Cam Fanustaki Kimya bölüm 3

Balık artıkları, yenmemiş yemler, ve diğer tüm organik maddeler bir anda sanki bir sihir yapılmış gibi ortadan kalkmaz. Besinler balığın sindirim sistemine girer ve tam sindirilemeyen büyük kısmı dışkı olarak dışarı atılır.Bununla beraber proteinlerin sindiriminden ve balığın metabolizmasından çıkan amonyak ve karbondioksit, balığın solungaçlarından suya bırakılır.

Yem, ilaç ve gübrelerde gerekli minerallerin yanında istenmeyenler de bulunur. Düşük oranlarda toksiklik göstermezler ancak konsantrasyon artarsa zehirlenme riski ortaya çıkar. Bu artıklar mikroorganizmalar tarafından ayrıştırılır ve genellikle toksik materyallere dönüştürülür ve düzenli su değişimi gerektirir. Bu noktada doğanın zekası ve içgüdüsü devreye girer. Doğada, bu artık maddeleri ayrıştırıp doğadaki diğer canlıların kullanımına sunmaktan başka amacı olmayan yaratıklar mevcuttur. Ayrıştırma sonucu ortaya çıkan komponentlerden en önemlilerinden bir grubu azot tabanlı materyallerdir. Azotun bu dönüşüm zincirine verilen isim azot zinciri veya azot halkasıdır.

Azotlaştıran (nitrifying) bakteriler adını verdiğimiz mikroskobik canlıların doğadaki görevi azot komponentlerini ayrıştırmaktır. Yeni bir akvaryum kurduğumuzda, bu bakteri akvaryumda çok az miktarda (su ve kum ile gelen) bulunur. Bundan dolayı ilk bir kaç hafta süresince, bu bakteri miktarı kat kat artıp, artıkları işleyebilecek miktara gelinceye kadar beklenmelidir. Sağlıklı bir akvaryum için bu bakterinin kolonileşmesine ve akvaryumumuzda çoğalmasına ihtiyacımız vardır. Akvaryum literatüründe bu ilk bir kaç haftalık koloni oluşumu akvaryumunun dönüştürülmesi olarak adlandırılır. Bu işlem normal olarak 2-7 haftalık bir süreç gerektirir.

Azotu daha detaylı olarak inceleyecek olursak, azotun çok önemli iki organik molekül sınıfına, proteinler ve nükleik asitlerin yapısına etki ettiği görülür. Havada büyük miktarlarda azot gazı bulunmasına rağmen, çok az canlı bu formda azotu kullanabilir. Sadece özel bir takım bakteri, esas olarak cianobacteria (genellikle mavi-yeşil algae olarak adlandırılır) azotu alıp, azot tabanlı organik moleküllerin sentezinde kullanır. Bu bakteriler azot tamamlayıcılar olarak adlandırılır. Bunlar başka organizmalar tarafından yenir, yiyen organizmalar başka hayvanların gıdası olur ve bunlar da diğerlerinin taki tüm bu azot komponentleri tüm ekosisteme yayılıncıya kadar bu işlem devam eder.

Bu azot komponentleri serbest kaldığında (bir organizmanın ölümü veya bir parçasının kopması gibi), bunlar çürütücü bakteriler tarafından havasız ortamda işlenir, ve bu ayrıştırmanın en önemli ürünlerinden birisi amonyak gazı olur. Amonyak su ile temas ettiğinde amonyum hidroksit oluşur, bu da oldukça toksik bir materyal olup yüksek konsantrasyonlarda tahrip etkisi çok yüksektir. Anaerobik işlemin tek ürünü amonyak değildir. Çürüyecek atık fazla ve sıkışık (akvaryum kumu altında) ise, yüksek sıcaklıklarda metan gazı ve hidrojen sülfür ortaya çıkar.

Amonyak balık için çok tehlikeli bir materyaldir ve toksiklik oranı, sıcaklığa, Ph’a ve sudaki tuz oranına bağlıdır.

Sıcaklıkla birlikte daha da artabilmekte olan amonyak ani pH değişimlerinde kısa zamanda oluşarak balıklarda ani stres ve zehirlenmeye yol açar. kvaryumun düzenli su değişimlerinde eklenen yeni suyun pH değeri eğer akvaryumdakinden yüksek ise ortalama pH değerine bağlı olarak hızla amonyak açığa çıkar. Özellikle amonyak tehlikesine karşı su değişimlerinde taze suyun pH değeri ana tankın pH değeri ile eşit olması gerektiği önemle vurgulanmalıdır.

Bu yüzden yüksek pH değerli tanklarda amonyum, çok iyi bir biyolojik filtrasyon ile ya da kimyasal olarak yok edilmelidir. Organik kirliliğin akvaryumdan uzaklaştırılabilmesi için sık sık temizlenebilen mekanik ön filtre ve dip temizliği çok faydalıdır. Ayrıca bitkiler amonyumu besin olarak tüketirler ve amonyak oluşumu engellenmiş olur. Özellikle hızlı çoğalabilen Lemna Minor gibi yüzey bitkileri çok başarılı amonyum tüketicisidirler.

Bakımlı akvaryumlarda amonyum konsantrasyonu ortalama olarak tamamen zararsız olan 0,5mg/L düzeyinde kalır. Alkali düzeyi pH 7,5'in üzerine çıkmadıkça biraz daha yüksek oranlarda sakıncasızdır.

Amonyak oluşmaya başlarsa, 0,2-0,6mg/L gibi konsantrasyonlardan itibaren balıklarda oksijen yetersizliğini hatırlatan sık solunumlar başlar. Balıklarınızda havasız kalmış gibi sık soluma görürseniz amonyak zehirlenmesi olasılığını da düşünmek gereklidir.

AKVARYUMDA OKSİJEN- KARBONDİOKSİT DÖNGÜSÜ

Akvaryum içerisinde canlı hayatın sürdürülebilmesi için oksijen ve karbondioksit konsantrasyonlarının belirli limitler içerisinde tutulabilmesi gerekmektedir. Her ne kadar akvaryumlar kapalı sistemler olmasa da ve değişik şekillerde filtrasyon ve oksijenizasyon uygulansa da biyolojik dengenin yerine oturduğu bir akvaryumda oksijen-karbondioksit döngüsü kurulmuş olur.

Akvaryum içerisindeki balıklar, bitkiler, algler, bakteriler ve diğer sayılabilecek yumuşakçalar gibi canlılar birbirleri ile etkileşim içerisindedirler. Hayatın ilk şartı olan oksijenin atmosferindeki kaynağı fotosentezdir.

Fotosentez:

Fotosentez kısaca,

CO2+ H2O + ışık = C6H12O6 + H2O + O2 şeklinde özetlenebilir.

Akvaryumda fotosentezin hızı en başta CO2 konsantrasyonu ve ışık şiddeti ile ilişkilidir. Akvaryumlarda fotosentezde kullanılan CO2 nin kaynağı; balıklar ve diğer yumuşakçalar gibi canlıların solunumu ile, akvaryumlardaki aerobik bakteriler , akvaryumun havalandırılması sırasında atmosferde bulunan CO2 , bitkiler normal metabolizmaları sırasında CO2 üretirler.

CO2 nin akvaryumda tüketimi ise bitkiler ve algler tarafından gerçekleşir. İyi ışıklandırılmış ve yeterli CO2 bulunan bir akvaryumda O2 nin fotosentez hızına bağlı olarak yüksek olması beklenir. Balıklar yaşamaları için gerekli olan O2 ni bitkilerden sağlarken aynı zamanda bitkilerin kullanmaları için gerekli olan CO2 i üretmiş olurlar. Tabiatta bu denge tam olarak kurulmuştur. Ancak akvaryumda bu dengenin tam olarak kurulması (kapalı bir sistem olmadığı için) mümkün değildir. Akvaryumda CO2-O2 döngüsü işlese de sisteme dışarıdan besin ve O2 girişi olmakta ve filtrasyon yapılmaktadır.

Akvaryumdaki biyolojik dengenin işleyişinde bitkiler büyük önem taşımaktadırlar. Bitkiler yalnızca CO2-O2 dönüşümünde değil, akvaryum içerisindeki nitrojen döngüsünde de önemli rol oynarlar. Akvaryumdaki CO2-O2 döngüsünü değerlendirirken akvaryumun bitkili olup olmadığı önemlidir. Bitkilerin bulunmadığı bir akvaryumda oksijenizasyon, algler ve filtrasyona dayalı olarak gerçekleşir.

Akvaryum ortamında O2’nin tüketimi başlıca balıklar tarafından gerçekleştirilse de akvaryum ve filtre içerisinde koloni oluşturmuş olan nitrobacteriler gibi mikroorganizmalar oksijen tüketiminde önemli pay sahibidirler. Özellikle dip temizliğinin iyi ve sık yapılmadığı akvaryumlarda bozulan organik artıklar O2 nin tüketilmesinde oldukça etkili olurlar.

Yem artıkları, çürüyen bitki yaprakları ve özellikle taşların arasında kalan ölü balıklar öncelikle karbonlu bileşiklere ayrıştırılırlar.

Bu süreç sonunda oksijen düzeylerinde önemli bir düşme ve bir karbondioksit artışı gözlenir. Daha sonraki dönemde ise, oksidasyon ile parçalanan organik artıklardan oluşan amonyağın nitrit ve nitrata dönüşmesi nedeni ile ikinci bir oksijen düşüklüğü durumu ortaya çıkar. Ayrıca organik atıklar amonyak dışında metan ve hidrojen sülfür gibi maddelere dönüşümü sırasında da oksijenin tüketilmesine neden olur.

Akvaryumdaki bu organik atıklar sonucu O2 de meydana gelen düşüklüğü bazı faktörler etkilemektedir. Özellikle su sıcaklığının yüksek olması, akvaryumun küçük olması, su sirkülasyonunun yetersiz olması ve organik atıkların çürümeye yatkın olmaları, gibi durumlarında tehlikeli oksijen yetersizliği ortaya çıkabilir.

Oksijen düşüklüğü, öncelikle balıklarda solungaç hareketlerinin hızlanmasına neden olur. Balık böylelikle solungaçlarındaki gaz değişimini sağlayan kapiller yapılara daha fazla su temasını sağlamaya çalışır. Ancak oksijenin buna rağmen yetersiz kalması veya problemin uzaması durumunda balığın kalbi düşük oksijen seviyelerine uyum sağlayamaz. Kalp atış hızı azalır ve kasılma gücü zayıflar böylece solungaçlardaki kapiller yumaktaki kan akımı daha fazla azalır bir kısır döngü oluşur bu ise balığın ölümü ile sonuçlanır.

Balıkların oksijen düşüklüğüne verdikleri tepki türler arasında oldukça değişkenlik gösterir.

Genelde hızlı yüzen türler yavaş dip balıklarına göre oksijen düşüklüğüne daha hassastırlar. Aynı şekilde soğuk sularda yaşayan balıklar sıcak sularda yaşayanlara göre daha fazla oksijen ihtiyacı duyarlar. Bunun nedeni oksijenin soğuk suda çözünürlüğünün artması olarak açıklanabilir. Başka faktörde balığın büyüklüğüdür. Aynı cinsde olsa küçük balıklar düşük oksijen düzeylerine daha hassastırlar. Normal şartlarda bir akvaryumda gerekli olan oksijenin büyük kısmı mekanik olarak havalandırılması ile sağlanır.

Karbondioksit Düzeyi Ne Olmalı ?

Doğada, atmosferden gelen sudaki erimiş CO2 gazı düzeyi basınca ve sıcaklığa bağlı olarak 1-2 ppm arasında değişir. Ancak doğada atmosferin dışında başka CO2 kaynakları da vardır. Bazı bölgelerde, sedimenti çevreleyen sularda bol miktarda karbon olduğu tespit edilmiştir. Akvaryum gibi yarı kapalı sistemlerde 1-2 ppm düzeyindeki erimiş CO2 hızlı büyüyen bitkiler için yetersiz kalır. Bol bitkili bir akvaryumda optimal CO2 düzeyi 15-20 ppm veya 35-45 ppm dir. Bu konsantrasyon düzeyinde bitkiler çok çabuk büyür. Balıklar veya diğer su canlıları yüksek CO2 konsantrasyonlarından sanıldığı kadar kötü etkilenmezler. Genel olarak, bitkiler için gereğinden de fazla olan 30 ppm in altındaki konsantrasyonların canlılara olumsuz bir etkisi yoktur.

Yard. Doç. Dr. Zehra KÜÇÜKBAY