Ellerinizi buz gibi soğuk suya daldırdığınızda ne kadar dayanabiliyorsunuz? Muhtemelen çok geçmeden parmak uçlarınız uyuşmuş bir şekilde aniden çekiveriyorsunuz. Peki biz insanlar soğuktan bu denli etkilenirken tüm yaşamını suda geçiren balıklar soğuğa nasıl dayanabiliyor dersiniz? Bu sorunun cevabı hücre zarının yapısındaki yağ asitleri, suyun yapısı ve özel proteinlerin varlığı gibi pek çok faktörle açıklanabilir. 

Yağ Asitleri Balıkların Soğuk Suda Donmasını Engeller

Balıkların hücre zarlarında bulunan yağ asitleri, onların soğuk suda donmadan yaşamalarını sağlayan özelliklerden biridir. Yağ asitleri aslında uzun karbon zincirleridir. Yapısında bulunan karbonların yaptığı bağ türüne göre doymuş veya doymamış yağ asidi olarak adlandırılırlar.

Canlı varlıkların temel yapısını oluşturan hücre ve hücrelerin zar yapıları, canlıların yaşadıkları koşullara uyum sağlamalarında etkin rol oynar. Zar yapısında bulunan yağ asitlerinin doymuş veya doymamış olması, canlılarda çeşitli özelliklerin belirlenmesinde etkindir.

Doymuş Yağ Asitleri: Yağ asidindeki karbon atomlarının tamamı birbirine tekli bağlarla bağlıysa bu bir doymuş yağ asididir. Doymuş kavramı ‘hidrojene doymuş’ karbon zinciri manasına gelmektedir.

Doymamış Yağ Asitleri: Doymamış yağ asitlerinde karbon atomlarını birbirine bağlayan en az bir tane çift bağ vardır. Karbon atomları, elektronlarını hidrojene bağlanmak yerine çift bağ yapmak için kullandıklarından dolayı hidrojene doymamış yağ asidi olarak nitelendirilirler.

Yağ asitlerinde görülen bağlanma biçimi karbon zincirinde kıvrılmalara neden olur. Bu kıvrılma, yağ asitlerinin birbirlerine olan mesafesini artırmakta ve onlara doğal bir akışkanlık kazandırmaktadır. Bunu şu şekilde hayal etmek mümkündür: İki farklı dans grubu hayal edin. Bir gruptaki dansçıların arasındaki mesafe az iken diğerinde çok olsun. Hangi gruptaki dansçılar serbestçe hareket edip daha rahat dans edebilirler? Elbette aralarında daha fazla mesafe olan dansçıların hareket etmesi diğer gruptakinden daha kolay olacaktır. Bu örnekten hareketle yağ asitlerinin içerdiği bağ türünün, zar akışkanlığını belirleyen bir unsur olduğu söylenebilir. Doymamış yağ asitleri bakımından zengin fosfolipit yapıları hücre zarına akışkanlık kazandırır.

Yüzümüzü doğaya çevirdiğimizde bu akışkan modeli avantaja çevirerek zorlu yaşam koşullarında hayatta kalmayı başaran pek çok canlı olduğunu görebiliriz. Örneğin soğuk suda yaşayan balıkların hücre zarları, yüksek oranda doymamış yağ asidi içerir. Bu, düşük sıcaklıklar karşısında bile hücrenin akışkan olmasını ve donmamasını sağlar. Bu durum yalnızca suda yaşayan canlılar için geçerli değildir. Pek çok karasal canlı da bu özelliği kullanabilir. Örneğin; kışlık buğday bitkisi gibi soğuğa dayanıklı canlılar, sonbahar mevsiminde hücre zarındaki doymamış yağ asidi oranını artırarak kış aylarında zarın donmasını önlerler. Üstelik aynı davranış biçimini sergileyen bazı bakteri ve arke türleri bile vardır. Bu durum termoregülasyona, bir diğer deyişle canlıların vücut sıcaklıklarını dengede tutmalarına güzel bir örnektir.

Peki Buz Tutmuş Göllerde Balıklar Neden Donmaz?

Balıkların soğuk sularda dahi donmadan yaşamlarını devam ettirebilmelerinin tek sebebi yağ asitleri değildir. Her canlı, varlığını sürdürebilmek için çevresiyle uyum içinde olmak zorundadır. Söz konusu balıklar olduğunda en önemli çevresel faktör elbette sudur. Bu durumda suyun davranışını ele almak mantıklı bir yaklaşım olacaktır.

Normal şartlarda bir sıvı katı hale geçtiğinde hacmi azalır, suda ise bu durum tam tersidir. Su donduğunda hacmi artar. Bu durum suyu yalıtkan bir bariyere dönüştürür. Su, havadaki ısıyı soğurarak hava sıcaklığının düşmesine neden olur. Büyük miktarlarda soğurulan enerji, kendi sıcaklığında ancak küçük bir artışa neden olur. Suda yaşayan canlılar ise suyun bu özelliğinden yararlanırlar. Suyun yüksek öz ısısı (1 gram suyun sıcaklığını 1°C artırmak için gereken ısı enerjisi) sayesinde su canlılarının vücut sıcaklığı, çevre sıcaklığı değişkenlik gösterse bile kısmen sabit kalır.

Suyun Özkütlesi Balıkların Donmasını Engeller

Öte yandan buz kütlesinin yoğunluğu da balık gibi su canlıları için hayati öneme sahiptir. Suyun donarken hacminin artması gibi yoğunluğu ters orantılı olarak azalır. Bu demektir ki buzun yoğunluğu, suyun yoğunluğundan daha düşüktür. Bir diğer deyişle buz suyun üstünde yüzebilir. Bu durum suyun yapısıyla doğrudan ilgilidir. 4 °C 'nin üstündeki sıcaklıklarda su, diğer sıvılarla aynı özelliği gösterir: Isındıkça genleşirken soğudukça büzüşür. Ancak sıcaklık 4 °C'den 0 °C'ye düştüğü zaman su donmaya başlar. 0 °C'ye ulaştığı anda su molekülleri kristal bir kafesin içine kilitlenmiştir. Fakat 4 °C'deyken hidrojen bağları su moleküllerini birbirinden uzaklaştırır, bu sayede aynı hacimdeki bir maddeye göre su, daha az molekül içerecektir. Buzun bu şartlar altında su yüzeyinde yüzebilmesi, su altı dünyasına gözle görülebilir bir avantaj sunar. Suda yaşayan canlılar buzdan etkilenmeksizin su altında yaşamlarını sürdürmeye devam edebilirler.

Buz Balıklar İçin Yalıtkan Bir Örtü Görevi Görür

Balıkların su altında donmamasının bir diğer nedeni, buzun yalıtkanlığıyla ilgilidir. Su, saydam bir madde olması nedeniyle ısı ve ışığı geçirebilir. Bu sayede güneş ışınları su yüzeyinden derinliklerine inerek sualtı dünyası için bir ısı kaynağı oluşturur. Isı da aynı şekilde transfer edilir. Peki buz da su kadar iyi bir iletken midir?

Suyun aksine buzun termal iletkenliği yani ısıyı iletebilme özelliği oldukça düşüktür. Bu özellik, buzulların oluştuğu soğuk havalarda havadaki soğuğun yalnızca küçük bir miktarının buz yoluyla su altına iletilmesini sağlar. Yani hava sıcaklığı çok düşük olsa dahi balıkların hissettiği sıcaklık bunun çok üstündedir. Bu durum balıkların donmadan yaşamlarına devam etmeleri için oldukça önemlidir.

Antifriz Tıpkı Arabalarda Olduğu Gibi Balıklarda da Donmayı Engeller

Balıkların vücutlarındaki antifriz özellik gösteren özel proteinler, soğuk ortamlarda donmadan yaşamalarına olanak sağlayan bir başka unsurdur. Antifriz, sıvıların donma noktasını düşüren bir yapıdır ve kış aylarında arabaların sorunsuz çalışması için radyatöre eklenen madde de aslında bir antifrizdir.

Balıklar vücut sıcaklıklarını değişen çevre sıcaklığına göre düzenleyebilen ektotermik canlılardır. Demek oluyor ki soğuk çevre koşullarında da vücut sıcaklıklarını dengeleyecek bir mekanizmaya sahiptirler. Balıklarda süreç şu şekilde işler: Normalde suyun sıcaklığı 0°C'nin altına düştüğü zaman balıkların vücut sıvılarında buz kristalleri birikmeye başlar. Bu kristaller sıvıdaki su molekülleriyle birleşirse giderek büyür ve balıklar için bir tehdit haline gelir. Tam da bu noktada antifriz proteinleri devreye girerek buz kristallerinin büyümesini engeller. Balıkların vücut sıvısında bulunan bu özel proteinler, kristal yapılara bağlanır ve balıkların vücudunda antifriz görevi görerek donma noktasını düşürürler. Bu sayede soğuk su altında balık yaşamının devamlılığını sağlarlar.

Bir canlının hayatta kalması vücudunda yer alan özel mekanizmalar ve yaşadığı çevreyle doğrudan ilişkilidir. Balıkların soğuk suda donmadan hayatta kalabilmeleri, hücre zar yapısından suyun özel durumuna ve antifriz proteinlerine kadar pek çok faktöre bağlıdır. Eğer yüzemeyeceğiniz kadar soğuk sularda bile canlı balık topluluğu görüp hayret ettiyseniz artık bunun nedenini biliyorsunuz.