Enerji, canlıların varlığını sürdürebilmesi için gereken kritik bir ihtiyaçtır. İnsan medeniyetinin yeryüzündeki devamı için önemi son birkaç yüzyıl içinde daha iyi anlaşıldığı için, devletler arasındaki ilişkiler içinde enerjinin yeri neredeyse en üst noktaya yerleşmiştir. Rüzgar, güneş enerjisi gibi temiz, yenilenebilir enerji kaynaklarının önemi de son yıllarda daha da artmıştır ve bu konularda yapılan araştırmalara da hız verilmektedir.
Bunlar güncelliğini devam ettiren her gün gazetelerimizi, haberleri zenginleştiren konular ve çoğumuza malûm. Peki güneş enerjisi ile ısınma, bu enerji ile çalışan araç üretme gibi çalışmalarla bu enerjiyi daha iyi kullanabilmek için büyük bir çaba içinde olan insanın ve hatta tabiattaki canlıların büyük kısmının bu enerji ile yaşadığının ne kadar farkındayız? Milyonlarca yıldır bedava, bize zahmetsiz bir şekilde gönderilen bu enerjiyi nasıl kullandığımızı, değerlendirdiğimizi biliyor muyuz?
Aslında yediğimiz besinlerin, bitkilerin ve hayvanların da enerjisinin güneş enerjisi olduğunu düşünürsek kendi enerjimizin kaynağının nereden geldiğini anlamamız çok zor olmayacaktır. Hem insanların, hem de hayvanların besin zincirinde vardığı son nokta bitkilerdir. Bitkilerin enerjisinin fotosentez yoluyla güneşten kaynaklanması ise daha yaygın bilinen bir husustur. Bitki hücrelerinde fotosentez, kloroplast olarak adlandırılan organellerde gerçekleşir. Tipik bir bitki hücresinde 10 ila 100 kloroplast bulunur. Kloroplastlarda bulunan klorofil pigmentleri ışığın emilmesini sağlar. Klorofil, ışık tayfından mavi ve kırmızı ışıkları emer. Bitkilerin, özellikle yaprakların yeşil renkli olmasının sebebi de klorofillerin yeşil ve sarı ışıkları iyi emmemesi ve dolayısıyla bunları yansıtmasıdır [1]. Klorofil, Fotosentez sırasında oluşan olayları şu denklemle özetleyebiliriz:
Karbondioksit + su + ışık enerjisinden → karbonhidrat + oksijen + su açığa çıkar.
Bu işlem sırasında bir taşla iki kuş vurulmakta, hem besin olarak kullanacağımız karbonhidratlar hem de solunumda kullandığımız oksijen ortaya çıkmaktadır. Dünyamızda fotosentez ile zaptedilen enerji 100 terawatt gibi muazzam bir miktardır. [2] Bu da bütün dünyadaki insanların harcadığı enerjinin yaklaşık 6 katı demektir. [3]
Solunum ile alınan oksijenin çoğunu yiyeceklerdeki yağ ve karbonhidratlardan kimyasal enerji elde edebilmek için harcarız. Bu yağ ve şekerler kontrollü bir şekilde yanarlar. Enerji de ATP adı verilen bir molekülde depolanır. ATP, protein sentezinden kasların hareketine kadar gerekli değişik fonksiyonların enerjisini karşılamak için kullanılır. Yani bitkilerin güneş enerjisi ile ürettiği karbonhidratları ve yine bitkilerin güneş enerjisi ile karbondioksitten ürettiği oksijeni sindirim ve solunum sistemlerimiz vasıtasıyla almamız bir nevi güneş enerjisinin nakli olayıdır.
Fotosentez başlı başına derinlemesine tefekkür edilmesi gereken çok önemli bir mekanizmadır. Güneş ışığının belli dalga boyundaki (400-700 nm) ışınlara hassas klorofil adlı hücre içi maddeler, karbondioksiti oksijene çevirerek hayvanların ve insanların solunumu için gereken oksijeni ortaya çıkarırken, kendileri de bu şekilde hayatta kalarak yine diğer canlıların temel besin kaynağını meydana getirirler. 400 nm altındaki ışınlar ultraviyole ışınlardır ve bu ışınlar hücrelerde hasara yol açtığı için zararlıdır. Ancak 400 nm altındaki bu ışınların büyük çoğunluğu atmosferimiz tarafından emildiği için yeryüzüne fazla ulaşamazlar. Enerjisinden istifade ettiğimiz güneşin zararlı ışınlarının atmosferde filtrelenmesi ve klorofillerin de zararlı olan ultraviyole ışınlarına değil de zararsız ışık dalga boylarına hassas olması tüm evrenin sahibinin tek olduğunu gösteren ne kadar güzel işaretlerdir.
Bitkiler fotosentez olayını gerçekleştirirken değişik farklıklar da göze çarpar. Kaktüslerin fotosentezinin çok ilginç yönleri vardır. Karbondioksidi alıp oksijeni verirken diğer bitkilerde olduğu gibi minik gözeneklerini kullanırlar. Tabii su da kaktüsün hayatta kalması ve fotosentez için kritik bir unsurdur. Bitkilerde fotosentez güneş ışığı varken yani gündüzleri yapılırken bu gözeneklerden fotosentez için gerekli karbondioksit-oksijen gaz değişimi gerçekleşir.
Aynı durum kaktüsler için olsaydı gündüz gaz değişimi için açık olması gereken bu gözeneklerden buharlaşma yolu ile sıvı kaybedeceklerdi. Oysaki kaktüsler, bir yaratılış mucizesi örneği olarak, gündüz bu gözeneklerini kapalı bulundurarak su kaçışına engel olurlar ve fotosentez sırasında kullanacakları karbondioksidi de gece alıp gündüz güneş ortaya çıkana kadar organik asitlere bağlayarak depolarlar. Böylece sadece gece açılan gözeneklerden olabilecek su kaybı da en aza indirilmiş olur.
Fotosentezde çok yakın zamana kadar anlaşılamayan bir husus da nasıl ışık enerjisinin bu kadar verimli ve çok hızlı bir şekilde kimyasal enerjiye dönüştüğüdür. Nature dergisinin 12 Nisan 2007 sayısında Kaliforniya Üniversitesi’nde çalışan araştırmacılardan Graham Fleming ve grubu çok önemli bir makale yayınladılar. Bu araştırmacılar, ışık enerjisinin hiç israf edilmeden (yaklaşık % 95’i kullanılacak şekilde) ve ânında kimyasal enerjiye dönüşümünü izah eden mekanizmayı kısmen de olsa ortaya çıkardılar. Kuantum dalga hareketi ile enerjinin ânında ve çok verimli bir şekilde transferinin gerçekleştiği bu şekilde gösterilmiş oldu ve enerjinin moleküller arasında atlayarak basamak basamak aktarıldığını iddia eden eski ve yaygın görüşün de yanlış olduğu ortaya çıkmış oldu.
Şu an sahip olduğumuz teknoloji ile örneğin çok küçük ve hafif arabaların enerjisini kısmen sağlamak mümkündür. Üstelik bu tür yeni gelişen teknolojiler hiç de ucuz değildir ve şu an en sınırlayıcı unsur güneş enerjisi ile çalışan cihazların ilk ve uzun süreli maliyetidir. Yoksa bir evin elektrik ihtiyacı bile güneş enerjisi ile sağlanabilmektedir. Bütün bunlar düşünüldüğünde, Rabbimizin bize bahşettiği enerji nimetinin aslında ne kadar muazzam bir yaratılış ürünü olduğunu anlayabiliriz. Milyonlarca kilometre ötedeki güneşten milyonlarca yıldır gelen bu enerji yeryüzündeki canlıların temel enerji kaynağı olmayı sürdürmektedir. Bu enerjiyi bitkilerin ve fotosentez yapan diğer canlıların yaptığına benzer sistemler oluşturarak kısmen de olsa kullanabilsek, hem diğer enerji kaynaklarına ihtiyacımız kalmayacak hem de çevreye zarar vermeden bunu gerçekleştirmiş olacağız. Araştırmacılar şu anda bunun için uğraş vermekte. Ancak anlaşılan bitkilerin fotosentez olayını tam olarak çözsek bile benzer sistemler kurabilmek için daha epey zamana ihtiyacımız olacak.
Güneş enerjisinden nasıl daha iyi faydalanacağımızı araştırırken, bize düşen önemli bir vazife Rabbimizin bize bu enerji vesilesiyle sağladığı rızıkları tüketirken şükrü unutmamak ve israftan uzak durarak âdil paylaşımı gerçekleştirmektir. Nasıl ki bize verilen bu temiz enerji kaynağı ve diğer tükettiğimiz nimetler günümüzdeki deyimiyle çevre dostu ise, diğer önemli bir hedefimiz de bu nimetleri tüketirken veya bunlardan başka tüketim kaynakları oluştururken çevremizi ve tabiatı korumak olmalıdır.
KAYNAKLAR:
1. An Introduction to Photosynthesis and Its Applications: By Wim Vermaas. http://bioenergy.asu.edu/photosyn/educatlon/photointro.html
2. Nealson KH, Conrad PG (December 1999). “Life: past, present and future”. Philos. Trans. R. Soc. Lond., B, Biol. Sci. 354 (1392): 1923-39. doi:10.1098/rstb.1999.0532.
3. “World Consumption of Primary Energy by Energy Type and Selected Country Groups, 1980-2004” (XLS). Energy Information Administration. July 31,2006. http://www.eia.doe. gov/pub/international/iealf/table18. xls.