Mülakat — Toprak: ayaklarımızın altında yaşayan hazine

Toprak nedir?

Toprak, Yeryüzü’nün yaşayan derisi olarak da görebileceğimiz karmaşık, dinamik ve canlı bir bünyedir. Hava ve suyun yanı sıra mineral ve organik bileşenlerden oluşur. Geniş anlamda, mineral bileşenler farklı kimyasal bileşenlerden oluşan kum, alüvyon ve kil gibi parçacıklardan oluşurken organik bileşenler de bitkiler, bakteri, mantar, fauna gibi canlı organizmalardan ve bunların kalıntılarından meydana gelir.

Topraklar biyoçeşitliliğin önemli kaynaklarıdır. Tüm organizmaların yaklaşık dörtte biri ila üçte biri toprakta bulunur. Toprağın biyoçeşitliliği mikroskopla görülecek kadar küçük bakteri ve kancalı kurtlardan yay kuyruk, akar, kırkayak, solucanlar, köstebekler ve farelere kadar birçok organizma içerebilir. Bu grupların her biri tür açısından zengindir. Örneğin, yalnızca Almanya’da bildiğimiz 50 farklı toprak solucanı türü mevcut. Aslında, toprak hayatının çeşitliliği aynı bölgede yerin üstünden önemli derecede daha yüksektir. Yaygın bir şekilde alıntılanan bir rakama göre bir metre küp orman toprağı 2.000 omurgasız türü içerebilir.

Bir toprak ekosisteminde neler meydana gelir?

Toprak ekosistemleri büyük ölçüde değişiklik gösterir; özellikle mikrohabitat seviyesinde. Aynı toprak bloku her biri farklı organizmaya ev sahipliği yapan oldukça çeşitli habitatlar — toprak yüzeyi, yeraltı yığın toprağı ve gözenek boşlukları — içerir. Örneğin, toprakta yaşayan birçok organizma toprak gözeneklerine muhtaçtır ve bunların içinde yaşar. Her birinde yaşayan farklı organizma gruplarıyla birlikte bunlar hava veya suyla doldurulabilir.

Toprak habitatlarına bakmanın başka yolları da vardır. Örneğin, toprak parçacıkları arasında mikroskobik sınır tabakalarının yanı sıra bitki köklerinin bulunduğu rizosfer veya toprak solucanı oyuklarının etrafındaki drilosferin de dâhil olduğu biyolojik noktalar vardır. Mekansal ölçek de çok önemlidir.

Yine de tüm bu mikrohabitatlardaki tüm bu türler birlikte yaşar ve toprak biyomu olarak adlandırdığımız yerde etkileşime girerler. Örneğin, birbirlerini besleyebilirler veya birinin fekal pelleti diğerleri için besin sağlayabilir. Toprak biyomundaki bu etkileşimler, karşılığında ekosistem hizmetleri veren toprak işlevleri için esas niteliktedir.

Toprak ne tür hizmetler sağlar?

Toprak yapısı ve toprak organik maddesi, ekosistem hizmetleri için en iyi bilinen iki örnektir. Toprak yapısı[i] toprak matrisinde farklı parçacıkların bir araya geliş şekillerine göre tanımlanır. Toprak; toprak parçacıklarının, hava - ve su - ile dolu gözeneklerin vs. büyük ve küçük kümelerinden oluşur. Toprakta yaşayan türler doğrudan toprak yapısı üzerinde çalışabilir. Örneğin, toprak solucanları tünel kazma faaliyetlerinde nesneleri hareket ettirerek toprak yapısını değiştirir. Bu değişikliklerden bazıları yeni gözenekler oluşturup diğerlerini kapatmak, bazı bölümleri daha yoğun hale getirmek veya toprak organizmaları için yeni gıda kaynakları getirmekten oluşabilir. Toprak solucanları toprağın tam manasıyla altını üstüne getirebileceğinden ekosistem mühendisleri olarak görülürler.

Toprağın yapısı su döngüsü için de önemli bir faktördür. Toprağın ne kadar suyu emip muhafaza edebileceği, bunu nasıl arıtacağı ve bu suyun bitkileri nasıl besleyeceği gibi soruların cevaplarını belirlemede rol oynar. Toprak suyu tutamadığında veya arıtamadığında bunun tarım, sel veya sağlığımız açısından ne anlama geleceğini hayal edin.

Diğer örnek ise ne kadar toprak organik maddesinin — ör. karbon, azot ve fosfor — toprakta tutulduğu ve depolandığını da kapsayan besin döngüsüdür. Toprağa karbon girişi tamamen organiktir ve toprak gıda ağının temelidir. Yaprak ve kök uçları gibi organik bileşenler bitkiler tarafından kullanılabilir hale gelmeden önce toprakta yaşayan organizmalar tarafından daha basit bileşenlere parçalanmak zorundadır. Oldukça karmaşık çok adımlı bir işlemde, birbirinin peşi sıra farklı organizmalar bir zamanlar ölü yaprak veya dal olan şeyleri parçalar ve bitkiler tarafından alınmaya/kullanılmaya uygun organik olmayan bileşenler haline getirir. Ölü orman yapraklarının yaklaşık %90’ı kırkayaklar, toprak solucanları ve tahta biti tarafından işlenir. Bu organizmalar olmasa ölü yaprak yığınları altında boğuluyor olurduk.

Atmosferik azotu bitki büyümesi için esas olan mineral azota dönüştüren toprak bakterileri vardır. Mantarlar besinleri bir yerden başka bir yere toprak boyunca taşır. Tüm bu mikrobiyal işlemler bu mikroplarla beslenen daha büyük hayvanların otlaması ile düzenlenir. Bu zengin ve karmaşık etkileşimleri, sonrasında bizlere yukarıda bahsedilen ekosistem hizmetlerini veren iyi işleyen bir sistemin esası olarak görmeliyiz.

Aslında, sağlıklı topraklar bizlere birçok fayda sağlar. Örneğin, besin döngüsü gıda ve lif üretimi için çok önemlidir. Ayrıca su döngüsüyle açık bağlantılar da vardır. Toprak yapısı değiştirildiğinde veya yok edildiğinde toprağın suyu arıtma, yakalama ve tutma becerisi etkilenir. Sıkışma veya toprağın geçirimsizleşmesi, örneğin, daha fazla sele neden olabilir.

Mikrobiyal toprak enzimleri, endüstri için nasıl kullanılabileceklerini görmek için laboratuvar ortamında izole edilmektedir. Örnek vermek gerekirse, bu enzimler, örneğin, kağıt endüstrisinde kimyasalların yerini alabilir. Benzer şekilde, ilaç endüstrisi penisilin[ii] ile streptomisin[iii] gibilerinin de dâhil olduğu ilaçları geliştirmek için toprak bakterilerini kullanır.

Toprak biyoçeşitliliği hakkında yeteri kadar bilgi sahibi miyiz?

Toprak biyolojisi oldukça yeni bir araştırma alanı. Öte yandan toprak, gözlemlenmesi zor şifreli bir ortam. Buna rağmen, bildiklerimizi küçümseme eğilimindeyiz. Avrupa’da hangi grup organizmaların toprakta oluştuğunu ve hangilerinin toprağın ana unsur türlerinden biri olduğunu genel anlamda net olarak kavrıyoruz. Biyoçeşitliliği neyin yönlendirdiğiyle ilgili yeterli bir kavrayışın yanı sıra insanın toprak kullanımının toprak biyoçeşitliliğini nasıl etkilediğine dair de temel kavrayışa sahibiz. Ortak Araştırma Merkezi tarafından hazırlanan Avrupa Toprak Biyoçeşitliliği Atlası[iv] ile Fransa Toprak Bakterisi Atlası[v] dâhil olmak üzere toprak hakkında birçok bilgi kaynağı bulunmaktadır.

Ancak zaman içindeki değişimi izlemek için toprak biyoçeşitliliği yönünden zaman dizilerine ihtiyacımız var. Sahip olduğumuz zaman dizileri sıklıkla korumalı doğal sahalar için mevcut ve bu gibi yerlerde toprak biyoçeşitliliğinin genellikle muhafaza edildiğini ve korunduğu görebiliriz. Öte yandan, şu an yapılan toprak izlemenin çoğu yalnızca kimyasal bileşimlere bakmaktadır. Kirleticilerle birlikte diğer parametreleri de izlememiz ve iklim değişikliğinin veya farklı tarım yöntemlerinin toprak biyoçeşitliliğini ve yönlendirdikleri çeşitli toprak işlevlerini nasıl etkilediğini anlamamız gerekiyor. Avrupa’da birçok çalışma var ancak bu bilgi birikimi Avrupa’da referans hatları çizmemize olanak sağlayacak şekilde toplanmış değil.

Genel olarak toprak ve özel olarak toprak biyoçeşitliliği oldukça sahaya özgüdür. Etkili tedbirler, yalnızca verili bir sahadaki biyoçeşitlilik, türlerin dağılımı ve etkileşimi hakkında değil fakat aynı zamanda, örneğin, o sahada insan faaliyetlerinin ve iklim değişikliğinin etkileri hakkında sıklıkla daha detaylı ve sahaya özgün bilgilere ihtiyaç duymaktadır.

Toprak biyoçeşitliliğinin bugün yüzleştiği ana tehditler nelerdir?

Arazi kullanma uygulamalarımızla bağlantılı kirlilik de dâhil olmak üzere birçok tehdit var. Örneğin, böcek ilacı, bitki ilacı ve tarımsal yoğunlaştırmayla bağlantılı diğer kimyasallar tür dağılımını etkiler ve toprak biyoçeşitliliğine zarar verir. Diğer tehditler sıkışma ve toprak geçirimsizleşmesi — toprağı beton veya asfalt gibi yapay yüzeylerle kaplama — gibi fiziksel değişimleri içerir. Sıkışma gözenek alanlarını azaltarak gözeneklerde yaşayan türleri etkilerken toprak geçirimsizleşmesi, toprağa karbon ve su girişini keser ve türlerin dağılımını azaltır.

Küçük ölçeği sayesinde ve görece yavaş bir işlem olduğunda toprak türlerinin dağılımı sıklıkla görmezden gelinir. Uzun zaman dilimleri içerisinde aslında yüzey boyunca çok aktif dağılımlar meydana geliyor ve bu da yüksek seviyede toprak biyoçeşitliliğine olanak sağlıyor. Monokültürler ve yüzey homojenizasyonu ile yer üstündeki dünya yüzeyi düzeyinde biyoçeşitliliği azaltarak topraktaki biyoçeşitliliği de tehlikeye atıyoruz.

Yağıştaki önemli değişiklikler (kuraklık veya seller) gibi iklim değişikliği etkileri de toprak biyoçeşitliliğini etkileyebilir. 2018 yılı çok sıcak ve kuru olduğundan bazı saha bölgelerimizdeki toprak omurgasızlarında %90-95 düşüş gözlemledik. Tür çeşitliliğini sürekli azaltırsak tüm bu toprak faaliyetleri etkilenebilir.

Şu an toprağı korumak için Avrupa’da neler yapılıyor?

Küresel Toprak Ortaklığı[vi] gibi toprağın korunmasını hedefleyen küresel ve Avrupa’daki çalışmaların ve girişimlerin yanı sıra AB politika ve direktifleri mevcut — ortak tarım politikası dâhil kendi tahminlerime göre en az 18 direktif. Kirletici maddelerin emisyonunun azaltılması ile sürdürülebilir arazi kullanımından, farkındalığı arttırmaya kadar birçok alanı ele alıyorlar. Bu politika ve direktiflerin iyi bir şekilde uygulanması toprak biyoçeşitliliği için kesinlikle ileri doğru atılmış iyi bir adım niteliğinde. Bu nedenle, gübre ve böcek ilacı kullanımının azaltılması ve tarım toprağı için hassas uygulamalı tarım uygulama gibi alınacak birçok tedbir var.

Sürdürülebilir Kalkınma Amaçları’nın (SKA’lar) neredeyse yarısı — temiz su ve iklim değişikliğinin hafifletilmesinden sıfır açlığa — toprakla bağlantılıdır ve sağlıklı toprak olmadan bu SKA’lar başarılamayacaktır.

David Russell

Toprak Zoolojisi Departmanı, Mezofauna Bölümü

Senckenberg Doğal Tarih Müzesi, Görlitz, Almanya