Uzayda Tarım Nedir?

Uzayda Tarım Nedir?

Tarım Nedir?

Tarım, bitkisel ve hayvansal ürünlerin üretilip, kaliteli ve yüksek verimli hale getirilmesi, elde edilen ürünlerin uygun koşullarda saklanması, işlenip değerlendirilmesi ve pazarlanmasını sağlayan bilim dalıdır.

Başka bir tanıma göre ise tarım, gerekli ve yararlı bitkiler yetiştirmek, ürün elde etmek amacıyla toprakta veya suda yapılan çalışmaların tümüdür.

Tarım Neden Önemlidir?

Her geçen gün artmakta olan nüfus ve beraberinde gelen kentleşmeyle birlikte tarım alanlarının kalmayışı ve yeteri kadar besin maddesi üretilememesi gibi sorunlar ortaya çıkarıyor.

İnsanların ve hayvanların birincil besin kaynakları bitkilerdir ve bitki üretmek geleceğimiz için oldukça önemlidir.

Bilim insanları birkaç asırdır verimli hasatlar elde etmek için çabalıyor.

Tarım Alanında Yapılan Biyoteknolojik Çalışmalar?

– Pestisitlere dirençli bitki üretimi,

– Bitki melezlemeleri,

– Tuzluluğa dirençli bitki yetiştirme,

– Verim oranını arttırmaya yönelik çalışmalar,

– Besleyicilik arttırmaya yönelik çalışmalar,

– Topraksız tarım,

– Genetik manipülasyonlar ile iyileştirme çalışmaları,

– Maximum verim gibi birçok çalışma bu alanda yapılmaktadır.

Neden Uzayda Tarım Yapılmak İsteniyor?

Uzayda uygun yaşam koşulları bulmak için çalışmalar her geçen gün artmakta. Dünya’nın dört bir yanında bilim insanları çalışmalar yaparken, bir yandan da uzayda insanların nasıl sağlıklı ve dengeli bir şekilde beslenebileceği konusu kafalarda soru oluşmaktadır.

Son zamanlarda NASA bünyesinde ve Dünya’nın başka bölgelerinde bilim insanları yer çekimsiz ortamda bitkilerin nasıl yetiştirileceği hakkında araştırmalara yöneldiler.

Her geçen Dünya ömrünü tamamlarken ve çeşitli felaketler ile bunun sinyallerini verirken, insanlık geleceği için bir çıkar yol bulmaya çalışıyor.

İklim değişiklikleri, hava kirliliği, volkanik patlamalar, depremler, çevre kirlilikleri ve küresel ısınma ile gelen zincirleme reaksiyonlar Dünya’nın ömrünün az kaldığını gün yüzüne çıkarıyor. Gelecekte bizi nelerin beklediği artık belirginleşiyor.

Çok da uzak olmayan bir gelecekte, dünya üzerinde yaşamın büyük tehlikeler ile yüz yüze geleceği ve bu tehlikelerin insanlığın sonu olacağı yönündeki kuvvetli hipotezler bu alanda yapılan çalışmaların artmasına sebep oldu.

Dünya’nın hızla zarar görmesi, uzay çalışmalarında son zamanlarda çok büyük ölçüde bir artış olmasına neden oldu.

İnsanlığın tabiatında bulunan ölümsüzlük ya da diğer bir tabir ile uzun yaşam arayışı, insanların yaşaması için uygun koşulların bulunması çalışmaları bu durumun somut bir örneği oldu. Bunların sağlanması için arayışlar sürerken, yeni sorular ortaya çıkıyor. Bu koşullar sağlansa bile hayatın devamlılığı nasıl sağlanacak, orada yaşayacak olan insanlar ne ile beslenecek? Gibi birçok soruya da cevap aramak zorunda kalınıyor.

Bu sorunun çözüme ulaşması için uzayda kolonileşmeye gerek yok, şuan uzayda bulunmak durumunda kalan astronotlar içinde taze besin gerekli.

Uzay görevleri sırasında astronotlar, görevleri boyunca sadece dondurulmuş ya da hazır gıdalar ile beslenmek zorunda kalıyorlar. Bu beslenme şekli insan beslenme alışkanlığı açısından zor gelse de belli bir süre tolere edilebiliyor. Fakat başka bir sorunda var. Bu uzaya gönderilen besinler belli bir ağırlığa sahip oldukları ve uzay atmosferinde bozulmayacak şekilde ambalajlandıkları için maliyeti son derece yüksektir.

İşte tam da bu yüzden uzaya en çok astronot gönderen şirketlerden biri olan NASA bu soruna çözüm aramaktadır.

Yani uzayda tarımı mümkün kılıp, bitki yetiştirebilmeyi hedeflemektedir.

Uzay gıdası, kozmonot Alman Titov’un uzayda ilk yiyen insan olduğu 1961’den beri gelişmeye başlamıştır.

SpaceX, Virgin Orbit ve NASA gibi uzay kurumları “uzayda tarım” (space farming) projeleri öne sürmeye başladı.

Ay’da Tarım Yapılabilir Mi?

Toprağa bağımlı tarım uygulamalarında, toprağın besin içeriği çok önemlidir. Toprakta sadece minerallerin olması yetmez beraberinde çürükçül olarak adlandırdığımız dönüştürücü ve ayrıştırıcı bakterilere de ihtiyaç vardır.

Ay’da bir atmosfer olmadığından dolaysı ile oksijen olmadığından bu bakteriler yaşayamaz.

Yarıca Ay’da bitkilerin nitrojen, fosfat gibi mikro besinlerini almasını sağlayan kök sistemini oluşumuna yardım eden mikorizalarda bulunmaz.

Güncel bilgilere göre; Zürih Üniversitesi ve Luerne Uygulamalı Bilimler ve Sanat Üniversitesi’nin ortak çalışması sonucu, sentetik olarak strigolakton üreterek Ay yüzeyinde bir çalışma yürütülmektedir.

Lorezo Borghi, araştırma ile ilgili olarak:

“Uzayın zorlayıcı koşullarında domates ya da patates gibi ürünler yetiştirebilmek için, bir mikoriza formuna ihtiyacınız vardır. Bizim buluşumuz Dünya’da yetiştirdiğimiz bitkileri uzayda da başarılı bir şekilde yetiştirmek için bir yol açmış olabilir.” demiştir.

Uzayda Bitki Yetiştirmek

Uzayda bitki yetiştirmek birkaç başlık altında toplanırsa:

– Düşük Kütleçekim

– Farklı Toprak Yapısı

– Yapay Işıklandırma ve

– Kısıtlı Alan.

Uzayda Bitki Yetiştirmek: Düşük Kütleçekim

Bitkiler, köklerinin ve gövdelerinin büyümesini yerçekimi sayesinde sağlarlar. Ay ve Mars gibi yerçekimi çok az olan yerlerde bitki yetiştirmek çok güç ve neredeyse imkansızdır.

Bilim insanları önceki yıllarda düşük kütleçekimi olan yerlerde bitki yetiştirmeyi başarmışlardır.

1980-1990’lı yıllarda gönderilen hemen hemen her uzay mekiğinde bitkiler bulunuyordu. Tıpkı insan fizyolojisinin yerçekimine ihtiyaç duyması gibi bitki fizyolojiside yerçekimin ihtiyaç duyuyordu.

Stakoviç: “Mikroçekim, hücre biyokimyasını etkiliyor gibi görünüyor.” diyor.

Uzaydaki bitkiler, bilim kurgu filmlerindeki gibi mutasyonlara uğramış, öngörülemeyen şekilde büyüyüp gelişmiş ya da hiç büyümeyip, yeşermemiştir.

Ayrıca uzayda tarımın sürdürülebilmesi için ikinci nesil döllenebilir tohum üretilmesi de sorun yaratmıştır.

Uzayda Bitki Yetiştirmek: Farklı Toprak Yapısı

Diğer gezegenlerdeki toprak yapısı Dünya’dakinden daha sıkı bir yapıya sahiptir. Yerçekiminin az olması nedeniyle toprakta hava akışı olmuyor, aşırı gevşek toprak ise su ve nemin bitki köklerine ulaşmasında sorun çıkarıyor. İçerisinde bakteri florası bakımından fakir olan ve hava akımını sağlayamayan toprakta bitkiler büyümüyor.

Birçok araştırmada kullanılan model organizma olarak kullanılan Arabidopsis thaliana bitkisi Robert Ferl ve arkadaşları tarafında uzay mekiğinde yetiştirilmesi başarılmıştır.

Uzayda Bitki Yetiştirmek: Yapay Işıklandırma

Dünya’da bitkiler Güneş ışığından faydalanabiliyor fakat bu uzayda her zaman mümkün olmuyor. Uzayda bitki yetiştirmede başka bir sorun ise ışıklandırmadır.

Büyüme kapsüllerinde sağlanan ışıklar bitki büyümesi için işe yarayabilir fakat kaynakların kısıtlı olduğunu varsayınca çokta etkin bir yöntem gibi görülmüyor. Bu sebepten dolayı uzayda Dünya’daki ampullerden farklı olarak tasarlanmış az enerji kullanıp, çok ışık sağlayan LEDler kullanılıyor.

Dünya’da teknolojinin başkenti olan Japonya’da bir fabrika içerisinde LED ışık ile gece gündüz simülasyonu yapılarak normal bir tarlanın 2-3 katı hızla 10000 marul üretilmektedir.

Bu ve benzeri şekilde yapay ışıklandırma kullanılan iç mekanlardaki yetiştiricilikler, uzayda tarımın başarılı olacağının işareti oluyor.

Uzayda Bitki Yetiştirmek: Kısıtlı Alan

Stankovic ve arkadaşları, Uluslararası Uzay İstasyonunda iki nesil boyunca tohumlamayı mümkün kılan bir bitki büyütme kapsülü geliştirdi.

Teknoloji harikası olan kapsül, toprağın nemini, iç ortamın sıcaklığını, ışığı, karbondioksiti ve oksijeni, etilen ve rutubeti kontrol altında tutabiliyor.

Sistem ilk kullanıldığında bitkiyi üretmekle kalmayıp aynı zamanda elde edilen tohumların çimlenmesini de sağlamıştır.

BASF Ve NASA İşbirliği

«BASF Uzayda bitki yetiştirmenin yollarını arayan öğrencileri destekliyor. Uzayda tohumdan bitki yetiştirmeyi başaran NASA, şimdi BASF’nin katkı verdiği çelikleme yöntemiyle uzayda bitki çoğaltma deneyleri yapacak. Bitki tomurcuklarının sıfır yerçekiminde kök geliştirip geliştirmeyeceğini test etmeye yönelik deney Uluslararası Uzay İstasyonu’na gönderildi.»

ÇIĞIR AÇAN BİR PROJE

Kütleçekimsiz ortamlarda yapılan deneyler hep tohumdan çıkan köklerin büyüme sürecindeki davranışlara yönelikti. Öğrencilerin deneyinde kullandıkları bitki çeliklerinde kök bulunmuyor.

Öğrenciler bu süreçte, çelikten yer çekimi olmadan kök ve yaprak gelişip gelişmeyeceğini ve eğer gelişiyorsa bu sürecin nasıl olduğunu araştırdışlar.

Öğrenciler, Tırmanan incir (Ficus pumila) bitkisinin 15mm uzunluğundaki tomurcuklarını kullandı. Bitkiyi sınırlı alanda büyüyebilmesi ve 4-28°C de büyüyebildikleri için seçtiler. Bu şekilde zorlu uzay koşullarına uyum sağlayabilecekti. Deney bitkisi kalkıştan 36 saat önce NASA’nın operasyon ekiplerine teslim edildi. Uzaydaki ve Dünya’daki şartları tam olarak anlamak için Dünya’da da bir deney grubu hazırlandı.

Çelikleme yöntemiyle sıfır yerçekimi koşullarında bitkilerin çoğaltılması deneyi başarılı olduğu takdirde, gelecekte Mars gezegenine yapılması planlananlar gibi uzun süreli uzay yolculuklarında besin yetiştirilmesi için önemli bir kolaylık sağlanacak.

Uzaya Gönderilen İlk Organizma: TOHUM

Uzaya gönderilen ilk tohum, 9 Temmuz 1946’da ABD tarafından geliştirilen «özel olarak geliştirilmiş tohum suşları» idi. Fakat bu tohumlardan ürün alınamadı. Uzaya gönderilip, başarı elde edilen ilk tohum 30 Temmuz 1946’da piyasaya sürümü yapılan mısır tohumlarıydı.

1971 tarihinde ise Apollo 14 ile Ay’ın etrafında 500 ağaç tohumu uçuruldu.

1982 tarihinde ise Rus Uzay istasyonu, Salyut-7’de ilk kez bir bitki çiçek açmış ve tohum vermiştir. Salyut-7’de bulunan “Python-3” bitki yetiştirme makinesi, uzayda çalıştırılmış, makine içindeki tohumları otomatik olarak ekip sulamıştır ve bu tohumlar büyüyüp tekrar tohum vermiştir.

Uzayda Yetiştirilen İlk Bitki

Bu bitki,1982 yılında şuan terk edilmiş durumdaki Rus Uzay İstasyonu Salyut’ta beyaz çiçekli bitki biliminin babası olarak tanımlanan Arabidopsis thaliana’dır.

Zorlu koşullara adapte olması ve kolay üreyebilmesi, kısa sürede birçok analize sonuç verebilmesi yeteneği ile bilim insanları tarafından seçilmiştir.

Çeşitli deneyler; bitki büyümesi ve dağılımının az yerçekimi, uzay koşulları ile Dünya koşullarında karşılaştırılması üzerine odaklanmıştır. Bu da, bilim insanlarının belirli bitki büyüme modellerinin doğuştan mı yoksa çevresel olarak mı yönlendirildiğini keşfetmesini sağlamıştır. Ve halen bu alanda çalışmalar devam etmektedir.

Uzayda Tarım Alanında Yapılmış Çalışmalar

Uzayda ilk kez bir bitkiden, tohumdan tohuma yani ardışık iki yaşam döngüsü 2000-2001 tarihleri arasında Arabidopsis thaliana bitkisinde başarılmıştır.

2008 yılında yapılan Gravi-1 deneyinde, kalsiyum bağımlı yollardaki mercimek fide büyümesini ve amiloplast hareketini incelemek için EMCS kullanıldı. Bu deney sonucunda bitkilerin ağırlık yönünü çok düşük seviyelerdeyken bile algılayabildiğini bulmuştur.

2014 yılında yapılan Gravi-2 deneyinde ise bitkilerin birkaç farklı yerçekimi deney gruplarında yetiştirilirken kök büyümesine doğru kalsiyum sinyalini ileterek değiştirdiğini gösterdi.

Wieger Wamelik ve Hollanda’daki Wageningen Üniversitesi’ne bağlı Altera Araştırma Enstitüsü’ndeki arkadaşları, 2014 yılında 50 gün boyunca hiçbir besin takviyesi olmaksızın buğday, domates, tere ve hardal içeren gerçek bir salata içeriği yetiştirdiklerini açıkladı. Üstelik bu yapay toprakta yetişen bitkiler, Dünya’daki tarıma elverişsiz topraktaki kontrol bitkilerinden de iyi gelişme göstermiş.

2017 yılında yapılan bir çalışmada, bitki büyütme cihazında Çin lahanasının (Brassica rapa) 5. mahsulünün bir kısmı mürettebatın tüketimi için kullanıldı diğer kısım ise araştırmalar için ayrıldı.

Aralık 2018’de Alman Havacılık ve Uzay Merkezi, EuCROPIS uydusunu Dünya yörüngesine fırlattı. Bu görev, besin kaynağı olarak uzayda insan varlığının yan ürünlerini kullanarak Ay ve Mars’ın simüle edilmiş yerçekimleri altında domates yetiştirmek için tasarlanmış iki sera taşıdı.

Ocak 2019’da Chang’e 4 ay lander, bitkiler ve böceklerin sinerji içinde birlikte yumurta olup olmadığını ve büyümesini test etmek için tohum ve böcek yumurtaları ile 3 kg (6,6 lb) kapalı bir “biyosfer” taşıdı. Deney, patates, domates ve Arabidopsis thaliana tohumlarının yanı sıra ipekböceği yumurtalarını da içeriyordu. Bunlar Ay’da yetişen ilk bitkiler oldu.

Allan H. Brown 1983 yılında Uzay Mekiği Columbia’da fide hareketlerini test etti. Ayçiçeği fide hareketleri yörüngede iken kaydedildi. Fidelerin yerçekimi eksikliğine rağmen hala dönme büyümesi ve çember yaşadığını gözlemlediler ve bu davranışların içgüdüsel olduğunu gösterdiler.

Yazan: İlknur YEŞİLYURT

Referanslar ve Kaynak

• Ferl, R. J., Paul, A. L., “Lunar Plant Biology – A Review of the Apollo Era”, Astrobiology, Cilt 10, Sayı 3, 6 Mayıs 2010.
• H. Tuğça Şener Şatır, «Uzayda Tarım», Bilim Teknik, Mayıs 2015, s. 84-87, İstanbul, 2015.
• Kaynak*
  
• Kaynak**
• Kaynak***
• Kaynak****
• Kaynak*****
• Kaynak******
  
• Kaynak*******
• Kaynak********
• Kaynak*********
• Kaynak**********

YouTube Kanalımız