Mantar, tarım ve ekolojik denge

Bu yazı, Sabancı Üniversitesi PROJ 201 dersi kapsamında İlayda Kaytaran, Betül Koç ve Bora Tarlan’ın yapmış oldukları çalışmalar sayesinde ortaya çıktı. 

Yaşamı mümkün kılan döngü

Biz genelde büyümeyi olumlu çürümeyi olumsuz bir süreç gibi algılarız, halbuki çürümeyi geri dönüştüren, temizleyen, yeniden başlamayı mümkün kılan bir süreç olarak da düşünmek mümkün. Nasıl Legolarla tekrar oynayabilmek için çocuk önce yaptığı kaleyi bozmalıdır, yaşamın yeniden oluşması için de karmaşık organik maddelerin basit maddelere geri dönüşmesi gerekir. Bu açıdan çürüme ve sindirme, hatta yanma, aslında birbirinden çok da farklı sayılmazlar; sonuçta bu süreçlerin hepsi kompleks maddelerin parçalanıp küçük parçalara geri dönüşmesini sağlar.

Bitki, atmosferdeki ve topraktaki basit maddeleri birleştirerek meyve yapar. Hayvan meyveyi yer, başka hayvan meyveyi yiyen hayvanı yer. Ömrünü tamamlayan her şey yere, toprağa düşer. Topraktaki mantarlar ve bazı mikroorganizmalar yere düşenleri çürütür, basit maddelere geri dönüştürür. Böylece süreç yeniden başlayabilir. Bu döngü yaşamın sürekliliği için gerekli en temel süreçtir.

Döngü için gerekli mantarlar

Bitkiler ve hayvanları gayet iyi tanıyoruz, oysa çok daha az tanıdığımız mantarlar da yaşamın döngüsünde son derece önemli roller üstlenir.^[1]Delen Nircan, Z. (2022) Mantar nedir? https://sarkac.org/2022/01/mantar-nedir-1/  Mantarların biyolojisi hayvanlardan da bitkilerden de tamamen farklı. Bitkiler besinlerini güneşten aldıkları enerjiyle kendi içinde sentezler. Hayvanlar ise besini yer, vücut içerisinde, işine yarayanı tutar gerisini dışkılar. Mantarlar ikisini de yapmaz, enzim salgılar, besini vücutları dışında çürütür, çürüme sonucu ortaya çıkan element ve bileşiklerden işine yarayanları emerek alır. Kalanlar toprağı zenginleştirdiği için diğer canlıların gıda üretimine de dolaylı olarak katkıda bulunmuş olur.

Mantarları kabaca üç gruba ayırabiliriz.

1- Besinini canlı organizmalardan sağlayanlar (çalanlar). Bunlara parazit diyoruz. Örneğin çavdar gibi bitkileri etkileyen ergot mantarı ya da döküntü ve kaşıntısıyla insanı sinir eden ayak mantarı gibi.

2 –Ölü organik maddeleri çürüterek beslenenler. Bunlara saprofit deniyor. Örneğin ormanda devrilmiş ölü ağaç gövdesi saprofit mantarların yardımıyla toprağa karışabilir, böylece orman yaşamaya devam eder. Mutfak tezgahımızdaki kayısı da aynı nedenle çürür, ne yazık ki biz onu plastik poşetle çöpe atarak toprağa geri dönüşünü engellemiş en azından geciktirmiş oluruz.

3– Besinini canlı organizmalardan sağlayan fakat karşılığında organizmaya fayda sağlayanlar. En güzel örneği mikoriza. Bitkiyle mantar gibi iki organizmanın karşılıklı yardımlaşarak hayatlarını ortak sürdürmelerine ortakyaşarlık ya da simbiyoz denir.

Toprak altında sosyalizm:^[2]Van der Heijden, M. G. A., & Horton, T. R. (2009). Socialism in soil? The importance of mycorrhizal fungal networks for facilitation in natural ecosystems. Journal of Ecology, 97(6), 1139-1150. Kök mantarları, diğer adıyla mikoriza nedir?  

Bitkilerle karşılıklı alışveriş halinde yaşayan mantarların varlığını ilk olarak 1800’lerin sonunda A.B Frank dünyaya duyurmuş, bunlara mikoriza (Latincede kök mantarı) adı vermiştir.^[3]Yıldız, A. (2009). Mycorrhizae and arbuscular mycorrhizae plant health interactions. Journal of Adnan Menderes University Agricultural Faculty (Turkey), 6(1), 91-101. https://dergipark.org.tr/tr/pub/aduziraat/issue/26431/278256 ^[4]Trappe JM. A.B. Frank and mycorrhizae: the challenge to evolutionary and ecologic theory. Mycorrhiza. 2005 Jun;15(4):277-81. doi: 10.1007/s00572-004-0330-5. Epub 2004 Ekim 19. PMID: 15503185.^[5]Zeytin solgunluk hastalığı mücadelesinde tek başına olmasa da mikorizanın olumlu etkisi konusunda bilimsel çalışmalar mevcuttur. Montes-Osuna N., Mercado-Blanco J. (2020). Verticillium Wilt of Olive and Its Control: What Did We Learn during the Last Decade? Plants, 9. 735, doi:10.3390/plants9060735

İnce uzun, dallı budaklı hücrelerden oluşan mantar hifleri toprak altında bitki köklerine bağlanır, onları uzatır, yüzey alanlarını genişletir ve birbirine bağlayarak ağlar kurar. Bu duruma bitki mikoriza ile enfekte olmuş denir. Resimde solda mikorizalı bir bitki, sağda mikorizasız bir bitki görülüyor. Soldaki bitki mikoriza ile enfekte olduğu için hayatta kalma konusunda daha avantajlı. Dünyadaki bitkilerin % 90’ından fazlasının kökleri mikoriza mantarları ile enfekte olarak toprak altı beslenme ağlarına bağlı olarak yaşarlar.  Demek ki bu ağlar enteresan şeyler olmanın ötesinde ekolojik denge için hayati bir öneme sahipler. Mikorizanın doğal ekosistemlerin sürdürülebilirliği içindeki tartışmasız rolünü ilk olarak ortaya koyan Suzanne Simard’dır.^[7]Simard, S. W., Beiler, K. J., & Bingham, M. A. (2012). Mycorrhizal networks: Mechanisms, ecology and modelling. Fungal Biology Reviews, 26(1), 39-60. https://doi.org/10.1016/j.fbr.2012.01.001^[8]Selosse, M. A., Richard, F., & He, X. (2006). Mycorrhizal networks: des liaisons dangereuses? Trends in Ecology & Evolution, 21(11), 621-628. https://doi.org/10.1016/j.tree.2006.07.003 ^[9]Erzurumlu, G. S., & Kara, E. E. (2014). Mikoriza konusunda Türkiye’de yapılan çalışmalar. Türk Bilimsel Derlemeler Dergisi, 7(2), 55-65. https://dergipark.org.tr/en/download/article-file/417920

Çoğu insan canlıların birbirleriyle rekabet halinde olduklarını, yardımlaşmadıklarını varsayabilir. Örneğin iki fidan dikilecekse su ve besini eşit paylaşmayacaklarını düşünerek bunları birbirlerine fazla yakın dikmez. Kaldırımda bir ağaç görse “Yazık, yalnız başına” diye düşünmez.  Bir dönem ana akım ormancılık ve tarım uygulamaları da stratejilerini büyük ölçüde rekabet odaklı belirlenmiş olsa da^[10]Wohlleben, Peter (2018) Ağaçların Gizli Yaşamı, Kitap Kurdu, İstanbul. neyse ki artık doğal hayatın rekabet kadar paylaşım ve işbirliğine dayalı da olduğu biliniyor.^[11]Van der Heijden, M. G. A., & Horton, T. R. (2009). Socialism in soil? The importance of mycorrhizal fungal networks for facilitation in natural ecosystems. Journal of Ecology, 97(6), 1139-1150. Bu paylaşım ve işbirliğinde yer altı mantar ağlarının rolü büyük.

Toprak altındaki geniş mantar ağları sayesinde bitkiler ve mantarlar karşılıklı ilişki içinde hayatlarını sürdürürler. Mantar, yeraltında bitkinin köklerini uzatamayacağı kadar uzaklardan su ve mineralleri bitkiye ulaştırır. Karşılığında bitkinin fotosentez ile ürettiği karbonhidrat (şekerleri) bileşiklerini alır. Toprak altında geniş çaplı bir değiş tokuş ekonomisi döner. Mantarlar, saldıkları uçucu koku molekülleri sayesinde birbirleriyle iletişim halindediler.^[12]Werner, S., Polle, A. & Brinkmann, N. Belowground communication: impacts of volatile organic compounds (VOCs) from soil fungi on other soil-inhabiting organisms. Appl Microbiol Biotechnol 100, 8651–8665 (2016). https://doi.org/10.1007/s00253-016-7792-1 Aynı mantar birden fazla bitkiye bağlı olduğu için bu ağlar sayesinde bitkiler birbirleriyle de iletişim ve yardımlaşma içindedirler.^[13]Simard, S., Perry, D., Jones, M. et al. Net transfer of carbon between ectomycorrhizal tree species in the field. Nature 388, 579–582 (1997). https://doi.org/10.1038/41557

Simbiyoz, ekolojik sürdürebilirliğin en temel prensiplerinden biridir. Mantar ağlarına bağlı olmak, evrimsel süreç boyunca çoğu zaman hele de zor şartlarda hayatta kalmaya çalışan bitkinin yaşam şansını artırır, patojenlerden korur ve canlılığını sağlar.^[14]Selosse, M. A., Richard, F., & He, X. (2006). Mycorrhizal networks: des liaisons dangereuses? Trends in Ecology & Evolution, 21(11), 621-628. https://doi.org/10.1016/j.tree.2006.07.003

Ormanda ekto- ve tarımda arbusküler mikoriza

Mikoriza dediğimiz toprak altı mantar ağları, ekto ve endo olarak iki büyük gruba ayrılır. İkisi arasındaki fark, mantar hücrelerinin bitki köklerine nasıl bağlandığı ile ilgilidir. Eğer mikoriza bitki köklerine yapışık halde çevrelemişse ekto, kök hücrelerini delip içine girmiş ve dallanmışsa endomikoriza denir. Orman ekosistemindeki çoğu çok yıllık bitkide ektomikoriza, geriye kalan ve çoğunlukla tarım yapılan bitkilerinde endomikoriza bulunur. Bazı bitki gruplarının kendilerine özgü mikoriza türleri de bulunmaktadır. Doğal ekosistemlerde bitkiler azot ihtiyaçlarının %80’ına kadarını, fosfor ihtiyaçlarının %90’ına kadarını mikorizal ağlardan elde edebilirler. Mikorizal ağlar üzerine yapılan kontrollü bir çalışmada kullanılan bitkilerin çoğunun (%48) bu karşılıklı ilişkiden fayda gördüğü, %27’sinin hiç etkilenmediği, %25’inin ise olumsuz etkilendiği tespit edilmiş. Demek ki karşılıklı ilişki çoğu zaman olsa da her zaman her iki tarafa da faydalı değil.^[15]Van der Heijden, M. G. A., & Horton, T. R. (2009). Socialism in soil? The importance of mycorrhizal fungal networks for facilitation in natural ecosystems. Journal of Ecology, 97(6), 1139-1150.

Özellikle rekabetin olmadığı çok verimli topraklarda bitkilerin, sentezledikleri şekerleri mikoriza ile paylaştıkları için dezavantajlı duruma düştükleri, büyümelerinin yavaşlayabildiği görülmüştür.^[16]Van der Heijden, M. G. A., & Horton, T. R. (2009). Socialism in soil? The importance of mycorrhizal fungal networks for facilitation in natural ecosystems. Journal of Ecology, 97(6), 1139-1150. Hatta bazen bir bitkinin mikorizası başka bitkiye patojen olarak etki edebilmektedir.^[17]Plattner, I.,  Hall, I. R. (1995). Parasitism of non-host plants by the mycorrhizal fungus Tuber melanosporum. Mycological Research, 99(11), 1367-1370. https://doi.org/10.1016/S0953-7562(09)81223-9

Zeytin ve mikoriza

Mikorizanın bitkiye olumlu etkileri elbette tarımla uğraşanlar için ilgi çekici bir konu. Zeytin ve çoğu diğer tarım ve kültür bitkisi endomikorizanın bir alt grubu olan arbüsküler mikoriza ile simbiyoz ilişki içinde yaşar.^[19]Transeau, J. (2017). Mycorrhizae – and olives. Mycorrhizal Applications, s3-4. https://mycorrhizae.com/wp-content/uploads/2017/04/Mycorrhizae-and-Olives-PDF.pdf

Zeytine özel çok az araştırma yapılmış olmasına karşın mikorizayla enfekte olan zeytin ağaçlarının kök kalitesini olumlu etkilendiğini,^[20]Transeau, J. (2017). Mycorrhizae – and olives. Mycorrhizal Applications, s3-4. https://mycorrhizae.com/wp-content/uploads/2017/04/Mycorrhizae-and-Olives-PDF.pdf^[21]Castillo, P., Nico, A.I., & Azcón-Aguilar, C. (2006). Protection of olive planting stocks against parasitism of root-knot nematodes by arbuscular mycorrhizal fungi. Plant Pathology, 55(5), 705-713. https://doi.org/10.1111/j.1365-3059.2006.01400.x ^[22]Calvente, R., Cano, C., & Ferrol, N. (2004). Analysing natural diversity of arbuscular mycorrhizal fungi in olive tree (Olea europaea L.) plantations and assessment of the effectiveness of native fungal isolates as inoculants for commercial cultivars of olive plantlets. Applied Soil Ecology, 26(1), 11-19. https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2003.10.009 zeytin çekirdeğindeki tohumun çimlenmesini kolaylaştığını gösteren araştırmalar var.^[23]Teste, F. P., Simard, S. W., & Durall, D. M. (2009). Access to mycorrhizal networks and roots of trees: Importance for seedling survival and resource transfer. Ecology, 90(10), 2808-2822. https://doi.org/10.1890/08-1884.1

Zeytin çekirdeği çok sert olduğu için çimlendirmek hiç kolay değil, endüstriyel işlemle kabuğunun inceltilmesi ya da ancak kuşların kursağından geçmesi gerektiğini belki de duymuşsunuzdur veya okumuşsunuzdur.^[24]Aktül-Schäfer, Aytül (2011) Zeytini Kuşlar Diker, Remzi Kitabevi, İstanbul ^[25]Delen, Z, Blatchly R., O’Hara P, (2020) Zeytinlikten Sofraya Zeytinyağının Hikayesi: Her Üretici ve Tüketicinin Bilmesi Gerekenler, İş Kültür Yayınları, İstanbul.

Mikoriza gübrenin yerini tutar mı?

Bitki ve mantar arasındaki simbiyotik ilişki, teoride tarım ürünlerinin verimini artırmak için de kullanılabilir. Sonuçta mikorizanın varlığı bitki açısından biyolojik gübre desteğine benzer. Gübrelemede bitkilerin gereksinim duyduğu azot, potasyum, fosfor gibi zorunlu elementler ve çinko, demir gibi diğer mikro besin elementleri bitkiye dışarıdan verilir. Bitki bunları kullanıp bitirdiğinde, yeniden gübre vermemiz gerekir. Mantarlar ise aynı maddeleri ölmüş dokuları çürütüp parçalayarak üretir ve uzaklardan bile olsa bitkinin köküne kadar getirir, hatta içine sokar. Karşılığında bitkinin fotosentez ile ürettiği şeker, vitamin gibi daha kompleks maddeleri alır. Bu karşılıklı alışveriş sayesinde her iki canlı da daha az strese maruz kalırlar.

Yapılan araştırmalar ekim öncesinde bitki kökleri veya kök bölgesinin mikoriza ile enfekte edilmesinin bitki köklerinin besin elementi ve su alımını artırarak bitki verimini artırdığını göstermiştir.^[26]Ortaş, İ., Ergün, B., & Ortakçı, D. (1999). The production technique of mycorrhizal spore for using in large arable land. Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 23(EK4), 959-968. https://dergipark.org.tr/tr/pub/tbtkagriculture/issue/11663/138925. Toprakta arbüskül mikoriza sporlarının ve uygun konukçu bitkilerinin gelişmesi için gerekli şartların neler olduğu, yani toprağı önceden ne tip bitkilerle zenginleştirmek gerektiği de araştırılmıştır.^[27]Genre, A., Chabaud, M., Timmers, T., Bonfante, P., & Barker, D. G. (2005). Arbuscular Mycorrhizal Fungi Elicit a Novel Intracellular Apparatus in Medicago truncatula Root Epidermal Cells before Infection. The Plant Cell, 17(12), 3489–3499.

Araştırmaların olumlu sonuçları, mikorizanın ticari bir ürün olarak satılmaya başlamasına neden olmuştur. Fakat hemen alışverişe koşmayın, her ticari üründe olduğu gibi dikkatli olmak gerek. Birincisi paketli halde satılan mikoriza sporlarını tarlanızın toprağına karıştırdığınızda hayat bulacaklarının garantisi yok. Canlanma için mikoriza ile bitkinin uyumu kadar toprakların besin elementleri içeriği, iklim ve toprak koşulları da belirleyici faktörler. Dahası arbüskül mikorizanın bazen patojenleri kök hücrelerine sokarak bitkiye hastalık bulaştırması da mümkün.^[28]Yıldız, A. (2009). Mycorrhizae and arbuscular mycorrhizae plant health interactions. Journal of Adnan Menderes University Agricultural Faculty (Turkey), 6(1), 91-101. https://dergipark.org.tr/tr/pub/aduziraat/issue/26431/278256  Son olarak, paketi satın aldığınız şirket, mantarı üreten şirket olmayabilir ve tedarik zinciri uzadıkça ürünün güvenilirliğinin azaldığını dikkate almakta fayda var.

Yukarıdaki olumsuzlukları ne zaman yaşanmaz? Yöreye has, aynı toprakta uzun zamandır birlikte evrimleşen bitki ve mantar ağları söz konusu olduğunda bu olumsuzluklar yaşanmaz. Doğal seleksiyonla oluşan mikoriza ağlarının olduğu bölgelerdeki genç bitkilerin, mikorizal ağları bozulmuş bölgelere göre hayatta kalma ve büyüme ihtimali fazladır.^[29]Jones, M. D., Durall, D. M., & Cairney, J. (2003). Ectomycorrhizal fungal communities in young forest stands regenerating after clearcut logging. The New Phytologist, 157(3), 399–422. https://doi.org/10.1046/j.1469-8137.2003.00698 ^[30]Castillo, P., Nico, A.I., & Azcón-Aguilar, C. (2006). Protection of olive planting stocks against parasitism of root-knot nematodes by arbuscular mycorrhizal fungi. Plant Pathology, 55(5), 705-713. https://doi.org/10.1111/j.1365-3059.2006.01400.x Çünkü doğal ortamda hem daha çeşitli hem de oraya has mikoriza bulunur.^[31]Hoeksema, J. D., Chaudhary, V. B., & Gehring, C. A. (2010). A meta-analysis of context-dependency in plant response to inoculation with mycorrhizal fungi. Ecology Letters, 13(3), 394-407. https://doi.org/10.1111/j.1461-0248.2009.01430

Dolayısıyla, toprak diyerek geçmemek, altında yatan mikoriza ağlarının farkında olmak, bu ağları korumak, çoğaltmak ve canlandırmak hem gıda güvenliği, hem ekolojik sürdürülebilirlik için hayli önemli. İnşaat ve madenler için yarar-zarar hesabı yaparken kazılan veya tarım için yoğun olarak işlenen topraklarda doğal mikoriza ağlarının ciddi zarar gördüğünü de aklımızdan çıkarmayalım. Tabii diğer toprak mikroorganizmalarını ve mikoriza ile olan ilişkilerini ayrıca ele almak gerekir. Doğa bildiğimizden çok daha çeşitli ve karmaşık.

Zeynep Delen Nircan
Ege’de Atölye kurucusu,
Sabancı Üniversitesi, Temel Geliştirme Direktörlüğü

*Yazıyı okuyup değerli önerilerini paylaşan İbrahim Ortaş‘a çok teşekkürler.

Bu eser Creative Commons Atıf-GayriTicari 4.0 Uluslararası Lisansı ile lisanslanmıştır. İçerik kullanım koşulları için tıklayınız.