SERT ÝSKELET YAPISINA SAHÝP MERCANLARIN BAKTERÝLER VE ÇÖZÜNMÜÞ ORGANÝK MADDELER ÝLE BESLENMESÝ
Yu. I. Sorokin
Sovyetler Birliði Ýç Denizler Biyoloji enstitüsü, Bilimler Akademisi,
Borok, Jaroslavl, USSR

ÖZET
Beslenme deneyleri Bismarck Archipolago resifinde bulunan 6 adet set iskelet yapýsýna sahip mercan türü üzerinde gerçekleþtirilmiþtir. Bu mercanlarýn planktonik bakteriler ve çözülmüþ organik maddelerle (protein hidrolizat) beslenme kabiliyetleri radyokarbon kullanýlarak ispatlanmýþtýr. Hayvanlar tarafýndan hazmedilen etiketlenmiþ yem olarak verilen organik karbon miktarý, polip bedeninin karbon hacminin %10-20’sine eþittir. Bazý planktonik alglerin mercanlar tarafýndan tüketilme ve hazmedilme oraný oldukça düþüktü. Mercanlar, planktonik bakterilerin hücrelerinde baðlý bulunan organik fosforu ayný oranda bulunan inorganik fosfattan daha aktif olarak kullanabilirler. Fosfor tüketim oraný günlük 3µg ‘dýr.

Yonge ve Nicholl’un (1931) deneysel verilerine göre zooplankton sert iskelet yapýsýna sahip mercanlarýn polipleri için temel gýda kaynaðýdýr. Ancak son zamanlardaki saha araþtýrmalarý mercan resifleri üzerinden geçen zooplanktonlarýn azaldýðýný göstermektedir (Johannes at al. 1970). Mercan polipleri kesinlikle simbiyotik zooxanthellaelerin ürettiði organik maddelerden faydalanýr (Muscatine 1967; Franzisket 1969) fakat zooxanthellaeler tarafýndan gerçeklestirilen aktif fotosentez, tropikal sularda çok nadir olan geniþ besin akýþýna ihtiyaç duyar. Poliplerin, partikül ve çözülmüþ olmak üzere ilave besin kaynaklarý olduðuna inanýlýr.Stephens (1962) poliplerin 2-20 mg litre aralýðýndaki solusyon konsantresinden glikoz tüketebildiðini göstermiþtir. Mercan polipleri genellikle, alg ve bakteri gibi planktonik organizmalarý ayýrabilecek kýllý uzantýlara sahiptir. (Abe 1937; Roushdy and Hansen 1960). Mercanlarýn planktonik bakterileri tüketmeleri ve sindirme yetenekleri Di Salvo (1969) ve Sorokin (1971) tarafýndan gösterilmiþtir.

Resif oluþturan sert mercan poliplerinin olasý beslenme mekanizmalarý üzerine olan nicel çalýþmalar, ki en zengin okyanuslarda bulunur - mercan resifi ekosistemlerinin enerji stoðunun hesaplanmasý için gereklidir (Odum ve Odum 1955). Batý tropikal Pasifik’e yaptýðým seyahat sýrasýnda çözülmüþ organik maddelerin (dissolved organic matter: DOM) ve fosforun mercan polipleri tarafýndan sindirilmesini ölçme þansým oldu. Dr. R. Endean’a mercanlarýn tanýmlanmasý ve yapýcý eleþtrilerinden ötürü minnettarým.

MALZEME VE YÖNTEMLER
Montipora, Pocillopora, Porites, Pavona ve Acropora’nýn da dahil olduðu bazý ortak resif mercan türü örnekleri St. Andrew resifi ve Ninigo atoll (Bismarck Archipelago) adalarýnda da kurulan laboratuarlarda sürdürülen deneylerde kullanýlmýþtýr. Mercanlarýn dallarý su altýnda makas ile kesilmiþ ve kesilen kýsým, sümüksü salgýnýn salgýlanmasýný önlemek amacýyla, yumuþak plastik ile mühürlenmiþtir. Bu þekilde hazýrlanan dallar, kýyýya yakýn yerde suya daldýrýlan bir akvaryumda bakýma alýnmýþtýr. Deneyler simbiyotik zooxanhellaer tarafýndan olasý iþaretli CO2 emilimini önlemek amacýyla gece gerçekleþtirilmiþtir. Düþük miktarlarda CO2’nin deðerlendirilmesi besin organizmalarýnýn metabolizmasýnda yer almýþ olabilir.

Mercanlarýn beslenme yoðunluðu radyokarbon yöntemi ile incelenmiþtir. (Sorokin 1968, 1971a,b) Kültür olarak saðlanan doðal bakteriplankton, planktonik alg ve çözünmüþ organik maddeler (DOM) etiketlenmiþ ve besin olarak kullanýlmýþtýr.

Bakterioplankton ince plankton aðý ile ön filtre yapýlmýþ açýk okyanustan alýnan yüzey su örneðine (0.2-0.5 mg C litre) etiketli hidrolizat deniz alg proteini (Sorokin 1971) (radyoaktif) 14C eklenmesi ile etiketlenmiþtir. 25-40 saat arasýnda 30 C’de karanlýða maruz kaldýktan sonra, etiketli hidrolizat neredeyse tamamen (%95-97) bakteriler tarafýndan tüketildi. Su HCI ile asitlendirdildi ve mikrobial metabolizmanýn oluþturduðu etiketli CO2 hava kabarcýkarý ile sudan uzaklaþtýrýldý. Etiketli bakteriplankton içeren su, alkali solusyonu eklenerek PH 8.0 seviyesine getirildi. Sudaki çok küçük nanoplanktonik formasyon (oluþum) eksikliði membran filterelerinin doðrudan mikroskopileri tarafýndan gösterildi.

Planktonik alg, fotosentez sýrasýnda etiketli 14C-COa2 sunumuyla geliþen kültürlerin içinde etiketlendi. Amphidinium klebsii ve yeþil flagellates türlerinin karýþýmý olan (L.Lanaskaya tarafýndan izole edilen ve korunan) kültürler ile birçok deniz canlýsýnýn filtre edilerek beslenebildiði etiketlenkmiþ phytoplankton ve bakterioplankton en uygun düzeyde kullanýldý. (litre baþýna ýslak biyokütlenin 0.5-0.7 mg’si.)

Alg proteinin etiketli asit hidrolizatý, etiketli çözünmüþ organik madde (DOM) olarak kullanýldý. (Sorokin 1971b). Hidrolizatýn nötr çözeltisi steril ampuller içinde korundu. Bu çözelti kullanýlmadan önce deniz suyunda 1/10 oranýnda seyretildi ve steril koþullarda bir membran filtreden geçirildi. (Filtre gözenek boyutu: 0.3µ). Deney kaplarýnýn içindeki hidrolizat konsantrasyonu 0.3 mg C litre-1. Deneyler sýrasýnda kaplarýn içerisinde mikrop oluþumu ve bu nedenle partikül durumunda etiketli organik maddelerin besin kaynaðý olarak (kullanýlabilecek) DOM oluþumunu önlemek amacýyla, 50mg/litre oranýnda streptomycin eklendi. Kontrol deneyleri, bu yoðunluktaki streptomycin’in denizsuyu microflorasý ile etiketli organik maddelerin mikrobik sindirimini 10 saat süre ile neredeyse tamamen durdurduðunu gösterdi. Ayný zamanda streptomycin’in varlýðý mercanlarýn ve planktonik canlýlar da dahil olmak üzere diðer organizmalarýn hayatta kalma þansýný arttýrýr.

Mercanlarýn yoðunluðu ve beslenme verimliliði ölçütü olarak, sindirim deðerleri Cα/C (alpha C/C) göstergesi kullanýldý. Bu gösterge sindirilen etiketli besin (24 saat baþýna hesaplanmýþ) içindeki karbonun, tüketici beden içindeki karbon miktarýna olan yüzde oraný (Sorokin 1968). Bunu ölçmek için, yukarýda bahsedilen þekilde hazýrlanmýþ 8-12 gr. mercan dallarý, 1-2 litre ön filtreden geçirilmiþ deniz suyu ile doldurulmuþ akvaryum içine yerleþtirildi. Bir porsiyon etiketli besin her akvaryuma ilave edildi. Bu þekilde 6-7 saatlik býrakýldýktan sonra, mercanlar 1 dakika süreyle deniz suyu ile yýkanarak yapýþan etiketli besinden arýndýrýldý. Yýkanan mercanlar önceden HCO8 iyonlarýndan arýndýrmak için HCl ile kaynatýlmýþ ve pH 8.2’ye ayarlanmýþ 200 ml deniz suyu dolu ölçeðe yerleþtirildi. Deneyin sonunda mercan dokusu üzerindeki radyasyon (R) ve mercan tarafýndan deneyin ikinci aþamasýnda geliþtirilen CO2 ölçüldü (ro).

Mercan dokularýnýn alkalin hydrolizate R deðeri ölçüldü. Bunlar, mercanlarýn 3-5 ml gibi küçük oranlarda 0.1 N KOH solusyonunda kaynatýlmasýyla hazýrlandý. Dokular çözüldükten sonra artýk madde basýnçlý su ile mercan iskeletinden temizlenir. Hidrolizat HCl ile nötrlenen, hacmi 20ml’ye ayarlý ve belli parçalarý metal kalýp levhalarý üzerine dökülüp kurutuldu. Çözelti içindeki emilim, etiketsiz mercan dokusunun benzer çzöeltilerin içine katýlan standart miktardaki etiketli alglerin azalmasýnýn sayýlmasý hesabý ile ölçüldü. ro deðeri CO2 ’nin sudan damýtýlmasý ve BaCO3 olarak çökelmesinden sonra tahmin edilir.

Eþzamanlý olarak, kontrol deneyleri, daha önce %10 formaldehyde ile sabitlenmiþ mercanlar ile gerçekleþtirildi. Kontrollerden elde edilen R deðeri ve ro deðeri ilgili deneysel veriden çýkartýlýr.

Etiketli besin miktarý deney sýrasýnda mercanlar tarafýndan sindirilir. A, þu denklem kullanýlarak hesaplanmýþtýr: A= Cr (R+ro) mg C koloni-1, Cr= karbon besinin ters özgül radyoaktivitesi, mg C.cpm-1. Sindirim index deðeri (Ca/C = A(100)24%(Wt)-1Wt-1 ise W= deneyde kullanýlan mercan kolonisi poliplerindeki organik karbon içeriði ve t= mercanýn etiketli besin ile saat biriminde beslenme süresi. W’nin yaklaþýk deðerleri, polip gövdelerindeki ortalama karbon içeriðinin



mercanýn ýslak aðýrlýðýnýn %0.01’ine eþit olduðu varsayýmýna dayanýlarak hesaplanmýþtýr. Bu oran literatürdeki temel veri (Odum ve Odum 1955) üzerinden ve Pocillopora polipleri deðerleri ölçümleri üzerinden seçildi. Polipler güçlü formaldehyde solusyonu içinde sertleþtirilip, ezilen mercanlardan izole edildi. Bunlarýn karbon içeriði, ýslak yanma ile tespit edildi ve kolonide yer alan polip sayýlarýna göre hesaplandý.
Fosfatýn mercanlar tarafýndan tüketilmesi 32P kullanýlarak incelendi. Ýnorganik fosfat tüketim yoðunluðu ve partiküllü organik fosfat karþýlaþtýrýldý. Ýki adet paralel deney yapýldý. Birinde mercanlar 6 saat boyunca streptomycin (500 meq ml-1) ve 7x105 cpm gerçek radyoaktivite ve ters özradyoaktiviteye (pr) 2x10-5 mg P.cpm-1 sahip inorganik etiketli fosfat içeren suda bekletildi. Ýkincisinde ise ayný miktarda etiketli fosfat, planktokik bakteri hücreleri içinde organik fosfat formunda eklendi. Bakteriplankton elde edebilmek için, inorganik fosfat payý ve 3mg glukoz, plankton aðýndan filtre edilmiþ 1 litre deniz suyuna ilave edildi. Ýki gün karanlýkta bekletildikten sonra, etiketli inorganik fosfat neredeyse tamamen bakteriplankton tarafýndan tüketildi. 32P etiketli pakteriplankton içeren bu su, 1:3 oranýnda deniz suyu karýþtýrýlarak seyreltildi ve deneylerde kullanýldý. Kontrollerde mercanlar Formalin kullanýlarak sabitlendi.



Deneyin sonunda mercanlar dikkatlice yýkandý ve mercanlarýn dokularýnda tüketilen 32P radyoaktivitesi, yukarýda bahsedildiði þekilde ölçüldü. Tüketilen 32P miktarý (D), D = R Pr µg P.colony-1 denklemi ile hesaplandý.