Nitrifikasyon Bakterileri
Gönderim Zamanı: 5 Saat 56 Dakika önce
Nitrifikasyon bakterileri, sucul ortamlarda azot döngüsünde önemli bir rol oynayan özel bir mikroorganizma grubudur. Bu bakteriler genellikle aerobiktir, yani metabolik süreçlerini gerçekleştirmek için oksijene ihtiyaç duyarlar. Amonyak ve nitrit gibi çeşitli azot bileşiklerini oksidasyon süreçleri yoluyla nitrata dönüştürürler. Nitrifikasyon bakterileri duvarlar, filtre ortamı ve bitki kökleri gibi yüzeylerde gelişen biyofilmde bulunur.
İki ana nitrifikasyon bakterisi türü vardır: Nitrosomonas ve Nitrobacter. Bu nitrifikasyon bakterileri, toksik amonyak ve nitriti, bitkiler tarafından besin kaynağı olarak kolayca kullanılabilen daha az zararlı nitrata dönüştürmek için birlikte çalışır.
Amonyak oksitleyen bakteriler (AOB): AOB'ler, amonyak oksidasyonu olarak bilinen bir süreçle amonyağın (NH3) nitrite (NO2-) dönüşümünden sorumludur. AOB örnekleri arasında Nitrosomonas cinsine ait türler bulunur.
Nitrit oksitleyen bakteriler (NOB): NOB, nitrifikasyonun ikinci aşamasında nitriti (NO2-) nitrata (NO3-) oksitler. NOB'lerin yaygın örnekleri arasında Nitrobacter cinsine ait türler bulunur.
Bu döngü, balıkların amonyağı atık ürün olarak atması ile başlar. Amonyak oksitleyen bakteriler amonyağı nitrite dönüştürür; bu işlem amonyak oksidasyonu olarak bilinir. Daha sonra, nitrit oksitleyen bakteriler nitriti nitrata oksitler. Nitrat, son halinde, bitkilerin büyüme ve gelişimini destekleyen değerli bir azot kaynağı görevi görür. Bu, bitkiler için besin sağlarken su kalitesini de korur.
Ayrıca AOB ve NOB dışında yakın zamanda commamox bakterileri olarak bilinen bazı Nitrospira türlerinin amonyağın nitrata tamamen oksidasyonunu sağladığı keşfedilmiştir.
[B]Nitrifikasyon Bakterilerini Etkileyen Faktörler[/B]
[U]1-Sıcaklık:[/U] Nitrifikasyon bakterileri, genellikle 20°C ila 30°C (68°F ila 86°F) arasında belirli bir sıcaklık aralığında optimum büyüme hızları gösterir. Düşük sıcaklıklar, nitrifikasyon bakterilerinin metabolik aktivitesini yavaşlatabilir ve amonyak ve nitriti dönüştürme verimliliklerini düşürebilir.
[U]2-pH[/U]: Nitrifikasyon bakterileri, genellikle 7,0 ila 8,0 arasında değişen optimum pH aralığına sahip hafif alkali koşullarda gelişir. Nitrifikasyon bakterileri, genellikle 7,0 ila 8,0 arasında değişen optimum pH aralığına sahip hafif alkali koşullarda gelişir. Düşük pH (asidik) koşullar amonyak oksidasyonunu engelleyebilirken, yüksek pH (alkali) koşullar nitrit oksidasyonunu engelleyebilir.
[U]3-Oksijen seviyesi[/U]: Nitrifikasyon bakterileri aerobik olduğu için oksijen seviyesi önemlidir. Yetersiz oksijen, nitrifikasyon oranlarının düşmesine ve hatta nitrifikasyon bakterilerinin inhibisyonuna yol açarak toksik amonyak ve nitrit birikimine neden olabilir.
[U]4-Amonyak ve Nitrit Seviyeleri[/U]: Yüksek amonyak ve nitrit seviyeleri, nitrifikasyon bakterileri üzerinde stres oluşturarak büyümelerini ve aktivitelerini engelleyebilir. Aşırı amonyak ve nitrit konsantrasyonları balıklar için de toksik olabilir.
[B]Nitrifikasyon Bakterilerinin Büyümesini Nasıl Sağlarız?[/B]
Biyolojik filtrasyon sistemleri, nitrifikasyon bakterilerinin büyümesini ve aktivitesini desteklemek üzere tasarlanmış sistemlerin temel bileşenleridir. Bu sistemler genellikle, nitrifikasyon bakterilerinin kolonizasyonu için bir substrat sağlayan çakıl, biyo-toplar veya gözenekli köpük gibi filtre ortamlarından oluşur. Su filtre ortamından geçerken, nitrifikasyon bakterileri yüzeye yapışarak amonyak ve nitriti verimli bir şekilde nitrata dönüştürebilecekleri biyofilmler oluşturur. Nitrifikasyon bakterilerinin büyümesi ve işlevi için optimum koşulları sağlamak amacıyla, biyolojik filtrasyon sistemlerinin düzenli bakımı, filtre ortamının temizlenmesi ve periyodik olarak değiştirilmesi de dahil olmak üzere gereklidir.
Nitrifikasyon bakterilerinin büyümesini ve aktivitesini desteklemek için optimum su koşullarının korunması çok önemlidir.
Ticari olarak satılan bakteri takviyeleri, nitrosomonas ve Nitrobacter gibi nitrifikasyon bakterisi suşları içerir ve bu da nitrojen döngüsünün oluşumunu hızlandırabilir. Bu takviyelerin sistem döngüsü sırasında veya su değişimi gibi büyük kesintilerden sonra eklenmesi, nitrifikasyon bakteri popülasyonlarının yenilenmesine ve nitrojen döngüsündeki kesintilerin önlenmesine yardımcı olabilir.
Nitrifikasyon süreci biyojeokimyasal ve endüstriyel önemi nedeniyle kapsamlı bir şekilde incelenmiş olsa da, çoğu çalışma nötrofilik nitrifikasyon veya nötre yakın ortamlara odaklanmıştır.
[B]Asidik Ekosistemler[/B]
Bugüne kadar, karakterize edilen en asit toleranslı amonyak oksitleyiciler, iki gamaproteobacteria AOB izolatı olan Ca. Nitrosoglobus terrae TAO100 ve Ca. Nitrosacidococcus tergens RJ19'a aittir. Her ikisi de nötrofilik deniz AOB cinsi Nitrosococcus ile en yakın akrabadır. Her iki AOB'nin de optimum büyüme pH'ı ∼6 iken, pH 2-2,5'te amonyak oksidasyonunu aracılık edebilirler; Ca Nitrosacidococcus tergens RJ19 ise pH 2,5'te bile büyür.
Bugüne kadar iki asidofilik Nitrobacter suşu izole edilmiştir: pH 5,0-7,5 aktivite aralığına sahip asidik funda toprağından Nitrobacter NHB1 ve pH 5,5'te maksimum nitrit oksidasyon aktivitesine sahip asidik orman toprağından Nitrobacter suşu. Ayrıca sadece nitrit oksitleyen bir Nitrospira suşu pH 4,0-6,0 aktivitesine sahip asidik tarım topraklarından zenginleştirilmiştir.
[B]Alkali Ekosistemler[/B]
Nitrifikasyon tuzlu-alkali göllerde ve soda göllerinde de meydana gelir. Yüksek pH’ta genellikle amonyak oksitleyici bakteriler daha öndedir. Bilinen en alkalifilik AOB olan Nitrosomonas halophila Ans5, 2001 yılında Moğolistan'daki bir soda gölünden izole edilmiştir. Bu bakterinin büyüme için optimum pH aralığı 8,5-9,5'tir ve pH 11,3'e kadar büyümesini sürdürebilir. Ayrıca, yakın zamanda yapılan bir çalışma, pH'ı 11'e kadar olan tuzlu-alkali göllerde hızlı nitrifikasyonun hem comammox hem de Nitrospira'nın yanı sıra birkaç AOA (amonyak oksitleyen arke) filotipinin gerçekleştiğini ortaya koymaktadır. (Yakın zamandaki keşif ve analizlere kadar bilim insanları, yalnızca amonyak oksitleyen bakterilerin topraklardaki amonyağı oksitleyebildiğine inanmıyordu. Ancak, amonyak oksitleyen arkeler ve amonyak oksitleyen bakteriler azot döngüsünde birlikte çalışırlar.)
Ca. Nitrospira’nın pH 8,9 – 10,3 aralığında geliştiği ve hiposalin (düşük tuzlu) ve subsalin (deniz suyu ve tatlı su arası tuzluluk) koşullara toleranslı olduğu bulunmuştur. Nitrobacter'den (AN1–AN5) beş suş, pH 10'da nitritin tek elektron kaynağı olduğu soda gölleri ve soda toprağının tortularından izole edilmiştir; bunlar Nitrobacter alkalicus olarak adlandırılan ayrı bir tür kümesi oluşturmuştur.
Birkaç incelemede, nitrifikasyon mikroorganizmalarının element döngüsünü düzenlemede ve alkali ve tuzlu soda göllerinde birincil üretimi sağlamada oynadığı merkezi rolü göstermiştir. Ancak, asidik ekosistemlerle karşılaştırıldığında, alkali ekosistemlerde nitrifikasyon üzerine araştırmalar azdır.
Mikroorganizmalar doğada izole şekilde yaşamazlar. Nitrifikasyon toplulukları tarafından oluştutulan biyofilmler, nitrifikasyonun izoleyken tolere edebilecekleri aralıkların ötesinde de nitrifikasyonun devam etmesini sağlar. Örneğin Hollanda asidik funda toprağındaki nitrifikasyon toplulukları pH 4’te nitrifikasyon yapabilirken, bireysel hücreler bu pH’ta yapamaz.
Resimde farklı çalışmalarda kullanılan farklı pH ve bakteri örnekleri listesi verilmiştir.
[IMG]https://foto.akvaryum.com/fotolar/72765/180920251557591.jpg[/IMG]
[1] Ni G, Leung PM, Daebeler A, Guo J, Hu S, Cook P, Nicol GW, Daims H, Greening C. Nitrification in acidic and alkaline environments. Essays Biochem. 2023 Aug 11;67(4):753-768. doi: 10.1042/EBC20220194. PMID: 37449414; PMCID: PMC10427799.
[2] https://gogreenaquaponics.com/blogs/news/the-importance-of-nitrifying-bacteria-in-aquaponics-systems?srsltid=AfmBOopJjGwMj1_N0yiAeJzBQsFGd1fhEyZHW2dkp7XIvBgxgCSoGtOq#google_vignette
İki ana nitrifikasyon bakterisi türü vardır: Nitrosomonas ve Nitrobacter. Bu nitrifikasyon bakterileri, toksik amonyak ve nitriti, bitkiler tarafından besin kaynağı olarak kolayca kullanılabilen daha az zararlı nitrata dönüştürmek için birlikte çalışır.
Amonyak oksitleyen bakteriler (AOB): AOB'ler, amonyak oksidasyonu olarak bilinen bir süreçle amonyağın (NH3) nitrite (NO2-) dönüşümünden sorumludur. AOB örnekleri arasında Nitrosomonas cinsine ait türler bulunur.
Nitrit oksitleyen bakteriler (NOB): NOB, nitrifikasyonun ikinci aşamasında nitriti (NO2-) nitrata (NO3-) oksitler. NOB'lerin yaygın örnekleri arasında Nitrobacter cinsine ait türler bulunur.
Bu döngü, balıkların amonyağı atık ürün olarak atması ile başlar. Amonyak oksitleyen bakteriler amonyağı nitrite dönüştürür; bu işlem amonyak oksidasyonu olarak bilinir. Daha sonra, nitrit oksitleyen bakteriler nitriti nitrata oksitler. Nitrat, son halinde, bitkilerin büyüme ve gelişimini destekleyen değerli bir azot kaynağı görevi görür. Bu, bitkiler için besin sağlarken su kalitesini de korur.
Ayrıca AOB ve NOB dışında yakın zamanda commamox bakterileri olarak bilinen bazı Nitrospira türlerinin amonyağın nitrata tamamen oksidasyonunu sağladığı keşfedilmiştir.
[B]Nitrifikasyon Bakterilerini Etkileyen Faktörler[/B]
[U]1-Sıcaklık:[/U] Nitrifikasyon bakterileri, genellikle 20°C ila 30°C (68°F ila 86°F) arasında belirli bir sıcaklık aralığında optimum büyüme hızları gösterir. Düşük sıcaklıklar, nitrifikasyon bakterilerinin metabolik aktivitesini yavaşlatabilir ve amonyak ve nitriti dönüştürme verimliliklerini düşürebilir.
[U]2-pH[/U]: Nitrifikasyon bakterileri, genellikle 7,0 ila 8,0 arasında değişen optimum pH aralığına sahip hafif alkali koşullarda gelişir. Nitrifikasyon bakterileri, genellikle 7,0 ila 8,0 arasında değişen optimum pH aralığına sahip hafif alkali koşullarda gelişir. Düşük pH (asidik) koşullar amonyak oksidasyonunu engelleyebilirken, yüksek pH (alkali) koşullar nitrit oksidasyonunu engelleyebilir.
[U]3-Oksijen seviyesi[/U]: Nitrifikasyon bakterileri aerobik olduğu için oksijen seviyesi önemlidir. Yetersiz oksijen, nitrifikasyon oranlarının düşmesine ve hatta nitrifikasyon bakterilerinin inhibisyonuna yol açarak toksik amonyak ve nitrit birikimine neden olabilir.
[U]4-Amonyak ve Nitrit Seviyeleri[/U]: Yüksek amonyak ve nitrit seviyeleri, nitrifikasyon bakterileri üzerinde stres oluşturarak büyümelerini ve aktivitelerini engelleyebilir. Aşırı amonyak ve nitrit konsantrasyonları balıklar için de toksik olabilir.
[B]Nitrifikasyon Bakterilerinin Büyümesini Nasıl Sağlarız?[/B]
Biyolojik filtrasyon sistemleri, nitrifikasyon bakterilerinin büyümesini ve aktivitesini desteklemek üzere tasarlanmış sistemlerin temel bileşenleridir. Bu sistemler genellikle, nitrifikasyon bakterilerinin kolonizasyonu için bir substrat sağlayan çakıl, biyo-toplar veya gözenekli köpük gibi filtre ortamlarından oluşur. Su filtre ortamından geçerken, nitrifikasyon bakterileri yüzeye yapışarak amonyak ve nitriti verimli bir şekilde nitrata dönüştürebilecekleri biyofilmler oluşturur. Nitrifikasyon bakterilerinin büyümesi ve işlevi için optimum koşulları sağlamak amacıyla, biyolojik filtrasyon sistemlerinin düzenli bakımı, filtre ortamının temizlenmesi ve periyodik olarak değiştirilmesi de dahil olmak üzere gereklidir.
Nitrifikasyon bakterilerinin büyümesini ve aktivitesini desteklemek için optimum su koşullarının korunması çok önemlidir.
Ticari olarak satılan bakteri takviyeleri, nitrosomonas ve Nitrobacter gibi nitrifikasyon bakterisi suşları içerir ve bu da nitrojen döngüsünün oluşumunu hızlandırabilir. Bu takviyelerin sistem döngüsü sırasında veya su değişimi gibi büyük kesintilerden sonra eklenmesi, nitrifikasyon bakteri popülasyonlarının yenilenmesine ve nitrojen döngüsündeki kesintilerin önlenmesine yardımcı olabilir.
Nitrifikasyon süreci biyojeokimyasal ve endüstriyel önemi nedeniyle kapsamlı bir şekilde incelenmiş olsa da, çoğu çalışma nötrofilik nitrifikasyon veya nötre yakın ortamlara odaklanmıştır.
[B]Asidik Ekosistemler[/B]
Bugüne kadar, karakterize edilen en asit toleranslı amonyak oksitleyiciler, iki gamaproteobacteria AOB izolatı olan Ca. Nitrosoglobus terrae TAO100 ve Ca. Nitrosacidococcus tergens RJ19'a aittir. Her ikisi de nötrofilik deniz AOB cinsi Nitrosococcus ile en yakın akrabadır. Her iki AOB'nin de optimum büyüme pH'ı ∼6 iken, pH 2-2,5'te amonyak oksidasyonunu aracılık edebilirler; Ca Nitrosacidococcus tergens RJ19 ise pH 2,5'te bile büyür.
Bugüne kadar iki asidofilik Nitrobacter suşu izole edilmiştir: pH 5,0-7,5 aktivite aralığına sahip asidik funda toprağından Nitrobacter NHB1 ve pH 5,5'te maksimum nitrit oksidasyon aktivitesine sahip asidik orman toprağından Nitrobacter suşu. Ayrıca sadece nitrit oksitleyen bir Nitrospira suşu pH 4,0-6,0 aktivitesine sahip asidik tarım topraklarından zenginleştirilmiştir.
[B]Alkali Ekosistemler[/B]
Nitrifikasyon tuzlu-alkali göllerde ve soda göllerinde de meydana gelir. Yüksek pH’ta genellikle amonyak oksitleyici bakteriler daha öndedir. Bilinen en alkalifilik AOB olan Nitrosomonas halophila Ans5, 2001 yılında Moğolistan'daki bir soda gölünden izole edilmiştir. Bu bakterinin büyüme için optimum pH aralığı 8,5-9,5'tir ve pH 11,3'e kadar büyümesini sürdürebilir. Ayrıca, yakın zamanda yapılan bir çalışma, pH'ı 11'e kadar olan tuzlu-alkali göllerde hızlı nitrifikasyonun hem comammox hem de Nitrospira'nın yanı sıra birkaç AOA (amonyak oksitleyen arke) filotipinin gerçekleştiğini ortaya koymaktadır. (Yakın zamandaki keşif ve analizlere kadar bilim insanları, yalnızca amonyak oksitleyen bakterilerin topraklardaki amonyağı oksitleyebildiğine inanmıyordu. Ancak, amonyak oksitleyen arkeler ve amonyak oksitleyen bakteriler azot döngüsünde birlikte çalışırlar.)
Ca. Nitrospira’nın pH 8,9 – 10,3 aralığında geliştiği ve hiposalin (düşük tuzlu) ve subsalin (deniz suyu ve tatlı su arası tuzluluk) koşullara toleranslı olduğu bulunmuştur. Nitrobacter'den (AN1–AN5) beş suş, pH 10'da nitritin tek elektron kaynağı olduğu soda gölleri ve soda toprağının tortularından izole edilmiştir; bunlar Nitrobacter alkalicus olarak adlandırılan ayrı bir tür kümesi oluşturmuştur.
Birkaç incelemede, nitrifikasyon mikroorganizmalarının element döngüsünü düzenlemede ve alkali ve tuzlu soda göllerinde birincil üretimi sağlamada oynadığı merkezi rolü göstermiştir. Ancak, asidik ekosistemlerle karşılaştırıldığında, alkali ekosistemlerde nitrifikasyon üzerine araştırmalar azdır.
Mikroorganizmalar doğada izole şekilde yaşamazlar. Nitrifikasyon toplulukları tarafından oluştutulan biyofilmler, nitrifikasyonun izoleyken tolere edebilecekleri aralıkların ötesinde de nitrifikasyonun devam etmesini sağlar. Örneğin Hollanda asidik funda toprağındaki nitrifikasyon toplulukları pH 4’te nitrifikasyon yapabilirken, bireysel hücreler bu pH’ta yapamaz.
Resimde farklı çalışmalarda kullanılan farklı pH ve bakteri örnekleri listesi verilmiştir.
[IMG]https://foto.akvaryum.com/fotolar/72765/180920251557591.jpg[/IMG]
[1] Ni G, Leung PM, Daebeler A, Guo J, Hu S, Cook P, Nicol GW, Daims H, Greening C. Nitrification in acidic and alkaline environments. Essays Biochem. 2023 Aug 11;67(4):753-768. doi: 10.1042/EBC20220194. PMID: 37449414; PMCID: PMC10427799.
[2] https://gogreenaquaponics.com/blogs/news/the-importance-of-nitrifying-bacteria-in-aquaponics-systems?srsltid=AfmBOopJjGwMj1_N0yiAeJzBQsFGd1fhEyZHW2dkp7XIvBgxgCSoGtOq#google_vignette
Beğenenler: [T]240492,Orhan76[/T][T]240932,Ehtiyar[/T][T]253994,Tata[/T][T]255109,Sunborn[/T][T]242190,bendeniztayfun[/T][T]237041,MCY4[/T][T]254002,Tayyareci[/T]
Teşekkür Edenler: [T]240492,Orhan76[/T][T]240932,Ehtiyar[/T][T]253994,Tata[/T][T]244541,koraykbl[/T]
Üye imzalarını sadece giriş yapan üyelerimiz görebilir
Gönderim Zamanı: 2 Saat 7 Dakika önce
Emek gösterip bu bilgileri paylaştığın için teşekkürler [:iyi:]
+1: [T]237041,MCY4[/T]
Üye imzalarını sadece giriş yapan üyelerimiz görebilir
