Toprak Temizlikçisi Bitkiler

Yeryüzündeki hayatın sebepler plânında devamlılığı için toprağa önemli vazifeler gördürülür. Bitkilerin ihtiyaç duyduğu besin ve su, toprak vasıtasıyla sağlanır. Toprağın bünyesinde barındırılan çok çeşitli canlı türleri, kara ekosistemindeki hayat için önemli fonksiyonları yerine getirir. Bakteriler, mantarlar, karıncalar, lârvalar, örümcekler, solucanlar, salyangozlar ve kemirgenler bunlardan bazılarıdır. Bu canlıların topraktaki miktarları oldukça fazladır. Meselâ bir hektarlık (10.000 m2) alana ve 30 cm kalınlığa sahip bir toprak tabakasında, yaklaşık 25 ton toprak organizması barındırılır.

Toprağın korunması da aynı derecede önemlidir. Fakat günümüzde kıymeti tam takdir edilemeyen toprak, canlılara zarar verebilen kimyevî maddelerle kirletilmiş durumdadır. Meselâ kadmiyum, arsenik, krom ve civa aşırı derecede; kurşun, nikel, molibden ve flor orta derecede; bor, bakır, manganez ve çinko ise düşük derecede zehirli kimyevî maddelerin yapısında yer alır.

Toprakta biriken bu maddelerin birçok kaynağı vardır. Fosil yakıtların yakılması, madenlerin eritilmesi (döküm) ve diğer sınaî faaliyetler neticesinde bu maddelerin tonlarcası atmosfere karışmaktadır. Her biri çeşitli hikmetlerle cereyan eden atmosferdeki süreçler ise, bu maddelerin önce toprağa daha sonra da bitkilere geçmesine sebep olmakta, neticede, kirletilmiş su ve toprak önemli çevre, tarım ve sağlık problemlerine yol açmaktadır.

Meselâ toprakta yaygın olarak bulunan boraks; deterjan ve sun’î gübrenin yoğun kullanılmasından kaynaklanmaktadır. Gübre olarak kullanılan süper fosfat ile toprakta bulunan kireçtaşı; genellikle az miktarda kadmiyum, bakır, manganez, nikel ve çinko ihtiva eder. Kadmiyum ve krom, metal kaplamalarda; kadmiyum ayrıca pil üretiminde; arsenik ise pamuk, tütün ve meyve üretiminde böcek ve yabanî ot öldürücü olarak kullanılır. Söz konusu maddelerin yer aldığı ürünlerin kullanımı bilhassa son yıllarda giderek arttığından, bunlar insanlar tarafından hava, su ve besin yoluyla günlük olarak daha yüksek nispetlerde alınır olmuştur.

Bu konuda kısmî olmakla birlikte, temiz ve kalıcı bir çözüm olarak yakın zamanda bitkilerle iyileştirme (fitoremediasyon) tekniği geliştirilmeye başlanmıştır. Yapılan araştırmalar, bitkilerin zehirli kimyevî maddelerle kirletilmiş toprağı temizlemede önemli vazifeler üstlendiğini ortaya koymuş; bu arada, bitkilerin zehirli atıklarla dolu bir çevrede nasıl hayatta kalabildiği konusunda da önemli bilgilere ulaşılmıştır.

Toprağın gönüllü temizleyicileri: bitkiler
Çevreye zarar veren maddeleri yok etmek veya bunların tesirini azaltmak için bitkilerin kullanılmasına, ‘bitkilerle iyileştirme metodu’ denir. Kirletilmiş toprağın mühendislik gerektiren teknolojilerle temizlenmesi oldukça maliyetli bir işlemdir ve görüntü kirliliğine yol açmaktadır. Bazı bitki türlerine, topraktan bünyelerine gelen çinko, kadmiyum ve nikel gibi ağır metalleri; gövde, filiz ve yapraklarda biriktirme kâbiliyeti bahşedilmiştir. Birikmenin olduğu bitki kısımları toplanıp hacimce küçültülmekte ve yeniden değerlendirilmek üzere depolanmaktadır.

Metal depolayabilen bitkiler, toprağın temizlenmesinin yanısıra, madencilikte de kullanılabilir. Biyo-madencilik; kirlenmiş veya mineralize olmuş toprakta, bitki yetiştirmek yoluyla maden elde etmek şeklinde târif edilmektedir. Bu, bitkilerin toprakta yetiştirilmesi ve yeterince mineral aldıklarında da biçilmesiyle gerçekleştirilmektedir. Bitkiler, balyalandıktan sonra yakılmakta ve oluşan küller maden filizi olarak satılmaktadır. Pensilvanya’da, çinko bakımından zengin bir arazide yetiştirilen Thlaspi caerulescens bitkisinin külünden, % 30-40 oranında çinko üretilmiştir.

Toprağın temizlenmesinde bitkiler nasıl vazife görür?
Son zamanlarda, toprak temizleme konusunda oldukça faydalı olduğu tahmin edilen Thlaspi caerulescens bitkisi üzerinde araştırmalar yapılmaktadır. Thlaspi, brokoli ve lahana ailesinin cılız bir ferdidir. Bu bitki, yüksek nispette çinko ve kadmiyum ihtiva eden toprakta yetişir. Ağır metal varlığında geniş kök yapısı oluşan bu bitkilerde saçak kökler vasıtasıyla gelen metaller önce gövdeye, oradan da diğer kısımlara taşınarak yapraklarda depolanır. Thlaspi gibi depolayıcılar, metal depolamanın mekanizmasını açıklamak, hattâ bu hâdisede rol oynayan biyolojik sistemi aydınlatmak için iyi bir model teşkil etmektedir. Bu bitkilerin genetik yapısına, topraktaki ağır metallerin çözünürlüğünün artırılmasında, metallerin köklere ulaştırılmasında ve bu ulaştırmaya vesile olacak proteinlerin üretilmesinde rol oynayan genler konulmuştur.
Tipik bir bitki 100 ppm (tonda bir gram) çinko ve bir ppm kadmiyum depolama kapasitesine sahip kılınmışken, Thlaspi, herhangi bir zehirlenme olmadan, 30.000 ppm’e kadar çinko ve 1.500 ppm’e kadar kadmiyum depolama kapasitesine sahip olarak yaratılmıştır. Hâlbuki normal bir bitki, 1.000 ppm çinko miktarında veya 20 ile 50 ppm arasında bir kadmiyumla zehirlenebilir. Bütün bitkiler, Thlaspi gibi yüksek miktarlarda ağır metalleri depolama kapasitesinde yaratılmış olsaydı, bunlarla beslenen canlıların hâli nice olurdu?

Thlaspi bitkisindeki çinko depolama mekanizması araştırılırken, bitkinin bazı kısımlarının çinkonun taşınması için uyarıldığı tespit edilmiştir. Normal bitkilerde çinko taşınmasında vazifeli proteinleri şifreleyen genlerin okunması çinko miktarına göre ayarlanırken, Thlaspi’de bu genlerin okunması bitkideki çinko miktarından bağımsız olup, dokudaki çinko miktarı çok yüksek seviyelere ulaşıncaya kadar taşıyıcı proteinlerin sentezlenmesi devam eder. Böylece, topraktan fazla miktarda çinko taşınmasına imkân sağlanır.

Radyoaktif sezyum nasıl temizlenir?
Radyoaktif sezyum-134 ve sezyum-137 ile kirlenmiş toprak üzerinde yapılan araştırmalar neticesinde, sezyum-137’nin toprak yüzeyinde yol açtığı kirliliğin tesirleri azaltılsa da, bu elementin bulunduğu bölgenin hâlâ radyoaktif kirlilik tehdidi altında olduğu görülmüştür. Bunun en önemli sebeplerinden biri, sezyum-137’nin 32,2 yıllık yarılanma ömrü ile uzun ömürlü bir radyoaktif izotop olmasıdır.

Enerji girdisinden dolayı çok pahalıya mal olan diğer temizleme teknikleriyle kıyaslandığında, bitkilerle iyileştirme çok avantajlı bir tekniktir. Sezyum toprakta bulunduğu şekliyle bitki tarafından çekilmemektedir. Sezyum-137 elementinin toprakta çözülmesine amonyum iyonları vesile olmaktadır.

Radyoaktif sezyumun topraktan temizlenmesinde, kazayağının bir türü olan Amaranthus retroflexus’un test edilen diğer bitkilere göre 40 kat daha verimli olduğu görülmüştür. Eğer bu bitki yılda 2 veya 3 defa ekilip biçilirse, kirlenmiş arazinin 15 yıldan az bir sürede temizlenebileceği tahmin edilmektedir.

Arsenikle beslenen bitki
Arsenik topraktaki yabancı otları ve böcekleri öldürmek için kullanılan ziraî ilâçların üretiminde kullanılır. Pteris vittata isimli eğreltiotunun arsenik depolamaya uygun bir yapıda yaratıldığı belirlenmiştir. Eğreltiotunda topraktakinden 200 kat daha fazla arsenik bulunduğu keşfedilince, bitkinin arsenikle beslendiği anlaşılmıştır. Bu keşfin bilhassa sanayi ve maden bölgelerindeki tarım arazilerinin temizlenmesinde yeni ufuklar açacağı düşünülmektedir.

Alüminyumun zararı nasıl azaltılabilir?
Yerkabuğunda en çok bulunan sekiz elementten (oksijen, silisyum, demir, magnezyum, sodyum, potasyum, alüminyum, kalsiyum) biri olan alüminyum, topraktaki kilin ana bileşenlerindendir. Bazik veya nötr pH değerlerinde alüminyum, bitkiler için problem oluşturmaz. Bununla birlikte, asidik topraklarda alüminyumun toprakta çözünebilir bir şekli olan Al+3, bitki köklerini tehdit eder bir seviyede zehirlidir.

Buğday, mısır ve arpanın da aralarında bulunduğu bazı bitki türlerinin, asidik toprakta yüksek metal nispetine rağmen nasıl yetiştirilebileceği araştırılmaktadır. Bu konuda, gen haritası çıkarılmış olan ve bir model teşkil eden Arabidopsis thaliana (hardalgillerden) üzerinde çalışmalar yapılmaktadır. Meselâ, mutasyona uğramış Arabidopsis’in alüminyumu zararsız hâle getirme kabiliyetiyle donatılmış olduğu tespit edilmiştir. Eğer burada rol oynayan genler tespit edilebilirse, alüminyuma karşı hassas arpa gibi bitkilerin direncini artırmak için gen nakli yapmak mümkün olabilecek, böylece arpa verimliliği artırılabilecektir.

Bütün bunlardan da açıkça anlaşılmaktadır ki, yeryüzü dâima çalışır vaziyette bir büyük fabrikaya veya sürekli dolar boşalır bir misafirhâneye benzemektedir. Canlıların faaliyetleri neticesinde ortaya çıkan kirlilik, Cenab-ı Allah’ın (cc) “Kuddûs” ismine âyinedarlık eden temizlikle vazifeli mikroorganizma, bitki ve hayvanlarla kontrol altında tutulmaktadır. Bu canlıların kâinatla münasebetleri öyle mükemmel programlanmıştır ki, hepsi vazifelerini güzel bir şekilde yerine getirmektedir.