Artık çalışma bölgesindeyiz, başlıyoruz!

-Mustafa

Birkaç saat önce çalışma bölgesine vardık. Artık başlıyoruz, geceleri su kolonu örneklemesi yapılırken gündüzleri de Alvin dalışlarına ayrılacak. Alvin’in hazırlıklarının son aşaması hayli hummalı geçti.  Resimlerden birçoğu Alvin’in ‘sepeti’ denilen, bilimsel örnekleyici ve cihazların durduğu denizaltının ön bölgesinden. Pilotun penceresinin hemen önünde bu sepet.

Batuhan, Bill ve Peter yeni bir araya getirip test ettikleri titanyum su örnekleyicilerini Alvin sepetine kuruyor.

Alvin sepetine George, Don ve Mustafa elektrokimyasal sensör sistemini kuruyor.

Yukarıda kurdugumuz  elektrokimyasal sensörler geminin kütüphanesinde bilimsel ekibe anlatılıyor: Kemosentetik canlıların kullandığı kimyasal bileşenler bu sensörler ile ölçülecek.

Akşam yemeği sonrası, ekip günbatımı molasında:

Alvin, 16 gün sürecek  dalış mesaisine artık hazır!

Hidrotermal bacalar etrafında yaşam 2: Görece kısa bir besin zincirinin tüketicileri

-Batuhan

RV Atlantis hedefine doğru tam gaz ilerliyor; deniz sakin, hava güzel. Sabahları geminin burnundan yunuslara sesleniyorum, sağolsunlar kırmayıp selam veriyorlar (fotoğraf çektirmeyi de seviyorlar). Sümsük kuşları dün pek uğramamıştı ama bugün geri geldiler, yanlarında daha beyaz bir türden arkadaşları da vardı. Tüm bu güverte gözlemleri boş bir iki saatimde gerçekleşiyor. Gemideki yoğun hazırlık temposuna ben de kapılmış durumdayım, bugün beş kişilik bir ekip olarak örnekleyicileri söküp nasıl çalıştığını çözüp temizleyip tekrar bir araya getirdik; çalışmadılar. Bir kaç farklı şekilde denedik ve doğru şekilde çalıştırmayı başardık. Günde bir kez yapılan bilimsel toplantıların ardından Alvin ekibinden insanlar bizlere denizaltı ve güvenlik ile ilgili bilgi veriyor.

Bilgi vermek demişken, hidrotermal bacalar etrafındaki ekosisteme genel bakışımıza devam edelim. Geçtiğimiz gün kimyasal reaksiyonlardan çıkan enerji ve karbondioksiti kullanarak organik madde üreten bakterilerve onlarla simbiyotik yaşam kurmuş tüp solucanları ve midyelerden bahsetmiştik, şimdi de başlıca besini tüp solucanları olan eklembacaklılardan biraz bahsedelim.

Derin denizde yaşayan eklembacaklılarda gözümüze çarpan ilk şey genellikle beyaz olmalarıdır. Derin denizlere ışık ulaşmadığı için renklerin pek bir önemi yoktur ve evrim de bu yönde ilerlemiştir. Derin denizde, hayvanlarda deride renklenmeyi ve güneşin zararlı ışınlarından korunmayı sağlayan melanin isimli pigmenti üretmeye harcanacak enerjiyi başka işlere harcamaya yönelik adaptasyonlar seçilmiştir. Bu yazıda gün ışığının hakim olduğu denizlerden tanıdığımız yengeç ve karideslerin uzak kuzenlerinden bahsedeceğim.

Bu türlerden biri Bythogerea microps. Tahmin edebileceğiniz üzere bu yengecin de Türkçe ismi yok. Bu beyaz yengeçler en fazla 4 santimetreye kadar büyüyebiliyorlar. Ana besin kaynaklarını tüp solucanlarının kırmızı kısımları oluşturuyor, bu sebeple tüp solucanları etrafında karşılaşma ihtimali çok yüksek. Sülfür ve oksijeni yakalamak için çıkan tüp solucanlarından bir parça kopartıp ağızlarına götürüveriyorlar, alvinellidler de bir başka besin kaynakları. Bu arada, bu yengeçlerin ilginç bir özelliği var, o da sülfürü takip etmeleri. Eğer ortamda sulfur konsantrasyonu artarsa orada toplanıveriyorlar, konsantrasyon düştüğünde yine dağılıyorlar. Bu, çok yüksek bir olasılıkla sulfur toplamaya çıkan riftiaları yakalayabilmek için gelişmiş bir adaptasyon.

Bythogerea microps (Fotoğraf: The Field Museum) Sağda yengecimizi beslenirken görmektesiniz.

East Pacific Rise’a dalışımızda tüp solucanları arasında karşılaşacağımız bir başka eklem bacaklı yaklaşık 2 cm uzunluğunda bir karides türü. Aslında bir tür değil, her dalışta yeni bir türü bulunan bir cins: Chorocaris. Temel besinleri tüp solucanları olan bu karidesler şeffaf denebilecek bir görünüme sahip.

Planladığımız genetik çalışma için bu karides türünü de örneklemeyi hedeflemekteyiz, örnekleme için çok basit ama iyi düşünülmüş bir tuzağımız var. Tuzak, iki tarafında birer kapak bulunan bir boru. Tuzağın kapakları birer lastiğe bağlı, içine yem olarak midye ve balık parçaları yerleştirdikten sonra lastikleri çekerek gereceğiz ve iki lastik arasına magnezyumdan bir tetik yerleştireceğiz. Su ile reaksiyona giren magnezyum tetik eriyecek ve lastikleri serbest bırakacak, bu da içeride beslenmekte olan karideslerin yakalanmasını sağlayacak. Çalışıyor olamayacak kadar basit bir system ama denenmiş ve başarılı olduğu görülmüş.

31 Martta buranın saatiyle 4 sularında dalışların yapılacağı bölgeye varmış olacağız, o zamana kadar sefer ve Alvin ile ilgili bilgilendirilmeye ve hazırlıklara devam edeceğiz. Boş vakitlerimde hidrotermal bacalar etrafındaki ekosistemle ilgili bir şeyler yazmaya devam edeceğim. Gelecek yazının konuğu hidrotermal bacalar etrafında yaşayan omurgalılar olacak .

Gemiden Kareler: Hazırlıklar devam ederken

Unutmadan not edelim, seferde bizimle bulunan University of Delaware ekibinin bir üyesi de Lisa Tossey: Bilim iletişimi alanında Master derecesine sahip olan ve şu anda Bilim Eğitimi ve İletişimi alanında doktora yapan Lisa’nın bu seferdeki işi karadakilere seferde olan biteni İngilizce olarak duyurmak. Bizim girebildigimizden çok daha fazla güncelleme geçebiliyor, sosyal medya ve web platformlarını Storify üzerinden entegre biçimde sunuyor: burada bulabilirsiniz:

http://www.ceoe.udel.edu/our-people/profiles/luther/east-pacific-rise

Yolculuk devam ederken hazırlıklar tüm hızıyla sürüyor. Geminin yeni misafirlerinin bir oryantasyon ve güvenlik eğitimlerinden geçmesi, cihazların laboatuvarlara yerleşmesi, en önemlisi de Alvin üzerinde kullanacağımız özel sensor ve örnekleyicilerin denizaltına başarılı bir biçimde kurulması gerekiyor. İşte o anlardan bazıları…

Puntarenas’tan demir aldıktan sonra bilim ekibi sonunda açıklara doğru yol almaya başlamanın heyecanı içinde…

İşte denizaltı Alvin: Sefer lideri George Luther Alvin ile sefer katılımcılarını tanıştırıyor. Daha sonra, dalılşlar başlamadan Alvin’in kendi pilotlarından detaylı bir brifing de alacağız.

 

Geminin zabitleri bilim ekibini ikiye ayırıp seyir güvenliği konusunda bilgilendirme yapıyor. Katılım zorunlu!

Batuhan da son modaya uyuyor! Bu giysiler, denizde hayatta kalmak için elzem. İhtiyacımızın olacağını düşünmüyoruz ama nasıl giyileceğini herkesin bilmesi gerek.

 

Julia ve Batuhan hidrotermal bacalardan su örneği toplayacak özel örnekleyicileri hazırlıyor (Fotograf Lisa Tossey’den)

Alvin’in başında sensor kurulum ve testleri… Alvin’in her komponenti son teknoloji, ama bu herşeyin bas-çalıştır olduğu anlamına gelmiyor. Ancak titiz bir çalışma ve troubleshooting sürecindensonra cihazınız/deneyiniz çalışmaya başlıyor. Alvin ekibi ile yakından çalışarak sensor ya da örnekleyicinizi kurmak buradaki gündelik çalışma ritminin bir parçası…

 

Hidrotermal bacalar etrafında yaşam 1: Kemosentez ve endosimbiyoz ile başlayan besin zinciri

– Batuhan

27 mart sabahı saat 9 sularında RV Atlantis demir aldı ve 9 East Pacific Rise’a doğru tahminen dört gün sürecek olan yolculuğumuz başladı. Nehirlerin getirdiği yoğun besinden dolayı fitoplanktonun yeşile boyadığı, Nicoya Körfezi’nin bir çok canlının karnını doyurduğu fotosentez temelli ekosistemini geride bırakıp hedefimiz olan derin denizlere doğru ilerlediğimiz bu günlerde bizi hidrotermal bacaların etrafında nasıl bir yaşam beklediğini anlatmak yerinde olacak sanırım. Ama öncesinde bize eşlik eden, gemimizin yarattığı hava akımından yararlanan kahverengi sümsük kuşlarını (Sula leucogaster) uzaktan da olsa  size şöyle bir göstermek isterim.

Bu blogta daha önce de bahsettiğim gibi, insanlık uzun bir süre boyunca güneş ışığının ulaşmadığı yerlerde yaşamın olmadığını düşünmüştü. Çünkü, yaşam için gerekli molekülleri karbon dioksit kullanarak üretmek çok yüksek miktarda enerji gerektiren bir iş ve bu enerji ancak ışığı kullanan fotosentez yoluyla sağlanabilir diye düşünülmekteydi. Ancak, kemosentez adı verilen, atomlar arasındaki indirgenme-yükseltgenme olaylarından ortaya çıkan enerjiyi kullanarak organik madde üreten metabolizma yolu keşfedilince işler değişti, bilim insanları güneş ışığının ulaşmadığı ancak büyük elektrokimyasal farklar barındıran alanlarda yaşam aramaya başladılar, hidrotermal bacalar bu alanlardan biriydi ve 70lerin sonunda beklenen manzara ile karşılaşıldı: etrafa indirgenmiş moleküller yönünden zengin siyah bir sıvı püskürten bacaların çevresinde zengin bir çeşitliliğe sahip bir yaşam.

Bu manzarada ilk göze çarpan canlı, beyaz bir tüpün ucunda ilginç görünüşlü kırmızı dokunaçları ile suyu süzen ve bu kırmızı dokunaçları hızlıca içeri çeken tüp solucanları. Doğu Pasifik Sırtı 9N’da iki tür tüp solucanı görmeyi beklemekteyiz: Riftia pachyptila ve Tevnia jerichonana. Bize çok yabancı olduklarından bu canlıların Türkçe’deki isimleri aynı: dev tüp solucanı. Aynı aileye mensup bu omurgasız canlıların yaşam biçimleri ve anatomileri birbirine oldukça benzer. Polisakkarid adı verilen kompleks şekerden oluşan beyaz dış kabukları ile hidrotermal bacanın gövdesine tutunup büyümeye başlarlar. Bizim kanımızda da bulunan ve kırmızı rengin sebebi olan hemoglobine sahip dokunaçları ile hidrotermal bacanın ağzından çıkan hidrojen sülfürü yakalayıp “kök” kısımlarına yakın vücut boşluklarında yaşayan sulfur bakterilerine yollarlar. Sülfür bakterileri bu sülfürü kemosentezde kullanarak enerji ve organik madde üretirler ve üreyebilirler, bunun karşılığında da bu organik maddenin bir kısmını tüp solucanlarına armağan ederler. Sülfür bakterileri ve tüp solucanları simbiyotik yaşam birliğine iyi bir örnektir, bu iki canlı grubu yaşamlarını sürdürüp üreyebilmek için birbirlerine bağımlıdırlar ve bu birliktelikten fayda sağlar. Riftia ve Tevnialar benzer yaşam biçimlerine sahip olsa da, geçtiğimiz yıllarda yapılan çalışmalar Tevnia cinsi solucanların daha sıcak, daha az oksijen ve daha çok sulfur konsantrasyonuna sahip ortamlara adapte olduğunu, ve yeni oluşmuş bacaları daha önce kolonize ettiklerini göstermiştir.

Riftia pachyptila ve Tavnia jerichonana farklı türler de olsalar aynı yaşam biçimine ve benzer anatomilere sahiptirler. Kırmızı rengin kaynağı hemoglobindir.

Tüp solucanları gibi, sulfur bakterileri ile simbiyotik bir şekilde yaşayan ve onların ürettiği organik madde ile beslenen ve Dogu Pasifik’te hidrotermal bacalar etrafında görmeyi beklediğimiz bir diğer canlı grubu Bathymodiolus thermophilus türü derin deniz midyeleri. Hidrotermal bacaların daha az sıcak, daha az sulfur konsantrasyonuna sahip bölgelerinde yaşayan bu midyeler de aynen tüp solucanları gibi etraftaki sülfürü içlerinde yaşayan sulfur bakterilerine gönderir ve onların ürettiği organik madde ile beslenir.

Bathymodiolus thermophiles, yani “sıcağı seven derin deniz midyeleri”

Özetle, hidrotermal bacalar etrafında yaşam kemosentez ile kimyasal enerjiyi kullanarak organik madde üreten bakteriler ile başlar. Bu bakteriler ile simbiyotik birliktelik kurmuş makro-canlılar ile gözümüze görünür hale gelir. Gemimiz Atlantis, saatte 12 deniz mili hızla hedefine ilerlemekte ve lablarda hazırlıklar tam gaz sürüyor; anlatacaklarım şimdilik bu kadar. Blogumuzun bir sonraki konukları hidrotermal baca ekosistemlerindeki besin zincirinin daha üst basamaklarındaki canlılar olacak.

Artık açık denizdeyiz!

Dalışların yapılacağı bölge Kosta Rika’nın 1200 deniz mili kadar batısında. Bu da yaklaşık 100 saat, yani Atlantis gemisi için bile 4 günün üzerinde yol demek. Denizaltı Alvin burada, bizimle. Yol boyunca ilk saatlerden itibaren sürekli çevresindeyiz aslında sağına soluna alet, sensör, örnekleyici kurup denemeye başladık bile. Hikayemizin başrol oyuncusu Alvin’i sizlere tanıtmayı biraz daha bekletmek, önce bu seferdeki bilimsel amaçlarımız ve bize karadan destek veren bilimsel ekip ile ilgili birkaç kelam etmek istiyoruz.

Yeryüzü’nün üçte ikisinin okyanuslarla kaplı olduğu genel geçer bir bilgi olarak yer alır. Peki okyanusların ortalama derinliği nedir? Işık ne kadar derine ulaşır? Işığın olmadığı yerde hayat olabilir mi, hem de basınçlar çok yüksek, sıcaklık çok düşükse?

Cevabı hemen verelim. Okyanusların ortalama derinliği epey fazla, 4000 m. Işık ise sadece en fazla 200-300 metre derinlikte etkin olabiliyor okyanuslarda. Bu durumda, okyanusların çok büyük bölümünde ‘fotosentez’ pek mümkün olamıyor. Ancak bu hayatın sonu değil: Derin denizlerde, özellikle volkanik aktivitenin fazla olduğu yerlerde jeokimyasal ve ısı enerjisi ile ‘kemosentez’ yapan bakterilerin üzerine Yeryüzü yüzeyinden (yani ışıktan) tamamen bağımsız, kimyasal enerjiye bağlı biyolojik komünitelerin oluştuğu daha çok yeni, 1979 yılından beri biliniyor. Üstelik, bu kemosentetik bakterileri besleyen, ısı ve kimyasal enerjice zengin ‘hidrotermal bacaların’ okyanus biyojeokimyasal döngüleri için çok önemli olduğunu daha yeni farkediyoruz.

Bu seferde ilk olarak bu hidrotermal kaynakların okyanusların kimyasal döngülerine ve iklimi belirlemede nasıl bir rol oynadığını çalışacağız. İşin bu kısmında ben (Mustafa) daha fazla sorumluluk alacağım. Özellikle ‘nanoparçacıklar’ dediğimiz mikroskopik bileşenlerin – ki cep telefonlarımızdan biyomedikal teknolojilere kadar hayatımızın her alanında yer almaya başladılar bile- doğal olarak derin denizde nasıl oluştuğunu inceleyeceğiz, bunun küresel biyojeokimyasal döngüler için ne anlama geldiğini anlamaya çalışacağız. Bu işte bana bir başka lisansüstü öğrencimiz Esra Ermiş ve ODTÜ-DBE’nin emektar kimyagerleri destek veriyor. Bir başka amacımız da entegre biyojeokimyasal-genetik metodlarda kemosenteze dayalı ekosistemlerin dinamiğini anlamaya gayret etmek olacak. Batuhan’ın sürüklediği bu iş paketinde ona ODTÜ-DBE’deki tez danışmanı Korhan Özkan ve Ankara Üniversitesi’nden Emre Keskin yoğun destek veriyorlar. Batuhan ve ben kendi yapacaklarımıza dair detaylı paylaşımlar yapacağız.

Bu yoğun programı gerçekleştirmek için dalışlar sırasında su ve organizma örnekleri toplayacağız, sensörlerle ölçümler yapıp kameralarla derin denizde video çekimleri yapacağız. Beraberimizde getireceğimiz veri, örnek ve görüntüleri karada bizi bekleyen işbirliği yaptığımız araştırmacılar ve denizler ile ilgili her kesimden insanla paylaşmak, ozellikle Türkiye’de yerleşik araştırmacıların dünyanın en ekstrem, en uç noktalara da ulaşabildiğini ve evrensel bilimsel sorulara cevap aradığının bir örneğini vermek istiyoruz.

Sizler takibe devam ederken, bizler de dalışlar için hazırlıklarımıza dönelim.