Atmosfer, yer çekimi sayesinde Dünya’nın çevresini kaplayan hava katmanıdır. Bu katman renksiz ve kokusuz gazlardan oluşur. Bu gazlar, belli oranlarda birleşir ve canlıların yaşamsal faaliyetlerini sürdürmesini sağlar. Atmosferde bulunan gazları iki grupta incelemek mümkündür. Atmosferde bulunan ve oranı değişmeyenler; %78 ile azot ilk sırada, %21 ile oksijen ikinci sırada bulunmaktadır. Geriye kalan %1’lik kısımda ise asal yani serbest halde dolaşan gazlar (helyum, hidrojen, kripton, argon, neon, ksenon) dır. Atmosferde bulunan gazlar ve oranları değişenler ise; karbondioksit ve su buharıdır. Atmosferde her daim bulunmayan gazlar ise tozlar ve ozondur.
Havada %21 oranında bulunan oksijen, diğer pek çok canlı gibi insanların solunum yaparak enerji elde etmek için kullandığı bir gazdır. Yani derin bir nefes aldığımızda vücudumuza giren gazlardan yalnızca %21 i oksijendir. Peki %100 oksijen bulunan bir ortamda nefes alsak daha fazla enerji üretir miydik?
Atmosfer %100 oksijenden oluşsaydı daha mı rahat nefes alırdık? Bu soruları cevaplamadan önce oksijeni tanımakla başlayalım.
Oksijen Nasıl Keşfedildi?
Oksijen, 18. yüzyılın sonlarına doğru İngiliz kimyager Joseph Priestley ve Fransız kimyager Antoine Lavoisier tarafından bağımsız olarak keşfedildi. Joseph Priestley cıva oksiti (HgO) güneş ışığıyla yoğun bir şekilde ısıtır ve bilmeden içindeki oksijeni serbest bırakır. Priestley bu gazı “dephlogisticated air” yani yanma kabiliyeti yüksek gaz olarak adlandırmıştır.
Priestley’den birkaç sene sonra ancak ondan tamamen habersiz olarak benzer bir deneyle oksijeni keşfeden Antoine Lavoisier, onu asit üreten gaz anlamına gelen ‘oxygène’ olarak adlandırdı.
Oksijen Nedir?
Oksijen, sembolü O₂ olan elementtir. Normal şartlar altında yani sıcaklığın 0°C ve basıncın 1 atm olduğu durumda gaz halinde bulunur. Renksiz ve kokusuzdur.
Oksijenin en önemli özelliklerinden birisi yanıcı bir gaz olmasıdır. Mumun, kömürün hatta yakıt olarak kullanılan benzinin yanmasını oksijen sağlar. Bu yanma olaylarıyla beraber enerji açığa çıkar. Mum ve kömür gibi maddelerde bu enerjiyi ısı enerjisi olarak görürüz. Benzinin yanmasıyla çıkan enerji de araçların enerji ihtiyacı için kullanılır. Oksijenin enerji üretimi için kullanılması sadece verdiğimiz örneklerden ibaret değil. Vücudumuz da enerji üretimi için oksijeni kullanır. Bu durum oksijeni yaşamımız için vazgeçilmez kılar. Oksijenin vücudumuza nasıl enerji sağladığını beraber inceleyelim.
Vücudumuzun Yakıtı: Oksijen
Düşündüğümüzde solumak atmosferdeki havayı içeri almak ve içimizde havayı dışarıya vermek gibi görünebilir. Ama aslında bu süreç oksijenin vücudumuzdaki hücrelere kadar giden yolculuğudur ve hücrelerimizin ihtiyacı olan enerji bu sayede üretilir.
Nefes aldığımızda içimize giren havanın %21’i oksijendir. Ciğerlerimizde bulunan alveoller ince duvarları sayesinde yalnızca oksijenin kan dolaşımına katılmasına izin verir. Oksijenin akciğerlerimizdeki ince kan damarlarına geçtiği esnada kanımızda bulunan karbondioksit de kan damarlarından alveollere geçer ve nefes verirken dışarı atılır. Bu gaz değişimi sayesinde kandaki oksijen seviyesi artarken karbondioksit seviyesi düşer.
Vücudumuza giren oksijen kan damarlarıyla ihtiyacı olan hücrelere kadar gider. Hücrenin içindeki enerji üretiminden sorumlu olan mitokondri organeli, oksijenin kullanıldığı yerdir. Birçok kimyasal sürecin ardından mitokondri organelinden kimyasal enerji ile dolu 30-32 tane ATP molekülü açığa çıkar. Bu ATP molekülleri tıpkı bir pil gibi kimyasal enerjinin depolanmasını, taşınmasını ve kullanılmasını sağlar. Görevini yerine getiren oksijen molekülü, karbondioksit molekülüne dönüşüp geldiği yolu takip ederek atmosfere geri döner.
Soluduğumuz havada %21 oranında oksijen varken vücudumuzda bu kadar ATP üretiliyor ise, yüzde yüz oranında oksijen soluyor olsaydık daha kolay nefes alıp daha fazla enerji üretmek mümkün olur muydu?
Yüzde 100 Oksijen Solumak Vücudumuzu Nasıl Etkiler?
Araştırmalara göre saf yani yüzde yüz oksijen solumak sağlık açısından oldukça risklidir. Soluduğumuz havadaki oksijen oranı arttığında, akciğerimizdeki alveollerle kan damarlarımıza giren oksijen miktarı artar. Bu kandaki oksijen basıncının artışına sebep olur. Kandaki oksijen basıncının artması, damarlarda ve organlarda hasara yol açar. Nefes almak zorlaşabilir ve solunum yetmezliği yaşanabilir. Duyu organları tahriş olabilir, görme problemlerini tetikleyebilir.
Bunların aksine saf oksijen tıbbi alanda kullanılabiliyor. Kontrollü bir şekilde ve uzman gözetiminde; solunum yetmezliği, karbonmonoksit zehirlenmesi gibi problemlerde tedavinin bir parçası olabiliyor. Ancak böyle bir tedavinin uzman bir doktor tarafından değerlendirmesi ve yönlendirilmesi gerekiyor.
Yüzde yüz oksijen solumanın vücudumuza etkilerini inceledik, peki ya atmosferin tamamı oksijenden oluşsaydı diğer canlılar ve ekosistem bu durumdan nasıl etkilenirdi?
Atmosferin Tamamı Oksijenden Oluşsa Ne Olurdu?
Jeologların edindiği kapsamlı ve geniş bilimsel kanıtlara dayanarak, Dünya'nın yaşının yaklaşık 4,5 milyar yaşında olduğunu düşünülüyor. Ancak atmosferdeki gaz oranları bu denli dengede olmasaydı, Dünyanın değil 4,5 milyar yaşında olması, 1 gün bile hayatta kalması mümkün değildir. Oksijenin yanma eğilimi çok yüksek bir gaz olduğundan bahsetmiştik. Eğer atmosferin tamamı oksijenden oluşsaydı, Dünya en ufak bir kıvılcımla ateş topuna dönerdi ve üzerinde hiçbir yaşamsal faaliyet kalmazdı. Oksijenin uygun oranda diğer gazlarla beraber atmosferi oluşturması gezegenimizin yaşamını sürdürmesi için önemli bir faktördür.
Peki Atmosferdeki Gazların Oranı Nasıl Sabit Kalıyor?
Atmosferdeki gazların dengede kalmasını sağlayan pek çok faktör bulunur. Bunlardan en önemlileri oksijen ve azot döngüsüdür. Oksijen döngüsü, oksijeni karbondioksite dönüştüren solunum ve karbondioksiti oksijene dönüştüren fotosentezden oluşur. Bu döngü, oksijenin dengede kalmasını sağlar. Nitrojen yani Azot döngüsü ise azotun doğada dolaşımını ve dengesini sağlar. Bu döngüde atmosferdeki azot gazı özel bakteriler tarafından bitkilerin kullanabileceği hale getirilir. Bitkiler bu azotu kullanarak büyür ve gelişir. Canlılar bu bitkiler ile beslenip içindeki azotla farklı bileşenler üretir. Ölü bitkilerin ve azot bulunduran canlıların atıkları ve dışkıları toprakta, suda ve havada ayrışır. Bu da azotun farklı formlara gelmesini sağlar. Bu döngü sürekli devam eder ve azotun doğada dolaşmasını sağlar.
Kısacası Dünya’da ve vücudumuzda gerçekleşen döngüler, hayatımızı devam ettiren faktörleri dengede tutarak yaşamsal faaliyetlerin devam etmesini sağlıyor. Bu süreçte oksijen oranının bırakın yüzde yüz olmasını, iki katı bile olsa hastalıklar ve yangınlar baş gösterebilir.
