Ahşap, arkeolojik ve etnografik ahşapta görülen bozulma türleri
advertisement
Doç. Dr. Cengiz ÇETİN, BEK153 Organik Eserlerde Önleyici Koruma Ders Notu DERS 8 5. AHŞAP Resim 1 1 Doç. Dr. Cengiz ÇETİN, BEK153 Organik Eserlerde Önleyici Koruma Ders Notu 5.6. Ahşapta Görülen Bozulamalar 5.6. A. Ahşabın Biyolojik Bozulması: Uygun koşullar oluştuğunda ahşap farklı biyolojik öğeler tarafından parçalanır. Mantar, bakteriler ve böcekler ahşaba saldırarak, hücre duvarındaki maddeleri kullanır veya mekanik tahribata yol açar. Doğal ortamlarda ahşap mikroorganizmalar ve böcekler tarafından hızla istila edilebilir. Böylece parçalanma süreci başlar. Yapısal polimerler daha basit moleküllere indirgenir, sonunda geriye sadece CO2 ve su kalır. Organik maddenin bu karbon döngüsü toprak ve suyun ekosistemleri için çok önemlidir. Ancak söz konusu döngü tarihi değere sahip ahşap malzemelerin de yok olmasına yol açar. 5.6. A. 1. Mantar Bozulmaları: Çeşitli ağaç türleri yapısal ve kimyasal açıdan daha dayanıklı olmakla beraber, tüm ağaçların biyolojik bozulmadan etkilendiği kesindir. Bir mantar ağacı enfekte ettiği anda, doğal açıklıklar sayesinde (basit çukurlar veya kanal öğeleri arasındaki delikli tabakalar sayesinde) veya doğrudan hücre duvarına açtığı bir delik ile hücreden hücreye geçer. Işın parenkima hücreleri gibi besin depolarına sahip hücreler öncelikle kolonize edilir. Resim 2 Bazı mantarlar sadece ağaç depo hücrelerindeki kesin kaynaklarını kullanırlar, ancak hücre duvarında önemli bir bozulmaya yol açmaz. Bunlar ahşap yüzeyinde sadece yapay renk değişimlerine yol açan bir bozulma etkisi yapar. Ahşap organizmasının ve ahşabın türüne bağlı olarak mavi, kahverengi, yeşil veya kırmızının farklı tonlarına dönüşebilir. Ahşapta hücre duvarının tahribatına yol açan mantarlar gruplara ayrılır, bu ortaya çıkan bozulmanın tipine bağlıdır. Ahşapta mantarların yol açtığı bozulma biçimleri beyaz, kahverengi ve yumuşak çürüme olmak üzere üç temel grup altında toplanabilir. a) Beyaz Çürüme: Beyaz çürüme “basidiomycet”’in tüm hücre duvarı maddelerini parçalaması soncunda görülür. Bu mantar ahşaptaki ligninin tamamen tükenmesine neden olur. Bazı cinsleri seçici 2 Doç. Dr. Cengiz ÇETİN, BEK153 Organik Eserlerde Önleyici Koruma Ders Notu olup, selüloz ve hemiselülozu fazla etkilemeksizin sadece lignine saldırır. Ahşabın tüm hücrelerine saldıran en tehlikeli mantar türü “trametes versicolor” dır. Trametes versicolor tahribatı sonucunda tahribe uğrayan ahşabın lignin ve şeker analizleri sonucunda ahşaptaki lignin, selüloz ve hemiseliloz içeriğinin yaklaşık olarak aynı oranlarda yok edildiği tespit edilmiştir. Oysa beyaz çürümeye yol açan bir başka mantar türü olan Pellinus pini ise seçici davranarak lignini yok eder, ancak selüloza dokunmaz. Bununla birlikte tek bir mantar türü aynı ahşap içinde seçici ve seçici olmayan lignin parçalanması nedeniyle farklı beyaz çürüme tiplerinden sorumlu olabilir. Makraskopik ve mikroskopik değişikliklere bağlı olarak beyaz çürüme iki ana biçimde karşımıza çıkar. 1. Tüm hücre duvarlarını aynı anda tahrip olması durumunda ağacın rengi beyaza dönüşür. Seçici olmayan bu saldırıda hücrelerin lokal olarak erozyonu söz konusudur. Hücre duvarlarının bütün bölümleri tamamen bozulur. Resim 3 2. Bazı alanlarda ligninin çürümesi beyaz çürüme yoğunlaşmalarına yol açar. Bu beyaz alanlardaki ahşap hücreleri hiç orta lamella içermezler ve hücreler birbirlerinden 3 Doç. Dr. Cengiz ÇETİN, BEK153 Organik Eserlerde Önleyici Koruma Ders Notu kopmuş durumdadır. Beyaz çürüme yoğunlaşmaları gösteren ahşapta lignin oranı %1 veya daha azken, glikoz oranı %80’den fazladır.1 Bu resimde ise orta lamellanın selüloz açısından oldukça zengin olan hücre duvarları arasındaki bölge saldırıya uğramış, lamellanın yalnızca ikincil duvarında selüloz kalmış. Bu resimde phellinus pini mantarının saldırdığı alanlarda lignin tükenmişken selüloza dokunulmamıştır. Burada mantar lingnin ve hemiselülozu seçerek yalnızca bunlara saldırmıştır. Resim 4 1 Unger ve diğ.2001, 102-104, 117-121 4 Doç. Dr. Cengiz ÇETİN, BEK153 Organik Eserlerde Önleyici Koruma Ders Notu b) Kahverengi Çürüme: Kahverengi çürümeye yol açan mantarlar, geniş kapsamlı bir depolimerizasyonla polisakkaridlerin bozulmasına neden olan basidiomycetlerdir.Bu çürümenin ileri aşamalarında selüloz ve hemiselüloz tüketilir ancak ligninin sınırlı olarak bozulduğu görülür. Kahverengi çürüme sonrasında ahşabın lignin içeriği zengin olup, kahverengi bir görünüm alır ve kuruduğunda kübik parçalara ayrılır. Kahverengi çürümeye yol açan mantar, ahşabın daha bozulmanın erken aşamalarından itibaren zayıflamasına ve ani şekilde kaybına neden olur. Resim 5 Kristal yapıdaki selülozun depolimerizasyonu polarize ışıklı mikroskopla izlenebilir. Selüloza yapılan saldırı ani ve çabuk gelişen bir tabiata sahiptir. Hücreler alışılmış formlarını korur gibi görünürlerse de selülozun hücre duvarına sağladığı gücün kaybolması nedeniyle kırılıp parçalanır. Kahverengi çürümenin erken aşamalarında ahşap hücrelerinden bazıları diğerlerine göre daha ileri derecede tahrip olur. Fakat bozulma genişledikçe tüm polisakkaridlerin depolimerizasyonu yanı sıra lignin de değişikliğe uğrar. Ligninin bir kısmı kahverengi çürüme mantarı tarafından metabolizmasına alınır, ancak yine de büyük bir bölümü çürüyen ahşabın içinde kalır. Resim 6 5 Doç. Dr. Cengiz ÇETİN, BEK153 Organik Eserlerde Önleyici Koruma Ders Notu Hücre duvarındaki selüloz ve hemiselüloz bozulup lignin değişikliğe uğrayınca mikroskobik ve yapısal farklılıklar da belirginleşir. Eğer kahverengi çürümeye uğrayan ahşap kurursa, hücre duvarında çatlamalar ve kırılmalar da ortaya çıkar.2 Resim 8 Resim 9. Kahverengi çürüme (Unger ve diğ. 2001,100, Fig. 5.29 A) Resim 10. Beyaz çürüme (Unger ve diğ. 2001,100, Fig. 5.29 B) 2 Unger ve diğ. 2001, 102, 108-117. 6 Doç. Dr. Cengiz ÇETİN, BEK153 Organik Eserlerde Önleyici Koruma Ders Notu Resim 11 Beyaz ve Kahverengi Çürümenin Oluşmasında Çevresel Etkenlerin Rolü: Çevresel etkenler beyaz ve kahverengi çürümenin oluşmasında büyük rol oynar. Bozulmanın başlaması için yeterli nemin bulunması gerekir. Lif doyma noktasının üzerinde (%28’den fazla) veya ahşabın tam olarak suya doymasından önceki evrede (hücre lümeni su ile dolmadan önce) mantar gelişir ve çürümeye neden olur. Genellikle ahşap suya doyduğunda basidiomycet üremesi için sınırlayıcı olan etken yeterli oksijen yayılımın gerçekleşmemesidir. Çoğu kahverengi veya beyaz çürüme mantarı çok düşük oksijen konsantrasyonlarına dayanabilirler, ancak anaerobik ortamlarda gelişim gösteremezler. Çürümenin yayılması ve hücre duvarlarının parçalanması için en uygun koşullar oksijen yoğunluğunun yüksek ve CO2 yoğunluğunun düşük olduğu ortamlardır. Isı ve Ph değerleri de bozulmada etken rol oynar. Ahşapların korunması için en uygun PH değeri 3.5-5.5 olup bunun daha ütünde veya daha altındaki ortamlarda mantar üremesi görülebilir. Genel olarak kahverengi çürüme mantarı beyaz çürüme mantarına göre asidik ortamlara daha dayanıklıdır. Yine bir ahşabın korunması için en uygun ısı 25-300C arasındadır. Ancak bazı mantar türleri 400C dem yüksek, 200C den düşük ısılarda da üreyebilmektedir. c) Yumuşak Çürüme: 7 Doç. Dr. Cengiz ÇETİN, BEK153 Organik Eserlerde Önleyici Koruma Ders Notu Yumuşak çürüme ascomycetler ve fungi imperfecti türü mantarlar tarafından yapılır. Bu çürüme sırasında hücre duvarlarında erozyon oluştuğu ve oyukların ortaya çıktığı saptanmıştır. Bu arada çoğu zaman beyaz çürüme olarak tanımlanan enfeksiyonların bazı türlerinin ascomycetler tarafından yapıldığı anlaşılmıştır. Bununla birlikte bugüne kadar yumuşak çürümen 120 farklı türü saptanmıştır. Yumuşak çürümenin yol açtığı en iyi bilinen ve belirgin bozulma biçimi, hücre duvarlarının içindeki selüloz mikrofibrillerine paralel olarak gelişen ve mantar enzim salgısının sonucu olan konik uçlu oyuklardır. Oyukların zincirleme sıralanışı ahşap hücrelerinin uzun eksenine paraleldir. Mantar saldırısı en çok S2 tabaksında görülmekte ise de S1 tabakasında da oyuklar oluşur. Oyukların biçimleri ve büyüklükleri ise değişiklik gösterir. Bazıları çok uzun ve ince, diğerleri ise çok kısa ve gniştir. S2 tabakasının transvers kesitindeki oyuklar yuvarlaktır. Deliklerin büyüklüğü oyukların çapına bağlıdır. Enzim aktivitesinin devam etmesi halinde oyuklar büyümekle kalmaz, yeni oyukların da oluşmasına yol açar. S 2 tabakasının tamamen tahrip olmasına dek ilerler. Orta lamella ve S3 tabakasının yumuşak çürümenin yaptığı tahribata karşı dayanıklılığı değişkenlik gösterir, ancak bununla birlikte ciddi bir mantar saldırısından sonra geriye kalan yegâne bölümlerdir. Resim 12 8 Doç. Dr. Cengiz ÇETİN, BEK153 Organik Eserlerde Önleyici Koruma Ders Notu Resim 13 Hücre duvarında bu oyukları çevreleyen alanlarda ise bozulmaya rastlanmaz. Transvers kesit incelendiğinde ise oyuk deliklerinin çevresinde amorf bir yapıya rastlanır ve bunun kalan lignin olduğu anlaşılır. Hücre duvarında görünen erozyon ahşap hücre duvarlarının incelmesine yol açar ve bazı sert ağaç türlerinde oyuk oluşumu ile aynı zamanda görülür. Bu saldırı biçimi yumuşak ağaçlarla, lignin oranı çok yüksek sert ağaçlarda nadiren görülür. Yumuşak çürümenin yol açtığı erozyon orta lamellaya kadar ilerler ve S 1 duvarından bölümler korunur. Hücre duvarı erozyonu beyaz çürüme mantarının aksine, beyaz çürümeye yol açan mantarlar yumuşak ağaçlarda da erozyona neden olurlar ve çoğu tür saldırının son aşamasında orta lamellayı da tahrip eder. Sert ağaçlardaki yumuşak ve beyaz çürüme birbirinden mikroskopik olarak ayırt edilemez. İleri derecede yumuşak çürümeye uğramış ahşap ıslakken çok yumuşaktır. Kuruma sırasında yumuşak çürümeye uğramış ahşap enine ve boyuna çatlar, rengi çok koyu kahverengi veya siyaha dönüşür. Bu tür değişimler genellikle ahşabın dış tabakalarında izlenir (yaklaşık 1-10 mm.). Bu nedenle yumuşak çürüme yüzeysel bir bozulma olarak tanınır, ancak şiddetli bir mantar saldırısı büyük ağaç kütlelerini de etkileyebilir. Bu mantarın saldırısına uğramış ahşap dayanımını büyük oranda kaybeder. 3 Resim 14. Yumuşak çürüme (Unger ve diğ., 2001, 101, Fig.5.26.C) 3 Resim 15. Yumuşak çürüme (Unger ve diğ., 2001, 103, Fig.5.27.C) Unger ve diğ. 2001, 104-105, 121-122. 9 Doç. Dr. Cengiz ÇETİN, BEK153 Organik Eserlerde Önleyici Koruma Ders Notu Suyun bulunduğu ortamlarda ise su ve kumun etkisi ile dıştaki yumuşamış tabaka parçalanıp gider ve alttaki tabakalar yeni bir saldırıya açık hale gelir. Özellikle su seviyesinde daha şiddetli olarak izlenen çürüme, ahşabı yok eden bakterilerin de etkisi ile şiddetlenebilir. Yumuşak Çürümenin Gelişmesinde Etkili Olan Ortam Koşulları: 00C üzerindeki ısılarda yumuşak çürüme görülebilir; mantarın üremesi için üst sınır ise 60-620C’dir. O2 ile CO2’in yumuşak çürümeye olan etkisi incelendiğinde ise, bu mantarların ahşap çürüten basidiomycetlere göre çok daha düşük oksijen seviyelerinde etkili olabildikleri göstermiştir. Yumuşak çürümenin ortaya çıkması için en uygun pH değerleri ise 6-8 arasıdır. Ancak pH 3-9 arasında da üreme görülmektedir. Yumuşak çürüme mantarlarının alkali koşullara basidiomycetlerden daha uyumlu oldukları da gözlenmiştir. Öte yandan, yumuşak çürümenin sualtı koşulları kadar nem oranı düşük ortamlarda da geliştiği saptanmıştır. Öyle ki basidiomycetler için çok ıslak veya çok kuru olan ortamlarda bile yumuşak çürüme mikro mantarları saldırıya geçebilmektedir. Yumuşak çürüme mantarı nem miktarındaki büyük iniş çıkışlar da uyum gösterir. Bu nedenle uzun zaman kuru olarak kalan ve nadiren ıslanan ahşaplarda dahi bu bozulma türüne rastlanabilmektedir. Bundan dolayı yumuşak çürüme mantarının basidiomycetlere göre daha geniş ve çeşitli ortam koşullarında ortaya çıktığı söylenebilir. Buna karşın yumuşak çürüme, basidiomycetler için en uygun olan koşullarda oldukça yavaş bir gelişim sergiler. Basidiomycet aktivitesini engelleyen yumuşak çürüme koşulları ise, tamamen kuru veya ıslak ağaç, az oksijen, yüksek ısı değerleri veya toksit sert ağaç salgılarının varlığıdır. Resim 16 5.6. A. 2. Bakteriler: Ahşapta bulunan bakteriler yok eden ve tahrip etmeyen olarak iki ana gruba ayrılır. 1. Yokeden bakteriler 10 Doç. Dr. Cengiz ÇETİN, BEK153 Organik Eserlerde Önleyici Koruma Ders Notu a) Çukur zarlarını yok eden b) Hücre duvarlarındaki lignin-selüloz yapıyı tahrip eden 2. Tahrip etmeyen 1. a) Çukur zarlarını yok eden bakteriler: Bu tür bakteri saldırısı suda kalan veya üzerinde ince bir su tabakası bulunan (hafifçe ıslanmış) yumuşak ahşaplarda görülür. Bakteriler traheidler içindeki çukurların zarlarına ve ışın parenkimaya saldırır (9a). Öz ağaçtaki çukur zarları dış ağaca göre daha az etkilenirler. Çukur zarları bu saldırı sonucunda çok gözenekli bir hale gelirler ve sıvı emilmesindeki artış da bu özelliği doğrular. Resim 17 1. b) Hücre duvarlarını parçalayan bakteriler: Mikroskobik düzlemde bakteri saldırısı sonucunda hücre duvarlarında üç ana tipte bozulma meydana geldiği saptanmıştır; erozyon, tünel oluşumu ve oyuklar. Erozyon: Bakterilerden kaynaklanan erozyon da beyaz çürüme mantarlarının yaptığına benzer bir erozyona neden olurlar. Bakteri ahşap hücrelerinin lümeninde gelişir ve S2 tabakasına saldırır. Bakteriler mikrofibriller boyunca dizilirler ve her bir bakteri hücre duvarını aşındırmaya başlar. Resim18 . Bakteri saldırısına uğramış hücre (Unger ve diğ., 2001, 132, Fig.5.29) 11 Doç. Dr. Cengiz ÇETİN, BEK153 Organik Eserlerde Önleyici Koruma Ders Notu Çok sayıda bakterinin birleşen etkinliği hücre duvarlarında hemen hemen bir örnek incelmeye yol açar. Bakterilerin hücre duvarı erozyonu gösteren alanlardan komşu bölgelere doğru geçiş yapması da rastlanan bir durumdur. Bu ilerleme oyukların oluşmasına neden olur ve yumuşak çürüme ile birleşerek ciddi bir tahribata yol açabilir. Orta lamella saldırının son aşamalarında bile zarar görmez. Hücre duvarını aşındıran yumuşak çürüme mantarlarının tersine erozyona yol açan bakteriler sert ağaçlar kadar yumuşak ağaları da etkiler. Resim 19 Resim 20 Resim 21 12 Doç. Dr. Cengiz ÇETİN, BEK153 Organik Eserlerde Önleyici Koruma Ders Notu Suya doymuş ahşapta bakteri saldırısının en yaygın biçimi, oksijen miktarı sınırlı iken görülen ve erozyon bakterileri tarafından yapılandır. Bu durumda S2 tabakasının bir bölümü (veya tamamı) amorf bir görünüm alır (hücre duvarı kalıntıları ve benzerlerinden oluşur) (10a-d).Selüloz da bozulmaya uğrar. Orta lamella ise etkilenmez. S 2 tabakasından büyük bölümlerde hala görülebilir. Bu tür saldırının bir başka özelliği de bozulmanın homojen olmasıdır (10b). Öyle ki, sağlam liflerin yanında ciddi bozulmuş olanlarla da karşılaşılabilir. Kuruma sırasında bozulmaya uğrayan S2 tabakası geriye dönüşü olmayan bir şekilde parçalanır. Bu parçalanma transverse düzlemde belirgin bir görüntüye sahiptir: orta lamella bir ağ yapısı oluşturur, aralarda ise tahribe uğrayan S2 tabaksı kalıntıları görülür. İleri derecede gerçekleşen erozyon bakterilerinin saldırısı ağaç gövdesinde öz ağaca kadar derinleşebilir.4 Resim 22. Erozyon bakterisi tarafından tahrip edilmiş hücre. (Unger ve diğ., 2001, 133, Fig. 5.30) Tünel Oluşumu: Bakteriler hücre duvarı içinde çok farklı bir şekilde tünel oluştururlar. Parçalanmanın büyük bölümünün meydana geldiği S2 tabakasına işler. Her tünel girişinde tek bir bakteriye rastlanır (Res.a) Duvarı andırır konsantrik yapılar muhtemelen bakterilerin gerisinde biriken polisakkaridleri içerir (Res.a-c). Bakterilerin bölünmesi bakteri saldırısına uğramış hücre sayısını artırır, bunlardan bazıları ise yeni doğrultularda tünel oluşumuna neden olurlar. Bu aktivite dallanıp genişleyen bir tünel dokusu ile sonuçlanır. Saldırının son aşamalarında ise merkezde ağır tahribata uğramış bir alan ve çevresinde ağ şeklinde tüneller görülür. Farklı bakteri türlerinin yaptığı tünel biçimleri de değişiklik gösterir (Res.d). Tünellerin orta lamellayı da kestiği izlenir. Bu ise ligninin saldırıya uğradığı anlamına gelir. Orta lamelladaki tüneller bakterilerin tüm ahşap yapısna yayılımı demektir. İleri derecede bakteri saldırısının ardından bile tahribe uğramış 4 Unger ve diğ. 2001, 132-136. 13 Doç. Dr. Cengiz ÇETİN, BEK153 Organik Eserlerde Önleyici Koruma Ders Notu ahşabın parçalanmadığı görülür. Zira orta lamella ve S3 tabakası lokal olarak ciddi tahribata uğrarken, hücre duvarı tabakalarından büyük kısımlar kalacaktır. Resim 23. Terrado nevalisin neden olduğu bozulma (Unger ve diğ, 2001, 135, Fig.5.35) 14 Doç. Dr. Cengiz ÇETİN, BEK153 Organik Eserlerde Önleyici Koruma Ders Notu Oyuk Oluşumu: Tüneller gibi oyuk oluşumu da hücre duvarı içinde gerçekleşir. S2 tabakası içinde değişik boyutlarda köşeli oyuklar meydana gelir. Oyuklar hücre duvarına giren bir ya da birkaç bakteri tarafından yaratılır (Res. a-c). Bu oyuklar daha sonra bakteri sayısının da artması ile büyüyecektir. Oyuklar çoğu zaman dikdörtgen biçimlidir ve yumuşak çürümenin yol açtığı oyukların tersine liflerin uzunlamasına eksenine diktirler. Resim 24 15 Doç. Dr. Cengiz ÇETİN, BEK153 Organik Eserlerde Önleyici Koruma Ders Notu Makrooskopik Görünüm ve Kuvvet Özellikleri: 1. Sadece çukur zarlarının tahribe uğradığı ahşapta yapısal bir değişim görülmez. Uzun süreli depolama sonucunda renk değişimine rastlanabilir, kuvvet kaybı ise çok azdır. 2. Erozyon yol açan bakterilerin saldırısına uğrayan ahşap çok koyu renktedir ve yüzey tabakalarında derin çatlaklar oluşmuştur (Res. a-b), daha az etkilenmiş alanlar ise grimsi bir renge dönüşür. Resim 25 3. Tünel oluşturan bakterilerin saldırısına uğrayan ahşapta ise renk değişimi genellikle açık kahverengi veya açık sarı şeklinde izlenir. Nemli, tamamen bozulmaya uğramış ahşap çok yumuşaktır. Dayanım kuvvetinin azaldığı kesindir. 4. Bakterilerin yol açtığı bozulma mantarların yaptığı tahribata göre daha yavaş ilerler. Eğer ortam koşulları mantar üremesi için uygunsa bakteri üremesi buna yetişemez. Özellikle denizaltı koşullarında ahşap çürüten bakterilerin etkin olduğu bilinmektedir, bu nedenle batıklara ait ahşap elemanlarda mikrobik tahribatın büyük bölümü bakterilere aittir.5 5 Unger ve diğ. 2001, 132-135. 16 Doç. Dr. Cengiz ÇETİN, BEK153 Organik Eserlerde Önleyici Koruma Ders Notu Kaynakça Edlin, 1969 Edlin, H. L., What Wood is That? A Manual of Wood Identfication, London 1969. MCGiffin, 1992 McGiffin, R. F., Furniture Care and Conservation, Tennessee 1992. Pina, 2003 Pina, L., Furniture in History 3000 B.C.-2000 A.D., New Jersey 2003. Sease, 1994 Sease, C., A Conservation Manual for the Field Arcaeologist, Los Angeles 1994. Spirydowicz, 2002 Spirydowicz, K., “Arkeolojik Kazılarda Ahşap ve Bitkisel Malzemelerin Konservasyonu”, Kazı Notları: Arkeolojik Konservasyon ve Antik Yerleşimlerin Korunması için Pratik Rahber Sayı 15, Japon Anadolu Arkeoloji Enstitüsü, Ankara 2002. Stolow 1979 Stolow, N., Conservation Standard for Works of art in Transit and on Exhibition, Geneva 1979. Stolow 1981 Stolow, N., Procedures and Conservation Standards for Museum Collections in Transit and on Exhibition, Geneva 1981. Unger ve diğ. 2001 Unger, A. – Schniewind, A. P. – Unger, W., Conservation of Wood Artifacts, Berlin 2001. Watkinson 1981 Watkinson, D., First Aid for Finds, London 1981. 17
