Yaşamım ve hobilerim

Eser Elementler

Bu yazı tarafından 28 Oca 2012 tarihinde Akvaryum, Tatlı Su bölümünde yayınlandı. 0 yorum aldı ve 1.843 defa okundu.

Pek çoğumuz dünyamızın uzaydan çekilmiş fotoğrafını görmüşüzdür. Bill Anders, 1968’de Apollo 8 görevinde ilk dünya fotoğrafını çektiğinde, artık dünyanın geri kalanının yaşadığımız gezegene bakışı değişmişti. Bu fotoğraf, pek çok kişi için insanlık tarihinde çekilmiş en etkileyici fotoğraflardan biridir. O fotoğrafı gördüğümde nasıl bir ruh halinde olursam olayım, bende ferahlık ve tazelendirme uyandırır. Çünkü, pek çok dilde karşılığı olan “Evim, güzel evim.” sıfatını, uzayın soğuk ve karanlığında hakeden ilk yuvadır. Hayatın koşuşturması arasında, hergün gördüğümüz halde hiç farketmediğimiz, bırakın iyi davranmayı, çoğu zaman bilerek zarar vermemize rağmen her köşesinde bizim için yaşam barındıran bir yuvadır.

[nrelate-related]

Bu fotoğrafa bakınca görülebilen üç renk, mavi beyaz ve yeşildir. Dünya ile Güneş sistemindeki diğer gezegenler arasındaki fark, Dünya’nın canlı yaşamı barındırmasıdır. Bu renklerden, beyaz ve mavi, dünyadaki eşsiz yaşam kaynağının en önemli maddesi olan suyu temsil etse de, aslında güneş sistemin geri kalanında görülmeyen renk, yeşildir. Dünya üzerinde görülen yeşil, Uranus gezegenindeki gibi açık yeşil-mavi tonlarında değildir, çünkü bu rengi veren madde, Uranus’taki gibi metan gazı değildir. Yine Uranus’takinin aksine, yeşil renk dünya için, ölümü değil; yaşamı simgelemektedir. Belki de bu yüzden yeşil rengin bizde çağrıştırdıkları duygular yaşam ve doğallıktır.

 

Şehir yaşamından bunalan pek çok insan için, yeşil doğanın simgesidir. Evlerde, yeşil çiçeklerden oluşan bir köşe, doğayı hatırlamayı sağlar. Ticari ürünler, “doğal” imajını verebilmek için –özellikle yiyecek ve benzin satan firmalar- ürün paketlerinde yeşil renk kullanırlar. Aynı durum akvaristlerin tasarımlarına da yansımıştır. Eğer beslediğimiz balıklar açısından bir olumsuzluk yaratmıyorsa, her akvarist tasarımlarında bitki kullanma yoluna gider. Çünkü bitkinin insan üzerinde yarattığı etki, tasarım kötü bile olsa, her zaman olumlu olmuştur. Evde akvaryum bulundurmanın temel amacı da evinizde küçük bir doğa parçası oluşturmak olduğuna göre, akvaryumlarda bitkilerin kullanımı çok yerinde bir hamle olmaktadır. Bu durumda, akvaristlerin bitkiye düşkünlüğü hem içgüdüsel hem de estetikseldir, diyebiliriz.

 

Tasarımında bitki kullanmaya karar veren bir akvarist beğendiği bitkileri uygun bir yer bulup tankına ekledikten sonra bitkinin gelişebilmesi için, gereksinimlerini karşılamaya çalışır. İş, bu noktadan sonra karışır. Doğal hayatı taklit etmek için hazırlanan Biosphere 2 projesinden daha önce bahsetmiştim. Pek çok bilimsel araştırmaya rağmen hala anlayamadığımız ya da taklit edemediğimiz doğa olayları mevcut. Bitki fizyolojisi de anlaşılmayan konular arasında yer alır. Bitki fizyolojisini anlayabilmenin ilk adımı, bu fizyolojide görev alan maddeleri –yani eser elementleri- tanımaktır.

 

Bitkilerin ihtiyaç duyduğu eser elementleri incelemeye başlamadan önce tam olarak anlaşılması gereken bir konu vardır. Bitkiler, pek çok elementin ortamda varolmasıyla biyolojik fonksiyonlarını devam ettirebilir. Çünkü her elemente biyolojik sürecin bir noktasında ihtiyaç duyulur ve o anda o element ortamda bitmişse –ve bitki, başka bir elementi o iş için kullanamıyorsa- biyolojik süreç durur. Bu kurala, Minimum Kanunu denir. Minimum Kanunu’nu daha kolay anlatabilmek için şöyle bir örnek verebiliriz: Bitkimizin bir yönetmen olduğunu ve bir sinema filmi çekmeye çalıştığını varsayalım. Filmi çekebilmek için başrol oyuncularına ve figüranlara ihtiyacı olacaktır. Figüran oyuncuların sayısı, başrollere göre daha fazladır ve bazılarının rolü o kadar onemlidir ki, başrol oyuncularını gölgede bırakabilir. Fakat yinede olaylar başrol oyuncuları etrafında döner. Film çekilmeye başladıktan sonra, bir sahnede gerekli olan oyuncu çekim esnasında yoksa çekimler o sahnede durmak zorunda kalır. Bazı durumlarda, figuran oyuncuların yerlerini başka figuranlarla doldurabilmek mümkün olsa da; başrol oyuncularında bu durum geçerli değildir. Bu durumda, diğer oyuncular çekimler için hazır olsa da, bir oyuncunun eksikliği tüm çekimlerin durmasına sebep olur. Dikkat edilirse, Minimum Kanunu kullanılarak, bir sahnedeki hazır oyuncular hakkında hiç bir bilgi edinemeyiz; sadece eksik olan oyuncu hakkında fikir edinebiliriz. Çünkü film o sahnede durmuştur. Görüldüğü gibi, Minimum Kanunu kullanmak, akvaryumdaki doğal süreç hakkında akvariste bir fikir verir.

 

Minimum Kanunu’nu da öğrendikten sonra, bir akvarristin bilmesi gereken tek[1] şeyin, büyümesi için bitkinin hangi maddelere ihtiyaç olduğudur. CO2, ışık ve suyu besin olarak sınıflandırmayız. Çünkü bitki bu maddelere büyümek için değil; hayatta kalmak için gereksinim duyar. Bu maddelerin yokluğunda zaten bitkinin beslenmesine ihtiyaç yoktur. Bitki fizyolojisiyle ilgili hemen hemen her kaynak, gereken makro besinlerin azot (N), fosfor (P) ve potasyum (K) olduğunu yazar. Makro besin terimi, bu maddelerin doğada büyük kütleler halinde bulunduğu için değil (ki bulunmazlar); bitkinin bu besinlere büyük miktarlarda ihtiyaç duyduğundan dolayı kullanılır. Daha önce verdiğim sinema filmi örneğinde, makro besinlerin bitki fizyolojisindeki rolleri, başrol oyunculara karşılık gelir diyebiliriz. Makro besinlerden ayrı olarak, daha az miktarlarda gereken fakat Minimum Kanunu’na göre mutlaka ihtiyaç duyulan besin maddeleri de vardır. Bu maddelere mikro besin denir. Makro besinlere göre eser miktarlarda gerektikleri için bu isim verilmiştir. Mikro besin terimi, bitkilere gerekli olan amino asitler, yağ asitleri gibi diğer maddeleri de içerebilecek bir tanım olmasına rağmen genel kanı, bu maddeleri bakır (Cu), bor (B), çinko (Zn), demir (Fe), klor (Cl), mangan (Mn), molibden (Mo) olarak kabul etmektir. Eser element terimi ise, mikrobesinler gibi bitkilerde az miktarlarda bulunan fakat mikrobesinler gibi bulunma zorunluluğu olmayan maddelere için kullanılır.

 

Bakır (Cu):

 

Bakırın bitki içindeki görevi hakkında oldukça fazla çalışma yapılmıştır. Bu çalışmalarda bakırın bitki fizyolojisindeki rolü ayrıntılı olarak incelenmiştir. Bunlar şöyle özetlenebilir:

 

  1. Bakır, çoğunlukla, molekül ağırlığı düşük olan organik maddelerle ve vitaminlerle bileşik yapar.
  2. Bakıra, hem işlevi daha tam olarak çözülememiş bileşiklerde hemde hayati önem taşıyan enzimlerin yapısında rastlanmıştır.
  3. Bakır, fotosentez, solunum, karbonhidrat parçalanması, azot kullanımı ve depolanması, hücre duvarı metabolizması gibi fizyolojik olaylarda önemli rol oynar.
  4. Bakır, ksilem damarlarının geçirimliliğini düzenler.
  5. Bakır, DNA ve RNA nın üretimini kontrol eder. Eksikliği durumunda bitki üremesi durur.
  6. Bakırın, hastalıklara karşı, direnç mekanizmasında rolü vardır.

 

Bakırın, eksikliğinde olduğu gibi fazlalığında da bitki zarar görür. Tam olarak kanıtlanamamışsada, bakır eksikliğinden kaynaklanan olaylarda, aslında bakırın dolaylı rolü vardır. Bazı fizyolojik olaylarda dolaylı etkisinin olması, bitkilerin hitiyaç duyduğu ve bulunmasından fayda görecekleri bakır miktarının belirlenmesini zorlaştırmaktadır.

Bitki türlerinin farklı miktarlarda ihtiyaç göstermelerine karşın, bakır, oldukça zehirli bir metaldir. Bakır zehirlenmesinin bazı etkilerini doku hasarı, köklerde bozulma ve bitki renginde koyulaşma olarak sayabiliriz. Diğer etkiler ise, membran geçirimliliğinde bozulma sonucunda kök hücrelerinde iyon kaybı, DNA’ nın hasar görmesi sonucu fotosentez işleminin bozulmasıdır.

 

Bor (B):

 

Bor, bitki metabolizmasında önemli bir role sahiptir ve şekerlerin yer değiştirmesi olayında en önemli rolü üslendiğine inanılır. Fakat, borun, henüz hiçbir enzimin yapısında belirlenememesi onun fizyolojik rolünü diğer mikrobesinlerden farklı olduğunu gösterir.

 

Borun ilgili olduğu fizyolojik olaylar şunlardır:

 

  1. Karbonhidrat metabolizması ve şekerin yer değiştirmesi,
  2. DNA, RNA ve bitki hormonlarının sentezi,
  3. Hücre duvarlarının yapımı
  4. Doku oluşumu
  5. Bitki içerisinde kararlı bileşiklerin oluşturulması

 

Borun bitkiler için gerekli olduğu bilinmesine karşın öncelikli görevleri tam olarak anlaşılabilmiş değildir. Fakat borun, yüksek ışık yoğunluğunda oluşan fenolikerin zehir etkisini yok etmek için kullanıldığı bilinir. Bu durumda, yüksek ışık yoğunluklarında, bitkinin bor ihtiyacı artar. Bor eksikliğinin ilk belirtileri ise yavaşlamış ve normal olmayan gelişme ve yeni yaprakların mavi-yeşil renk almasıdır. Ayrıca yaprak ve saplar kırılganlaşır.

 

Bazı bitkiler düşük bor ihtiyacı gösterirler ve bor seviyesinin, normal gelişimleri için gereken seviyenin üstüne çıkmasına karşı duyarlıdırlar. Fazla bor içeren gübrelerin kullanılması durumunda zehirli etkiler görülebilir. Yapılan araştırmalarda yüksek miktarlarda bor içeren bitkilerde, çinkonun zehirlenme etkisini azaltıcı bir rolü olduğu görülmüştür. Aynı şekilde, kalsiyumun varlığında da bitkilerin bor alması yavaşlar, bu da kalsiyumu, bor zehirlenmesinde etkili hale getirir. Sodyum ve klorun da bor üzerinde benzer etkileri vardır.

 

Çinko

Çinkonun, suda çözünen formları bitkiler için uygundur ve çinko alınışı, maddenin topraktaki yoğunluğu arttıkça artar. Çinko alınımı, bitkinin türüne olduğu kadar bulunduğu ortama da bağlıdır. Özellikle ortamdaki kalsiyum miktarı çinko alınımını etkiler. Çinko, genellikle bitki köklerinde bulunur.

 

Çinko, bitki metabolizması için çok gerekli bir elementtir. İçinde yer aldığı enzimlere bakarak, karbonhidrat, protein, fosfat, RNA oluşumunda görev aldığı söylenebilir. Membranların geçirimliliğinde rolü olduğu bulunmuştur. Ayrıca bakteri ve mantarların yol açtığı hastalıklara karşı koruyucu etkisi olduğu da bilinir.

 

Bitkilerde, çinko eksikliğinden bahsetmek yerine demir-çinko oranından bahsetmek gerekir. Bu iki elementten birinin yoğunluğunun artması diğerininkini azaltır. Bu muhtemelen, her iki elementin, bitki bünyesine alınımı sırasındaki rekabetten kaynaklanır. Çinko-demir arasındaki ilişkinin benzeri çinko-bakır arasında da görülür.

 

Bazı bitki türlerinin çinko fazlalığına karşı büyük bir toleransı vardır. Ayrıca bitkiler, topraktaki çinko değişimlerine çok çabuk tepki verirler. Yapraklarda oluşan klorosis ve yavaşlamış bitki gelişimi, çinko eksikliğinin ilk belirtilerindendir. Çinko zehirlenmelerinin etkisi diğer ağır metallerinkine benzemesine karşın, çinko, diğer metaller kadar zehirli değildir.

 

Demir

Demir, litosferin ana bileşenlerinden biridir ve %5’ ini oluşturur. Toprakta oksit ve hidroksit formunda bulunur. Genellikle küçük parçaçıklar halinde ya da bazı minerallerin yüzeylerinde bulunur.

Bitkilerin, bünyelerine Fe almaları kontrollü gerçekleşir. Fe3+, Fe2+ ya da yakalanmış Fe (chelated Fe) olarak alınabilir. Köklerde Fe3+ ün Fe2+ ye dönüştürülebilmesi, bu elementin emiliminin esas noktası olduğu düşünülür.

 

Bitkilerde Fe emilimi ve iletimi, pH, Ca, P ve bazı ağır metallerin yoğunluğu gibi dış etkilerden fazlasıyla etkilenir. Demirle, yakalayıcı bileşikler için rekabete giren eser elementler, demirin emilimini ve iletimini olumsuz etkiler.

 

Demirin metabolizmadaki rolü nispeten iyi anlaşılmıştır. Demir, enerji üretimi için gereken reaksiyonlar ve hücrelerin diğer yaşamsal faaliyetleri için en temel element olduu düşünülür.

Demirin temel görevleri şunlardır:

 

  1. Proteinlerin yapısında yer alır ve temel olarak kloroplastta bulunur.
  2. Organik Fe bileşikleri fotosentezik elektron transferi olayında yer alır.
  3. Bazı demir proteinleri, nitritlerin ve sülfatların kullanımında görev alır.
  4. Klorofil oluşumu, demirin varlığıyla olumlu etkilenir.
  5. Nükleik asit metabolizmasına doğrudan dahil olur.

 

Demir pek çok fizyolojik olayda yer aldığından, eksikliği de pek çok fizyolojik olayı etkiler. Her bitkide eksikliğe yol açacak demir seviyesi farklı olabilir. Bu belirtiler çevresel etkilere de bağlıdır. Zengin demir içerikli topraklarda fazla demir emilimi de bitkilerde zehirlenmeye sebep olabilir.

 

Demir zehirlenmesinin belirli belirtileri yoktur, bitkiye göre değişir. Bitki bünyesinde bulunan diğer elementlerin, özellikle de ağır metallerin, miktarı da demir zehirlenmesinde etkili olabilir. Fe-Mn oranının azalması, bitkilerin demir zehirlenmesine karşı daha dayanıklı olmalarını sağlar. Aynı etkiyi Ca ve SiO2 da sağlar. Sert sularda demirin daha az zehirli olmasının sebebi budur. Yüksek demir içerikli topraklarda metallerin emilimi büyük oranda düşer. Demir aynı etkiyi, bitkiler için önemli bir makrobesin olan fosfor üzerinde de gösterir. Ayrıca K eksikliği de demir zehirlenmesine yol açar, çünkü bu durumda bitki demiri oksitleyemez.

 

Klor

 

Klor, bitkiler için gerekli olan yedi mikrobesinden biridir. Metabolik işlemler için düşük bir klor seviyesine ihtiyaç vardır. Klor, fotosentezde O2 nin üretilmesinde görev alır ve en çok kloroplast içinde yer alır. Aynı zamanda hücrenin osmoz basıncını yükseltir.

 

Klor eksikliğine pek sık rastlanmaz çünkü şehir sularında ve yer altı sularında genellikle yeterli miktarda bulunur. Yaprak uçlarının kahverengi olması klor eksikliğine işarettir.

 

Klor zehirlenmesi bitki türüne bağlıdır, fakat bitkiler genellikle çok yüksek klor seviyelerine tahammül edebilir. Bazı kara bitkilerinin 7000 ppm klora tahammül edebildiği bilinmektedir. Klor zehirlenmesinin belirtileri, yaprakların sarılaşması, yaprak uçlarının, kenarlarının erimesi ve tuz etkisinden dolayı yaprakların kırılması sayılabilir. Bitkiler için en zehirli olan klor bileşikleri HCl ve Cl2 dir.

 

Mangan

 

Mangan, litosferde en çok bulunan eser elementlerden biridir. Mangan, Mn2+, Mn3+ ve Mn4+ formunda çeşitli bileşikle yapar, fakat kayaların yapılarını oluşturan silikat minerallerinde daha çok Mn2+ formunda bulunur.

 

Bitkilerin Mn emilimi, Mg2+, Ca2+ gibi diğer katyonlarda olduğu gibi kontrollü gerçekleşir. Mangan bitki içersinde Mn2+ formunda iletilir, yani demir ya da çinko gibi yakalayıcı maddelere ihtiyaç duymaz. Böylece, demir ve çinko arasında yaşanan, bitki tarafından emilim ve iletim rekabetine, mangan katılmaz. Bitkilerdeki Mn içeriği ortamda bulunan çözünmüş Mn miktarına bağlı olduğu için ortamın pH’ı ve toprağın organik madde içeriğinden etkilenir. Mangan bazı enzimlerin yapısında yer aldığı bilinen bir gerçektir, ayrıca bu metal, bazı enzimlerde Magnezyumun yerini alabilir. Fotosentezik elektron transferinde ve O2 üretiminde etkin rol oynar. Manganın, NO2 kullanımındaki rolü henüz kesinleştirilemeiş olsa da, azot kullanımında manganın dolaylı da olsa bir rolü olduğu düşünülmektedir.

 

Kloroplastlar, bütün hücre grupları arasında, Mn eksikliği konusunda en duyarlı olanlardır, yapısal bozukluklar göstererek hemen tepki verirler. Eksiklik belirtileri önce genç yapraklarda görülür. Daha ileriki safhalarda yapraklarda çürüyen noktalar ve köklerde kahverengileşmeler oluşur.

 

Molibden

Molibden genel olarak granitik ve asit magmatik kayalarda bulunur. Onu diğer mikrobesinlerden ayıran önemli bir özelliği asidik ortamlarda daha az çözünür olmasıdır. pH’ın 5,5’den düşük olduğu ortamlarda, özellikle de yüksek demiroksitin varlığında, molibden, bitkileri için yeterli miktarda bulunmaz.

 

Molibden, gerekli bir mikrobesindir fakat fizyolojik açıdan gerekliliği çok fazla değildir. Bitkiler molibdeni, molibdat iyonları şeklinde alır ve ortamdaki konsantrasyonu arttıkça emilimi artar. Molibden bazı enzimlerin yapısında yer alır. Bu enzimlerden biri de nitrat kullanımında rol alır. Yani, bitkilerin molibden ihtiyacı, nitrat kullanımıyla doğru orantılıdır. NH4-N kullanan bitkilerin, NH3-N kullananlara göre daha az molibdene ihtiyaç duydukları bilinir.

 

Molibden eksikliğinin belirtileri, nitrat eksikliğinin belirtileriyle aynıdır.

Sonuç

Eser elementlerden, özellikle de mikrobesinlerden bahsedilirken vurgulanan en önmeli nokta, bu elementlere miktar olarak fazla gereksinilmese de fizyolojik gelişim açısından çok önemli olduklarıdır. Akvaryumlarımızda zaman zaman eksiklikleri görülse de fazla aydınlanmamış bir konu olduğundan pek çoğumuz tarafından eksikliğin ne olduğu doğru tehşis edilememektedir.  Tıpkı, ağlayan bebeğin karşısında komiklikler yapan ebeveynler gibi bizler de zaman zaman akvaryumlarda karşılaştığımız sorunlara yanlış çözümler üretmekteyiz. Bu gibi durumlara düşmemek için akvaryum içindeki balıkların bitkilerin ve diğer canlıların davranışlarını çok iyi gözlemleyip, yeterli bilgi donanımıyla bu gözlemleri en doğru şekilde yorumlamalıyız. Ancak bu şekilde, bir canlıyı doğal ortamı dışında yaşatmak gibi iddialı bir konudan yüzümüzün akıyla çıkabiliriz.

 



[1] Oysa sadece bu konuda uzman olan kişiler, akvaryum ortamı gibi karışık bir ortamda, gereken bütün besinleri içeren gübrelerin kullanılmasının bile sağlıklı bitki gelişimi sağlamayabileceğini bilirler. Kimse sesini çıkarmasın da, bu konuyu şimdilik gözardı edelim.

Leave a Comment

E-posta adresiniz yayınlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir