranı oldukça yüksek olduğu düşünülüyor. Bu dönemde dünyanın bu günkü güzel yeşil-mavi renginden oldukça uzak olan, mor renkte bir yapısı olduğu düşünülüyor.
Neden bitkiler yeşil?
Bunu basitleştirerek anlatmak benim için biraz güç olacak. Güneş ışınları çok geniş bir spektruma sahiptir. Gama, Beta, Alfa, mikrodalga, UV ışınları da spektrumun içinde yer alıyor. Ve spektrumun içindeki her renk yani dalga boyu, farklı enerjiye sahiptir. Ve cisimler, bu dalga boylarını yansıttıkları renklerde gözükürler. Mesela, bütün dalga boyunu yansıtan bir cisim beyaz renkte, hiçbir ışını yansıtmayan bir cisim ise siyah renkte görünür. Mavi ve Yeşil rengi yansıtan bir cisim sarı renkte gözükecektir.
Archaea olarak adlandırılan mikropların o dönemde güneş ışınlarından daha etkin yararlanabilmek adına mor oldukları düşünülüyor. Unutulmaması gereken 2 şey var bu noktada. İlki atmosferin bugünkü yapısından farklı olması. Güneş ışınlarının hangi aralıklarının rahatlıkla yeryüzüne, Archaea’lara ulaştığını net olarak bilmiyoruz. İkinci olarakta Archaea’ların ilkel oldukları gerçeği. Kömür dağının üzerinde outran ancak ateş yakmak için çalı çırpı toplayan atalarımız gibi düşünebilirsiniz.
Günümüzde dominant olan klorofil ise kırmızı ve mavi ışığı emiyor, geriye kalan yeşil ışığı yansıttığı için yeşil gözüküyor. Daha fazla ışığı kullanabilen klorofil, rentolden daha verimli olduğu için, zamanla dünya günümüzdeki “yeşil” görünümüne kavuştu.Bu değişimle beraber atmosferdeki oksijen miktarı büyük miktarda arttı. Aslında, öyle ki, bitkilerin yaydıkları yüklü miktardaki oksijen, dünya tarihindeki en büyük çevre kirlenmesi olarak kabul ediliyor.
Atmosferdeki bu yüklü oksijen artışı zaman içerisinde dinazorların evrimleşmesine izin verecekti. Peki oksijen büyük çaptaki etkisini nasıl yaptı? En ufak parçalardan, hücrelerden başlayarak elbette. Oksijenin hücresel açıdan önemi, yiyecekleri okside etmesi, yani “paslandırması” ve bu şekilde dağılmalarını sağlayarak hücrelerin mitokondide ATP, stiplazmada ise şeker yani enerji üretebilmesini sağlamak. Sonrasında ise enerjinin yakılarak kullanılmasını sağlamak.
Peki bitkiler nasıl oksijen üretiyor?
Burada bir sorun ortaya çıkıyor. Ormanlar arttıkça dünyanın ısısı düşüyor ve bu okyanuslardan üretilen oksijeni azaltıyor. Korunması gereken bir denge var mevcut canlılar için. Okyanus, akıntı sıcaklıklarının korunması basında sadece fırtınalarla ve daha çok balina ve yunuslar kastedilerek “deniz yaşamanın korunması” olarak bahsediliyor. Bunun yanında değişen sıcaklıkla beraber değişen denizin tuzluluk oranı da var. Aşırı veya eksik tuz oranı, deniz bitkilerini de olumsuz etkiliyor. Bu bitkilerin su altındaki yaşayan diğer canlılar içinde bir saklanma ve yaşam alanı oluşturuyor.
Peki bitkiler bu karbondioksiti, güneşi ne yapıyor? Dünya üzerindeki canlıların tamamı karbon bazlı. Ve bitkiler bu karbonu büyümek için kullanıyor. Ağaçları kocaman birer karbon yığını olarak kabul edebilirsiniz yani. Şekeri yakıt olarak kullanan bitkiler, oksijeni ise kendilerine zararlı olduğu için kendilerinden uzaklaştırıyorlar.
Peki o zaman bitkiler neden oksijen üretirken, gece oksijen tüketiyorlar? Sorunun cevabı yanma ve yangın üçgeni. Oksijen olmadan ürettikleri enerjiyi yakamazlar ve harcayamazlar. Gündüzleri çalışan bitkiler karınlarını geceleri doyuruyor yani. Gündüz ürettikleri oksijen miktarı gece tükettiklerinden fazla olduğu için, kendi hayatlarımız için korkacak bir şey yok.
Fotosentez doğanın “mucizelerinden” biri insan oğlu elbette bu kimyasal olayı çözüp, faklı şekillerde yararlanmak istiyor. Aklıma gelen ilk uygulama alanı, geleceğimizin yattığı yer olan uzay. Uzay araçlarına herşey gibi oksijende dünyadan taşınmak zorunda. Oksijen dünyada bol miktarda bulunsa da, sadece gaz formunda değil, CO2, CO vs diğer şekillerde de, uzayda bu kaynakları kullanabilecek seviyeye gelemedik henüz. İşte bu durumda uzayda gerçekte ciddi anlamda bolca bulunan suyu kullanarak üretilebilecek oksijen, uzayda insan yaşamanın sürekliliği için büyük önem taşıyor.
Biliminsanları fotosentezi laboratuvar ortamında gerçekleştirebilmek için güneş ışığı yerine lazer kullanmayı denemişler ve başarılı da olmuşlar.
Fotosentezi anlamak
Bitkilerin nasıl büyüdüğü ile ilgili tarih boyunca bir çok araştırma yapıldı. Ancak yakın zamana , elektron mikroskopunun icadına kadar, tam işleyişin nasıl olduğunu kestirmek mümkün olmamıştı. Mesela antik yunanlılar bitkilerin sadece topraktan beslendiğini düşünüyorlarmış. 1580 – 1644 yılları arasında yaşamış olan Jan Baptist Van Helmont, yunanlıların bu fikrini 5 yıl süren bir deneyle ispatlamaya çalışmış ancak deney ağacının 5 yıl içerisinde 74kg ağırlık kazanmasına ragmen diktiği toprağın ağırlığının neredeyse hiç değişmediğini tespit etmiş. Aradaki farkın tamamen sudan kaynaklandığını düşünmüş.
Uydu görüntüleri kullanılarak yapılan araştırmalara göre, bir bölgede üretilen oksijen veya diğer gazlar, şiddetli bir rüzgar akımı olmazsa o bölgeyi terk etmiyor. Biz buna daha çok hava kirliliği konusunda alışığız. Ancak “Dünyanın Akciğerleri” Amazon Ormanlarında üretilen oksijenin bölgeyi terk etmemesi, bizim gibi oksijene bağımlı canlılar için büyük bir handikap. Tabii bu olgu bazı bölgelerin neden oksijen zenginiyken diğer bölgelerin sadece “nefes alınabilir” olduğunu da açıklıyor.
Hava kirliliği bu konuda bazı noktalarda yararlı olabiliyor. Hawai’de yapılan bir araştırmada, fosil kaynaklı karbondioksit yayılımının yüksek olduğu dönemlerde ağaçların da daha fazla oksijen ürettiği tespit edilmiş. (Scripps O2 programı, 2000-2012 arasında yapılan araştırma). Fakat burada unutmamamız gereken bir şey var, araştırmanın yapıldığı yer, Manua Loa, Hawai’nin en büyük adası, okyanusun ortasında, diğer kıtaların, şehirlerin etkilerinden uzakta ve doğal güzellikleri korunmakla kalmayıp, sürekli geliştirilen bir yer. Aynı etkiyi betonarme şehirlerimiz İstanbul, Ankara ve İzmir için beklememiz hayalperestlik olur maalesef.
Mevsimsel olarak ele alındığı zaman ilk bahar bitkilerin en çok oksijen ürettikleri dilim. Bir insan dakikada 7-8litre oksijen solurken, gün sonunda bu rakam 570lt ulaşır. Fakat, solunurken alınan “havanın” tamamı akciğerlere ulaşmaz. Nefes alınırken ciğerlere varan havanın %21’i oksijen iken, nefes verirken ciğerlerimizi terk eden “hava”nın %16’sı oksijendir. Bu sayede sunni solunum yapılırken yapılan kişinin ciğerlerine oksijen ulaşır.
Ciğerlerimize giren havanın bir kısmının tekrar dışarı çıkması ile etrafımızdaki insanlarla “aynı havayı” soluyabiliriz ancak, bir sokak ötedeki veya başka bir şehirdeki insanlarda bu pek mümkün değil. 25.000.000.000.000.000.000.000. Bu her nefes aldığınızda ciğerlerinize çektiğiniz molekül sayısı yaklaşık olarak. 25 sekstilyon (evet, bu 10 üzeri 21 demek oluyor). Bu şekilde düşünürseniz, bu moleküllerden bir kısmının rüzgarın etkisi ile dağıldığını ve Donald Trump, Vladimir Putin ve Adriana Lima ile aynı havayı soluduğunuzu düşünebilirsiniz. Veya geçmişten birileriyle, Adolf Hitler, Ronald Reagan, Atatürk, Marlon Brando.
Rakamlara istediğinizi söyletebiliyorsunuz neticede. Ancak çok büyük sayılar olsa bile biraz mantıklı düşünmekte fayda var diye düşünüyorum.
Birkaç yıl önce oluşmuş veya birkaç km ilerideki birinin soluduğu, sonra kalan %5'lik kısımla vücudunu terk edip size ulaşması olasılığı çok düşük.
Ancak, eğer bu kişi ile aynı ortama girerseniz, oda, sınıf vs. o zaman bu ihtimal çok yükseliyor. Zaten hava yoluyla yayılan hastalıkların yayılma yollarından önemli biri de bu.
Nasa bir kişi için ortalama 422 ağacın oksijen ürettiğini hesaplamış (2013). Tabii bu sayıya gezegenimizdeki diğer canlılar dahil değil. Ancak Nasa bu sayılara bir şeyi daha katmamış; denizde üretilen oksijen.
Deniz içerisinde üretilen bu oksijen daha sonra suyun güneş ısısıyla buharlaşmasıyla beraber atmosfere karışıyor.
Oksijenle ilgili bir diğer önemli nokta, vücudumuzun su olarak ihtiyaç duyduğu formu. Bildiğiniz gibi vücudumuzun %70’i sudan oluşuyor. Hücre bazında düşününce, bu oran bazı hücrelerde %90’a kadar çıkıyor. Ve bu hücrelerin hayatlarını sürdürüp, işlevlerini düzgün sürdürebilmesi için suya daha çok ihtiyaçları var.
Ayrıca bir çok zararlı bakteri için oksijen zehirli bir ortam oluşturur ve ölmelerine yol açar. Peki bitkiler gündüz CO2 solurken gündüzleri neden oksijen solumaya başlarlar?
Cevap çok basit; YANGIN ÜÇGENİ
Ürettikleri şekeri yakıp enerji elde edebilmeleri için oksijene ihtiyaçları vardır. Oksijen olmadan hiç birşeyi yakamazsınız. İşte bu yüzden bitkiler gündüzleri oksijen, geceleri karbondioksit üretir.