•Kumlu arazide tarım yapanlar için sulamak işin yalnızca bir bölümü. Yağmur veya sulama suyu kum taneleri arasındaki boşluklardan hızlıca süzülürken, rüzgar da gevşek kumu sürükleyebilir. Bitkilerin köklerinin etrafında nemi tutmak ve kumu yerinde saklamak, verimli bir tarım için kritik öneme sahip.
Bilim insanları şimdi bakteriler ve mantarlar tarafından üretilen ipliklerin bu taneleri birbirine bağlayıp bağlayamayacağını sınamış; böylece su kaybını altı kata kadar azaltan “yaşayan kum” adlı bir malzeme geliştirmiş.
Yayınlanan çalışma, Birleşik Arap Emirlikleri’nde Khalifa Üniversitesi, İsviçeli Empa araştırma enstitüsü ve ETH Zürich’ten araştırmacıların katılımıyla Carbohydrate Polymers dergisinde yayımlandı.
Toprakda kökler, mantar iplikleri ve bakterilerin ürettiği iplenmeler parçaları birbirine bağlarken, araştırmacılar benzer mikroskobik ağların kumu güçlendirebileceğini ve suyun kum içindeki hareketini değiştirebileceğini test etti.
Araştırma, selüloz üreten bir bakteri olan Komagataeibacter medellinensis ve aynı türe ait ancak farklı büyüme özelliklerine sahip iki mantar suşu kullanıldı. Mantar suşları tür olarak aynı olsa da büyüme biçimlerinde fark gösteriyor.
Selüloz, bitki hücre duvarlarına büyük ölçüde dayanıklılık kazandırır; bazı bakteriler de son derece ince iplenmeler salarak yakın parçaların etrafında bir ağ örebiliyor.
Çalışmada Birleşik Arap Emirlikleri’nde Al Ain yakınlarındaki kumullardan toplanan kum ile belirli dayanıklılık testleri için standart laboratuvar kumu kullanıldı. Araştırmacılar mikropları ve besin çözeltilerini eklemeden önce kumu sterilize etti.
Mikroskop görüntüleri, bakterisel selülozun kum taneleri yüzeyine yapıştığını ve komşu taneleri birbirine bağladığını gösterdi.
“Bu, doğal bir bileşik malzeme türü oluşturuyor,” Empa’nın Selüloz ve Malzemeler Laboratuvarını yöneten Gustav Nyström’ün ifadesi.
Bakteriyel muamele daha sağlam örnekler üretti. Yedi gün içinde yaklaşık 6 santimetre yüksekliğinde bir kum sütunu, kalıbından çıkarılıp parçalara bölünebilecek kadar dayanıklı hale geldi; bu parçalar suda yerinde kaldı.
Mantarlar da taneleri birbirine bağladı ancak örnekleri daha kırılgandı. Bazıları kalıptan çıkarma veya kuruduktan sonra parçalama sırasında ikiye ayrıldı.
İncelik yaklaşımında araştırmacılar selüloz levhaları ayrı yetiştirip kum katmanlarının arasına yerleştirdi. Levhalar güçlendirici kuma gibi davranarak malzemeye uygulanan yükün dağılmasına yardımcı oldu.
10 kilogramlık bir yükle yapılan bir gösterimde, muamele görmemiş bir kum küpü, selüloz levhalarıyla güçlendirilen küpten çok daha fazla çöktü. Daha uzun süre yetiştirilen levhalalar genellikle örnekleri daha dayanıklı kıldı; aynı zamanda su geçirgenliğinde en büyük azalmayı da sağladılar.
Bunu test etmek için araştırmacılar suyu kumla doldurulmuş tüplere doldurdu ve alttan boşalmasının ne kadar sürdüğünü zamanladı. Muamele görmemiş kumu, taneler arasına iplenmeler yetiştirilen kumla ve ayrı yetiştirilmiş bir selüloz levhası içeren komla karşılaştırdılar; her grubda üç tekrarlı örnek vardı.
İçeri yerleştirilen levha, su geçirgenliğini muamele görmemiş kumin değerinin yaklaşık yirmibeşte biri kadar düşürürken, kumun içine doğrudan yetiştirilen iplenmeler bunu altı kata kadar azalttı.
Araştırmacılar ayrıca örneklerin ne kadar su tutabildiğini de ölçtü. Doğrudan taneler arasına yetiştirilen iplenmeler içeren kum için bu ölçüm yaklaşık yüzde 20,2’den yüzde 25,5’e yükseldi; bilim insanları bu artışı hafif olarak niteliyor.
Ekip, mikrobial iplenmelerin toprağı stabilize etmek için kullanılan bazı sentetik malzemeler için biyolojik olarak parçalanabilir alternatifler sağlayabileceğini öne sürüyor. Taneler arasındaki daha güçlü bağlanmalar rüzgar erozyonunu sınırlamaya da yardımcı olabilir; ancak deneyler toz emisyonlarını ölçmedi.
“Bu yaklaşım, kuma organik madde ve su sokmamızı ve onu biraz stabilize etmemizi sağlıyor,” Nyström’ün ifadesi.
Blaise Tardy, M-Haidar A. Dali ve Mohamed Hamid Salim adlı üç araştırmacı, makalenin rekabet ilgi beyanında bekleyen bir patent başvurusunu açıkladı.
Çalışma hâlâ bir laboratuvar çalışması. Mikroplar kontrollü koşullarda su ve beslen aldı ve büyümeleri oksijen gerektirdi. Büyüme bakterisel kum sütunu boyunca düzensizdi ve üst bölüm, alt bölümden çok daha zayıftı.
Deneyler mahsul yetiştirmeyi test etmedi veya malzemenin çöl koşullarında ne kadar hayatta kalacağını belirlemedi.
Bu makale Fiona MacDonald tarafından doğrulandı ve Fiona MacDonald tarafından düzenlendi. Sürecimize özen duysak da yalnızca insanız; bir hata fark ederseniz lütfen bize bildirin.
1 条评论
通过引用来源、提出问题或有建设性的反驳来完善你的观点。