Bitkilerde Su ve Minerallerin Taşınması

Bitkilerde Su ve Minerallerin Gövde ve Yapraklara Taşınması

• Bir bitkiye köklerinden giren suyun büyük bir kısmı, yapraklarındaki stomalardan (gözenek) terleme yoluyla buharlaşır.
• Stomalar, karbondioksit almak için açık oldukları sırada su da buharlaşarak bitkiden uzaklaşır.
• Bu kaçınılmaz su kaybı (terleme) bitkiye iki türlü yarar sağlar.
• Birincisi, ışık absorbe ederken çok fazla ısıyı emmiş olan yaprakların soğutulmasıdır.
• İkincisi ise topraktan alınan su ve minerallerin kökten gövde ile yapraklara doğru hareket etmesini ve bitkinin topraktan su almasını kolaylaştırmasıdır.
• Suyun bu yükselişi sırasında çözünmüş iyonlardan bitki hücreleri faydalanır.
• Böylece metabolik faaliyetleri için gerekli olan özellikle nitrat, sülfat, fosfat ve diğer iyonlardan yararlanmış olur.
• Bitkilerde terleme ile su kaybı büyük oranda stomalar ile yapılır.

• Bekçi hücreleri stoma açıklığını kontrol eder.
• Bu sayede bitkinin fotosentez sırasında gereksinim duyduğu suyun korunmasını sağlar.
• Bekçi hücrelerinin şekil değiştirmesi stomanın açılıp kapanmasına neden olur.
• Stomaların yaprak mezofiline bakan kısımlarında hava boşlukları bulunur.
• Bu boşluklarda karbondioksit, oksijen ve su buharı vardır.
• Yeterli miktarda su bulunduran ortamlarda yaşayan bitkilerde stomanın açılıp kapanmasını etkileyen en önemli faktör ışıktır.
• Stoma; gün içinde yaprak yüzeyine ulaşan ışığın şiddeti arttıkça açılır, ışığın şiddeti azaldıkça da kapanır.
• Çoğu bitki türünde mezofil dokudaki hava boşluklarında gündüz fotosentez başlayınca karbondioksit konsantrasyonunun azalması, stomanın açılmasını teşvik eder.
• Gece ise çoğu bitki türünde mezofildeki hava boşluklarında karbondioksit konsantrasyonunun artması, stomanın kapanmasına neden olur.

• Genellikle gündüzleri bekçi hücreleri, komşu epidermis hücrelerinden potasyum iyonlarını (K+) aktif taşıma ile alır. K+ iyonlarının birikimi bekçi hücrelerinde osmotik basıncın artmasını sağlar.
• Bekçi hücrelerinde fotosentez tepkimeleri sonucu üretilen glikozlar ile gün içinde nişastanın hidrolizi ile oluşan glikozlar, sükroza dönüştürülür.
• Sükroz miktarının artması da bekçi hücrelerinde osmotik basıncı artırır.
• Bu durumda komşu epiderms hücrelerinden su, bekçi hücrelerine geçer.
• Sonuç olarak bekçi hücrelerinde çevrelerindeki komşu epidermis hücrelerinden daha yüksek bir turgor basıncı oluşur.
• Ortaya çıkan basınç, bekçi hücrelerinde dış çeperin iç çepere oranla daha fazla dışa doğru hareket etmesini sağlar ve stoma açılır.

• Genellikle gece bekçi hücrelerdeki K+ iyonları komşu epidermis hücrelerine geçer.
• Bunun dışında sükroz miktarı azalır ve glikozlar nişastaya dönüştürülür.
• Bu durumda bekçi hücrelerinde suda çözünen maddelerin miktarı azalır ve osmotik basınç düşer.
• Su, bekçi hücrelerinden komşu epidermis hücrelerine geçer.
• Bekçi hücrelerinde turgor basıncı azalır.
• Basıncın azalmasıyla iç ve dış çeper eski konumlarına döner ve stoma kapanır.
• Gövdedeki lentisellerden ve yapraktaki kütikula tabakasından da terlemeyle bir miktar su kaybı olmaktadır.

​​​​​Suyun yukarı doğru taşınması

1. Kılcallık,
2. Kök basıncı ve
3. Terleme-çekim teorisi olmak üzere 3 mekanizma ile açıklanır.

1. Kılcallık Etkisi

• Suyun adezyon özelliği sayesinde ksilem çeperi ile su arasında bir çekim kuvveti oluşur.
• Su molekülleri, ksilem hücrelerinin çeperlerindeki selüloz moleküllerine tutunma eğilimindedir.
• Bunun sonucu çok ince kılcal borulardan oluşan ksilemde, su yükselir.
• Kılcallık etkisi, diğer faktörlere göre suyun yükselmesinde en az etkiye sahiptir.

2. Kök Basıncı

• Kökteki emici tüylerde topraktan su alımını kolaylaştırmak için osmotik basıncın yüksek tutulması gerekir.
• Bunun için kökte mineral ve tuzlar biriktirilir.
• Hatta gerektiğinde kökte depolanmış nişasta da hidroliz edilerek glikoza dönüştürülür ve böylece osmotik basıncın yükselmesi sağlanır.
• Bu olaylar sonucu kök emici tüylerinin osmotik basıncı, toprak çözeltisindeki osmotik basınçtan daha yüksek olur.
• Ayrıca osmotik basınçlardaki bu farklılık, bitkinin topraktan sürekli su almasını sağlar.
• Kökteki merkezî silindiri kuşatan endodermis, iyonların merkezî silindirden geri çıkmasını engeller.
• Merkezî silindirdeki mineral birikimi, osmotik basıncı artırır.
• Su, korteksten merkezî silindirdeki ksileme doğru akar.
• Suyun ksilemde akışını artıran bu basınç kök basıncı olarak adlandırılır.
• Bu basınç sayesinde su, gövde içinde yukarılara doğru ilerler.

• Ancak kök basıncı, tek başına suyun taşınması için yeterli değildir.
• Yandaki görselde bitki köklerinin suyu alması, cıvanın cam boru içerisinde yükselmesine neden olur.
• Bunun sebebi kök basıncıdır.

Gutasyon (Damlama)

• Sabahın erken saatlerinde yaprak uçlarında çiğ tanesi gibi görünen damlacıkların oluşumuna kök basıncı neden olur.
• Bu damlacıklar, çiğ değildir.
• Çiğ, havadan yoğuşarak gelen sudur.
• Bu damlacıklar, su ve minerallerin kök basıncı etkisiyle yaprak kenarlarında bulunan ksilemlerle bağlantılı hidatodlardan dışarı atılması ile oluşur.
• Bu olay gutasyon (damlama) olarak adlandırılır.
• Gutasyonda su, kök basıncı ile yapraktan dışarı atılmaya zorlanır.
• Gutasyon olayı sırasında bitkide mineral ve tuz kaybı olur.
• Bu, suyun gövde içinde yukarı doğru taşınmasında etkili bir durumdur.

Kohezyon - Gerilim Teorisi

• Terleme ile yapraktan buharlaşan bir su molekülü, ksilem içinde alt tarafta yer alan bir sonraki su molekülünü yukarı doğru çeker.
• Bu çekim gücü, yaprağın su kaybetmesi sonucu o bölgedeki ozmotik basıncın artması ile ortaya çıkar.
• Çünkü ozmotik basıncın artması, emme kuvvetini de artırır.
• Bu durum suyun yukarı doğru çekilmesine neden olur.
• Su molekülü, kutupsal bir moleküldür.
• Bir tarafı negatifken diğer tarafı pozitiftir.
• İki su molekülünün karşıt yüklü tarafları, birbirini çeker.
• Bu sırada hidrojen bağı kurulur.
• Hidrojen bağı, su moleküllerini bir arada tutar.
• Moleküllerin bu şekilde birbirlerine bağlı kalma eğilimi kohezyon olarak adlandırılır.
• Benzer bir çekim, su molekülleri ile ksilem duvarını oluşturan selüloz molekülleri arasında gerçekleşir.
• Bu tip bir çekim adhezyon olarak adlandırılır.
• Su molekülleri ve selüloz molekülleri üzerindeki karşıt elektrik yükleri, birbirini çekerek ksilemin duvarlarında su tutan hidrojen bağlarını oluşturur.
• Adhezyon, kohezyona göre çok güçlü değildir. İnce bir su sütununu tutabilir.
• Terleme, kohezyon ve adhezyon sayesinde su molekülleri bir sütun hâlinde ksilemden yukarı doğru taşınır.
• Kök bölgesinde ksilemdeki su yukarı doğru çekilince de bu bölgede osmotik basınç artar ve topraktan su çekilir.
• Bu durum kohezyon - gerilim teorisi olarak adlandırılır.
• Suyun ksilemde kökten gövde ve yapraklara taşınması, tek yönlü gerçekleşir.
• Dar çaplı trakeitlerde su daha yükseklere taşınır.
• Ksilemde su taşınması sırasında enerji harcanmaz.