Bitkilerde Madde Taşınması

Bitkilerde Madde Taşınması

Bitkiler, yaşamlarını sürdürebilmek için su, mineral ve organik besin maddelerini taşımak zorundadırlar. Bu taşınım işlemi, bitkilerin büyümesi, gelişmesi ve çevresel koşullara uyum sağlaması açısından kritik bir öneme sahiptir. Bitkilerde madde taşınması üç ana mekanizma ile gerçekleşir: köklerde su ve mineral emilimi, ksilem aracılığıyla bu maddelerin taşınması ve floem aracılığıyla organik besinlerin taşınması.

1. Köklerde Su ve Mineral Emilimi

Köklerin Yapısı ve Fonksiyonu:

• Kökler, bitkilerin toprağa tutunmasını sağlarken aynı zamanda su ve minerallerin bitkiye alınmasında temel rol oynar.
• Köklerde bulunan emici tüyler, su ve mineral emilim yüzeyini artırır.

Su ve Mineral Alımı:

• Su, osmoz yoluyla kök hücrelerine girer. Topraktaki suyun kök hücrelerine geçişi, kök hücrelerindeki su potansiyelinin daha düşük olmasından kaynaklanır.
• Mineraller, aktif taşıma ve pasif difüzyon süreçleri ile kök hücrelerine alınır. Aktif taşıma enerji gerektirir ve minerallerin kök hücrelerine karşı konsantrasyon gradyanına zıt yönde taşınmasını sağlar.

2. Ksilem ile Taşınma

Ksilemin Yapısı ve Fonksiyonu:

• Ksilem, su ve minerallerin köklerden yapraklara taşınmasını sağlayan boru şeklindeki iletim dokusudur.
• Ksilem hücreleri ölü hücrelerdir ve içlerindeki boşluk, su ve mineral taşınmasını sağlar.

Su ve Mineral Taşınımı:

• Kök Basıncı: Topraktan suyun kök hücrelerine osmoz yoluyla alınması sonucu oluşan basınç, suyu ksilem boyunca yukarı doğru iter.
• Transpirasyon-Çekim Teorisi: Yapraklardaki stomaların açılmasıyla su buharı dışarı çıkar ve bu olay transpirasyon olarak adlandırılır. Transpirasyon suyun ksilem boyunca yukarı çekilmesini sağlar.
• Kohezyon ve Adezyon: Su molekülleri arasındaki kohezyon kuvveti ve su moleküllerinin ksilem çeperlerine yapışması (adezyon), su sütununun kopmadan yukarı doğru taşınmasını sağlar.

3. Floem ile Taşınma

Floemin Yapısı ve Fonksiyonu:

• Floem, organik besinlerin (özellikle fotosentez sonucu oluşan glikozun) bitki boyunca taşınmasını sağlayan dokudur.
• Floem hücreleri canlı hücrelerdir ve sitoplazmalarında organik besinleri taşırlar.

Organik Besin Taşınımı:

• Kaynak-Yükleme: Fotosentez sonucu yapraklarda üretilen glikoz, floem hücrelerine yüklenir. Bu işlem aktif taşıma ile gerçekleşir.
• Basınç Akışı Mekanizması: Floemde basınç akışı teorisi ile organik besinler taşınır. Yapraklarda (kaynak) yüklenen glikoz, suyun floeme osmoz yoluyla geçişine neden olur ve basınç oluşturur. Bu basınç, glikozun bitkinin diğer kısımlarına (lavralar ve kökler gibi) (havuz) taşınmasını sağlar.
• Havuz-Boşaltma: Floem ile taşınan organik besinler, bitkinin büyüyen veya depolama yapan kısımlarında floem hücrelerinden boşaltılır. Bu işlem pasif veya aktif taşıma ile gerçekleşir.

Bitkilerde madde taşınması, su ve minerallerin köklerden alınarak ksilem ile yapraklara taşınması ve fotosentez sonucu oluşan organik besinlerin floem aracılığıyla bitkinin diğer kısımlarına dağıtılması şeklinde gerçekleşir. Bu süreçler, bitkilerin büyümesi, gelişmesi ve çevresel koşullara uyum sağlamasında hayati öneme sahiptir.

1. Köklerde Su ve Mineral Emilimi

Köklerin Yapısı ve Fonksiyonu:

• Kökler, bitkilerin topraktan su ve mineral maddeleri emmesini sağlayan temel organlardır. Köklerin en dış kısmında bulunan epidermis hücreleri ve epidermis hücrelerinden uzanan kök tüyleri, emilim yüzey alanını artırarak su ve mineral maddelerin etkin bir şekilde alınmasını sağlar.

Su ve Mineral Alımı:

• Osmoz: Su, osmoz mekanizması ile düşük yoğunluktaki bölgeden (toprak) yüksek yoğunluktaki bölgeye (kök hücrelerinin sitoplazması) doğru geçer. Bu geçiş, kök hücrelerinin su potansiyelinin topraktan daha düşük olmasından kaynaklanır. Su potansiyeli farkı, suyun kök hücrelerine girmesine neden olur.
• Aktif Taşıma: Mineral maddeler, kök hücrelerine aktif taşıma yoluyla alınır. Aktif taşıma, enerji gerektiren bir süreçtir ve ATP kullanılarak gerçekleştirilir. Mineral maddeler, kök hücrelerinin hücre zarında bulunan taşıyıcı proteinler aracılığıyla, düşük konsantrasyondan yüksek konsantrasyona doğru taşınır. Bu süreç, bitkinin ihtiyaç duyduğu besin elementlerini topraktan alabilmesi için kritik öneme sahiptir.

Epidermis Hücreleri ve Kök Tüyleri:

• Köklerin epidermis hücreleri, su ve minerallerin bitkiye alınmasında ilk temas noktasıdır. Epidermis hücrelerinden çıkan ince uzantılar olan kök tüyleri, toprakla temas yüzeyini artırarak emilim kapasitesini artırır. Kök tüylerinin ince ve uzun yapısı, su ve minerallerin toprağın küçük boşluklarından etkin bir şekilde alınmasını sağlar.

Su ve Mineral Maddelerin Toprakta Taşınması:

• Su ve mineral maddeler, toprak çözeltisi içinde çözünmüş hâlde bulunur. Bitki kökleri bu maddeleri alarak bitkinin iç kısımlarına taşır. Su ve mineral maddeler, köklerdeki ksilem dokusuna geçiş yaparak bitkinin diğer kısımlarına (yapraklar, gövde vb.) taşınır.

Bu mekanizmalar sayesinde bitkiler, toprakta bulunan su ve mineral maddeleri etkin bir şekilde emerek hayatta kalabilir ve büyüyebilirler. Su ve mineral maddelerin köklerde emilimi, bitkilerin sağlıklı bir şekilde gelişmesi ve fotosentez gibi hayati süreçleri gerçekleştirebilmesi için temel bir süreçtir.

2. Ksilem ile Taşınma

Emilen su ve mineraller, ksilem adı verilen özel iletim dokuları aracılığıyla bitkinin toprak üstü organlarına taşınır. Ksilem, ölü hücrelerden oluşan boru şeklindeki yapılardan meydana gelir ve suyun iletilmesinde önemli bir rol oynar. Ksilemde su taşınımı, kök basıncı, kılcallık ve terleme-çekim teorisi ile açıklanır.

Ksilemin Yapısı ve Fonksiyonu:

• Ksilem, su ve minerallerin köklerden yapraklara ve bitkinin diğer kısımlarına taşınmasını sağlar. Ksilem hücreleri ölüdür ve içlerinde boşluk vardır. Bu boşluk, suyun ve minerallerin taşınmasını kolaylaştırır.

Ksilemde Su Taşınım Mekanizmaları:

1. Kök Basıncı:

   • Kök basıncı, kök hücrelerinin suyu aktif olarak ksileme pompalaması ile oluşur. Kök hücreleri, topraktan suyu osmoz yoluyla alır ve bu su ksilem hücrelerine pompalanır. Kök basıncı, özellikle gece saatlerinde ve düşük transpirasyon koşullarında etkilidir. Bu basınç, suyun ksilem boyunca yukarı doğru itilmesine yardımcı olur ve suyun bitkinin üst kısımlarına taşınmasını sağlar.

2. Kılcallık:

   • Kılcallık, suyun dar ksilem borularında yukarı doğru hareket etmesini sağlar. Ksilem boruları dar ve tüp şeklindedir, bu da suyun yüzey gerilimi ve adezyon kuvvetleri ile borularda yukarı doğru taşınmasına olanak tanır. Su molekülleri, ksilem borularının iç yüzeyine yapışarak (adezyon) ve birbirlerine tutunarak (kohezyon) dar borularda yükselir.

3. Terleme-Çekim Teorisi:

   • Terleme-çekim teorisi, yapraklarda gerçekleşen terleme (transpirasyon) ile suyun yapraklardan buharlaşması sonucu oluşan çekim kuvveti ile suyun yukarı taşınmasını açıklar. Transpirasyon sırasında yaprakların yüzeyindeki stomalar (gözenekler) aracılığıyla su buharı kaybedilir. Bu su buharı kaybı, yaprak hücrelerinde su potansiyelini düşürür ve ksilem borularında suyun yapraklara doğru çekilmesine neden olur. Bu çekim kuvveti, suyun köklerden yapraklara kadar olan yolculuğunu sağlar. Terleme-çekim teorisi, suyun bitkinin en yüksek noktalarına kadar ulaşmasını sağlar ve bitkilerin su ve mineral maddelerini etkin bir şekilde taşımalarını mümkün kılar.

Bu mekanizmalar, bitkilerin su ve mineralleri topraktan alarak bitkinin tüm organlarına taşımalarını sağlar. Ksilem aracılığıyla su taşınımı, bitkilerin fotosentez yapabilmesi, büyüyebilmesi ve çevresel koşullara uyum sağlayabilmesi için hayati bir öneme sahiptir.

3. Floem ile Organik Besin Taşınması

Fotosentez sonucu yapraklarda üretilen organik besinler, floem adı verilen özel iletim dokuları aracılığıyla bitkinin diğer organlarına taşınır. Floem, canlı hücrelerden oluşan kalburlu borular ve arkadaş hücrelerinden meydana gelir. Organik besinlerin floem içinde taşınması, kaynak (üretici organlar) ve havuz (tüketici organlar) arasında bir basınç akışı mekanizması ile gerçekleşir.

Floemin Yapısı ve Fonksiyonu:

• Kalburlu Borular: Floemdeki kalburlu borular, bitkinin farklı organları arasında organik maddelerin taşınmasında rol oynar. Bu borular, floem hücrelerinin üst üste gelmesiyle oluşur ve aralarında delikli yapılar (kalburlar) bulunur. Bu delikler, organik maddelerin akışını sağlar.
• Arkadaş Hücreleri: Arkadaş hücreleri, kalburlu borulara bitişik olarak bulunan ve onlara destek sağlayan hücrelerdir. Arkadaş hücreleri, organik besinlerin kalburlu borulara yüklenmesinde ve taşınmasında önemli rol oynar.

Floemde Organik Besin Taşınım Mekanizması:

1. Kaynak ve Havuz Organları:

   • Kaynak Organlar: Fotosentez sonucu organik besinlerin (şekerlerin) üretildiği yapraklar ve diğer yeşil organlar, kaynak organlar olarak adlandırılır. Bu organlarda üretilen besinler, floem hücrelerine yüklenir.
   • Havuz Organlar: Büyüme, gelişme veya depo amacıyla besinlere ihtiyaç duyan kökler, meyveler, tohumlar gibi organlar, havuz organlar olarak adlandırılır. Havuz organlar, floem aracılığıyla taşınan besinleri alır ve kullanır.

2. Basınç Akışı Hipotezi:

   • Yükleme: Kaynak organlarda üretilen şekerler, arkadaş hücreleri aracılığıyla aktif taşıma ile floem hücrelerine (kalburlu borulara) yüklenir. Bu süreç, enerji gerektirir ve ATP kullanılarak gerçekleştirilir.
   • Basınç Farkı Oluşumu: Floem hücrelerine yüklenen şekerler, osmotik basıncı artırır ve suyun ksilemden floem hücrelerine geçmesine neden olur. Bu su geçişi, floemde bir turgor basıncı oluşturur.
   • Taşınma: Oluşan basınç farkı, şekerlerin floem boyunca havuz organlara doğru hareket etmesini sağlar. Floemdeki basınç akışı, şekerlerin kaynak organlardan havuz organlara taşınmasını mümkün kılar.
   • Boşaltma: Havuz organlarda şekerler floemden aktif taşıma ile çıkarılır ve kullanılır. Bu süreç, floemdeki basıncı düşürerek şekerlerin taşınmasını devam ettirir.

Bu mekanizmalar, bitkilerin fotosentez sonucu ürettikleri organik besinleri etkin bir şekilde taşımalarını sağlar. Floem aracılığıyla taşınan besinler, bitkilerin büyümesi, gelişmesi ve enerji gereksinimlerinin karşılanması için kritik öneme sahiptir. Bu süreç, bitkilerin çeşitli çevresel koşullara uyum sağlamasında ve hayatta kalmasında önemli bir rol oynar.

Bitkilerde madde taşınması, su, mineral ve organik besinlerin bitki içinde dağıtılması için karmaşık ve etkili bir mekanizmadır. Köklerde başlayan emilim süreci, ksilem ve floem aracılığıyla bitkinin tüm organlarına yayılır. Bu taşınım mekanizmaları, bitkilerin sağlıklı büyümesi ve gelişmesi için hayati öneme sahiptir.

• Köklerde Su ve Mineral Emilimi: Kök hücreleri, su ve mineralleri osmoz ve aktif taşıma mekanizmaları ile emer.
• Ksilem ile Taşınma: Ksilem, köklerden emilen su ve minerallerin bitkinin toprak üstü organlarına taşınmasını sağlar. Bu süreçte kök basıncı, kılcallık ve terleme-çekim teorisi gibi mekanizmalar etkilidir.
• Floem ile Organik Besin Taşınması: Fotosentez sonucu yapraklarda üretilen organik besinler, floem aracılığıyla bitkinin diğer organlarına taşınır. Bu taşınma, kaynak ve havuz organlar arasında bir basınç akışı mekanizması ile gerçekleşir.

Bu süreçlerin anlaşılması, tarım ve bitki biyolojisi alanlarında önemli uygulamalara yol açabilir. Bitkilerin su ve besin taşıma mekanizmalarını kavramak, tarımda verimliliği artırma, bitki hastalıkları ile mücadele etme ve çevresel koşullara dayanıklı bitki türleri geliştirme gibi alanlarda önemli katkılar sağlar. Bu nedenle, bitkilerde madde taşınmasının temel mekanizmalarının detaylı olarak incelenmesi ve anlaşılması, hem temel bilimler hem de uygulamalı bilimler açısından büyük öneme sahiptir.

Köklerde Su ve Mineral Emilimi

► Bitkiler, mineralleri ve suyu kökleri aracılığıyla alır.

► Aldıkları mineraller ve su yardımıyla fotosentez tepkimelerinde karbonhidrat, yağ, protein, DNA ve RNA gibi organik maddelerin sentezini gerçekleştirir.

► Ayrıca su ve mineraller; bitkilerde gerçekleşen yaşamsal faaliyetlerin düzenlenmesinde görev alan DNA, RNA, enzim, hormon ve klorofil gibi moleküllerin sentezi ve çalışması için de gereklidir.

Suyun Önemi ve Turgor Basıncı

Su, bitki hücrelerinin sitoplazmasının oluşumunda önemli bir işlev görür. Su sayesinde bitki hücreleri, sitoplazmalarında metabolik olayları ve kimyasal reaksiyonları gerçekleştirir. Ayrıca su, hidroliz ve fotosentez gibi metabolik olaylara katılır. Su, bitki hücrelerinde yarattığı turgor basıncı ile toprak üstü organların dik durmasına yardımcı olur.

• Ayrıca turgor, büyüme döneminde hormonların etkisiyle hücrelerin uzamasını sağlar.
• Böylece bitkinin büyüme ve gelişmesinde önemli rol oynar.
• Mineraller, hücrelerdeki osmotik basıncın düzenlenmesinde rol oynar.
• Fotosentez sonucu üretilen organik besinler; kökler, dallar, çiçekler ve meyvelerin oluşumunda görev alır.
• Kök sistemi, bitkinin toprağa tutunmasını sağlar.
• Bunun dışında en önemli görevlerinden biri de yapraklardan terleme ile kaybedilen büyük miktarlardaki suyun tekrardan topraktan alınmasını sağlamaktır.
• Bitkinin topraktan aldığı suyun büyük bölümü, genç köklerle alınır.
• Su ve minerallerin emilimi, direkt olarak epidermisten farklılaşmış olan emici tüylerle gerçekleştirilir.
• Kök ucunun birkaç milimetre üzerinde bulunan emici tüyler, emilim için oldukça büyük bir yüzey alanı oluşturur.
• Kökteki emici tüyler, topraktan aktif taşıma ile aldığı mineral ve tuzları biriktirir.
• Bu birikim, emici tüylerdeki osmotik basıncın toprak çözeltisine göre daha yüksek olmasını sağlar.
• Bu sayede kökteki emici tüylere osmozla su geçer. Su; emici tüylerden epidermise, epidermisten kök korteksine (parankimasına), korteksten de endodermise ulaşır.
• Endodermis duvarlarındaki kaspari şeridi suya geçirimsizdir.

Kaspari Şeridi

• Kaspari şeridi, su moleküllerini belirli bölgelerden geçmeye zorlayan bir bariyerdir.
• Su, endodermis içinde belirli bölgelerden hareket ederek merkezî silindirdeki ksileme ulaşır.
• Ksileme ulaşan su, kök ve gövde içerisinde yukarı doğru hareket ederek yapraklara kadar ulaşır.

Minerallerin Topraktan Alınması

• Bitkiler, ihtiyaç duydukları mineralleri toprak çözeltisinden suda çözünmüş hâlde alır. Toprak çözeltisindeki minerallerin bileşimi sabit değildir. Toprak çözeltisi ile toprağın üst katmanındaki organik kalıntılar arasında sürekli bir denge bulunmaktadır. Toprak çözeltisindeki mineral maddeler, organik atıklar ayrıştırılarak ve çözeltiye mineral maddeler verilerek sürekli yenilenmektedir.

Toprak çözeltisinde çözünmüş hâlde bulunan mineral maddelerin bitkiler tarafından alınabilmesi iki yolla olur.

1. Birinci yol, pasif taşımadır. Enerji harcanmadan difüzyon yoluyla mineraller bitkiye alınır.
2. İkinci yol ise aktif taşımadır. Metabolik olaylara bağlı olarak üretilen ATP’nin harcanması sonucu aktif taşıma ile mineral alımı ya da birikimi gerçekleşir.

• Bitkilerin bulundukları ortamda en iyi şekilde gelişim gösterebilmesi için toprakta besin elementlerinin optimum düzeyde bulunması gerekir.

Makro Elementler

• Bitkilerin yaşamsal faaliyetleri için çok fazla ihtiyaç duyduğu elementlere makro elementler adı verilir. Bu elementler; karbon (C), oksijen (O), hidrojen (H), azot (N), potasyum (K), kalsiyum (Ca), magnezyum (Mg), fosfor (P), kükürt (S) tür. Bu elementlerden bazıları bitkinin yapısını oluşturan organik bileşiklerin başlıca bileşenidir. Bazıları da bileşik enzim yapısında kofaktör olarak bulunur ve enzim aktivasyonunu sağlar.

Mikro Elementler

• Bitkilerin yaşamsal faaliyetleri için çok az miktarda ihtiyaç duyduğu elementlere mikro elementler adı verilir. Bu elementler; klor (Cl), demir (Fe), bor (B), mangan (Mn), çinko (Zn), bakır (Cu), nikel (Ni), molibden (Mo) dir. Bu elementler, bileşik enzim yapısında kofaktör olarak bulunur ve enzim aktivasyonunu sağlar.
• Makro ve mikro elementlerin eksikliğinde metabolik faaliyetlerde aksaklıklar ortaya çıkar. Bu durumda bitkide hastalıklar ve anormallikler oluşur.

Köklerde mineral madde emilim hızı, farklı etmenler tarafından kontrol edilir. Bunlar;

1. Topraktaki oksijen miktarı,
2. Toprak sıcaklığı,
3. Işık miktarı,
4. Toprak pH’ı,
5. Topraktaki minerallerin derişimi ve
6. Topraktaki yararlı mikroorganizmaların sayısı gibi etmenlerdir.

Gübre ve Gübreleme

• Topraktan yüksek verim alınması için topraktaki mineral dengesinin korunması gerekmektedir.
• Bitkilerin topraktan aldıkları minerallerin miktarının azalması, bitki gelişimini olumsuz etkiler.
• Toprağın verimini artırarak büyüme ve gelişmesini olumlu etkileyen maddelere gübre, bu maddelerin toprağa eklenmesine gübreleme adı verilir.

Minimum Kuralı (Yasası)

• Canlı organizmaların yaşamsal faaliyetlerini (madde değişimi, büyüme, gelişme, üreme vb.) yürütebilmeleri için yaşadıkları ortamda bazı faktörlerin (su, mineral, sıcaklık, karbondioksit miktarı, ışık miktarı gibi) bulunması gerekir.
• Bu faktörlerin ortamda bulunmasının yanında her birinin belirli bir düzeyin üzerinde bulunması zorunludur.
• Bitkinin yaşam fonksiyonları üzerinde etkili olan en az düzeydeki herhangi bir faktör, diğer faktörler optimum düzeyde olsa bile bitkinin büyümesini sınırlandırır.
• Bu konuyu Alman bilim adamı Justus Von Liebig (Custus Von Liebig) Minimum kuralı ile açıklamıştır.
• Bazı bitkiler, su ve mineral alımını artırmak için bazı bakteri ve mantar türleri ile ortak yaşam kurar.
• Bazı bitkiler köklerinde nodül ya da mikoriza gibi özelleşmiş yapılar bulundurur.
• Köklerle kurulan bu ortak yaşam sayesinde ortaklık kuran canlıların beslenme imkânı artar.

Mikoriza

• Mikoriza, belirli bir mantar türü ve bir bitki kökü arasında kurulan ortak birlikteliktir.
• Tohumlu bitkilerin çoğu, mikoriza oluşturarak toprağın suyunu emmek için yüzey alanlarını artırır.
• Mantarlar, su ve inorganik iyonları emen hif adı verilen ipliklere sahiptir.
• Hifler, kökün etrafını sarar.

• Mantarın bir kısmı bitki kökünün bir parçası hâline gelir.
• Geri kalan kısmı, emilim için geniş bir yüzey oluşturarak toprak içine doğru uzanır.
• Mantar hiflerinin topraktan aldığı su ve iyonlar, hiflerden bitkinin kök hücrelerine geçer.
• Buradan da ksilem vasıtasıyla diğer bitki hücrelerine nakledilir.
• Mikorizalar özellikle fosfor, demir, çinko ve bakırı topraktan emmede köklerden daha etkilidir.
• Mikoriza birlikteliğinde hem mantar hem de bitki fayda sağlar.
• Bitki, mantardan su ve iyonları alır; mantar ise bitkiden ihtiyaç duyduğu besinleri alır.

Nodül

• Azot ihtiyacı fazla olan fasulye, bezelye, soya fasulyesi, bakla, yer fıstığı, yonca gibi baklagillerin kökleri ile toprakta yaşayan ve havanın serbest azotunu bağlayabilen Rhizobium cinsi bakteriler arasında ortak yaşam görülür.
• Rhizobium bakterilerinin bu bitkilerin köküne yerleşmesiyle nodül adı verilen yumrular oluşur.
• Bu ortak yaşamda bakteriler; havanın serbest azotunu (N), bitki tarafından kullanılmak üzere amonyuma (NH4 +) dönüştürür.
• Böylece bitki, azot ihtiyacını karşılamış olur.
• Bitki de bakterilerin ihtiyaç duyduğu organik besinleri bakteriye sağlar.
• Baklagil bitkileri ile azot bağlayıcı bakterilerin fayda sağlayan bu ilişkileri, bitkilerin azotça fakir topraklarda gelişmesini sağlar.
• Bu ilişkinin ekosistem için başka faydaları da vardır.
• Örneğin baklagil bitkilerinin ölmesi ve ayrışması durumunda toprak, azotça zenginleşir.
• Diğer bitki türleri de bu azottan faydalanır.

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.

Bitkilerde Fotosentez Ürünlerinin Taşınması

• Hücreler tarafından üretilen besinlerin ve metabolik faaliyetler için gerekli bazı maddelerin bitkide farklı bölgelere taşınması gerekir.
• Fotosentezle üretilen glikoz, floem vasıtasıyla taşınır.
• Glikoz, bazı hücrelerde fotosentezle üretilir. Fotosentez yapamayan hücrelere ise bu glikozun ulaştırılması gerekir.
• Glikoz enerji sağlamak için hücrelerde kullanılır ve enerji depolaması için nişasta da dâhil olmak üzere çeşitli moleküllere dönüştürülür.
• Farklı bölgelere gönderilen glikoz floem öz suyu adı verilen sulu bir çözeltide taşınır.

Basınç Akışı Teorisi ve Bitkilerde Madde Taşınması

Bitkiler, yaşamsal faaliyetlerini sürdürebilmek için su, mineral ve organik besinleri farklı taşınım mekanizmaları ile taşır. Bu mekanizmalardan biri de basınç akışı teorisi olarak bilinir. Bu teori, bitkilerde organik besinlerin (özellikle şekerlerin) floem adı verilen iletim dokuları aracılığıyla taşınmasını açıklar.

Basınç Akışı Teorisi Nedir?

Basınç akışı teorisi, fotosentez sonucu yapraklarda üretilen sakkaroz gibi organik besinlerin, bitkinin diğer kısımlarına nasıl taşındığını açıklar. İşlem şu şekilde gerçekleşir:

Kaynak Hücreler ve Sakkaroz Üretimi:

• Yapraklardaki mezofil hücreleri, fotosentezle sakkaroz üretir.
• Bu sakkaroz, yaprak hücrelerinin çevresine doğru gönderilir ve yaprak bu nedenle "kaynak" (source) olarak adlandırılır. Kaynak, organik besinlerin üretildiği yerdir.

Aktif Taşıma:

• Üretilen sakkaroz, aktif taşıma yoluyla ATP kullanılarak arkadaş hücrelere pompalanır.
• Arkadaş hücrelerden ise yine aktif taşıma ile kalburlu borulara (floem) gönderilir. Bu taşıma işlemi sakkaroz konsantrasyonunu kalburlu borularda artırır.

Ozmotik Basınç ve Su Taşınımı:

• Kalburlu borularda sakkaroz konsantrasyonunun artması, ozmotik basıncı yükseltir.
• Bu basınç artışı, ksilemden osmoz yoluyla suyun çekilmesine neden olur.

Kütle Akışı:

• Ksilemden çekilen su, kalburlu borularda bir basınç oluşturur.
• Bu basınç, sulu çözeltinin (şeker-su karışımı) su basıncının daha düşük olduğu kalburlu boru bölgelerine doğru akmasına neden olur. Bu süreç "kütle akışı" olarak adlandırılır.

Havuz Organlar:

• Kalburlu borulardan arkadaş hücrelere ve oradan da kök hücrelerine sakkaroz taşınır. Bu taşıma işlemi yine ATP harcanarak aktif taşıma ile gerçekleşir.
• Kökler, gövde uçları, gövdeler ve meyveler gibi şekerlerin depolandığı organlar "havuz" (sink) olarak adlandırılır.
• Havuz organlar, sakkarozun depolandığı veya kullanıldığı bitki kısımlarıdır.

Ozmotik Basınç Düşüşü ve Su Dönüşü:

• Sakkarozun kalburlu borulardan kök hücrelere geçmesi, kalburlu borulardaki ozmotik basıncı düşürür.
• Bu durum, suyun osmozla tekrar ksileme dönmesini sağlar. Böylece su basıncı düşer ve çözeltiler diğer bölümlerden akmaya devam eder.

Basınç Akışı Teorisinin Önemi

Basınç akışı teorisi, bitkilerin hayatta kalması ve büyümesi için hayati öneme sahiptir. Bu süreç, bitkinin farklı organları arasında gerekli besinlerin etkin bir şekilde taşınmasını sağlar. Ancak, bazı durumlarda bu süreç zarar görebilir. Örneğin, kirpi, tavşan veya diğer memeliler, gövdeyi çevreleyen kabuk kısmını kemirerek floem dokusuna zarar verebilir. Bu durum, floem öz suyunun köklere doğru hareketini engeller. Sonuç olarak, bitki kökleri, yapraklar ve gövdelerden gerekli maddeleri alamaz ve bir süre sonra kökte depo edilen nişasta tükenir. Kök hücreleri canlılığını kaybeder, topraktan su ve mineral alımı durur, fotosentez aksamaya başlar ve bitki sonunda ölür.

Bitkilerde madde taşınması, basınç akışı teorisi ile açıklanan karmaşık ve hayati bir süreçtir. Bu teori, bitkilerin hayatta kalmasını ve büyümesini sağlamak için gerekli besinlerin etkin bir şekilde taşınmasını sağlar. Bu süreçlerin anlaşılması, tarım ve bitki biyolojisi alanlarında önemli uygulamalara yol açabilir.

Konuya Ait Çıkmış Sorular