1. Hoş geldiniz, Akvaryum Portalı ailesine katılım için kendinizi hazır hissediyorsanız üye olun.
    Yardım sayfasından forum kullanım desteği alın.

Azot Döngüsüne Derin Bakış

Başlığı 'İleri Seviye Deniz Akvaryumu Konuları' kategorisinde Montimahir tarafından 8 Mayıs 2014 başlatılmıştır.

  1. Montimahir

    Montimahir

    Mesajlar:
    5.720
    Yer:
    Bursa
    Nitrojen döngüsünün iç yüzünü merak edenler, "kumun neydi gözüm ?" diye soru alanlar için (tümünü okuyana bedava Panda :)).

    Başlıca Azot kaynakları :

    Sistemlerimizdeki önemli nitrojen kaynakları; parçacık(PON) ve çözünmüş organik (DON) nitrojen formlarıdır. Aralarındaki fark; suda henüz çözünmemiş görece büyük katı parçacıklar (proteinler) ya da çözünmüş daha ufak yapılar halinde (aminoasit) bulunmalarından ibarettir.

    Büyük parçacıklar suda hızlı şekilde çözünmeye devam ederken, diğer yandan nitrojen bakterileri tarafından bizzat konak olarak kullanılarak nitrojen döngüsünde kullanılabilirler.

    Organik nitrojenin sistemimize girişi büyük oranda protein ve aminoasit içeren yemlerle gerçekleşmektedir. Yemlerimizin bir kısmı doğrudan, canlılar tarafından sindirilenler ise organik atık formlarına dönüşerek döngüye dâhil edilirler.

    Bir diğer organik nitrojen girişi de kendi bünyelerinde nitrojen gazı bağlayıp, amonyum’ a çevirip kullanabilen “diazotrof” organizmalar sayesinde olmaktadır. Bu canlılar öldüklerinde de suya yine nitrojen bırakmaktadır.

    “Nitrojen (Azot) fiksasyonu” yerküredeki tüm denizlerde çok önemli bir rol üstlenmektedir, ancak bizim sistemlerimizde hangi oranda gerçekleşip gerçekleşmediği henüz bilinmemektedir. Tanklarımızdaki cyano bakteriler mikroskop altında incelendiğinde bunu gerçekleştirebilecek yapılara (heterosistlere) sahip oldukları görülmüştür.

    Doğada çözünmeyen parçacıklar tabana çökerek burada gömülürler ancak bizim akvaryumlarımızdaki taban kalınlığı buna izin vermez. Bu durumda mutlaka çözünerek parçalanmaları gerekir.

    Remineralizasyon:

    Bu ana yapıtaşlarına çözünme işlemine “remineralizasyon” denmektedir. Aynı zamanda organik karbon (daha sonra irdelenecek) içeren bu parçacıklar, heterotrof ve ototrof organizmalar tarafından ayrıştırılırlar.

    (CH2O)106(NH3)16 + 106TER + 16H+ --> 106CO2 + 16NH4+ + 106H2O

    Klasik remineralizasyon formülüne baktığımızda 106 ve 16 sayıları aklımıza planktonlardaki ünlü Redfield element oranını getirmektedir. Ancak eklediğimiz balık yemlerindeki element oranları değişken olduğu için bu formüldeki sayılara takılmayıp genel olarak şöyle bir tanımamız yeterlidir.

    Nitrojen döngüsünde oluşan ilk madde Amonyum’ dur (NH4). Biz yemlemeye devam ettikçe remineralizasyon’ da sürekli tekrarlanmakta, tanktaki her organizma buna çalışmaktadır. Bu da tankta sürekli şekilde fazla miktarda Amonyum oluşması anlamına gelir.

    Şanslıyız ki Amonyum’ un önemli miktarı büyüme için organizmalar tarafından kullanılır, yine kalan büyük miktarı ise “nitrifikasyon”’ da kullanılır.

    Nitrifikasyon:

    Nitrifikasyon; remineralizasyon işleminde oluşan amonyum’ un oksitlenerek Nitrat’ a dönüşme işlemidir. Bu işlemde ilk önce “nitrosomonas” bakterileri devreye girerek Nitrit (NO2) açığa çıkartırlar, bu ara iyon ise “nitrobakter” bakterileri tarafından Nitrat’ a (NO3) dönüştürülür.

    Nitrit dönüşüm işlemi oldukça yavaş gerçekleştiğinden, “bakteri nüfusu tam olarak oturmuş bir tankta” testler ile tespit edilemez.

    Oluşan Nitrat canlılar tarafından da kullanılır, ancak büyük bir kısmı “denitrifikasyon” işlemine girmektedir.

    Denitrifikasyon:

    Denitrifikasyon işlemi heterotrofik’tir. Yani bunu gerçekleştiren organizmalar kendileri karbon oluşturmaz ancak çevrelerindekini tüketirler.

    (CH2O)106(NH3)16 + 85NO3 + 100H+ --> 106CO2 + 16NH4+ + 43N2 + 149H2O

    Bu uzun denklemin sonucunda, önemli miktarda Nitrojen “dinitrojen gazı” olarak ortamdan uzaklaştırılır. Ancak bu işlemin gerçekleşebilmesi için “ortamda yeterli organik maddenin bulunması” gerekmektedir.

    Son zamanlarda Nitrojen döngüsüne etki eden yeni bir işlem daha keşfedilmiştir. Henüz tam netleşmemekle birlikte, oksijensiz ortamda Amonyum ‘un direkt olarak oksitlenmesi mümkündür.

    Annamox; yukarıda verilen klasik formüllerin dışında bazı anaerobik bakterilerin (adeta bir kısa yol bularak) Amonyum’ u Nitrit ile reaksiyona sokarak direkt nitrojen gazına çevirmeleri işlemidir. Okyanusların derinliklerinde düşük oksijen seviyelerinde yine düşük organik karbon kullanan bakterilerin gerçekleştirildiği gözlemlense de yine tanklarımızın taban yapısının bu işleme uygun olmadığı bilinmektedir.

    Bundan başka yine “DNRA” denilen ve Nitrat’ ın tekrar Amonyum’ a dönüştüğü bir reaksiyon daha bulunmaktadır. Gerçekleşmesi için yine tanklarımızda hiçbir zaman bulunması istemediğimiz, yine normalde de oluşmaması gereken yüksek sülfatlı bölgeler gerekmektedir.

    image_full.png

    Taban alanı :

    Nitrojen döngüsünden bahsederken neredeyse tüm işlemin gerçekleştiği akvaryum tabanından da söz etmek gerekir. Tabi ki kayalar da içinde çok aktif mikrobiyolojik nüfus barındırmaktadır ancak bu konuda önemli pay kullandığımız taban malzemesine aittir.

    Günümüzde tabansız akvaryumlar, uzun vadede taban kumunun faydadan çok zarar getirmesi gibi konular tartışılsa da nitrojen döngüsünün doğal olarak çalışabilmesi için iyi bir taban malzemesi şarttır.

    Öncelikle doğada organik atıkların biriktiği ve çürümeye başladığı alanlar önemli ölçüde taban çökeltileridir, burada direkt olarak remineralizasyon’ a girerler. Öncelikle aerobik (bu işlem için oksijeni kullanan) bakteriler tarafından tüketilirler. Reaksiyon için yeterli oksijen bulunmadığında ise alternatif elektron reseptörü olarak Nitrat’ ı kullanmaya başlarlar. Bu bize denitrifikasyon’ un neden anaerobik (oksijensiz) alanlarda gerçekleştiği hakkında bir fikir verebilir.

    Redoks Merdiveni:

    Hem oksijen, hem de Nitrat’ ın tükendiği alanlarda ise kalan organikler değişik elektron reseptörleri kullanırlar. İlk olarak Demir, sonrasında ise Sülfat kullanarak bu işlem devam eder. Genellikle ortamdaki sülfat tükenmeden organiklerin tümü parçalanmış olur.

    Bu metabolik elektron reseptör kullanım tercih sırasına kısaca “Redoks merdiveni” denilmektedir. Yani heterotrof organizmalar bu reaksiyonlarda daha az enerji harcamak için sırası ile Oksijen> Nitrat>Demir>Sülfat ‘ı tercih etmektedir.

    Bizim için bu merdivenin son basamağı Nitrat’ tır. Ancak özellikle DSB kullananlar için sürekli gündemde olan Sülfat basamağından da söz etmek gerekir. DSB’ lerde zamanla zehirli hidrojen sülfür gazının birikebileceğinden bahsedilir, ancak hiçbir zaman redoks merdivenindeki bir önceki basamak olan Demir göz önünde bulundurulmaz.

    Öncelikle tuzlu su taban katmanlarında yeterli miktarda demir bulunmaktadır ve denizlere göre oldukça düşük çözünmüş organik bulunan akvaryumlarımızda bu reaksiyonlar sonucunda kolayca tükenmesi beklenemez. İkincisi ise Sülfat basamağına geçilmesi gerektiğinde oluşacak sülfür, ilkin Demir reaksiyonlarında açığa çıkan Demir ile etkileşime girerek, suda çözünmeyen Demir sülfür (FeS) haline gelir ve potansiyel sülfür oluşumunun önüne geçer.

    “Redoks merdiveni” aynen canlı kayalarımızda da gerçekleşmektedir ancak kum tabanına göre yapı farklılıkları olduğundan, bu reaksiyonların; hızı, verimliliği ve hangi basamakların gerçekleştiği henüz net araştırılmamıştır. İki yapı arasındaki en önemli farklılıklardan biri de mikrobiyolojileridir.

    Taban faunası:

    İlk olarak Charles Darwin’ in tanımladığı ”biyokarıştırma”; taban içindeki canlıların birlikte çalışarak bir nevi tortuyu karıştırma/altüst etme işlemidir. Bunun yanında tabanda kanallar oluşturarak “biyokarıklama” yaparlar, yani tortunun nefes almasını da sağlarlar. Bu anlamda tüm organizmalar birer “ekosistem mühendisi” gibi çalışırlar.

    Açılan bu kanallar, tortunun/kumun yüzey alanını genişleterek taban/su ilişkisini kuvvetlendirir. Taban tortusu ile su arasındaki Nitrat alışverişini kolaylaştırır ve aynı zamanda derindeki oksijensiz bölgelere oksijenin ulaşmasını sağlarlar. Böylece birbirine yakınlaşan oksijensiz ve oksijenli bölgelerde nitrifikasyon’ da oluşan Nitrat’ ın denitrifikasyon ‘ da kullanılması daha hızlı ve sağlıklı olmaktadır.

    Kum altında yaşayan ve kumu karıştıran; bristleworm, diğer kurt türevleri, amfipodlar ve conchlar dolaylı da olsa nitrifikasyon ve denitrifikasyon, yani Nitrat döngüsü ve bunun sonucunda Nitrat’ ın uzaklaştırılmasında önemli rol oynamaktadır.

    Henüz hobi akvaryumlarında detaylı çalışmalar yapılmasa da yeni kurulmuş bir akvaryumun oturma/olgunlaşma sürecinde tabanda yaşayan canlı nüfusunun öneminin büyük olduğunu söyleyebiliriz. Hatta “Eski tank sendromu” dediğimiz fenomenin bu canlı nüfusunun dengesi ile alakalı olduğu da tartışılabilir.

    Tabanda görülen bu biyokarıştırma ve biyokarıklama’ nın sert yapılarından dolayı kayalar içinde gerçekleşme ihtimalleri çok düşüktür. Ancak yinede kayaların içlerini yuva olarak benimseyen canlıların biyokarıştırma’ ya az da olsa destek oldukları aşikârdır.

    Sonuç olarak; sistemin oturma süreci bu canlıların yerleşik nüfusları ile paralel şekilde gelişmektedir denilebilir.

    Karbon sorunsalı:

    Nitrojen döngüsündeki diğer önemli etmen de karbon’ dur. Karbon tüm ekosistemin temel besin kaynağıdır ve daha çok besin, daha fazla büyüme demektir.

    Karbon konuları ilk gündeme geldiğinde, çıkış noktası olarak “Redfield oranı” gösterilmekteydi. Bu söyleme göre; akvaryumlarımızdaki karbon oranı nitrojen göre oldukça yetersizdi (doğada bu oran; karbon106: nitrojen16 şeklindedir). Karbon yetersizliği yanlış bir önerme olmasa da Redfiled oranı aslında plankton yapısını oluşturan element yapısını göstermekteydi (C106:N16 : P) ve teoride de planktonun bu elementleri sudan aynı oranda aldığı düşünülmüştü.

    Nitrat’ ın bir kısmının canlı bünyesine alındığı ve kullanıldığı doğrudur, ancak bu denitrifikasyon ile uzaklaştırılmasına oranla çok düşük kalmaktadır. Bu nedenle karbon: Nitrojen ilişkisi Redfield oranına kıyasla daha çok “redoks merdiveni” ile bağlantılıdır.

    Daha önceki nitrifikasyon ve denitrifikasyon formüllerinde görüldüğü gibi karbon, tabanda ve canlı kaya üzerinde gerçekleşen bu reaksiyonların ana yakıtıdır. Denitrifikasyon’ un gerçekleşebilmesi için ortamda oksijen tüketen ve denitrifikasyon içinde bizzat yer alacak yeterli organik madde bulunmalıdır ve çoğu tankta bulunur da. Bu oksijensiz alanları tabanınızda oluşan renk farklılıklarına bakarak görebilirsiniz.

    Ancak ortamda çok yüksek Nitrat olup, bunu ateşleyecek yeterli karbon bulunmadığında denitrifikasyon süreci sekteye uğrayabilir. Bu durumda dışarıdan karbon girilerek denitrifikasyon desteklenebilir ve Nitrat sistemden uzaklaştırılabilir.

    Taban içindeki yaşam çeşitliliği ve yoğunluğunun nitrojen döngüsünde çok önemli rolü olduğuna değinmiştik. Bu nedenle Heterotrof olan bu canlılar için dışarıdan girilecek olan ekstra karbon ya da diğer besin kaynakları, bu çeşitliliğin artması ve korunması anlamında faydalı olacaktır.

    Sonuç:

    Çok basit şekilde ele alınan Nitrojen(Azot) döngüsüne biraz daha yakından bakıldığında, tüm eko sistemin aslında ne kadar düzenli şekilde birbirine bağlı olduğunu görüyoruz. Bu durumda bizlere sadece o dengeyi olabildiğince korumak, tanklarımızdan biraz uzaklaşmak ve hobinin gerçek keyfini çıkartmak düşüyor ne dersiniz?

    Kaynak makale:
    Nitrogen Cycling Revisited: Sand, critters, carbon, and why you may be under-feeding your tank — Advanced Aquarist | Aquarist Magazine and Blog
     
    nhtkmn, burak ozu, TencoMelih ve diğer 14 kişi bunu beğendi.
  2. -doctore-

    -doctore-

    Mesajlar:
    1.352
    Yer:
    Samsun-BAFRA
    İsim:
    muhammed yıldız
    Pandamı alayım hocam. Yoksa önce sözlü falan yapacak mısın?:)
     
    Montimahir bunu beğendi.
  3. Alparslan

    Alparslan

    Mesajlar:
    19.705
    Yer:
    Kartal-İst
    İsim:
    Alparslan İşken
    Bende okudum...:D
     
    Montimahir bunu beğendi.
  4. veysel

    veysel

    Mesajlar:
    14.685
    Yer:
    ankara (aydın)
    Sen emek verip yazmışsın Mahir okudum sonuna kadar, pandamı alayım bu arada özelden adresi mesaj attım.:D Taban kumunun veya malzemesinin önemi burada daha başka nasıl anlatılırdı ki. Eline sağlık teşekkürler.
     
    Montimahir bunu beğendi.
  5. Bozzzok

    Bozzzok

    Mesajlar:
    221
    Yer:
    İzmir, Turkey
    İsim:
    Onur Bozok
    İzmir e panda var mı?
     
    Montimahir bunu beğendi.
  6. YIKIKTEMO

    YIKIKTEMO

    Mesajlar:
    30.767
    Yer:
    İstanbul
    İsim:
    Temel Sert
    Harika bir makale olmuş Mahir ellerine sağlık. Okumaya gelince hatim edeceğimi sende tahmin ediyorsundur.

    Bu konuda kapalı sistemlerin şahsına ait doğal faaliyetlerini aktif hale getirmenin her açıdan daha faydalı olacağını düşünüyorum. Yapay eklemeler bugüne kadar uzun vadede fayda sağlamadı, burada demek istediğim yapay biyoloji yaratma unsurlarıdır, kapalı sistemin gerçek biyolojik yapısını çalıştıran unsurlardan söz etmiyorum. Her bir bileşen zincirinin Deniz Akvaryumu Su Değerleri üzerinde nasıl etkiler bıraktığı ortada.

    Bu noktada makale içerisinde sözü edilen 'Nitrifikasyon ve Denitrifikasyon' işlemlerinin ne denli karmaşık hale getirildiğini veya çalıştırılmadığını net görebiliriz. Canlı kaya kavramı ve tanıtımı derinliklerindeki gözenek yapısıyla Nitrat tüketimini baz alır ama yaşanan tüm tecrübeler bunun sıfır olduğunu alenen gösterir. Nitrat, fosfat, dengeli kh, dengeli kalsiyum arayışları ve bu yönde yaratılan tüm ekipman ve malzemelerin varlığını başka türlü açıklamak sanırım afaki olur.

    Gerçek hobici kimlikleri ile ortaya çıkan sizlerin ve diğer arkadaşların gerçekleri anlatmaya çalışması şahsım adına ifade etmem gerekir ki çok ama çok güzel. Güzel bilgiler ışığında güzel gelişmeler diliyorum.;)
     
    -doctore- bunu beğendi.
  7. NIHKAR

    NIHKAR

    Mesajlar:
    149
    Yer:
    istanbul
    İsim:
    NİHAT KARAN
    Güzel bir çalışma olmuş, Emeğine sağlık.


    iPhone 'den Tapatalk aracılığı ile gönderildi
     
    Montimahir bunu beğendi.
  8. Alparslan

    Alparslan

    Mesajlar:
    19.705
    Yer:
    Kartal-İst
    İsim:
    Alparslan İşken
    Portalın "Editörü" fark atar öbürlerini döver...:portaliseviyoruz:
     
    Montimahir bunu beğendi.
  9. MESUT_KERİM

    MESUT_KERİM

    Mesajlar:
    7.606
    Yer:
    ANKARA
    İsim:
    Mesut Arıkan
    Mahir guzel paylasim olmus emeğine sağlık.
    Şimdi aklima bir suredir takılan bir soru vardi okuyunca tekrar alevlendi. Simdi sağlıklı bir tabanda oksijenli ve oksijensiz ortam bulunmalı degilmi?. Bende bir dragon wrasse var ve hemen hergün tabani yeniden sekillendiriyor. Dolayısıyla oksijensiz ortam azalıyor bu faydalimi yoksa faydadan cok zararı mi var net bir vevap vermedim kafamda. Sizlerin düşüncesi ne bu konuda?

    GT-I9300 cihazımdan Tapatalk kullanılarak gönderildi
     
    Montimahir bunu beğendi.
  10. YIKIKTEMO

    YIKIKTEMO

    Mesajlar:
    30.767
    Yer:
    İstanbul
    İsim:
    Temel Sert
    Senin söz ettigin ve kullandığın tabanda oksijensiz alan zor kanımca. Balık keyfine bakabilir.
     
    MESUT_KERİM bunu beğendi.
  11. Montimahir

    Montimahir

    Mesajlar:
    5.720
    Yer:
    Bursa
    Bence kum olsun olmasın akıntının sıfır olduğu her yerde oksijensiz ortam oluşabilir, suda yeterli organik karbon' da varsa buralarda denitrifikasyon düzenli şekilde devam edebilir. Doğalına bırakmak en güzeli. Makine bozulmadıysa tamire gerek yok gibi.
     
  12. YIKIKTEMO

    YIKIKTEMO

    Mesajlar:
    30.767
    Yer:
    İstanbul
    İsim:
    Temel Sert
    2-3 cm taban kalınlığında sıfır akıntı olmasi zor biraz. İç akıntı bir yana, balığın birinin o bölgede kuyruk hareketi dahi bunu engeller.
     
  13. veysel

    veysel

    Mesajlar:
    14.685
    Yer:
    ankara (aydın)
    Kaya tabanının kumu sıkıştırdığı bölgeler, az akıntı olan yerler kör noktalar gibi yerler için az oksijenli bölge diyebilir miyiz? Bu şekil düşünce üretirsek bu alanlarda da bakteriler işlemlerini tamamlayabilirler.
    Taban malzemesinin de 5 cm ve üstü tutulduğu tanklarda bu döngü az da olsa tamamlanabilir gibi.
     
  14. Montimahir

    Montimahir

    Mesajlar:
    5.720
    Yer:
    Bursa
    Geçmişte yaşadığım bir olay...

    [​IMG]

    Anaç tanklarında su değişimi kolay olsun diye tanklara altında vana olan tahliye delikleri bırakmıştım, günler geçti su değişimi günü geldiğinde vanayı açmamla birlikte, burnuma bir çürük yumurta kokusu geldi.

    Evet bu kadar dar bir hacimde durgun kalan tahliye kanalında, oksijensiz ortamda hidrojen sülfür oluşmuştu. Daha sonradan bu kanalları iptal edip cam ile kapatmıştım.

    Akıntı ve makaledeki gibi kum içinde yaşayan canlılar (karıştırıcı ve kanal açıcı) yetersizse ortam müsait olabilir. Dikkat ederseniz makalenin yazarı Eski tank sendromunu' da buna bağlayabiliriz demiş.

    Ayrıca suda yeterli organik karbon, yani motorun yakıtı yoksa döngü sağlıklı şekilde işlemiyor.
     
  15. YIKIKTEMO

    YIKIKTEMO

    Mesajlar:
    30.767
    Yer:
    İstanbul
    İsim:
    Temel Sert
    Vanaya kadar olan dar boru içinde suyun tamamen bağımsız kalarak kokması doğal. Bunun zarar verdiğini düşündün mü ya da verdi mi?
     
  16. Montimahir

    Montimahir

    Mesajlar:
    5.720
    Yer:
    Bursa
    Anında iptal etmiştim. Ayrıca tanklara akıntı motoru eklemiştim ancak olay yarıda kalınca tabi fikir belirtmek güç :).
     

Sayfayı Paylaş