Karbon Döngüsünde Toprak Ayrıştırıcıları
CO2 yeryüzündeki karasal ekosstemlerde ototrof yüksek bitkiler ve su sitemlerinde algler tarafından organik karbona dönüştürülür (immobilizasyon). Böylece heterotrofik canlılar için gerekli organik substratlar sağlanmış olur. Atmosfer karbonunun sürekli olarak fotosentetik organizmalar tarafından organik karbon şekline dönüştürülmesi, ekosistemlerin bileşenlerinin dengesini bozduğundan dengenin oluşabilmesi için bu karbonlu bileşiklerin parçalanmaları ve CO2’in tekrar atmosfere dönmesi gerekir.
Genel anlamda, toprak ekosistemlerinde karbon döngüsü; bitkiler tarafından fiksasyonu ve organik bileşiklerin sentezi için özümlenmesini, bitkisel organik kalıntılar ile primer (herbivor) ve daha üst düzey tüketicilere (karnivor) aktarılan kısmının mikroorganizmalarca ayrıştırılması ve tekrar CO2 şeklinde atmosfere verilmesini tanımlamaktadır.
Organik maddenin ayrışması mikroflora için iki farklı işlev görmektedir. Birincisi mikrobiyal gelişme için enerji sağlamak, ikincisi yeni hücre maddelerinin oluşturulması için C sağlamak. Çoğu mikroorganizma hücreleri yaklaşık %50 oranında C içerirler. C elementinin kaynağı klorofilli bitkiler için CO2 olmasına karşın, toprak mikroorganizmaları büyük ölçüde karbonlu maddeleri ana kaynak olarak kullanırlar. Oksijenli koşullar altında substrat karbonunun %20-40 kadarı özümlenir, geri kalan kısmı CO2 olarak açığa çıkar veya atık ürünler olarak birikir.
Mikroorganizmalar tarafından kullanılan organik substratlardaki enerjinin çok az bir kısmı anaerobik mikroflora tarafından açığa çıkarılmaktadır. Topraktaki organik maddeler toprak mikroflorasının bir ya da daha fazla populasyonlarının etkisiyle temel bileşenlerine kadar ayrıştırılır. Bu esnada gerekli olan enerji karbonlu maddelerin oksidasyonu ile sağlanır. Organik madde ayrışması bütün heterotrofların bir özelliği olduğundan mikrobiyal aktivitenin bir göstergesi olarak değerlendirilebilir. Bu işlem sonucu aerobik ayrışma koşullarının son ürünü olarak CO2 çıktığından belirli bir biyokütle içeren toprak kütlesinin O2 tüketimi ve CO2 oluşturması “toprak solunumu” olarak tanımlanır. Toprak solunum aktivitesinden kaynaklanan CO2’nin 2/3 si mikroorganizma faaliyetlerinden, 1/3’den azı da bitki kök solunumundan kaynaklanır. Çok az bir kısmı da toprak hayvanlarının aktiviteleriyle oluşur. Bundan dolayı toprak solunumu toprakların toplam biyolojik aktivitesini yansıtır. Toprak organik maddesinin (humus) ayrışması sırasında açığa çıkan CO2 oranı toprak tipine göre değişir. Humusun ayrışmasında etkili olan faktörler:
• Toprağın organik madde miktarı
• Toprağın işlenmesi
• Sıcaklık
• Nem
• pH
• Derinlik ve havalanma
Bitki dokuları genel olarak hemen hemen aynı oranda C kapsamına sahip (kuru ağırlığın yaklaşık %40’ı) olmalarına rağmen azot kapsamları farklıdır. Düşük azot kapsamı olan bitki dokuları geniş C/N oranına sahip olduklarından ayrışmaları yavaş olur. Toprağın C/N oranı onun karakteristik denge değerlerinden biridir. Humus için bu değer kabaca 10/1’dir. Bu kritik oran mikrobiyal komunitenin dinamik dengesini yansıtır. Çünkü mikrobiyal hücrelerin ortalama kimyasal bileşimi de benzer orana sahiptir. Bir kural olarak mikrobiyal hücreler 5 ile 15 kısım karbona karşılık 1 kısım azot içerirse de hakim aerob floranın ortalama C/N oranı 10/1’dir.
Topraktaki kil minerallerinin miktar ve türü de C mineralizasyonunu etkilemektedir. Çünkü killer organik substratları, karbonhidratları ayrıştıran ekstraselüler enzimleri ve hatta bakteriyel hücreleri absorbe eder ve bir tür C-alıkoyucu görev yaparak ayrışmayı yavaşlatır.
Aerob C mineralizasyonunun esas ürünleri CO2, su, hücreler ve humus bileşenleridir. O2 yokluğunda organik karbon tamamlanmamış bir şekilde metabolize olur. Bunların yanında ara ürünler birikir ve önemli miktarlarda metan (CH4) ve daha az olmak üzere hidrojen (H2) oluşur. Aynı zamanda anaerobik fermantasyonda enerji üretimi düşüktür. Bundan dolayı ayrışan organik karbonun her bir ünitesine karşılık daha az hücre oluşur. Organik madde ayrışması önemli ölçüde yavaştır.
Bir toprak su altında kaldığında aerobik süreçlerden anaerobik süreçlere doğru bir değişim ortaya çıkar. Anaerobik koşullarda (örn: pirinç tarlaları) son ürün olarak CO2, metan ve H2 gazı oluşur. Organik asitler birikmeye başlar. En çok görülen asitler; asetik, formik, bütirik, süksinik ve laktik asitlerdir.
C16H12O2 3CH4 + 3CO2
Ayrıca bazı alkoller ve karbonil bileşikler de ayrışma yan ürünleri olarak ortaya çıkar. Anaerobik koşullarda oluşan bir ayrışma türü düşük enerjili olduğundan organik maddelerin ayrışma hızları yavaştır. Bu nedenle bu tür ortamlarda bitki kalıntıları birikerek çoğunluk asit nitelikli turba veya peat topraklar ortaya çıkmaktadır. Anaerobik koşulların ürünleri bu habitatlarda metan oluşturan bakterilere enerji kaynağı görevi yapar.
Gönderi; Zahide
Mikrobiyoloji
-
Antibiyotiklerin Etki Mekanizmaları Nelerdir?
-
Azot oksit
-
Petri Kutusunda Agarlı Besiyeri Hazırlanması
-
Tüpde Agarlı Besiyerlerinin Hazırlanması
-
Besiyeri Hazırlarken Dikkat Edilecek Hususlar Nelerdir ?
-
Dehidre Besiyerleri Nedir?
-
Besiyerinin Sahip Olması Gereken Özellikler
-
Besiyeri hazırlanmasında kullanılan maddeler nelerdir ?
-
Besiyerlerin Sınıflandırılması Nasıl Yapılır ?
-
Besiyerinin Tanımı ve Kullanım Amaçları Nelerdir ?
-
Pseudomonas Cinsine ait Türler
-
Veba - Yersinia Pestis
-
Tularemi - Francisella tularensis
-
Şarbon - Bacillus anthracis Enfeksiyonu
-
Bruselloz - Brucella spp