Bitki Fizyolojisi Suyun Gitmesi

Bitki fizyolojisi suyun gitmesi



Fizyolojinin başlangıçı tohumun çimlenmesiyle başlarÇünkü bitkilerin hayat devreleri spor ya da tohum faaliyetleriyle başlarÇimlenme embriyodan ekolojik isteğe göre optimum koşullarda normal bitki yapılarını oluşturma yeteneğidirBir tohum gömleğinden radikula belirmesi çimlenmenin en önemli kısmıdırBu devrede sert koruyucunun engel olmaktan çıkarılması esnasında ise bir çok fizyolojik olayların başlamasıdırÇünkü buradaki fizyolojik olayların sonucunda hücre bölünmeleri başlayıp tohumda büyüme dolayısıyla hacminde artma olacaktırO halde radikula belirmesinden itibaren(çimlenmenin başlangıcı) henüz ayrıntısı bilinmeyen biyokimyasal(Fizyolojik) olaylar meydana gelmekle beraber bu olayların en önemlisi solunumun artmasıdırBu durumdan sonra çimlenmede 2 derecedeki metabolik aktivite enzim aktivitesinin artmasıdırBurada faaliyet gösteren enzimlerin bir kısmı önceden tohumda vardır,bir kısmı da hücre tarafında sonra üretilmektedirBütün bunlar bize çimlenmeyle metabolik faaliyetlerin başladığı ve hücre için ihtiyacı olay her şeyi üretebildiği fikrini vermektedirÖrneğin çimlenme esnasında tohumda üretilen amilaz enzimi depo maddelerinin parçalanmasında önemlidirAyrıca RNA-az ve proteolitik enzimlerde çimlenme sırasında üretilen enzimlerdirTohum çimlendikten yaklaşık ½ saat sonra ,bu kez protein sentezinin aniden arttığı görülmektedirÇünkü çimlenmeden yarım saat sonra mevcut hücrede polizomların sayısı aniden artarHücrenin bir iskeleti vardır ve hücrede bir bölgeden bir bölgeye geçiş kolay değildirHücrede proteinlere az ihtiyaç olduğu zamanlarda Ribozomda üretilen protein yeterliyken hücre tam inhibitörle karşılaştığında bu yeterli olmamaktadır Çünkü hücredeki bu zehrin dışarı atılması için daha enzime ve proteine ihtiyaç olduğundan ve bunu da ribozomda üretilen protein yeterli olmadığından dolayı polizomlardaki protein üretimi aniden artar

Mevcut enzimler ve bunların aktivitelerindeki artış su alıp turgorunu artıran ve buradaki reaksiyonların endosperme doğru hareketlerini de beraberinde getirir

Endospermdeki besinler parçalanıp eritilerek embriyonun beslenmesi için aktive edilir

Bir tohumun hem çimlenmeden önce hem de çimlendikten sonra biyolojik polimerler tarafından deneye tabii tutulursa çimlendikten sonra bunların atıldığı görülürSöz konusu azalma çimlenmenin ilk evrelerinde maksimumdur (Bölünme o devrede fazla olduğu için)

Tohumda fizyolojik faaliyetlerin gerçek anlamda başlayıp normal bir çimlenme olması iki faktöre bağlıdırBunlar:

• İç Faktörler:

1 İç faktörün asıl özelliği tohumun biyolojik yapısı ve ekolojik isteği tarafıdan tayin edilirBundan sonraki endospermdeki enzim ve hormonların bozulmamış olması,patikte buna tohumların canlılığını sürdürmesi denirBu durumda tohum dormansi durumundadır

2 Tohumları olgunlaşmış olması

3 Embriyonun yaralanmamış ya da zedelenmemiş olması

4 Tohum parazitleri ve zararlıları tarafında yaralanmamış olması

5 Büyüme ve gelişme esnasında oluşacak tohum kabuğunun endospermi koruyacak şekilde güçlü çimlenmeye engel olacak şekilde bir yapı göstermesi gerekir

• Dış faktörler: Dış faktörler tohumun çimlenmesinde iç nedenlere oranla çok daha etkili ve yaygındırBu da habitat ve nişin ekolojik koşullarını kapsarBunlardan en önemlisi de tohumun çevresinde yeterli nem kullanabilir ve oksijene ulaşması gereklidirYukarıdaki faktörler optimum koşullarda olmazsa tohum tohuma geçemez

İç faktörler bazen genel olarak çimlenme için dış faktörler yeterli olsa da uygun olmuyor

Aynı durum bitkilerin diğer organlarında da görülebilirAma esasen dış koşullar dikkate alınmadan iç faktörler gelişmeye engel olabilmektedirO yüzden çevre koşullarının uygun dönemi başlamasına rağmen bir çok tohum çimlenmeye geçmiyorBu olaya çimlenme durgunluğu anlamındaki dormansi denir

Tohumda çimlenmenin olmaması her zaman dormansi değildirÇünkü çimlenme sırasındaki büyüme ve gelişme döneminde çeşitli nedenlerle gerileme olabilirDormanisinin doğal ve kültür bitkilerinde spesifik durumları vardır

Doğal bitkilerde yukarıda açıklanan içsel nedenlerle,kültür bitkilerinde ise tohumun derinde kalması,çeşitli engelleyiciler,kimyasal ilaçlar vs çimlenmeyi engelleyebilirO yüzden tohum ya da başka bir bitki organındaki pasifliği dormansi olarak nitelendiremeyiz

Çevre koşullarının etkisiyle bir bitki organının gelişmesindeki gecikme daha çok dinlenme hali bu sözcük ile ifade edilir

Sonuç olarak bitkilerdeki her dinlenme dormansi değil,ancak her dormansi bir dinlenmedirDormanside yukarıdaki iç nedenlere ilaveten tohum kabuğunun su ve gazlara karşı geçirimsiz olması kabuğun mekanik olarak embriyonun gelişimini engellemesi ve bazı doğal inhibitörlere sahip olmasıdırDış etkenlerden çimlenmede rol oynayanlar nem ve suyun etkisi olup bitki dünyası bu bakımdan iki guruba ayrılırBunlardan bir grubunun çimlenmesi için toprak nemi yeterlidirOysa aynı olay için diğer gruba aktif su gereklidirHalbuki habitatta her ne kadar toprak suyu ve nem birbirinin tamamlayıcısı ise de hem aktif suyun minimum miktarının azalmasıdır

1)Su ve Nemin Etkisi:Çoğu bitki tohumunun çimlenmesi için yeteri kadar su gerekmektedirAncak bazı tohumlar toprağın su kapasitesi %50 bazılarında %75 olduğunda çimlenirTohumları çimlenmesi için niş suyunu %50-75 olmalıdırBuna rağmen tüm tohumlar tarla kapasitesinde su absorbe edebilirlerbuna göre tohumların çimlenme suyunun tarla kapasitesi olduğu söylenirKuru topraktaki tohumların suyu emme kuvveti ne kadar fazla olursa olsun aldıkları su şişmelerine yeterli olsa bile ancak kısmen çimlenme sağlanır Görülüyor ki ortamın osmotik basıncı ile çimlenme şansı paralellik gösterirTohumlara sağlanan fazla ve sürekli su çimlenmeyi hızlandırırAncak kademeli olmayan sürekli artış sınırlayıcıdırGenel olarak havada %90 nem olduğunda tohum sadece bundan 2 gün faydalanabilirTohumun aktif suyla ıslanması 1-15 gündürUzayan süre ket vurucu olabilirBurada tohumun emdiği su enzim faaliyetleri için ortam sağladığı gibi çözünen protein,yağ vs besin maddelerini embriyonun büyüme noktalarına taşınmasını sağlar Tohumdaki su alımı kabuktaki hidratasyon suyunda biraz yükselmiş atmosferden alınır

2)Sıcaklığın Etkisi: Sıcaklığın çimlenmeye özel etkisi tam anlaşılamamasına rağmen su varlığında reaksiyonların başlaması ve hızına,suyun absorbsiyonuna ve tohumun oksijen alımına önemli etkileri olduğu kesindirBitkilerde türler arasında olduğu gibi aynı türün diğer bireyleri arasında görülen sıcaklık farkı isteği(niş durumunda) tohumlardan ziyade olgunluk çağında daha kolay belirlenmiş bitki yaşı ile depolama şartlarına bağlanmıştırOysa bitkilerin tohumdan tohuma kadar habitatta eko-fizyolojik koşullarda yaşarAynı türün bireyleri farklı sıcaklıklardaki habitatlarda yaşabiliyorsa bu onların ekolojik koşullara karşı toleransın sonucudurÇünkü daima ekolojik koşullar optimum koşullar için gösterilirGenel olarak serin iklim bitkileri sıcak iklim bitkilerinde daha düşük sıcaklıkta çimlenirBu nedenle kozmopolit bitkiler dünyanın %50’sinde yaygındır

Bitkilerin tohum çimlenme anındaki sıcaklık isteğini karmaşık hale getiren yetişme dönemidirÖrneğin,Colchium,Crocus,Muscari,Gagea vs gibi bitkiler kar tabakası çözündüğü an;Phlomis,Cardus,Carthamus vssıcaklık 14-25oC’ye arttığında;Cyclamen,Muscari ve Gagea bazı türleride 8-14oC’de çimlenirBu gruplardan ilki ilkbahar geofiti,ikincisi yaz geofitleri, üçüncüsü ise sonbahar geofitleri denirGenel olarak bir çok serin iklim bitkisi 20oC,sıcak iklim bitkileri35oC’de çimlenirBu iki durumdan meydana gelen sapmalargece-gündüz arasındaki sıcaklığı farkı çimlenmeye teşvik etmesinden kaynaklanır

3)Işığın Etkisi:Bilhassa doğal bitkiler çimlenmede ışık gereksinimi bakımından ışığı seven,ışığa ihtiyat duyan ve fazla ışıktan zarar gören şekline üçe ayrılırBilhassa tohumda ışığa karşı davranış embriyo sitoplazmasındaki bir foto-kimyasal sistemin fitokrom denen bir pigmenti üretmesinden anlaşılırFitokrom pigmenti fotoreversibl(Dönüşebilen ışıkları emebilen) olduğu için çimlenmede iş yapan eko-fizyolojik olayların ışıkta ya da karanlıkta olduğuna karar veren metabolik kontrol düğmesidirÖrneğin fitokrom kendisi ışıkta çimlenen karanlıkta çimlenmeyen tohumlar için özellikle kırmızı ışığı emerken,bunun tersinde ışık emilimini engellerDolayısıyla bu metabolik anahtar alınacak ışığın miktarını ayarladığı için bitki dünyasında çok ışık kullanan(uzun gün bitkileri),az ışık kullanan(kısa gün bitkileri) ve sadece difüz ışık kullanan(gölge bitkileri)şeklinde üçe ayrılırÇimlenmede etkin olan en önemli faktör ise vernalizasyon olayıdırDeneysel çalışmalar çimlenmenin sadece ışıkla değil düşük sıcaklık periyodu ile ilgili olduğu görülmektedirÇünkü bu olayla oluşan uyartı sadece soğuk periyotlarda oluşmuşturUyarıya neden olan faktörler ise soğuk ve ışığın etkisiyle üretilen ve özel uyarıcı görev yapan vernalin hormonudurBu olayın anlamı ilk baharlaştırma ya da düşük sıcaklıkta akımın(indüksiyon) hızlandırılması anlamına gelir

Bitkilerde vernalizasyonun en açık görüldüğü yer vejetasyon konileri ve tohumlardır Vernalin hormonu hem tohumlarda oluşup embriyo sitoplazmasının metabolizmasında rol oynar hem de vejetasyon konisinden alınan uyartının diğer kısımlara aktarılmasında rol oynar Olay her bitkide az çok belli bir indüksiyon ısısıyla bu ısının belli bir etkinlik süresi (vernalizasyon süresi)vardır ve türe göre değişirBuna göre deneyler bitkileri vernalizasyon açısından da obligat ve fakültatif şeklinde ikiye ayrılmıştırObligatlar uzun gün bitkileri olup soğuk periyot şarttırDiğerlerinde çimlenmeyi hızlandırmasına karşın eksikliliğinde de çiçeklenme olabilirAncak tohumların tohuma geçmesi garanti değildir

Deneyler tohum halde vernalize edilen türlerin soğuk periyot ihtiyacını fakültatif,fide ve sonraki dönemlerde vernalize edilenlerin ise obligat olması gerektiğini ortaya koymuştur Örneğin çevremizde gördüğümüz buğdaylar ekimde tarlaya atılırSu periyodu gelinceye kadar fide olurSoğuk periyodu öyle geçirir
4)Oksijenin Etkisi:Çimlenmede tohumdaki besin maddelerinin oksidasyonu içi oksijen gerekmektedirÇünkü bu katabolik olayla açığa çıkacak enerji embriyonun hayatını sürdürecek en önemli kaynaktırBurada hücre büyüdükçe embriyo büyür ve oksijen ihtiyacı artarÇoğu tohumlar kuru iken geçirimsizdirFasulye ve bezelye tohumları bu konuda gaddardırTohumlar su geçirmeye başladığı zaman oksijen girişi de başlarFakat tohumdaki hidratasyon suyu çimlenmeye ket vurucu yöndedir
O halde çimlenmenin gerçekleşmesinde tohumun en az %20 oksijen temas halinde olması gerekirDoğal bitki tohumları derinlere gömüldüğünde ve oksijen almadığı sürece çimlenmez,fakat hayatta kalırlarEkosistemin dengesi için son derece önemli olan tohumlar her durunda sisteme en önemli katkıyı yapmaktadırAncak işleme karıştırma,erozyon ya da başka bir yolla toprak yüzeyine yaklaşmada çimlenirO halde çimlenmede nişin durumu çok önemlidir(tohum yatağı)Nişte nem artınca nem azaldığında bu ikisini birlikte kapsayan topraklar iyidirSonuçta yukarıda belirtilen faktörlerin bir arada bulunması halinde nişteki tohumun hava almasıyla kuru ağırlığı %60-100 artarak çimlenirOlayda en önemli rolü şişme göstermiştirYani su metabolizmasıyla ilgili olan olaylar tamamlanmıştır(difüzyon,osmoz) Sonra tohumda depolanmış ilk şekerler suda erir,nişasta ise diastaz enziminin etkisiyle su alarak maltoza dönüşürBuradaki maltozda maltaz enziminin etkisiyle glikoza çevrilirböylece glikoz difüzyon-osmoz kuvvetleriyle hücreden hücreye geçerek yeni uyanmaya başlayan fideciğe ulaşır ve orada ilk etapta selüloz ve nişasta gibi maddeleri teşkil ederProteinler ise başka enzimlerle aminoasitler ve amidlere parçalanarak fidecik büyümesinde değişik şekilde kombine olarak farklı proteinlerin yapımı için kullanılırÖzellikle yağlı tohumlardaki yağlarda lipaz enzimiyle yağ asitleri ve gliserine parçalanır Bunlara da çeşitli kimyasal değişikliklerle şeker yağların yapımında kullanılır

Çimlenmedeki fizyolojik faaliyetler ve büyümede kullanılan enerji,solunuma alınan oksijen vasıtasıyla karbonun Karbondioksite,H’nin su haline gelmesiyle(biyolojik oksidasyon) saptanırBu nedenle çimlenme halindeki bir tohumda solunum,kuru haline göre yüzlerce kat fazladırÖrneğin 1kg buğday çimlenirken 1 m3 havanın içerdiği oksijenin yarısını kullanırBöylece solunumla oksijen devreye girince başlayan büyüme ve gelişme olaylarında diğer elementlerde ihtiyaç haline gelirTohum,kökleriyle aktif su alımına geçmeden önce ihtiyaç duyduğu en önemli elementler nitratlardırÇünkü nitratlar tohum fide haline geldiğinde yaprağı oluştururken yapacağı fotosentez olayını düzenlemek için ışığa karşı istek ve hatta tohumdaki çimlenmeyi artırırken vejetatif metabolizmayı da artırmaktadırÇimlenmede nitratlar sınırlayıcıdırÇimlenme bittikten sonra büyüme ve gelişme olaylarını 3 temel gruba toplamak mümkündür:

1 Metabolik olaylar fizyolojisi
2 Büyüme ve gelişme fizyolojisi
3 Hareket fizyolojisi

O halde madde değişimi olan metabolizmayı metabolizma fizyolojisi diğerlerini ise 2 ve 3 maddeler inceler

1)Metabolizma Fizyolojisi:Burada bitki hücreleri ve dokuları fiziksel ve kimyasal değişiklerle yönlenirSu,gaz ve eriyiklerin bitkilerce nasıl alındığını ;bunların bitkilerde hücreler dokular ve organlar arasında nasıl taşındığını;besin ve kompleks bileşiklerin (hormonlar)nasıl sentezlendiğini;büyüme ve gelişme olaylarında ihtiyaç enerjisinin sentezlenen bileşiklerden nasıl sağlandığını;yeni dokuların nasıl yapıldığını ve vejetatif bazı dönemlerinde üreme organlarının teşekkülüne ne zaman başladığını araştıran bir fizyoloji koludurBu temel olaylar iki yönde ele alınır:

a) AnabolizmaSentez ya da asimilasyon olaylarını gerçekleştiren bu devre bitkilerin değişik yollarla ortamdan aldıkları ham besin maddelerini bünyelerinde yararlı bileşikler yapımı olayıdırYani metabolizmanın yapıcı kısmıdır

b) KatabolizmaParçalanma olayları olup bitki biyolojik dinanizmde gerekli enzimce zengin bileşiklerin kullanılması için bileşiklerin parçalanması olayıdırYani metabolizmanın yıkıcı kısmıdır

Metabolizma fizyolojisinde en önemli unsur bitkileri oluşturan elementlerdir ve ayrıntılı incelenmeleri gerekmezİlkel analizle elde edilen sonuçlar metabolik olaylar hakkında zaten yeterli bilgi veriyorTüm canlı hücrelerinde olduğu gibi bitki hücrelerinde de su maksimum düzeyde bulunurAlınan suyun çoğu atmosfere verilirBir bölümü dokularda su olarak kalır ve diğer kısmı da değişik bileşikler yapmakta kullanılırBitki nişinde suyun az ya da aşırı bulunması gelişimi diğer faktörlere oranla daha fazla etkilerSu azlığında yeterli turgor sağlanmazHücrelerin büyüyüp gelişmesinde turgor basıncıyla meydana gelen reaksiyonlar sonucu sağlana enerjiye bağlı olduğu için biyolojik dinanizm(BD) minimuma inerYine bitkilerde su azlığında yaşlı organlardan gençlere su nakli yapılarak bu ekstrem koşulun önüne geçilirSu noksanlığında bitkinin ilk kontrolü stomalara müdahale etmektirSu fazlalığında akuatik bitkiler hariç diğerlerinin gelişimini olumsuz etkilerörneğin nişte biriken su toksik etkisi yapan maddeleri artırır,solunum için gerekli oksijeni azaltırDaha da önemlisi bitki topraktan nitratları alamazBöylece kök gelişmesi azalırBu da genel metabolizma düşüşüne neden olduğundan kök gelişmesi nedeniyle verim düşerBitki gevşek yapılı olur ve direnç azalırBitkideki su miktarı türe,aynı türün farklı organlarına ,aynı organların günün değişik zamanlarındaki durumuna ve mevsimlere,bitkinin yaşına,toprağın tarla kapasitesine, absorbsiyon transporasyon miktarlarına ve toprağın mineral zenginliğine göre daima değişkendirBir çam tohumuyla yapılan deneyde tohum çimlenmeden önce %7 su içerirken, çimlenme esnasında bu miktar %172 artarMeritemlerde %90 su içeren kök ve yumrularda daha az su bulunurBitkilerdeki su kapasitesinin en değişken dönemi günün farklı saatleri ve mevsimleridirBu durum tamamen kuru madde artışı ve kuru madde işgalinden dolayı su miktarı azalmasından kaynaklanırAma özel olarak günü farklı saatlerindeki değişme ise suyun absorbsiyonu ile transporasyonu ile alakalıdırGüneşli günlerde sabah erkenden öğlene doğru transporasyonda da artış olurBu olayın temelinde sabahın erken saatlerinde bitkinin suyu taşıma güçlülüğü vardırYani absorbsiyon yetersizdir