P arçacık Film Teknolojisinin bitkileri kışın soğuk zararından korumak amaçlı kullanımı konusunda pratik uygulama çok fazla olmamakla beraber bazı araştırmalar mevcut.

Bir bitkinin donup donmayacağının belirlenmesindeki kritik faktörlerden birisi bitkinin yüzeyinde nem olup olmadığıdır. Kuru bitkiler ıslak bitkilere göre donmadan daha düşük ısı derecelerine soğuyabilirler. Buna ilave olarak,şayet INA bakterileri gibi buz çekirdekleri oluşturma ajanı mevcut ise, sadece ıslak olması durumuna göre daha üst ısı derecelerinde de bitkinin donmasını başlatabilir (Wisniewski ve ark., 1997; Fuller ve Wisniewski, 1998).

Yaprak yüzeyinde donmuş nem bulunması bitkinin içinde de buz oluşmasını başlatır, buz fiziksel olarak kütikül üzerindeki bir boşluktan (çatlaklar veya stoma ağızları) büyüyor olmalıdır. [1]

Domates fidelerinde yapılan deney

(MICHAEL E. WISNIEWSKI Research Plant Pathologist)

2001 yılında Michael Glenn, Michael Wisniewski ve Michael P.Fuller tarafından İngiltere Newton Abbot’da Seale-Hayne Tarım Okulunda bir deney yapıldı.

23 Şubatı 24’e bağlayan gece 6 tane hidrofobik M96 formülasyonuna sahip kaolin ile kaplanmış ve 6 tane de kaplanmamış domates fidesi saat 20:00 – 08:30 arasında tüm gece dışarıda bırakıldıktan sonra 20C dereceye alındı ve soğuk hasarı değerlendirildi. Kaplamalar fideler dışarıya çıkartılmadan 2 saat önce uygulanmıştı.

Yaprak üzerinde oluşacak buzun doğrudan yaprağa etkisini anlayabilmek için her bitkiden birer yaprağa birer damla içinde Pseudomonas Syringae Cit7INA(a) bakterisi aşılanmış su damlası da konmuştu.


A) kaplama yapılmamış yaprağa konan INA aşılanmış su damlası, B) hidrofobik M96 kaplama yapılmış yaprağa konan damla.

Dışarıya çıkarılan her bitkinin 3-5 santim kadar üstünde gece boyunca fidelerin maruz kaldığı ısıyı ölçüp sürekli kaydeden cihazlar yerleştirilmişti.

Kaplama yapılmamış yaprakların tersine, kaplama yapılmış yapraklara konan su damlasının yaprakla temas ettiği yüzey, hidrofobik kaplamanın özelliğinden dolayı çok küçüktü.

Yapraklara konan donmayı hızlandıran bakteri aşılanmış bu su damlaları hem kaplama yapılmış hem de yapılmamış yaprakların tümünde -1.8 ± 0.5 C° de dondu. Donmuş damlanın varlığı kaplama yapılmamış yapraklarda yaprağın da donmasını başlattı oysa kaplama yapılmış yapraklar – 5.5 °C ve daha altına kadar donmadan kalabildi.

Bu da hidrofobik parçacık filmin yüzeydeki buz oluşumunu sağlayan bakteriler sebebiyle yaprağın içinde buz oluşumunu engellediğini gösterdi.
M96-018 ile kaplanmış yapraklar hiç bir zarar görmezken, kaplama yapılmamış yaprakların tümü öldü.

Tekrarlanan bu deneylerde, M96 hidrofobik kaplama yapılmış ama INA içeren su damlatılmamış yapraklar ortalama -12 °C’ye, kaplama yapılmış ve INA içeren su damlatılmış yapraklar -8°C’ye dayanırken INA içeren su damlatılmış uygulama yapılmamış yapraklar -2.8°C’ye kadar dayanabilmiş.

Aynı araştırmanın bir parçası olarak, hidrofobik M96 kaolin, hidrofilik kaolin ve Moisturin isimli bitki koruyucusu karşılaştırmalı olarak denenmiş. Bu malzemelerin çeşitli kombinasyonlarla uygulandığı yapraklara INA bakterisi içeren su damlacıkları konarak ısı sıfırın altına düşürülmüş. Sadece hidrofobik M96 kaplama kullanılanlar dikkate değer ölçüde donmaktan korunabilmiş.[2]

Patates, üzüm ve turunçgil deneyi

Aynı ekip, Damascus Üniversitesinden F.Hamed’in de katılımıyla patates, üzüm ve limon fidanları üzerinde bir deneme yaptı. Bu denemede M96-018 hidrofobik kaolinin yanısıra bir akrilik polimer don koruyucusu olan Antistress de karşılaştırmalı olarak denendi.

Bu deneyde, üç bitkinin biri kontrol, diğeri akrilik polimer kaplama, bir diğeri hidrofobik kaolin kaplaması olan üç yöntem ile yapraklara damlatılan INA aşılanmış su damlalarının buz çekirdekleri oluşturmasından itibaren yaprakların kaç dakika donmadan dayanabileceklerini test etmişler.

Her üç bitkide de hidrofobik kaolin kaplaması donma hasarı olmadan en uzun dayanabilen yöntem olmuş. Akrilik polimer patates ve üzümde hiç bir şey kaplanmamış kontrol bitkileri kadar bile dayanamamış, limonda ise kaolin kadar olmasa da dikkate değer bir koruma sağlamış.
.

Buna dayanarak hidrofobik parçacık filminin hassas bitkilere don beklentisinden hemen önce uygulanarak donmaktan korumada umut vaad eden bir malzeme ve yöntem olduğunun görüldüğü bildiriliyor.[3]

Bitkileri Soğuktan Koruma Alternatif bir Yaklaşım

Bitkilerde don ve soğuk zararları belirli eşiklere göre üç kategoride inceleniyor. Soğuğa duyarlı bazı bitki türleri 0°C ve 15°C arasında soğuk sebebiyle zarar görürler. Soğuğa dayanıklı ancak dona duyarlı türler 0°C ve -10°C arasında don zararına uğrarlar, dona telöranslı bitkiler de çok daha düşük ısı derecelerinde zarar görmeyebilirler.

Bitkilerin soğuk ve don zararlarına uğramaması için faklı bir yaklaşım da bitkinin yeterince soğuk havada güneş radyasyonlarına maruz kaldığında ortaya çıkan bazı etkileşimlerle ilgili.

Bitkiler soğuk ve don koşullarından hemen sonra yüksek yoğunlukta fotosentetik ışığa maruz kalırlarsa ilk bakışta bitkiyi ısıtmak bakımından bunun iyi olduğu şeklindeki bir yanlış bilinirliğe karşın, soğuk ve don zarar ciddiyetinin artacağı bildiriliyor.

Sabaha karşı çok düşen ısıyı takiben açık gökyüzü ve parlak bir sabah güneşinin olması durumunda (çoğunlukla “ayaz” olarak adlandırdığımız koşul) bitkinin fotosentetik sistemine enerji akışı bitkinin gerçekte talep ettiğinden daha fazla olur ve kloropast enerjisinde olması gerekenden daha fazla uyarılma gerçekleşir. Fazla enerjiden oluşan aktif oksijen oksitlenme stresi yaratarak kloroplast’da molekül veya membran tahribatına yol açar, bu da hücre ölümüne sebep olur.

Bu problemi engellemek veya azaltmak amacıyla, UVIR ve PAR ışınımlarının tümünü birden geri yansıtıp bitkinin fotosenteze başlamasını geciktirebilecek bir mineral film kaplamasının bitkilere fotokimyasal girdinin azaltılması yoluyla fotosentetik sistemin uyarılmaması, bu sebeple de “soğuk – fazla ışık” birlikteliğinin oluşturduğu zararın da azalabileceği bildiriliyor.

[1] Factors involved in ice nucleation and propagation in plants: an overview based on new insights gained from the use of Infrared thermography
[2] J.America Society Hort. Sciences. 127(3):358-364.2002
[3] Protection of plants from frost using hydrophobic particle film and acrylic polymer
————————–
(a) INA (Ice Nucleation Active)

Şayet su, donmasını kolaylaştıracak katalizörler olmasaydı, 0°C’nin çok altındaki ısı derecelerinde yarı kararlı bir sıvı olarak kalabilir ve sıfır altı ısıya (supercool) inmiş suyun ani donması –39°C’lerde gerçekleşirdi. Doğal donma sürecinde bir çok donma katalizörünün varlığı gereklidir.

Bir çok farklı madde buz çekirdeklenmesine katalizör olabilir. Çeşitli inorganik kristaler, amino asit kristalleri, Alkollerin uzun zincir monomolekülleri, phloroglucinol, metaldehyde gibi organik bileşimler sıfır derece altına inmiş suyun donmasını katalize edebilirler. Atmosferik tozlarda bulunan duman, mineral tozlar ve metalik parçacıklar gibi maddeler de birer buz çekirdekleyicisidir.

Ormanlara yakın hava tabakalarında hidrokarbonlar ve diğer ağaç yağlarından oluşan buz çekirdekleyici kombinasyonlar tesbit edildi. Fakat tüm bunların içinde en etkin olanlar, her yerde zaten doğal olarak bulunan biyolojik buz çekirdekleyiciler. Buz çekirdekleyici aktif (INA) organizmalar bitkiler, mantarlar, bakteriler, omurgalı ve omurgasız organizmalardır.

Bir kaç on yıl önce (1970’lerde) INA mikroorganizmalarının atmosferik tozlardaki varlığı belirlenince, biyolojistler yağmur vb. gibi atmosferik olaylarda biyolojik buz çekirdekleyici organizmaların rol ve etkilerini incelemeye başladılar.

INA mikroorganizmaları içinde en yüksek oranda rastlananlar aslında her ikisi de aynı zamanda birer bitki patojeni olan Pseudomonas syringae veErwinia herbicola bakterileridir.

Aşağıdaki muhtelif yayınlardan da yorumlayabileceğimiz gibi, doğanın mükemmel mühendisliği bugün anladığımız anlamda tüm yaşam koşullarını olağanüstü bir dengeye oturtmuş.

-2°C ve -5°C aralığında buz çekirdeklenmesi ve devamında buz kristallerinin oluşmasına sebep olan şey bu bakterilen hücre duvarlarındaki bir kısım proteinler. Atmosferde de bulunan diğer inorganik buz çekirdekleyici katalizörler -10°C veya daha düşük sıcaklıklarda buz oluşmasını sağlıyor.

Bitki patojeni olduğu için ilk bakışta pek de sevmediğimiz bu bakteriler olmasaydı dünya nasıl bir yer olurdu diye düşündüğümde aklıma gelen, çok uzun aralıklarla yağan, yağdığında da bir barajın yıkılması gibi boşalan devasa su kütleleri sebebiyle en azından bildiğimiz yaşam biçimlerinin olmadığı, topraksız kayalardan oluşan kara parçaları.

Biological Ice Nucleators
Rain-making’ bacteria found around the world
The life history of the plant pathogen Pseudomonas syringae is linked to the water cycle
Heterogeneous ice nucleation activity of bacteria: new laboratory experiments at simulated cloud conditions
Bacterial Ice Nucleation: A Factor in Frost Injury to Plants
Yağmurun Genleri
Yağmur Yapan “Bakteri Hücreleri” Üzerine Bir Araştırma

©Meyvelitepe

No comments yet.

Leave a Reply

Yine Zeytin Lezzeti

Bahçemizdeki Karamürsel-Su çeşiti zeytinleri iyice kararmadan toplayıp kalamata yapmak üzere salamuraya koymuş, Samanlı çeşitini ise iyice olgunlaşıp biraz su kaybetmesi […]

Zeytin Zamanı – 5

Aralık başı itibarıyla tüm zeytinler toplandı. Havalar uygun olsaydı dostlarımızı da davet edip zeytin toplama şenliği düzenlemeyi düşünüyorduk ama olmadı. […]

Hurma Zamanı

Geçen yıl hurma ağacımızdaki meyveleri toplamış, eşe dosta dağıttıktan sonra geriye kalan 150 kg kadar meyveyi ziyan olmasın diye yardımcımıza […]

Hurmayı kurutsakta mı saklasak…

Cevizler, kestaneler, zeytinler, inşaat işleri, bahçe bakımı ile ilgilenirken, hiç bir şey beklemeden sessizce meyvelerini sunan sevgili Hurma ağacımızı hakettiği […]

“Afedersin Kalamata”

22/11/2007 Üvez, kestane derken, hasat sırası gözümüz gibi baktığımız zeytinlere geldi. Köyde hemen herkesin bir zeytin bahçesi ya da bahçesinde […]