Yaşamım ve hobilerim

Akvaryumda Bakteriler

Bu yazı tarafından 27 Tem 2012 tarihinde Akvaryum, Tatlı Su, Tuzlu Su bölümünde yayınlandı. 1 yorum aldı ve 1.221 defa okundu.

Dünya genelinde, akvaryumseverler her yıl biyolojik filtrasyonun başlatılması veya devamını sağlamak için milyonlarca dolar harcarlar. Oysa başarılı bir akvaryumun bu bakterilerin milyarlarcasını barındırabilir. Yine de kritik önem taşıyan bu bakteriler hakkında çok az akvaryumsever bilgiye sahiptir. Bir akvaryumseverin bilmesi gereken en azından 3 tür bakteri vardır:

Heterotrofik Bakteriler

 

Akvaryuma balık konulmasıyla birlikte amonyak oluşmaya başlar. Peki, bu amonyak nereden gelir? Bir kısmı doğrudan balıklar tarafından salgılanır. Bir kısmı da minerilizasyon denen bir işlemle üre, ürik asit ve organik artıkların, bakteriler tarafından çevrilmesiyle oluşur. Minerilizasyon işlemini pek çok bakteri türü gerçekleştirebilirken, Bacillus türü en yaygın olanıdır.

[nrelate-related]

Minerilizasyon sürecinin sonunda üretilen en önemli bileşik amonyaktır. Bazı heterotrofik bakteriler bu süreci nitrit ve nitrat oluşumuna kadar sürdürebilir fakat bu daha çok laboratuvar koşullarında sağlanmıştır. Doğada bu olayın görülmediği bilinmektedir. Ayrıca bakteriler açısından, akvaryum ortamı gibi, organik besin ve azot içeren bileşiklerin yoğun olduğu bir ortamda, bu süreci ilerletmenin hiç bir mantıklı yanı yoktur. Heterotrofik bakterilerin birincil azot kaynağı amonyak değildir ve en çok enerjiyi, organik atıkların tüketilmesi durumunda elde ederler.

 

Heterotrofik bakterilerin amonyak kullanabilme yetenekleri, onların gerçek bir nitritleşme bakterisi olduğu gibi yanlış bir kanı oluşmasına yol açmıştır. Oysa genel olarak bu bakteri nitrit kullanamaz, kullandığı zamanlarda ise çok verimsiz olarak kullanırlar. Heterotrofiklerle ilgili başka bir olumsuzluk ta, bazı koşullar altında çevrim sürecini tam tersine çevirebilmeleridir. Yani, dissimilasyon denen bir işlemle, nitratı sırasıyla nitrite ve amonyağa çevirebilirler. Ortamda nitrat yerine fosfat yoğunsa, bu işlem sonun amonyaktan daha da zehirli olan hidrojen sülfit gazı oluşur. Bu süreç oksijensiz ortamlarda oluşsa da, oksijen seviyeleri çok düştüğünde de görülebilir. Dissimilasyon işlemi, denitrifikasyon sürecinin bir parçasıdır. Bu süreç sonunda, nitrat, serbest azot gazına dönüştürülür.

 

Heterotrofik bakteriler gram-pozitif  veya gram-negatif olabilirler. Bazıları sadece oksijenli ortamda yaşayabilirken; bazıları oksijenin varlığında veya yokluğunda hayatlarını sürdürebilirler. Sıcaklık, pH, tuzluluk gibi çevre faktörlerine karşı çok dirençlidirler. Yine de başa çıkamayacakları durumlarla karşılaşırlarsa, sporlar oluşturarak aşırı durumların geçmesini bekleyebilirler. Çevre koşulları normale döndüğünde, sporlarından çıkarak normal yaşam koşullarına geri dönerler. Bu özellikleri sayesinde akvaryum hobisinde oldukça fazla ticari değerleri vardır. Laboratuvar ortamında üretildikten sonra kurutulup ya da sıvı içerisinde paketlenerek akvaryumseverlerin kullanımına sunulabilirler[1]. Amonyak ve nitriti çeviren bakteriler ise spor oluşturamadıklarından bu tip bir sürece uygun değillerdir.

 

Nitrosomonas ve Nitrosococcus Bakterileri

 

Heterotrofik bakterilerin faaliyetleri sonucu oluşan amonyak, oldukça zehirli bir bileşiktir. Akvaryumun yaşanabilir bir ortam olabilmesi için öncelikle amonyağın uzaklaştırılması gerekir. Bu noktada yardımımıza tekrar bakteriler yetişir. Amonyağı tüketip, artık olarak nitrit üreten bakteriler sayesinde zehirli bir bileşiken kurtulmuş oluruz. Gerçi yeni oluşan bileşik te zehirlidir ama o konuya daha sonra değineceğiz.

 

Yakın zamana kadar, akvaryum ortamında amonyağın nitrite çevrilmesi işlemini Nitrosomonas bakterilerinin gerçekleştirdiği düşünülüyordu. Oysa yapılan çalışmalşardan sonra bu işlemde esas olarak Nitrosococcus bakterilerinin rol aldığı görüldü. Nitrosomonas bakterileri de işleme katılıyor fakat tüm bakteri grubu içindeki yüzdeleri oldukça düşük kalmakta, bazı durumlarda hiç görülmümemektedir. Bu iki bakteri türü daha derinlemesine incelendiğinde önemli bir bilgi edinildi. Her ne kadar doğadan alınmış bir örnekte, Nitrosomonaslar daha az bulunuyor olsa da, bu örnek bir kültürde yetiştirilmeye çalışıldığında Nitrosomonasların oransal sayısında önemli bir artış –ya da Nitrosococcusların sayısında bir azalma- gözlemleniyordu. Yani, Nitrosomonaslar, Nitrosococcuslara göre, ortama daha kolay adapte olabilen, yaşam şansları daha fazla olan bakterilerdir diyebiliriz. Bu durumda, yarı yapay bir ortam sayılabilecek akvaryum ortamında Nitrosomonasları da amonyak tüketen bakteriler listesinde incelemek son derece doğaldır.

 

Akvaryumda amonyak oluşmaya başladıktan kısa bir süre sonra Nitrosococcuslar (ve Nitrosomonaslar) oluşmaya başlar ve sayıları hızla artmaya başlar. Amonyak ğunluklarının yüksek olduğu bazı durumlarda, bakteriler kendilerini bir yüzeye bağlamadan, suda serbest olarak yüzmeye başlar. Bu durumlar da su, süt beyazına döner. Yüksek amonyak seviyeleri düştükçe bu durum ortadan kalkar. Buna benzer bir durum, uzun süreli elektrik kesintilerinden sonra oluşabilir. Su çevrimi olmadığından, filtrenin içindeki oksijen oranları düşer ve bakteriler ya ölür ya da kendilerini tutundukları ortamdan ayırarak oksijen seviyesi daha yüksek bölgeler aramaya çalışırlar. Filtrenin tekrar çalışmasıyla da akvaryum suyuna karışırlar.

 

Nitrosomonasların bilinen bir özelliği de, ortamdaki amonyak kaynakları tükendiğinde uyku haline geçebilmeleridir. Fakat bu uyku hali, Heterotrofiklerdeki gibi spor oluşturarak olmadığından, bakteriler açısından ölüm riski devam eder. Basitçe, ortamdaki amonyak yoğunluğunun ölçülmesi dışındaki tüm fonksiyonlarını kapatarak enerji harcamasını en aza indirirler. Uyku haline girilmesi ve çıkılması karışık bir işlemdir ve yanlış zamanlama bakterinin ölümüyle sonuçlanır. Laboratuvar koşullarında yapılan deneylerde, 200 ppm gibi inanılmaz yüksek amonyak yoğunluğu bulunan ortamlarda bile, uyku halinden çıkma işleminin bir kaç gün sürdüğü gözlenmiştir. Akvaryum ortamı gibi düşük yoğunlukların bulunduğu ortamlarda bu işlem bir kaç hafta sürebilir. Bu sırada, mevcut amonyak biterse, bakteri uyku halinden çıktıktan sonra açlıktan ölür.

 

Normalde, Nitrosococcus ve Nitrosomonasların oksijene ihtiyaçları vardır. Fakat düşük oksijen yoğunluklarından çok da fazla etkilenmezler. Düşük oksijen seviyelerine dayanabildikleri halde, oksijensiz ortamda atık madde olarak hidrojen sülfit gibi zehirli maddeler üreten bakteriler, onların sonlarını hazırlar. Uyku halinde ya da aktif halde olmaları farketmez. Bu sebeple, akvaryum ortamında oksijensiz ortam oluşturulmamasına özen gösterilmelidir.

 

Nitrospira Bakterileri

 

Organik atıkların, akvaryum ortamında çerilebilecek en zararsız hali olan, nitrata çevrilme işleminde en son olarak Nitrospira bakterileri görev alır. Doğrudan akvaryum hobisiyle ilgili yapılan bilimsel çalışmaların sayısı çok az olduğundan, uzun yıllar boyunca bu işlemi gerçekleştiren bakterilerin Nitrobacter bakterileri olduğu düşünüldü. Çünkü, atıksu arıtma tesislerinin yarı sulu yarı katı ortamından alınan örneklerde yoğun miktarda Nitrobacter bakterileri bulunmuştu. Bu bilgiden yola çıkılarak, akvaryum ortamlarında da Nitrobacter bakterilerinin etkin rol aldığı kabul edilmişti. Oysa son yıllarda yapılan çalışmalardan sonra, akvaryum ortamında, nitriti nitrata çevirme işleminin Nitrospira bakterileri tarafından yapıldığı gösterilmiştir. Bu sonuç, Nitrobacter bakterilerinin aslında varolmadığı ya da nitriti çeviremedikleri anlamına gelmez; sadece akvaryum ortamında daha az etkinlerdir.

 

Akvaryum hobisinde ortak çalıştığımız bakterilerin Nitrobacterler değil de, Nitrospiralar olduğunun vurgulanması gerekir. Çünkü her iki bakterinin fizyolojik yapıları birbirinden farklıdır. Nitrobacterler, oksijenin varlığında veya yokluğunda hayatta kalabilirler ve çok yavaş da olsa heteretrofik olarak yaşayabilirler. Oysa Nitrospiralar sadece oksijenli ortamda yaşayabilirler ve karbon ihtiyaçlarını sadece CO2 den karşılayabilirler. Bu yüzden, filtrelerdeki biyolojik filtrasyon malzemelerinin üzerinden sürekli, oksijence zengin su akımının olması gereklidir. Aksi halde oksijensiz ortamlar oluşacaktır ve Nitrospira bakterileri ölecektir.

 

Nitrospira bakterilerinin –kötü- bir özelliği de, amonyağı nitrata çeviren NitrobacterNitrosococcusların çalışma veriminden çok daha düşük bir verimle nitriti nitrata çevirebilirler. Aslında burada suçu Nitrospiralara bulmamak gerekir, çünkü bu çevrimlerde azot gitgide daha kararlı bir yapıya dönüşmüştür ve elde edilen enerji giderek azalmaya başlamıştır. Eski Mısır’da bu sebeple piramit işçileri etle besleniyorlardı. Firavunlar, ekmek yerine etle beslenen işçilerin daha verimli çalıştıklarını gözlemlemiş olmalılar. Akvaryumda bulunabilecek en besleyici besinlerden biri amonyak olduğu için, amonyak suda çok az süreyle bulunur. Oluşur oluşmaz aç bakteriler tarafından verimli bir şekilde nitrite çevrilir. Nitrit, amonyak kadar besleyici olmadığından, nitrit çeviricilerin işlerini tamamlamaları daha uzun süre alır. Bu yüzden nitritin suda bulunma süresi bazen haftaları bulabilir. Yine aynı sebeple, dış müdahele gelmezse, nitrat sürekli suda bulunur. Çünkü daha kararlı bir yapıdadır ve oksijenli ortamda hiç bir bakteri, nitrat tüketmeye tenezzül etmez. Çünkü başka besinleri daha az enerji harcayarak tüketebilirler. Ancak, oksijensiz ortamın çetin şartları altında bazı bakteriler tarafından mecburen tüketilir.

 

Organik atıkların suya girmesiyle başlayan doğal süreç, nitratın oluşmasıyla sona ermiştir. Doğada, bu süreç nitratın da çevrilmesiyle kendiliğinden devam eder fakat akvaryum ortamında bu çevrimi gerçekleştirebilmek için özel şartlar sağlanmalıdır. Önemli olan doğada bu işlemi, hangi bakterilerin, hangi koşullar altında yaptığını incelemek ve o koşulları akvaryum ortamında oluşturmaya çalışmaktır. Uygun ortamı sağladıktan sonra doğanın bir mucizesi gerçekleşir ve çevrimi gerçekleştirecek bakteriler oluşmaya başlar. Doğa, sunduklarından nasıl faydalanılacağını bilenler için, pek çok yanıt sağlamaktadır. Akvaryum hobisinde, bu yanıtları bulabildiğimiz ölçüde ilerleyebiliriz. Bu sebeple, bir akvaryumsever herşeyden önce iyi bir doğa gözlemcisi olmalıdır.

 



[1] Yazarın Notu: Reklamlarında, biyolojik hayatı başlatığını öne süren ürünlerin üreticileriyle yaptığım yazışmalarda ürün içeriğini öğrenememiş olmama rağmen, çoğunun içerdiği bakteri grubunun, heterotrofikler olduğunu düşünüyorum.

One Comment

Join the conversation and post a comment.

  1. Tuni

    Bayıldım müthiş güzel bilgi elinize sağlık.

Hissiyatınızı paylaşın:

%d blogcu bunu beğendi: