Bitki Ve Bilim

Bunu bir örnekle şöyle açıklayabiliriz Şeker kamışı ve mısır gibi uzun süre sıcağa ve kuru havaya maruz kalan bitkilerde, gözenekler suyu muhafaza edebilmek için gün boyunca tamamen ya da kısmen kapalı kalırlar Bu bitkilerin de gündüz fotosentez yapabilmek için karbondioksit almaları gerekir Normal şartlar altında bunu sağlayabilmek için de gözeneklerinin olabildiğince açık olması gerekir Bu imkansızdır Çünkü böyle bir durumda bitki, sıcaklığa rağmen sürekli açık olan gözenekleri yüzünden devamlı su kaybeder ve bir süre sonra da ölür Bu nedenle bitkinin gözeneklerinin kapalı olması gereklidir

FOTOSENTEZ

Dünya, canlı yaşamına en uygun olacak şekilde, özel olarak tasarlanmış bir gezegendir Atmosferindeki gazların oranından, güneşe olan uzaklığına, dağların varlığından, suyun içilebilir olmasına, bitkilerin çeşitliliğinden yeryüzünün sıcaklığına kadar kurulmuş olan pek çok hassas denge sayesinde dünya yaşanabilir bir ortamdır

Yaşamı oluşturan öğelerin devamlılığının sağlanabilmesi için de hem fiziksel şartların hem de bazı biyokimyasal dengelerin korunması gereklidir Örneğin nasıl ki canlıların yeryüzünde yaşamaları için yer çekimi kuvveti vazgeçilmez ise, bitkilerin ürettiği organik maddeler de yaşamın devamı için bir o kadar önemlidir

İşte bitkilerin bu organik maddeleri üretmek için gerçekleştirdikleri işlemlere, daha önce de belirttiğimiz gibi fotosentez denir Bitkilerin kendi besinlerini kendilerinin üretmesi olarak da özetlenebilecek olan fotosentez işlemi, bunların diğer canlılardan ayrıcalıklı olmasını sağlar Bu ayrıcalığı sağlayan, bitki hücresinde insan ve hayvan hücrelerinden farklı olarak güneş enerjisini direkt olarak kullanabilen yapılar bulunmasıdır Bu yapıların yardımıyla, bitki hücreleri güneşten gelen enerjiyi insanlar ve hayvanlar tarafından besin yoluyla alınacak enerjiye çevirirler ve yine çok özel yollarla depolarlar İşte bu şekilde fotosentez işlemi tamamlanmış olur

Gerçekte bütün bu işlemleri yapan, bitkinin tamamı değildir, yaprakları da değildir, hatta bitki hücresinin tamamı da değildir Bu işlemleri bitki hücresinde yer alan ve bitkiye yeşil rengini veren "kloroplast" adı verilen organel gerçekleştirir Kloroplastlar, milimetrenin binde biri kadar büyüklüktedir, bu yüzden yalnızca mikroskopla gözlemlenebilirler Yine fotosentezde önemli bir rolü olan kloroplastın çeperi de, metrenin yüz milyonda biri kadar bir büyüklüktedir Görüldüğü gibi rakamlar son derece küçüktür ve bütün işlemler bu mikroskobik ortamlarda gerçekleşir Fotosentez olayındaki asıl hayret verici noktalardan biri de budur

SIR DOLU BİR FABRİKA: KLOROPLAST

Kloroplastta fotosentezi gerçekleştirmek üzere hazırlanmış thylakoidler, iç zar ve dış zar, stromalar, enzimler, ribozom, RNA ve DNA gibi oluşumlar vardır Bu oluşumlar hem yapısal hem de işlevsel olarak birbirlerine bağlıdırlar ve her birinin kendi bünyesinde gerçekleştirdiği son derece önemli işlemler vardır Örneğin kloroplastın dış zarı, kloroplasta madde giriş-çıkışını kontrol eder İç zar sistemi ise "thylakoid" olarak adlandırılan yapıları içermektedir Disklere benzeyen thylakoid bölümünde pigment (klorofil) molekülleri ve fotosentez için gerekli olan bazı enzimler yer alır Thylakoidler "grana" adı verilen kümeler meydana getirerek, güneş ışığının en fazla miktarda emilmesini sağlarlar Bu da bitkinin daha fazla ışık alması ve daha fazla fotosentez yapabilmesi demektir

Bunlardan başka kloroplastlarda "stroma" adı verilen ve içinde DNA, RNA ve fotosentez için gerekli olan enzimleri barındıran bir de sıvı bulunur Kloroplastlar sahip oldukları bu DNA ve ribozomlarla hem kendilerini çoğaltırlar, hem de bazı proteinlerin üretimini gerçekleştirirler

Fotosentezdeki başka bir önemli nokta da bütün bu işlemlerin çok kısa, hatta gözlemlenemeyecek kadar kısa bir süre içinde gerçekleşmesidir Kloroplastların içinde bulunan binlerce "klorofil"in aynı anda ışığa tepki vermesi, saniyenin binde biri gibi inanılmayacak kadar kısa bir sürede gerçekleşir






Bilim adamları kloroplastların içinde gerçekleşen fotosentez olayını uzun bir kimyasal reaksiyon zinciri olarak tanımlarlarken, işte bu hız nedeniyle fotosentez zincirinin bazı halkalarında neler olduğunu anlayamamakta ve olanları hayranlıkla izlemektedirler Anlaşılabilen en net nokta, fotosentezin iki aşamada meydana geldiğidir Bu aşamalar "aydınlık evre" ve "karanlık evre" olarak adlandırılır

AYDINLIK EVRE

Bitkilerin fotosentez işleminde kullanacakları tek enerji kaynağı olan güneş ışığı değişik renklerin birleşimidir ve bu renklerin enerji yükü birbirinden farklıdır Güneş ışığındaki renklerin ayrıştırılması ile ortaya çıkan ve tayf adı verilen renk dizisinin bir ucunda kırmızı ve sarı tonları, öbür ucunda da mavi ve mor tonları bulunur En çok enerji taşıyanlar tayfın iki ucundaki bu renklerdir Bu enerji farkı bitkiler açısından çok önemlidir çünkü fotosentez yapabilmek için çok fazla enerjiye ihtiyaçları vardır Bitkiler en çok enerji taşıyan bu renkleri hemen tanırlar ve fotosentez sırasında güneş ışınlarından tayfın iki ucundaki renkleri, daha doğrusu dalga boylarını soğururlar, yani emerler Buna karşılık tayfın ortasında yer alan yeşil tonlardaki renklerin enerji yükü daha az olduğu için, yapraklar bu dalga boylarındaki ışınların pek azını soğurup büyük bölümünü yansıtırlar Bunu da kloroplastların içinde bulunan klorofil pigmentleri sayesinde gerçekleştirirler İşte yaprakların yeşil gözükmesinin nedeni de budur

Fotosentez işlemi bitkilerin yeşil görünmesine neden olan bu pigmentlerin güneş ışığını soğurmasından kaynaklanan hareketlenme ile başlar Acaba klorofiller bu hareketlenme ile fotosentez işlemine nasıl başlamaktadırlar? Bu sorunun cevabının verilebilmesi için öncelikle kloroplastların içinde bulunan ve klorofilleri içinde barındıran Thylakoid'in yapısının incelenmesinde fayda vardır






"Klorofiller, "klorofil-a" ve "klorofil-b" olarak ikiye ayrılırlar Bu iki çeşit klorofil güneş ışığını soğurduktan sonra elde ettikleri enerjiyi fotosentez işlemini başlatacak olan fotosistemler içinde toplarlar Thaylakoid'in detaylı yapısının anlatıldığı resimde de görüldüğü gibi fotosistemler kısaca, thylakoid'in içinde yer alan bir grup klorofil olarak tanımlanabilir

Yeşil bitkilerin tamamına yakını bir fotosistem ile tek aşamalı fotosentez gerçekleştirirken, bitkilerin %3'ünde fotosentezin iki aşamalı olmasını sağlayacak iki farklı fotosistem bölgesi bulunur "Fotosistem I", ve "Fotosistem II" olarak adlandırılan bu bölgelerde toplanan enerji daha sonra tek bir "klorofil-a" molekülüne transfer edilir Böylece her iki fotosistemde de reaksiyon merkezleri oluşur Işığın emilmesiyle elde edilen enerji, reaksiyon merkezlerindeki yüksek enerjili elektronların gönderilmesine, yani kaybedilmesine neden olur Bu yüksek enerjili elektronlar daha sonraki aşamalarda suyun parçalanıp oksijenin elde edilmesi için kullanılır

Bu aşamada bir dizi elektron değiş tokuşu gerçekleşir "Fotosistem I" tarafından verilen elektron, "Fotosistem II" den salınan elektron ile yer değiştirir "Fotosistem II" tarafından bırakılan elektronlar da suyun bıraktığı elek-tronlarla yer değiştirir Sonuç olarak su, oksijen, protonlar ve elektronlar olmak üzere ayrıştırılmış olur






Ortaya çıkan protonlar thylakoid'in iç kısmına taşınarak hidrojen taşıyıcı molekül olan NADP (nikotinamid adenin dinükliotid fosfat) ile birleşirler Neticede NADPH molekülü ortaya çıkar Suyun ayrışmasından sonra ortaya çıkan protonlardan bazıları ise thylakoid zarındaki enzim kompleksleri ile birleşerek ATP molekülünü (hücrenin işlemlerinde kullanacağı bir enerji paketçiği) meydana getirirler Bütün bu işlemler sonucunda bitkilerin besin üretebilmesi için ihtiyaç duydukları enerji artık kullanılmaya hazır hale gelmiştir

Bir reaksiyonlar zinciri olarak özetlemeye çalıştığımız bu olaylar fotosentez işleminin sadece ilk yarısıdır Bitkilerin besin üretebilmesi için enerji gereklidir Bunun temin edilebilmesi için düzenlenmiş olan "özel yakıt üretim planı" sayesinde diğer işlemler de eksiksiz tamamlanır

KARANLIK EVRE

Fotosentezin ikinci aşaması olan Karanlık Evre ya da Calvin Çevrimi olarak adlandırılan bu işlemler, kloroplastın "stroma" diye adlandırılan bölgelerinde gerçekleşir Aydınlık evre sonucunda ortaya çıkan enerji yüklü ATP ve NADPH molekülleri, karanlık evrede kullanılan karbondioksiti, şeker ve nişasta gibi besin maddelerine dönüştürürler

Burada kısaca özetlenen bu reaksiyon zincirini kaba hatlarıyla anlayabilmek bilim adamlarının yüzyıllarını almıştır Yeryüzünde başka hiçbir şekilde üretilemeyen karbonhidratlar ya da daha geniş anlamda organik maddeler milyonlarca yıldır bitkiler tarafından üretilmektedir Üretilen bu maddeler diğer canlılar için en önemli besin kaynaklarındandır

Fotosentez reaksiyonları sırasında farklı özelliklere ve görevlere sahip enzimler ile diğer yapılar tam bir iş birliği içinde çalışırlar Ne kadar gelişmiş bir teknik donanıma sahip olursa olsun dünya üzerindeki hiçbir laboratuvar, bitkilerin kapasitesiyle çalışamaz Oysa bitkilerde bu işlemlerin tümü milimetrenin binde biri büyüklüğündeki bir organelde meydana gelmektedir Şekilde görülen formülleri, sayısız çeşitlilikteki bitki hiç şaşırmadan, reaksiyon sırasını hiç bozmadan, fotosentezde kullanılan hammadde miktarlarında hiçbir karışıklık olmadan milyonlarca yıldır uygulamaktadır

Ayrıca fotosentez işlemi ile, hayvanların ve insanların enerji tüketimleri arasında da önemli bir bağlantı vardır Aslında yukarıda anlatılan karmaşık işlemlerin özeti, bitkilerin fotosentez sonucu canlılar için mutlaka gerekli olan glukozu ve oksijeni meydana getirmeleridir Bitkilerin ürettiği bu ürünler diğer canlılar tarafından besin olarak kullanılırlar İşte bu besinler vasıtasıyla canlı hücrelerinde enerji üretilir ve bu enerji kullanılır Bu sayede bütün canlılar güneşten gelen enerjiden faydalanmış olurlar

Canlılar fotosentez sonucu oluşan besinleri yaşamsal faaliyetlerini sürdürmek için kullanırlar Bu faaliyetler sonucunda atık madde olarak atmosfere karbondioksit verirler Ama bu karbondioksit hemen bitkiler tarafından yeniden fotosentez için kullanılır Bu mükemmel çevirim böylelikle sürer gider

FOTOSENTEZ İÇİN GEREKLİ OLAN HER ŞEY GİBİ GÜNEŞ IŞIĞI DA ÖZEL OLARAK AYARLANMIŞTIR

Bu kimyasal fabrikada her şey olup biterken, işlemler sırasında kullanılacak enerjinin özellikleri de ayrıca tespit edilmiştir Fotosentez işlemi bu yönüyle incelendiğinde de, gerçekleşen işlemlerin ne kadar büyük bir hassasiyetle tasarlanmış olduğu görülecektir Çünkü güneşten gelen ışığın enerjisinin özellikleri, tam olarak kloroplastın kimyasal tepkimeye girmesi için ihtiyaç duyduğu enerjiyi karşılamaktadır

Bu hassas dengenin tam anlaşılabilmesi için güneş ışığının fotosentez işlemindeki fonksiyonlarını ve önemini şöyle bir soruyla inceleyelim:

Güneş'in ışığı fotosentez için özel olarak mı ayarlanmıştır? Yoksa bitkiler, gelen ışık ne olursa olsun, bu ışığı değerlendirip ona göre fotosentez yapabilecek bir esnekliğe mi sahiptirler?

Bitkiler hücrelerindeki klorofil maddelerinin ışık enerjisine karşı duyarlı olmaları sayesinde fotosentez yapabilirler Buradaki önemli nokta klorofil maddelerinin çok belirli bir dalga boyundaki ışınları kullanmalarıdır Güneş tam da klorofilin kullandığı bu ışınları yayar Yani güneş ışığı ile klorofil arasında tam anlamıyla bir uyum vardır






Amerikalı astronom George Greenstein, The Symbiotic Universe adlı kitabında bu kusursuz uyum hakkında şunları yazmaktadır:

Fotosentezi gerçekleştiren molekül, klorofildir Fotosentez mekanizması, bir klorofil molekülünün Güneş ışığını absorbe etmesiyle başlar Ama bunun gerçekleşebilmesi için, ışığın doğru renkte olması gerekir Yanlış renkteki ışık, işe yaramayacaktır

Bu konuda örnek olarak televizyonu verebiliriz Bir televizyonun, bir kanalın yayınını yakalayabilmesi için, doğru frekansa ayarlanmış olması gerekir Kanalı başka bir frekansa ayarlayın, görüntü elde edemezsiniz Aynı şey fotosentez için de geçerlidir Güneş'i televizyon yayını yapan istasyon olarak kabul ederseniz, klorofil molekülünü de televizyona benzetebilirsiniz Eğer bu molekül ve Güneş birbirlerine uyumlu olarak ayarlanmış olmasalar, fotosentez oluşmaz Ve Güneş'e baktığımızda, ışınlarının renginin tam olması gerektiği gibi olduğunu görürüz

FOTOSENTEZİN SONUÇLARI

Milimetrenin binde biri büyüklükte yani ancak elektron mikroskobuyla görülebilecek kadar küçük olan kloroplastlar sayesinde gerçekleştirilen fotosentezin sonuçları, yeryüzünde yaşayan tüm canlılar için çok önemlidir

Canlılar havadaki karbondioksitin ve havanın ısısının sürekli olarak artmasına neden olurlar Her yıl insanların, hayvanların ve toprakta bulunan mikroorganizmaların yaptıkları solunum sonucunda yaklaşık 92 milyar ton ve bitkilerin solunumları sırasında da yaklaşık 37 milyar ton karbondioksit atmosfere karışır Ayrıca fabrikalarda ve evlerde kaloriferler ya da soba kullanılarak tüketilen yakıtlar ile taşıtlarda kullanılan yakıtlardan atmosfere verilen karbondioksit miktarı da en az 18 milyar tonu bulmaktadır Buna göre karalardaki karbondioksit dolaşımı sırasında atmosfere bir yılda toplam olarak yaklaşık 147 milyar ton karbondioksit verilmiş olur Bu da bize doğadaki karbondioksit içeriğinin sürekli olarak artmakta olduğunu gösterir

Bu artış dengelenmediği takdirde ekolojik dengelerde bozulma meydana gelebilir Örneğin atmosferdeki oksijen çok azalabilir, yeryüzünün ısısı artabilir, bunun sonucunda da buzullarda erime meydana gelebilir Bundan dolayı da bazı bölgeler sular altında kalırken, diğer bölgelerde çölleşmeler meydana gelebilir Bütün bunların bir sonucu olarak da yeryüzündeki canlıların yaşamı tehlikeye girebilir Oysa durum böyle olmaz Çünkü bitkilerin gerçekleştirdiği fotosentez işlemiyle oksijen sürekli olarak yeniden üretilir ve denge korunur

Yeryüzünün ısısı da sürekli değişmez Çünkü yeşil bitkiler ısı dengesini de sağlarlar Bir yıl içinde yeşil bitkiler tarafından temizleme amacıyla atmosferden alınan karbondioksit miktarı 129 milyar tonu bulur ki bu son derece önemli bir rakamdır Atmosfere verilen karbondioksit miktarının da yaklaşık 147 milyar ton olduğunu söylemiştik Karalardaki karbondioksit-oksijen dolaşımında görülen 18 milyar tonluk bu açık, okyanuslarda görülen farklı değerlerdeki karbondioksit-oksijen dolaşımıyla bir ölçüde azaltılabilmektedir

Yeryüzündeki canlı yaşamı için son derece hayati olan bu dengelerin devamlılığını sağlayan, bitkilerin yaptığı fotosentez işlemidir Bitkiler fotosentez sayesinde atmosferdeki karbondioksidi ve ısıyı alarak besin üretirler, oksijen açığa çıkarırlar ve dengeyi sağlarlar

Atmosferdeki oksijen miktarının korunması için de başka bir doğal kaynak yoktur Bu yüzden tüm canlı sistemlerdeki dengelerin korunması için bitkilerin varlığı şarttır

BİTKİLERDEKİ BESİNLER FOTOSENTEZ SONUCUNDA OLUŞUR

Bu mükemmel sentezin hayati önem taşıyan bir diğer ürünü de canlıların besin kaynaklarıdır Fotosentez sonucunda ortaya çıkan bu besin kaynakları "karbonhidratlar" olarak adlandırılır Glukoz, nişasta, selüloz ve sakkaroz karbonhidratların en bilinenleri ve en hayati olanlarıdır Fotosentez sonucunda üretilen bu maddeler hem bitkilerin kendileri, hem de diğer canlılar için çok önemlidir Gerek hayvanlar gerekse insanlar, bitkilerin üretmiş olduğu bu besinleri tüketerek hayatlarını sürdürebilecek enerjiyi elde ederler Hayvansal besinler de ancak bitkilerden elde edilen ürünler sayesinde var olabilmektedir






Buraya kadar bahsedilen olayların yaprakta değil de herhangi bir yerde gerçekleştiğini varsayarak düşünsek acaba aklınızda nasıl bir yer şekillenirdi? Havadan alınan karbondioksit ve su ile besin üretmeye yarayan aletlerin bulunduğu, üstelik de o sırada dışarıya verilmek üzere oksijen üretebilecek teknik özelliklere sahip makinaların var olduğu, bu arada ısı dengesini de ayarlayacak sistemlerin yer aldığı çok fonksiyonlu bir fabrika mı aklınıza gelirdi?

Avuç içi kadar bir büyüklüğe sahip bir yerin aklınıza gelmeyeceği kesindir Görüldüğü gibi ısıyı tutan, buharlaşmayı sağlayan, aynı zamanda da besin üreten ve su kaybını da engelleyen mükemmel mekanizmalara sahip olan yapraklar, tam bir tasarım harikasıdırlar Bu saydığımız işlemlerin hepsi ayrı özellikte yapılarda değil, tek bir yaprakta (boyutu ne olursa olsun) hatta tek bir yaprağın tek bir hücresinde, üstelik de hepsi birarada olacak şekilde yürütülebilmektedir

Buraya kadar anlatılanlarda da görüldüğü gibi bitkilerin bütün fonksiyonları, asıl olarak canlılara fayda vermesi için nimet olarak yaratılmışlardır Bu nimetlerin çoğu da insan için özel olarak tasarlanmıştır Çevremize, yediklerimize bakarak düşünelim Üzüm asmasının kupkuru sapına bakalım, incecik köklerine… En ufak bir çekme ile kolayca kopan bu kupkuru yapıdan elli altmış kilo üzüm çıkar İnsana lezzet vermek için rengi, kokusu, tadı her şeyi özel olarak tasarlanmış sulu üzümler çıkar

Karpuzları düşünelim Yine kuru topraktan çıkan bu sulu meyve insanın tam ihtiyaç duyacağı bir mevsimde, yani yazın gelişir İlk ortaya çıktığı andan itibaren bir koku eksperi gibi hiç bozulma olmadan tutturulan o muhteşem kavun kokusunu ve o ünlü kavun lezzetini düşünelim Diğer yandan ise, parfüm üretimi yapılan fabrikalarda bir kokunun ortaya çıkarılmasından o kokunun muhafazasına kadar gerçekleşen işlemleri düşünelim Bu fabrikalarda elde edilen kaliteyi ve kavunun kokusundaki kaliteyi karşılaştıralım İnsanlar koku üretimi yaparken sürekli kontrol yaparlar, meyvelerdeki kokunun tutturulması içinse herhangi bir kontrole ihtiyaç yoktur İstisnasız dünyanın her yerinde kavunlar, karpuzlar, portakallar, limonlar, ananaslar, hindistan cevizleri hep aynı kokarlar, aynı eşsiz lezzete sahiptirler Hiçbir zaman bir kavun karpuz gibi ya da bir mandalina çilek gibi kokmaz; hepsi aynı topraktan çıkmalarına rağmen kokuları birbiriyle karışmaz Hepsi her zaman kendi orijinal kokusunu korur

Bir de bu meyvelerdeki yapıyı detaylı olarak inceleyelim Karpuzların süngersi hücreleri çok yüksek miktarda su tutma kapasitesine sahiplerdir Bu yüzden karpuzların çok büyük bir bölümü sudan oluşur Ne var ki bu su, karpuzun herhangi bir yerinde toplanmaz, her tarafa eşit olacak şekilde dağılmıştır Yer çekimi göz önüne alındığında, olması gereken, bu suyun karpuzun alt kısmında bir yerlerde toplanması, üstte ise etsi ve kuru bir yapının kalmasıdır Oysa karpuzların hiçbirinde böyle bir şey olmaz Su her zaman karpuzun içine eşit dağılır, üstelik şekeri, tadı ve kokusu da eşit olacak şekilde bu dağılım gerçekleşir

Tohumların Dizaynı

Gerek rüzgarlarla, gerekse diğer taşıyıcılarla çiçeklerin dişi organlarına ulaşan erkek polenler için artık yolculuklarının sonu gelmiştir Tohumun oluşturulması için her şey hazırdır Tohumların Dizaynı
Gerek rüzgarlarla, gerekse diğer taşıyıcılarla çiçeklerin dişi organlarına ulaşan erkek polenler için artık yolculuklarının sonu gelmiştir Tohumun oluşturulması için her şey hazırdır Eşeyli üreme olarak adlandırdığımız üreme biçiminin gerçekleşmesi için en önemli aşama tohumun oluşmasıdır Söz konusu oluşumu, en başından çiçeğin genel yapısından başlayarak incelemekte fayda vardır

Çiçeklerin tam ortasında, meyve yapraklarından (karpellerden) oluşmuş tek ya da birkaç tane dişi organ bulunur Her dişi organın en üst bölümünde bir tepecik, bunun altında tepeciği taşıyan bir boyuncuk ve en dipte de tohum taslaklarını barındıran şişkince bir yumurtalık vardır
Erkek organlardan gelen çiçek tozları, yüzeyi yapışkan bir sıvıyla kaplı olan tepeciğe konarlar, sonra boyuncuk kanalıyla dipteki yumurtalığa ulaşırlar Bu yapışkan sıvının çok önemli bir görevi vardır: Çiçek tozları boyuncuğun altındaki yumurtalığa ulaşamadıkça buradaki tohum taslaklarını dölleyemezler, bu sıvı ise çiçek tozlarının boş yere harcanmasını önler ve birleşmeyi sağlar Tohum taslağı, ancak bu dişi ve erkek üreme hücreleri birleştiğinde tohuma dönüşür
Çiçek tozları, tepeciğin üstüne konduktan sonra büyümeye başlar ve her çiçek tozu taneciği yani her erkek üreme hücresi, kök kadar ince bir borucuk geliştirerek, dişi organın boyuncuğundan yumurtalığa doğru uzatır Bu borucuklardan her birinin içinde iki tane çekirdek vardır Borucuk uzayarak yumurtalığa ulaştığında kopar ve içindeki hücre çekirdekleri serbest kalır Böylece çekirdeklerden biri yumurtalıktaki yumurta hücresiyle birleşir Bu oluşum ileride tohumu meydana getirecektir Diğer çekirdek de aynı tohum taslağındaki başka bir hücreyle birleşerek tohumun çimlenmesi için gerekli besin deposunu oluşturur İşte bu olaya döllenme denir
Döllenmeden sonra dayanıklı bir tabaka yumurtayı sarar ve embriyo bir tür dinlenme evresine girer, çevresinde depolanan besin maddeleriyle tohumu oluşturur




Erkek ve dişi eşey hücrelerinin birleşmesiyle oluşan her tohumda, bir bitki embriyosu ve bir de besin deposu vardır Bu, tohumun gelişimi için çok önemli bir detaydır çünkü toprak altında bulunduğu ilk zamanlarda, tohumun kökleri ve besin üretebilecek yaprakları yoktur ve bu süre zarfında büyüyebilmek için bir besin kaynağına ihtiyacı olacaktır
Bu tohumları çevreleyen embriyo ve besin deposu gerçekte bizim meyve olarak adlandırdığımız besinlerdir Bu yapılar, tohumu beslemek amaçlı olduğu için besin değeri yüksek olan proteinleri ve karbonhidratları içerirler Bu haliyle hem insanlar, hem de diğer canlılar için vazgeçilmez bir besin kaynağı oluştururlar Her meyve içerdiği tohumu en iyi şekilde koruyup besleyecek niteliklere sahiptir Etli kısmı, su miktarı, dış zarının yapısı tohumu en etkili koruyacak şekildedir
Burada önemli bir detay daha vardır: Her bitki yalnız kendi türünden bir bitkiyi dölleyebilir Eğer bir bitkinin çiçek tozları başka türden bir bitkinin tepeciğine konarsa, bitki bunu anlar ve yumurtalığa ulaşmak üzere bir borucuk uzatmaz; sonuçta döllenme olmadığından tohum gelişmez
Tohum embriyosunun ne gibi bir ortamda gelişeceği, gelişme evrelerinde nelere ihtiyacının olacağı, topraktan çıktığı zaman nelerle karşılaşacağı ve nasıl bir korunmaya gereksinim duyacağı gibi, ihtiyacı olacak her detay önceden düşünülmüş ve tohum bu ihtiyaçlara göre tasarlanmıştır Tohumların koruyucu dış katmanları (tohum kılıfları) genellikle çok serttir Bu yapı, tohumu karşılaşacağı dış etkenlere karşı korur ve bulunulan ortama göre değişiklikler gösterir Örneğin bazı tohumların gelişiminin son aşamasında dış yüzeylerinde dayanıklı mumlu bir yapı birikir, bu sayede su ve gaz tesirine karşı dirençli olurlar
Bitkilerin yaşamındaki yapılar sadece bu kadarla sınırlı değildir Tohum kılıfları da bitkinin türüne göre değişik malzemelerle kaplanabilir; mesela fasulye tanesinde olduğu gibi ince bir zarla ya da kiraz çekirdeğinde olduğu gibi odunsu ve sert bir kabukla örtülü olabilir Suya dayanıklı olması gereken tohumların kabukları diğerlerine göre daha sert ve kalındır Ayrıca her türe göre tohumlara çok farklı şekiller ve farklı büyüklükler verilmiştir Uzun süre çimlenmeden dayanması gerekenlerin (örneğin hindistan cevizi tohumları) içindeki besin miktarı ile suyla karşılaştıktan kısa bir süre sonra filizlenmeye başlayanların (kavun, karpuz vs) besin miktarı farklıdır

SIRA DAĞITIMDA: TOHUMLARIN DAĞITILMASI

Bitkilerin tohumlarını dağıtırken kullandıkları, her biri son derece etkili olan yöntemler, her bitkinin sahip olduğu tohum yapısına göre değişir Örneğin çok hafif bir meltemle uçacak kadar küçük ve hafif olan tohumlar, rüzgar tarafından sallandıklarında hemen dökülürler ve zahmetsiz bir şekilde döllenirler Bazı bitkilerin üremek için sadece tohumlarını toprağa düşürmeleri yeterlidir Bazı bitkilerse doğal mancınık yöntemiyle , yani fırlatarak tohumlarını dağıtırlar Bu fırlatma, tohum kabı içinde büyüme sırasında oluşan gerilimin bir şekilde boşalmasıyla sağlanır Bazı bitkilerdeki tohum kabukları, güneşte kuruduktan sonra çatlayarak açılır, bazılarındaysa rüzgar ya da hayvan çarpması gibi dış etkenlerle açılıp, dağılırlar

TOHUMLARINI PATLATARAK DAĞITAN BİTKİLER AKDENİZ SALATALIĞI

Bitkilerin üremesinde son derece büyük bir önemi olan dağıtım işleminde kullanılan mekanizmalar incelendiğinde, çok hassas dengeler üzerine kurulu oldukları görülür Örneğin Akdeniz salatalığı gibi bazı bitkiler, tohumlarının yayılması için kendi güçlerini kullanırlar Akdeniz salatalıkları olgunlaşmaya başladıkça içleri yapışkan bir sıvıyla dolmaya başlar Bir müddet sonra bu sıvıdan kaynaklanan basınç öylesine artar ki, buna salatalığın içindeki tohumlar dayanamaz ve patlar Tohum patlarken, havaya fırlatılan roketin arkasında bıraktığı ize benzer bir şekilde içindeki sıvıyı da fışkırtır Sıvıyla birlikte salatalığın tohumları da toprağa dağılmış olur
Buradaki mekanizma çok hassastır; kapsüle sıvının dolması salatalığın tam olgunlaşmaya başladığı dönemde, patlama da olgunlaşmanın bittiği dönemde olur Bu sistem daha önce çalışmaya başlasa tohumlar olmadan patlayan kapsül hiçbir işe yaramayacaktır Bu durum da bu bitki türünün sonu olacaktır Fakat bitkide, yaratılmış mükemmel zamanlama sayesinde söz konusu tehlike oluşmaz Her birinin en başından itibaren aynı anda var olması gereken bu mekanizmaların yüzlerce, binlerce hatta milyonlarca yıl süren bir değişimin sonucunda evrimleşerek geliştiğini iddia etmek akıl, mantık ve bilime dayanan bir iddia değildir





ÇALI BİTKİSİ VE HURA AĞACI

Çalı bitkisinin üremesi ise yine kendi kendine açılma yöntemiyle ama Akdeniz salatalığının tam tersi bir şekilde gerçekleşir Çalıdaki tohumların patlaması, içindeki herhangi bir sıvının yardımıyla değil, bitkide meydana gelen buharlaşma sayesinde oluşur Çalının üzerindeki tanelerin güneşe bakan yüzü, sıcaklık arttıkça gölgede kalan yüzünden daha hızlı bir şekilde kurumaya başlar Tane, üzerinde iki taraf arasında yaşanan basınç sonunda ortadan ikiye ayrılır böylece içerdeki küçük siyah tohumlar dört bir yana dağılır
Tohumunu patlatarak yayan bitkilerin en başarılılarından birisi de Brezilya'ya özgü bir bitki olan Hura adındaki ağaçtır Ağaç kuruyup tohumlarını yayma vakti geldiğinde, tohumlarını yaklaşık olarak 12 m uzaklığa kadar fırlatabilir Bu mesafe bir ağaç için oldukça büyük bir uzaklıktır

HELİKOPTER TOHUMLAR

Avrupa Akçaağaçları ve çınarlarının tohumları çok ilginç bir tasarıma sahiplerdir Bu tohumların sadece tek bir taraftan çıkan kanatları vardır Tohum kanadının ağırlığı ile rüzgarın şiddeti o kadar mükemmel bir araya getirilmiştir ki bu tohumlar spin hareketi yaparak, yani kendi etraflarında dönerek hareket edebilirler Akçaağaçlar yaşadıkları bölgeye seyrek olarak dağıldıkları için, döllenme işlemlerinde en büyük yardımcıları rüzgârlardır Ufak bir rüzgar esintisinde dahi kendi etrafında dönme hareketi yapan helikopter tohumları kilometrelerce süren uzun mesafeleri aşabilirler
Güney Amerikada yetişen Bertholletia ağaçlarının kapsül içindeki tohumları, orman zeminine düştükten sonra bir süre bulundukları yerde kalırlar Bunun sebebi hayvanların ilgisini çekecek özelliklerinin olmamasıdır Örneğin bu tohumların kokuları yoktur, dış görünüş olarak da dikkat çekici değildirler, ayrıca kırılmaları da çok zordur Bu ağacın üreyebilmesi için de bir şekilde tohum olarak oluşturduğu kapsüllerin içindeki fındıkların çıkarılıp toprağın altına gömülmeleri gereklidir
Ama bütün bu olumsuz özellikler Bertholletia için hiç sorun teşkil etmez Çünkü kendisiyle aynı ortamda yaşayan ve bu olumsuzlukları aşacak özelliklere sahip olan bir canlı vardır
Güney Amerika'da yaşayan bir tür kemirici hayvan olan Agouti bu kalın, kokusuz kabuğun altında kendisi için bir yiyecek olduğunu bilmektedir Agoutilerin dişleri kesici ve sivridir Özel diş yapıları sayesinde sert kapsülü kolayca kırarlar Tek bir kapsül içinde yaklaşık 20 civarında fındık bulunur Bu da Agoutilerin bir seferde yiyeceğinden çok fazladır Agouti, çenesine aldığı fındıkları taşır ve onları açtığı küçük deliklere yerleştirdikten sonra üstünü örter Agoutiler bu işlemi daha sonra fındıkları yemek için yapmış olmalarına rağmen gömdükleri fındıkların çoğunu onlara buldurmaz Bu da Bertholletia ağacının işine yarar Bu sayede ağacın filizlerinden pek çoğu toprağa filizlenmek üzere gömülmüş olur Görüldüğü gibi Agouti'nin beslenme şekli ile Bertholletia ağaçlarının üreme şekli, birbirlerine son derece uyumludur Bu uyum tabii ki tesadüfen ortaya çıkmış bir uyum değildir Bu canlılar birbirlerini tesadüfen de keşfetmemişlerdir Bu canlılar yaratılmışlardır Doğada sayısız örnekleri olan bu uyum hiç kuşkusuz ki çok üstün bir aklın ürünüdür

HER TÜRLÜ KOŞULA DAYANIKLI TOHUMLAR

Canlılardaki üreme hücreleri genelde kendi doğal ortamlarından ayrıldıktan kısa bir süre sonra ölürler Bitkilerdeyse böyle bir şey söz konusu değildir Bitkilerin gerek polenleri gerekse tohumları kendi ana gövdelerinden kilometrelerce uzakta dahi canlılıklarını sürdürebilirler Ayrıca ana gövdeden ayrılmalarından itibaren geçen sürenin de bir önemi yoktur Aradan yıllar hatta yüzyıllar geçse de bozulmadan kalabilen tohumlar vardır




Lupin bitkisinin tohumları sıcaklığın yeterli olmadığını gördüklerinde, çatlamadan toprağın altında yıllarca bekleyebilirler
Arktik tundralardaki "Lupin Bitkisi" bu beklemeye çok güzel bir örnektir Bitkinin tohumları, büyümek için yılın belli zamanlarında sıcak havaya ihtiyaç duyarlar Bu sıcaklığın yeterli olmadığını gördüklerinde bir mucize gerçekleşir, ortam diğer şartlar açısından uygun da olsa tohumlar çatlamaz ve donmuş topraklarda sıcaklığın artmasını beklerler Uygun ortam tam olarak sağlandığında da aradan geçen zamanın uzunluğuna bakmaksızın kaldıkları yerden gelişmeye devam ederler Öyle ki kaya yarıkları arasında yüzlerce yıl bozulmadan, çimlenmeden kalan bitki tohumları bulunmuştur
Yine aynı şekilde mimosa glomeratanın tohumları, kurutulmuş bitki koleksiyonlarının saklandığı bir kapta 220 yıl saklanmış ve bu tohum suyla ıslatılır ıslatılmaz filizlenmiştir Dayanıklı tohumlara başka bir örnek olarak da, 1942 yılında, 2 Dünya Savaşı sırasında 147 yıllık albizia julibrissin adlı bitkiyi verebiliriz Londra'daki British Museum'da saklanan bu tohum yangın söndürme çalışmaları sırasında ıslanınca bu kadar yıldan sonra filizlenmiştir
Tundra bölgelerinde hava sıcaklıkları düşük olduğu için bozulma daha yavaş olur Öyle ki bazı tohumlar, 10000 yaşındaki buzul tabakalarından çıkarılıp, laboratuvara alındığında gerekli miktardaki ısı ve nemin sağlanmasıyla birlikte tekrar hayata dönebilmektedirler
Tohum hepimizin bildiği gibi içinde belli miktarda besin bulunan ve dış kabuğu tahtayı andıran bir cisimdir İçine sıcaklığı ölçen bir aleti koyması, dış dünyadan bilgi alış-verişi yapmasını sağlayacak herhangi bir yöntem bulması ve sonucunda elde ettiği verileri değerlendirmeye alarak, bu bilgiler doğrultusunda hareket edecek muhakeme yeteneğine sahip olması gibi bir düşünce, son derece mantıksız hatta "akıl dışı" olarak nitelendirilebilir Dış görünüşüne bakıldığında küçük bir tahta parçasına benzeyen, bulunduğu kapalı yerden, dışarısıyla hiçbir bağlantısı olmadan hava sıcaklığını ölçüp, daha sonraki safhalardaki gelişimi için sıcaklığın yeterli olup olmadığına karar verebilen olağanüstü bir cisimle karşı karşıyayız Olumsuz koşulların çimlendikten sonra büyümesine engel olacağının farkında olan, bu şartları gördüğü anda gelişimini durdurmak için neler yapması gerektiğini bilen, sıcaklık yeterli hale geldiğinde kaldığı yerden gelişmesine devam edebilecek kadar mükemmel sistemlere sahip olan bir tahta parçası…

SUDA 80 GÜN KALABİLEN TOHUMLAR

Soğuk hava şartlarına dayanıklı olan tohumların yanı sıra bazı tohumlar da oldukça uzun süre suyun içinde kalmaya dayanıklı bir yapıya sahiptirler Öyle ki 80 gün süreyle suda kalabilen ve bu süre içinde hiç bozulmayan, çimlenmeyen tohumlar bile vardır Bunlardan en meşhuru hindistan cevizi palmiyesidir Palmiyenin tohumu taşımanın güvenli olması için sert bir kabuğun içine yerleştirilmiştir Bu sert kabuğun içinde uzun bir yolculuk için su da dahil olmak üzere ihtiyaç duyulan her şey hazırdır Dış tarafı ise tohumun sudan zarar görmemesi için oldukça sert bir dokumayla kaplanmıştır

Hindistan cevizi palmiyesinin tohumları suda yaptıkları uzun yolculuktan sonra karaya ulaştıklarını anladıkları anda çimlenmeye başlarlar Bu tohumlar suya karşı çok dayanıklı olacak şekilde yaratılmışlardır

Deniz fasulyesi de tohumlarını su aracılığıyla yayan bitkilerdendir Tohumları hindistan cevizi kadar büyük değildir ve taşıma işleminde sadece nehirleri kullanır
Bu iki örnekte de görüldüğü gibi, su yoluyla üreyen bitkilerdeki en önemli özellik, tohumların tam karaya ulaştıkları zaman açılmalarıdır Aslında bu son derece ilginç ve istisnai bir durumdur, çünkü bilindiği gibi bitki tohumları genellikle suya değdikleri anda çimlenmeye başlarlar Ama bu durum söz konusu bitkiler için geçerli değildir Tohumlarını suyla taşıyan bitkiler özel tohum yapıları sebebiyle bu konuda ayrıcalıklıdırlar Eğer bu bitkiler de diğerleri gibi suyu görür görmez hemen çimlenmeye başlasalardı, soyları çoktan tükenmiş olurdu Oysa yaşadıkları şartlara uygun genel mekanizmaları nedeniyle bu bitkiler varlıklarını sürdürebilmektedirler






Yeryüzündeki tüm bitkiler kendileri için en uygun yapılara sahiptirler
1 Palmiye tohumlarının suda uzun süre kalabilmek için dayanıklı bir yapıya ihtiyaçları olacaktır, bu yüzden kabukları oldukça kalındır Kabukların sudan koruyucu özel bir yapısı vardır
2 Uzun yolculukları sırasında normalden daha fazla besine ihtiyaçları olacaktır ve tam gerektiği kadar besin, palmiye tohumunun içine yerleştirilmiştir
3 Karaya geldiklerini anlayıp tam o anda açılırlar
Görüldüğü gibi bu tohumlar sert kabuklarıyla, besin depolarıyla, büyüklükleriyle, kısacası tüm özellikleriyle gerekli durumlarda uzun süre dayanıklı olacak şekilde tasarlanmışlardır Kabuğun sertlik miktarının ölçüldüğü, gerekli besin miktarının tespit edildiği bu ince ayarlı yapının tesadüfler sonucunda oluşmasını beklemek, tohumun daha karaya ulaşmadan su içinde çimlenmesi, yani ölmesi demek olacaktır