SERT İSKELET YAPISINA SAHİP MERCANLARIN BAKTERİLER VE ÇÖZÜNMÜŞ ORGANİK MADDELER İLE BESLENMESİ
Yu. I. Sorokin
Sovyetler Birliği İç Denizler Biyoloji enstitüsü, Bilimler Akademisi,
Borok, Jaroslavl, USSR

ÖZET
Beslenme deneyleri Bismarck Archipolago resifinde bulunan 6 adet set iskelet yapısına sahip mercan türü üzerinde gerçekleştirilmiştir. Bu mercanların planktonik bakteriler ve çözülmüş organik maddelerle (protein hidrolizat) beslenme kabiliyetleri radyokarbon kullanılarak ispatlanmıştır. Hayvanlar tarafından hazmedilen etiketlenmiş yem olarak verilen organik karbon miktarı, polip bedeninin karbon hacminin %10-20’sine eşittir. Bazı planktonik alglerin mercanlar tarafından tüketilme ve hazmedilme oranı oldukça düşüktü. Mercanlar, planktonik bakterilerin hücrelerinde bağlı bulunan organik fosforu aynı oranda bulunan inorganik fosfattan daha aktif olarak kullanabilirler. Fosfor tüketim oranı günlük 3µg ‘dır.

Yonge ve Nicholl’un (1931) deneysel verilerine göre zooplankton sert iskelet yapısına sahip mercanların polipleri için temel gıda kaynağıdır. Ancak son zamanlardaki saha araştırmaları mercan resifleri üzerinden geçen zooplanktonların azaldığını göstermektedir (Johannes at al. 1970). Mercan polipleri kesinlikle simbiyotik zooxanthellaelerin ürettiği organik maddelerden faydalanır (Muscatine 1967; Franzisket 1969) fakat zooxanthellaeler tarafından gerçeklestirilen aktif fotosentez, tropikal sularda çok nadir olan geniş besin akışına ihtiyaç duyar. Poliplerin, partikül ve çözülmüş olmak üzere ilave besin kaynakları olduğuna inanılır.Stephens (1962) poliplerin 2-20 mg litre aralığındaki solusyon konsantresinden glikoz tüketebildiğini göstermiştir. Mercan polipleri genellikle, alg ve bakteri gibi planktonik organizmaları ayırabilecek kıllı uzantılara sahiptir. (Abe 1937; Roushdy and Hansen 1960). Mercanların planktonik bakterileri tüketmeleri ve sindirme yetenekleri Di Salvo (1969) ve Sorokin (1971) tarafından gösterilmiştir.

Resif oluşturan sert mercan poliplerinin olası beslenme mekanizmaları üzerine olan nicel çalışmalar, ki en zengin okyanuslarda bulunur - mercan resifi ekosistemlerinin enerji stoğunun hesaplanması için gereklidir (Odum ve Odum 1955). Batı tropikal Pasifik’e yaptığım seyahat sırasında çözülmüş organik maddelerin (dissolved organic matter: DOM) ve fosforun mercan polipleri tarafından sindirilmesini ölçme şansım oldu. Dr. R. Endean’a mercanların tanımlanması ve yapıcı eleştrilerinden ötürü minnettarım.

MALZEME VE YÖNTEMLER
Montipora, Pocillopora, Porites, Pavona ve Acropora’nın da dahil olduğu bazı ortak resif mercan türü örnekleri St. Andrew resifi ve Ninigo atoll (Bismarck Archipelago) adalarında da kurulan laboratuarlarda sürdürülen deneylerde kullanılmıştır. Mercanların dalları su altında makas ile kesilmiş ve kesilen kısım, sümüksü salgının salgılanmasını önlemek amacıyla, yumuşak plastik ile mühürlenmiştir. Bu şekilde hazırlanan dallar, kıyıya yakın yerde suya daldırılan bir akvaryumda bakıma alınmıştır. Deneyler simbiyotik zooxanhellaer tarafından olası işaretli CO2 emilimini önlemek amacıyla gece gerçekleştirilmiştir. Düşük miktarlarda CO2’nin değerlendirilmesi besin organizmalarının metabolizmasında yer almış olabilir.

Mercanların beslenme yoğunluğu radyokarbon yöntemi ile incelenmiştir. (Sorokin 1968, 1971a,b) Kültür olarak sağlanan doğal bakteriplankton, planktonik alg ve çözünmüş organik maddeler (DOM) etiketlenmiş ve besin olarak kullanılmıştır.

Bakterioplankton ince plankton ağı ile ön filtre yapılmış açık okyanustan alınan yüzey su örneğine (0.2-0.5 mg C litre) etiketli hidrolizat deniz alg proteini (Sorokin 1971) (radyoaktif) 14C eklenmesi ile etiketlenmiştir. 25-40 saat arasında 30 C’de karanlığa maruz kaldıktan sonra, etiketli hidrolizat neredeyse tamamen (%95-97) bakteriler tarafından tüketildi. Su HCI ile asitlendirdildi ve mikrobial metabolizmanın oluşturduğu etiketli CO2 hava kabarcıkarı ile sudan uzaklaştırıldı. Etiketli bakteriplankton içeren su, alkali solusyonu eklenerek PH 8.0 seviyesine getirildi. Sudaki çok küçük nanoplanktonik formasyon (oluşum) eksikliği membran filterelerinin doğrudan mikroskopileri tarafından gösterildi.

Planktonik alg, fotosentez sırasında etiketli 14C-COa2 sunumuyla gelişen kültürlerin içinde etiketlendi. Amphidinium klebsii ve yeşil flagellates türlerinin karışımı olan (L.Lanaskaya tarafından izole edilen ve korunan) kültürler ile birçok deniz canlısının filtre edilerek beslenebildiği etiketlenkmiş phytoplankton ve bakterioplankton en uygun düzeyde kullanıldı. (litre başına ıslak biyokütlenin 0.5-0.7 mg’si.)

Alg proteinin etiketli asit hidrolizatı, etiketli çözünmüş organik madde (DOM) olarak kullanıldı. (Sorokin 1971b). Hidrolizatın nötr çözeltisi steril ampuller içinde korundu. Bu çözelti kullanılmadan önce deniz suyunda 1/10 oranında seyretildi ve steril koşullarda bir membran filtreden geçirildi. (Filtre gözenek boyutu: 0.3µ). Deney kaplarının içindeki hidrolizat konsantrasyonu 0.3 mg C litre-1. Deneyler sırasında kapların içerisinde mikrop oluşumu ve bu nedenle partikül durumunda etiketli organik maddelerin besin kaynağı olarak (kullanılabilecek) DOM oluşumunu önlemek amacıyla, 50mg/litre oranında streptomycin eklendi. Kontrol deneyleri, bu yoğunluktaki streptomycin’in denizsuyu microflorası ile etiketli organik maddelerin mikrobik sindirimini 10 saat süre ile neredeyse tamamen durdurduğunu gösterdi. Aynı zamanda streptomycin’in varlığı mercanların ve planktonik canlılar da dahil olmak üzere diğer organizmaların hayatta kalma şansını arttırır.

Mercanların yoğunluğu ve beslenme verimliliği ölçütü olarak, sindirim değerleri Cα/C (alpha C/C) göstergesi kullanıldı. Bu gösterge sindirilen etiketli besin (24 saat başına hesaplanmış) içindeki karbonun, tüketici beden içindeki karbon miktarına olan yüzde oranı (Sorokin 1968). Bunu ölçmek için, yukarıda bahsedilen şekilde hazırlanmış 8-12 gr. mercan dalları, 1-2 litre ön filtreden geçirilmiş deniz suyu ile doldurulmuş akvaryum içine yerleştirildi. Bir porsiyon etiketli besin her akvaryuma ilave edildi. Bu şekilde 6-7 saatlik bırakıldıktan sonra, mercanlar 1 dakika süreyle deniz suyu ile yıkanarak yapışan etiketli besinden arındırıldı. Yıkanan mercanlar önceden HCO8 iyonlarından arındırmak için HCl ile kaynatılmış ve pH 8.2’ye ayarlanmış 200 ml deniz suyu dolu ölçeğe yerleştirildi. Deneyin sonunda mercan dokusu üzerindeki radyasyon (R) ve mercan tarafından deneyin ikinci aşamasında geliştirilen CO2 ölçüldü (ro).

Mercan dokularının alkalin hydrolizate R değeri ölçüldü. Bunlar, mercanların 3-5 ml gibi küçük oranlarda 0.1 N KOH solusyonunda kaynatılmasıyla hazırlandı. Dokular çözüldükten sonra artık madde basınçlı su ile mercan iskeletinden temizlenir. Hidrolizat HCl ile nötrlenen, hacmi 20ml’ye ayarlı ve belli parçaları metal kalıp levhaları üzerine dökülüp kurutuldu. Çözelti içindeki emilim, etiketsiz mercan dokusunun benzer çzöeltilerin içine katılan standart miktardaki etiketli alglerin azalmasının sayılması hesabı ile ölçüldü. ro değeri CO2 ’nin sudan damıtılması ve BaCO3 olarak çökelmesinden sonra tahmin edilir.

Eşzamanlı olarak, kontrol deneyleri, daha önce %10 formaldehyde ile sabitlenmiş mercanlar ile gerçekleştirildi. Kontrollerden elde edilen R değeri ve ro değeri ilgili deneysel veriden çıkartılır.

Etiketli besin miktarı deney sırasında mercanlar tarafından sindirilir. A, şu denklem kullanılarak hesaplanmıştır: A= Cr (R+ro) mg C koloni-1, Cr= karbon besinin ters özgül radyoaktivitesi, mg C.cpm-1. Sindirim index değeri (Ca/C = A(100)24%(Wt)-1Wt-1 ise W= deneyde kullanılan mercan kolonisi poliplerindeki organik karbon içeriği ve t= mercanın etiketli besin ile saat biriminde beslenme süresi. W’nin yaklaşık değerleri, polip gövdelerindeki ortalama karbon içeriğinin



mercanın ıslak ağırlığının %0.01’ine eşit olduğu varsayımına dayanılarak hesaplanmıştır. Bu oran literatürdeki temel veri (Odum ve Odum 1955) üzerinden ve Pocillopora polipleri değerleri ölçümleri üzerinden seçildi. Polipler güçlü formaldehyde solusyonu içinde sertleştirilip, ezilen mercanlardan izole edildi. Bunların karbon içeriği, ıslak yanma ile tespit edildi ve kolonide yer alan polip sayılarına göre hesaplandı.
Fosfatın mercanlar tarafından tüketilmesi 32P kullanılarak incelendi. İnorganik fosfat tüketim yoğunluğu ve partiküllü organik fosfat karşılaştırıldı. İki adet paralel deney yapıldı. 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. İkincisinde ise aynı miktarda etiketli fosfat, planktokik bakteri hücreleri içinde organik fosfat formunda eklendi. Bakteriplankton elde edebilmek için, inorganik fosfat payı ve 3mg glukoz, plankton ağından filtre edilmiş 1 litre deniz suyuna ilave edildi. İki gün karanlıkta bekletildikten sonra, etiketli inorganik fosfat neredeyse tamamen bakteriplankton tarafından tüketildi. 32P etiketli pakteriplankton içeren bu su, 1:3 oranında deniz suyu karıştırılarak seyreltildi ve deneylerde kullanıldı. Kontrollerde mercanlar Formalin kullanılarak sabitlendi.



Deneyin sonunda mercanlar dikkatlice yıkandı ve mercanların dokularında tüketilen 32P radyoaktivitesi, yukarıda bahsedildiği şekilde ölçüldü. Tüketilen 32P miktarı (D), D = R Pr µg P.colony-1 denklemi ile hesaplandı.