Mikroorganizmalar ve Biyokimyasal İşlevleri
MİKROORGANİZMALAR VE BİYOKİMYASAL İŞLEVLERİ
1. Su Ortamındaki Mikroorganizmalar ve Biyokimyasal İşlevleri
Sulardaki mikroorganizma popülasyonu suyun içerdiği organik maddelerin bileşiminden çok etkilenmektedir. Örneğin; protein, çürütme bakterilerinin aşırı gelişmesini sağlarken, selüloz ise selüloz parçalayıcı bakterilerin çoğalmasına neden olur. Suda yaşayan bitkilerin ve hayvanların metabolizma ürünleri de aynı şekilde canlıların üremesini, gelişmesini olumlu veya olumsuz etkilemektedir. Su ortamında tuzların ve organik maddelerin yanısıra az miktarda çözünmüş C02, N2 ve 02 gibi gazlar da bulunmaktadır. Bunların çözünürlükleri artan sıcaklıkla ters orantılı olarak değişir. Ayrıca su veya sediment ortamında oluşan biyokimyasal işlemler sonucu çok sayıda gaz açığa çıkar. Bunlardan 02 yeşil bitkilerin asimilasyonunda, C02 solunum da, N2 denitrifikasyonda, H2S desülfürifikasyonda ve hidrokarbonlar (CnHm) ise fermentasyon anında açığa çıkar ve suya karışarak çözünürler. Obligat aerob mikroorganizmalar yalnız 02 varlığında yaşarlarken, mikroaerofil organizmalar ise düşük 02 konsantrasyonunda da optimal gelişmeyi gösteriler. Fakültatif mikroorganizmalar hem aerob, hem de anaerob ortamda yaşabilmektedirler. Obligat anaeroblar da yalnız anaerob koşullarda gelişebilmektedir.
Sitokromların ve katalazların bulunmayışı sonucu H202 artar birikir ve obligat anaeroblara toksik etki yapar. Sularda yaşayan mikroorganizmaların büyük bir çoğunluğunu fakültatif anaerob mikroorganizmalar oluşturur. Obligat anaeroblar ise oksijensiz hipolimniyonlarda ve çürük çamurla da yaşarlar. Obligat aerob organizmalar için moleküler oksijenin yaşam için büyük önemi vardır. Aerob nitrifikasyon bakterileri, Nitrosomonas europaea, 30oC de tamamen 02 doyma noktasından 1 mg 02/lt miktarına azalıncaya kadar nitrifikasyonu yürütmektedirler. Nitrat bakterileri, Nitrobacter winogradskyi ise 2 mg 02/lt miktarına düşünceye kadar işlevlerine devam etmektedir (Schöberl ve Engel 1964). 02 miktarının bu sözü edilen değer-lerin altına inmesi halinde oksidasyon hızı azalır. Nitrosoco-cus oceanus’un amonyağı nitrite oksitliyebilmesi için 02 kon-santrasyonu en az 0.08mg 02/lt olmalıdır (Grundersen 1966). Obligat aerob bakterilerinin çok az 02, mikroaerofillerin ise fazla 02 bulunması durumunda gelişmelerinde kısıtlılık olur. Oksijence fakir sularda popülasyon değişimi çok az olur. Buna karşılık 02 fazla bulunduran sularda zengin popülasyon gelişmesi görülür. Suda çözünmüş olarak bulunun moleküler N2 mikroorganizmalara pek etki etmez. C02 fototrof ve kemotrof organizmalar tarafından özellikle az miktardaki karbon heterotrof bakterileri ve mantarlar tarafından kullanmaktadır. (Wood ve Styernhalm 1962). Sulardaki bitki yaşamı C02, H2C03, C03 sistemleri tarafından yönlendirilmektedir. Bu sistemde suyun pH’ı, atmosferdeki C02′ in kısmi basıncına ve sıcaklığına bağlıdır (Round 1968).
1.1. Biyolojik Etmenlerin Sulardaki Mikroorganizmalara Etkileri
Fiziksel ve kimyasal etmenler kadar biyolojik etmenler de, mik-roorganizma gelişmesinde olumlu veya olumsuz etki gösterirler. Organizmalar ya karşılıklı olarak birbirlerini desteklerler (Synergismus) ya da birbirlerini engellerler (Antagenismus). Yaşam kavgası açısından mikroorganizmaların hem kendi aralarında hem de başka canlılarla besin maddesi rekabeti büyük önem taşımaktadır. Bakteriler ve mantarlar, protozoalara besin maddesi olmaktadırlar. Çeşitli parazit mikroorganizmalar bakteri ve mantarların yaşamına asalak olark girmekte ve sonuçta onların yok olmalarına bile neden olabilmektedirler (Rheinheimer, 1975). Belirli besin maddeleri ortamda en hızlı ve çabuk olan canlı tarafından alınmaktadır. Bir canlının metabolizması sırasında ortama verdiği ürünler (antibiyotik vs) veya pH değişikliği başka canlıların gelişmesini engelleyebilmektedir. Bazı besin maddeleri de bir çok türün ortak etkisi ile alınabilir duruma geçmektedir. Örneğin Escherichia coli ve Protens vulgaris ancak ortaklaşa Laktoz-üre ortamını değerlendirebilmektedirler. E.coli laktozu parçalarken, Proteus vulgaris de ürenin yerini almaktadır. Ayrışma ürünleri her seferinde diğer organizmalar tarafından değerlendirilmekte ve birbirlerini tamamlamaktadırlar (Schwartz 1961). Aşırı yaşam koşullarında besin maddesine karşı rekabetin pek önemi yoktur. Zaten böyle durumlarda çok az tür sayısına ve hatta sadece bir türe bile rastlanabilmektedir. Aynı şey par-çalanması güç olan maddeler (selüloz, kitin (Chitin), hidrokarbonlar, fenol v.b.) içinde geçerlidir. Gerek sulurda, gerekse sedimentlerdeki bazı canlılar mikroorganizmaları besin
maddesi olarak kullanmaktadırlar. Hatta bazıları çok yüksek değerli protein içeren bakteri ve mantarlardan beslenmektedirler. Bu durum aşırı beslenmiş göllerde, pissu yükü altında kalmış akan sularda ve kıyılarda görülmektedir. Protozoaların büyük bir kısmı kısmen bakterilerden geçinirler. Tek tür bakteri ile beslenmesi zararlı olmakta, karışık tür beslenmesi daha iyi bir gelişme sağlamaktadır. Devamlı belirli tür bakterinin besin olarak protozoalara verilmesi onların ölmelerine neden olmaktadır. Bakterilerin metabolizma ürünleri burada zehir etkisi yapmaktadır. Metazoaların bir çoğu da bakteri ve mantarları besin maddesi olarak kullanmaktadırlar. Bu bilhassa filtrasyonlu beslenme uygulayan hayvanlarda görülmektedir. Örneğin süngerler bakterileri almakta ve sindirmektedirler. Aylarca bakteri ile beslenen hayvanların geliştikleri gözlenmiştir. Zooplanktanlar da mikroorganizmaları besin olarak almaktadırlar. Buradan da görüldüğü gibi bakteri yiyen hayvanlar suların mikroorganizma popülasyonunu etkilemektedir. Bunların görünmesi demek bakteri sayılarının azalması anlamına gelmektedir. Bakteri yiyenler azalana kadar bakterilerin azalması devam eder ve bakterilerin çoğalması daha sonra yeniden başlamaktadır. Bütün canlıların başına gelen virüs, bakteri ve mantarlar tarafından hücuma uğrama olayına aynı şekilde suda yaşayan mikroorganizmalar da yakalanmaktadır. Gerek deniz gerekse iç sularda bakterilerin hücreleri, bakteriophag viruslar tarafından parçalanmaktadır. Phagen-DNA’sı bakteri üremesindeki metabolizmayı değiştirmekte, phag materyali oluşmaktadır. Yeni oluşan 100-200 phag hücre duvarının parçalanmasından sonra, açığa çıkmaktadır; bakterinin sadece boş bir kılıfı kalmaktadır. Bu da otolize uğramaktadır. Bütün bu olay 20 dakikada tamamlamaktadır. Böylece çok sayıda bakteri hücreleri enfeksiyona uğrayabilmektedir. Özellikle pis sularda çok
sayıda bakteriophaglar görülmektedir. Pis sularca aşırı yüklenme altında bulunan akarsularda göllerde ve deniz kıyılarında hızlı bir şekilde bakteri sayısının azalmasına neden olanlarda bunlardır. Böyle yerlerde genellikle Coliphaglar izole edilmektedir. Salmonella ve Shigella gibi patojen mikroorganizmaları da enfeksiyona uğratan Bakteriophaglar da bulunmaktadır. Akarsularda ve göllerde Actinophaglara ve Cyanophaglara da rastlanmaktadır. Cyanophaglar mavi alglerde konuklamaktadırlar. (Padan ve Shilo, 1973).
…
