Almanya’daki Kara Orman’dan veya Alaska’daki Tongass’tan veya Yeni Zelanda’daki Waipoua’dan bir avuç toprak alın . Gözlerinizin yakınına kaldırın. Ne görüyorsun? Tabii ki kir – yumuşak, zengin ve kakao kadar koyu. Çam iğneleri ve çürüyen yapraklar. Yosun veya liken lekeleri. Ters çevrilmiş bir mantar başlığının soluk akordeon. Belki de ışıktan kaçan bir solucan ya da ani yükseklik değişikliği karşısında kafası karışmış bir karınca.
Sue Grayston çok daha fazlası olduğunu biliyor.
Grayston’ın ömür boyu toprağa olan bağlılığı arka bahçesinde başladı. Stockton-on-Tees, İngiltere’de genç bir kızken, annesinin bahçelerindeki elma ağaçları, güller ve raventlerle tohum ekmesine ve bunlarla ilgilenmesine yardım etti. Grayston, yazar Beatrix Potter’ı severdi; yalnızca yaramaz tavşanlarla ilgili çocuk kitapları için değil, aynı zamanda mantarları ve bunların yeryüzüne fırlattıkları birçok harika formu bilimsel çizimleriyle de severdi.
Grayston’ın mikroskoplara erişimi olduğu üniversitede, çıplak gözle incelenemeyecek kadar küçük yaratıkların yer aldığı takımyıldızları onu büyüledi. Aradığını bulduğunu biliyordu. Doktora derecesi aldıktan sonra. Grayston, 1987’de Sheffield Üniversitesi’nden mikrobiyal ekoloji alanında Saskatoon, Saskatchewan’da bir tarımsal biyoteknoloji şirketinde çalıştı ve ardından İskoçya’daki Macaulay Arazi Kullanımı Araştırma Enstitüsü’nde (şimdi James Hutton Enstitüsü) bir araştırma pozisyonu izledi. Orada, bitki ekolojistleriyle işbirliği yapmaya başladı ve kariyerinin büyük bir bölümünde kendisini meşgul edecek bir girişimin tohumlarını ekmeye başladı: toprağın en küçük ve en büyük sakinleri, mikroplar ve ağaçlar arasındaki karmaşık bağlantılar.
Grayston ve diğer ekolojistler, yenilikçi saha araştırmalarını genetik sıralamadaki gelişmiş tekniklerle birleştirerek, orman zemininde gizlenmiş gizli bir toplumun çok daha zengin bir portresini yarattılar;
Grayston, “Biyolojik çeşitliliğin büyük bir kısmı yerin altındadır, ancak tarihsel olarak bu konuda pek bir şey bilmiyorduk” diyor. “Bu, son birkaç on yılda gerçekten değişmeye başladı.”
Birçok ormanın yapraklı saçaklarının çok altında , ipliksi mantar ağları kökleri mikorhizal ağlara bağlar; bu ağlar aracılığıyla ağaçlar su, yiyecek ve bilgi alışverişinde bulunur. Tek hücreli amipler, bakteri ve mantarları avlayan, dünyanın içinde veya boyunca sızan, balçık küfleri adı verilen şekil değiştiren lekeler halinde kaynaşırlar. Yaykuyruklar olarak bilinen küçük eklembacaklılar ortalıkta koşuştururlar ve ara sıra kendilerini saniyeden kısa bir süre içinde kendi vücut uzunluklarının 20 katından fazla fırlatırlar. Her biri mercimek boyutunun yaklaşık onda biri kadar olan Oribatid akarları, kendilerine göre dağlar ve kanyonlar boyunca kereste olarak hareket eder ve yaklaşık bir buçuk yıllık tipik bir ömürleri boyunca bir bowling salonunun yalnızca yarısının uzunluğunu yürürler.
Diğer yaratıklar o kadar küçüktür ki, bitkileri ve toprak parçacıklarını çevreleyen ince su tabakalarında ancak kıvranarak veya kürek çekerek hareket edebilirler. Bu tuhaf varlıklar arasında şeffaf, erişte şeklindeki yuvarlak kurtlar; yiyecekleri vazo benzeri vücutlarına çeken, saç benzeri liflerden dönen taçlara sahip rotiferler; ve pençeleri ve ağızları için sivri emme tüpleri olan sekiz ayaklı sakızlı ayılara benzeyen tardigradlar.
Protozoanlar daha da küçüktür: bazen çok sayıda uzantılarını sallayarak veya jelatinimsi iç kısımlarını bükerek hareket eden çeşitli tek hücreli organizmalar grubu. Orman zemini ayrıca, bakterilere yüzeysel olarak benzeyen ancak kendi yaşam krallıklarını oluşturan her türlü bakteri ve arke ile doludur. Tek bir gram orman toprağı, bir milyar kadar bakteri, bir milyona kadar mantar, yüz binlerce protozoan ve yaklaşık bin yuvarlak solucan içerebilir.
Toprak, bir zamanlar inanıldığı gibi, ağaçların ve diğer bitkilerin ihtiyaç duydukları her şeyi çıkarmak için uygun bir şekilde demirledikleri atıl bir madde değildir. Toprağın, habitatlar ve organizmalardan oluşan dinamik bir ağ olduğu, sayısız türün iplikleriyle örülmüş muazzam, sürekli değişen bir duvar halısı olduğu giderek daha açık hale geliyor. Toprağın kendisi canlıdır.
Grayston ve diğer ekolojistler şimdi bu modern anlayışın ormancılıkta önemli değişiklikler gerektirdiğini savunuyorlar. Yaygın netleştirme uygulamasının, şimdiye kadar hayal edilenden çok daha yaygın ve uzun süreli hasar verdiğini keşfettiler. Ağaç kesmenin ormanı baştan aşağı nasıl değiştirdiğini düşünmek yeterli değil. Gerçekten sürdürülebilir olması için, ormancılığın altında yatan her şeyin sonuçlarını da hesaba katması gerekir.
Milyarlarca yıl önce Dünya’da toprak yoktu; yalnızca yağmur, rüzgar ve buzun yavaş yavaş aşındığı kayalık bir kabuk vardı. Mikroplar, mantarlar, likenler ve bitkiler toprağı doldurdukça, kayanın içine girerek, onu salgılanan asitlerle çözerek ve köklerle parçalayarak kayanın erozyonunu büyük ölçüde hızlandırdılar.
Aynı zamanda, çürüyen yaşam, mineral kabuğunu organik madde ile zenginleştirdi. Tanınabilir orman toprakları, fosil kayıtlarında ilk olarak 420 ila 360 milyon yıl önce, Devoniyen döneminde ortaya çıkıyor.
Bugün yaşam, tüm karasal ekosistemlerde Dünya’nın topraklarını korumaya devam ediyor. Orman zemini karbon, azot, fosfor ve potasyum gibi temel besinlerle doludur. Grayston ve meslektaşları, küçük yaratıkların günlük aktiviteleri olmasaydı, bu unsurların birçoğunun yerinde kilitli kalacağını veya başka bir şekilde erişilemeyeceğini belirtiyor.
Bitkiler fotosentez yaparak güneş enerjisini karbon açısından zengin moleküllere dönüştürürken, bu bileşiklerin bir kısmını kökleri yoluyla mikropların ve mantarların onları tükettiği kire salarlar. Buna karşılık, mikorhizal mantarlar ve bazı köklere bağlı mikroplar, suyu ve besinleri emmelerine ve kimyasal olarak inatçı nitrojen formlarını bitkilerin kullanabileceği moleküllere dönüştürmelerine yardımcı olur.
Bitki parçaları kuruyup öldüğünde, solucanlar, eklembacaklılar, mantarlar ve mikroplar genellikle dirençli dokularını daha küçük bileşenlere ayırarak besinlerini toprağa geri verirler. Buna paralel olarak, küçük hayvanların sürekli hareketleri – tüm emeklemeleri, kaymaları ve tünel açmaları – farklı toprak katmanlarını birbirine karıştırır, besinleri dağıtır ve havalandırır. Büyük miktarlarda kiri sindirerek, sümüksü maddeler salgılayarak ve dayanıklı dışkı topakları bırakarak, solucanlar, sümüklü böcekler ve eklembacaklılar toprağı organik maddeyle doldurur ve parçacıkların birbirine yapışmasına yardımcı olarak toprak yapısını iyileştirir.
Grayston, 2000 yılında Macaulay Enstitüsü’nde çalışırken, meslektaşlarıyla birlikte Kara Orman’daki toprakları araştırabilmek için Tuttlingen, Tuttlingen Nehri kıyısındaki bir Alman kasabasına gitti. Ülkenin güneybatısındaki yaklaşık 2.300 mil karelik bu bölge, dağlık ormanlık alanlarıyla ünlü, uzun zamandır madencilik ve kereste endüstrileri tarafından değerli görülüyor.
Araştırmacılar , 70 ila 80 yaşındaki esnek, gümüş kabuklu ve budaklı gövdeli kayınlarla ayırt edilen birkaç yeri ziyaret ettiler . Kayın, yakacak odun ve kereste için değerli olan, Avrupa’daki en yaygın yaprak döken ağaç türlerinden biridir. Ekibin araştırdığı alanlardan bazıları yoğun bir şekilde günlüğe kaydedilmişti; diğerleri nispeten dokunulmamıştı.
Grayston, farklı bölgelerden orman toprağı tapalarını çıkarmak için metal burgu kullandı, numuneleri soğutucularda sakladı ve daha yakından incelenmek üzere İskoçya’ya geri götürdü. Laboratuar testleri ve hücre kültürleri, ormanın bir bölümünde yoğun hasat işleminin mikrop bolluğunu önemli ölçüde azalttığını ortaya çıkardı.
O zamanlar, bu bağlantılar cezbediciydi ama yine de ayrıntılarıyla oldukça gizemliydi. Bununla birlikte, son yirmi yılda Grayston ve diğer bilim adamları, bitkilerin ve toprak mikroplarının karşılıklı bağımlılığı ve bu ilişkilerin bir bütün olarak orman ekosistemleri için önemi hakkında çok daha fazla şey öğrendiler.
Grayston , British Columbia Üniversitesi’nde mikrobiyal toprak ekolojisi profesörü olmak için 2003 yılında Vancouver’a taşındı ve o zamandan beri orada çalışıyor. Bölgenin yükselen batı kırmızı sedirlerine ve benzer kozalaklı ağaçların yanı sıra kuzugöbeği, chanterelles ve ormandan gelen hediyeler gibi aralarında fışkıran diğer lezzetli mantarlara özellikle düşkün oldu. Burada, Grayston ve birkaç işbirlikçi, farklı ormancılık türlerinin toprağın mikrobiyal topluluklarını nasıl değiştirdiğini daha fazla araştırdılar.
Çalışmalarının çoğu üç tür ağaç kesmeyi karşılaştırır: belirli bir alandaki tüm ağaçları soyan net kesim; ağaç kümelerini koruyan toplu tutma; ve tek tip bir dağılımı koruyarak tek tek ağaçları seçici olarak kaldıran dağınık tutma.
Toprak sağlığını test etmek için Grayston ve meslektaşları, farklı şekillerde hasat edilmiş orman parçalarına ince köklerle dolu naylon ağ torbaları gömdüler. Kökleri küçük hayvanlar, mantarlar ve mikroplar tarafından çürümeye bıraktılar ve birkaç ay ila birkaç yıl sonra onları kazdılar. Laboratuvara döndüğümüzde, araştırmacılar, köklerle ilişkili organizmaları tanımlamak ve ne kadar aktif olduklarını belirlemek için DNA dizilimi ve temel besin düzeylerini ölçmek gibi çeşitli testler gerçekleştirdiler.
Çoğu durumda, net kesim, toprak biyolojik çeşitliliğini azalttı ve besin döngülerini engelledi. Yoğun ağaç kesme, toprak topluluklarının demografisini de sık sık değiştirerek nispeten az sayıda türün hakim olmasına izin verdi.
Ancak tüm hasat yöntemleri eşit derecede zararlı değildi. Mikropların bolluğu, çeşitliliği ve aktivitesi, eşit şekilde inceltilmiş meşcerelerde nispeten yüksek kaldı. Araştırmacılar, ağaç kümelerine indirgenmiş alanlarda, yalnızca bu kümelerin hemen yakınında benzer şekilde sağlam ve canlı mikrop toplulukları buldular. Araştırmacılar kalan ağaç parçalarından uzaklaştıkça, toprak daha cansız hale geldi.
Ağaç köklerinden karbon akışının izini süren ilgili araştırmalar, bir ağacın veya ağaç kümesinin etki bölgesinin – aktif olarak mikroplara ve diğer küçük organizmalara karbon açısından zengin moleküller sağladıkları alan – ortalama olarak yaklaşık 10 metre uzadığını ortaya çıkardı. Ağaç parçalarını normalde çıplak olan toprakta tutmak – hatta büyük parçalar – ancak bu kadarını yapabilir. Bu bitkisel adaları çevreleyen 33 fitlik bir bölgenin dışında, mikrobiyal popülasyonlar zarar görecek. Grayston, dağınık tutmanın toprak sağlığı için daha iyi olduğunu söylüyor, çünkü tipik olarak her 46 ila 52 fitte bir ağacı koruyor, bu da köklerinin ve ilgili etki bölgelerinin örtüşmesine izin vererek orman zemini boyunca mikroplara karbon sağlıyor.
Dağıtılmış bekletme ve diğer seçici hasat yöntemleri dünyanın bazı bölgelerinde daha yaygın hale geliyor, ancak daha verimli olması, daha az maliyetli olması ve daha az karmaşık makineler gerektirmesi nedeniyle net kesim Kuzey Amerika’da hala yaygın olarak uygulanmaktadır. Toplu tutma, genellikle benzer nedenlerle dağınık tutma yerine tercih edilir.
Çek Bilimler Akademisi Mikrobiyoloji Enstitüsü’nden çevresel mikrobiyolog Petr Baldrian, “Ormancılık uygulamalarını yeniden gözden geçirmemiz gerekiyor” diyor. “Temizlik ekonomiktir, ancak toprağın durumuna çok büyük bir maliyeti vardır. Sanayinin ihtiyaçları ile ormanın ihtiyaçları arasında bir denge bulmamız gerekiyor.”
Dünya ormanlarının, özellikle de topraklarının geleceği hakkında düşünen Grayston hem heyecanlı hem de endişeli. Keşfedilmeyi bekleyen her şeyin büyük gizemi onu heyecanlandırıyor, bu yüzden en başta mikroskobik yaşamı incelemeyi seçti. Grayston, “Pek çok ilerleme kaydettik,” diyor, “ancak kimin belirli zamanlarda gerçekten aktif olduğunu ve topraktaki farklı süreçler için hangi spesifik organizmaların gerçekten önemli olduğunu hâlâ bilmiyoruz.”
Aynı zamanda, aşırı hasat, kötü arazi yönetimi ve iklim değişikliğinin yarattığı baskılar nedeniyle dünyanın birçok yerinde ormanların azalmaya devam etmesinden endişe duyuyor. Dünya’nın örtüşen ekosistemlerinin birbirine son derece bağlı olduğu ve karmaşık yaşamın hayatta kalması için çok ayrılmaz olduğu göz önüne alındığında, gezegenin ağaçlarına ve toprağına verdiğimiz zarar, nihayetinde bize de zarar veriyor.
Grayston, “Toprak mikroorganizmalarımız olmasaydı, diz boyu çöplere gömülürdük” diyor. “Onlar olmadan, Dünya’daki yaşam sona ererdi. Onlar bizsiz de yapabilirlerdi ama biz onlarsız pek bir şey yapamazdık.”
