Bitkilerde su ve minerallerin iletimi, taşıma sistemiyle gerçekleşir. Taşıma sistemi, kökten yapraklara kadar uzanan ksilem ve floemden meydana gelmiştir.
Bitkilerin köklerinde topraktan su ve suda çözünmüş minerallerin alınmasını sağlayan emici tüyler bulunu
r. Su ve mineral alımının en yüksek olduğu yer, kökteki emici tüy bölgesidir. Bitki kökünde bulunan emici tüyler emilim yüzeyini artırır. Topraktan emici tüylerle alınan su ve minerallerin bir kısmı hücre çeperinin dışından, hücreye girmeden, hücreler arası boşluklarda taşınır. Alınan su ve minerallerin bir kısmı ise hücreden hücreye uzanan sitoplazma bağlantılarıyla aktarılır.
Su ve mineraller ksileme ulaştıktan sonra bitkinin yaprak ve gövdesine taşınır. Minerallerin topraktaki derişimi, emici tüylerdeki derişiminden daha düşüktür. Bu nedenle minerallerin emici tüyler tarafından alınması aktif taşıma ile gerçekleşir. Aktif taşıma için gerekli ATP enerjisi emici tüylerin mitokondrilerinden sağlanır.
İçindekiler
Ksilemde Taşıma
Topraktan alınan suyun bitkinin diğer kısımlarına taşınması ksilem ile gerçekleşir. Ksilemde taşıma tek yönlüdür. Bitki, taşınan suyun büyük bir kısmını stomalardan terleme yoluyla kaybeder. Bitkide yaprak yüzeyi genişledikçe terlemeyle kaybedilen su miktarı, buna bağlı olarak da bitkinin su ihtiyacı ve kökteki su emilim hızı artar.
Topraktan kökler aracılığıyla alınan su ve mineraller bitkinin en üst kısımlarına kadar taşınır. Taşıma mesafesi otsu bitkilerde oldukça kısadır. Bu tür bitkilerde suyun taşınmasını açıklamak daha kolaydır. Derin kök sistemine sahip bitkilerde ve 100-150 metreye kadar çıkabilen büyük ağaçlarda suyun taşınmasını açıklamak ise daha zordur. Su ve minerallerin taşınmasında kök basıncı, kılcallık, terleme-çekim, kohezyon vb. etkilidir. Bitkilerde suyun ve suda çözünmüş maddelerin taşınmasıyla ilgili aşağıdaki etkinliği gerçekleştiriniz.
Kök Basıncı
Kök emici tüylerinde bulunan su derişimi toprak sıvısındaki su derişimine göre daha azdır. Bu derişim farkından doğan ozmotik basınç, kök basıncını meydana getirir. Kök basıncı, topraktan suyun emici tüye geçmesini sağlar. Emici tüy hücrelerine alınan su ozmotik basınç kurallarına göre ksileme ulaşır. Kök basıncı ksilemin su almasını sağlayan itici bir kuvvettir. Topraktaki su miktarının ve havadaki nemin yüksek; bitkide terlemenin düşük olduğu zamanlarda köklerden giren su, kök basıncının etkisiyle yapraklardaki hidatotlardan su damlaları hâlinde dışarı atılır. Bu olay damlama (gutasyon) olarak adlandırılır. Damlama ilkbaharda sabahın erken saatlerinde çimen, domates, çilek vb. bitkilerin yaprak kenarlarında su damlacıkları hâlinde görülür.
Kılcallık
Kılcallık, ksilemin çeperlerinin su moleküllerini çekmesiyle ortaya çıkar. Ksilemin çeperinde oluşan çekim, su moleküllerinin özelliğinden kaynaklanır. Su dolu bir kaba çapları farklı olan aynı boyda cam borular batırıldığında borulardaki su seviyesi kaptaki su seviyesinden daha yükseğe çıkar.
İnce cam boruda bulunan suyun seviyesi geniş cam borudaki su seviyesine göre daha yüksektir. Cam borulara benzetilen bitkinin ksilemi de gözle görülmeyecek kadar ince kılcal borulardan oluşmuştur. Ksilemin çapı daraldıkça su daha yükseğe çekilir. Ancak diğer faktörlere göre kılcallık, suyun yükselmesinde daha az etkilidir.
Terleme-Çekim Teorisi ve Kohezyon
Uzun boylu bitkilerde suyun taşınmasında kök basıncı ve kılcallığın birinci derecede etkili olmadığı, ancak yardımcı bir kuvvet olduğu bilinmektedir. Terleme-çekim kuvveti ve kohezyon suyun yükseklere taşınmasında geçerliliği en çok kabul edilen kuramdır.
Yapraklarda fotosentez ve terleme sırasında tüketilen su, yaprak hücrelerinin ozmotik basıncının artmasına ve bitkinin üst kısımlarında bir çekme (emme) kuvvetinin doğmasına neden olur. Oluşan bu çekme kuvveti hidrojen bağları ile birbirine bağlı su moleküllerinin ksilemde kopmayan bir sütun şeklinde ilerlemesini sağlar. Böylece yaprak hücreleri, ksilemde suyun çekilmesini sağlarken kaybolan suyun yerine de emici tüylerle topraktan su emilir.
Su molekülleri ksilemde taşınırken birbirine ve ksilem çeperine tutunur. Su moleküllerinin hidrojen bağlarıyla birbirine tutunmasına kohezyon denir. Suyun yapraklar tarafından emilerek yukarı doğru çekilmesi kohezyon yardımıyla gerçekleşir. Kohezyonla okaliptus, Sekoya (Sequoia) gibi uzun gövdeli ağaçlarda bile su, çok yükseklere kadar çıkmaktadır.
Stomaların yapısı ve çalışma mekanizması: Bitkilerde atmosferden karbon dioksidin alınması ve oksijenin verilmesi stomalarla sağlanır. Stomalar aynı zamanda terlemeyle su buharının atılmasını da sağlar. Bir yaprak terleme ile her gün kendi ağırlığından daha fazla su kaybeder. Stomalar çok nemli ve sulak alanlarda yaşayan bitkilerde genellikle yaprağın üst epidermisinde ve epidermis seviyesinin üstünde; kurak alanlarda yaşayan bitkilerde ise genellikle yaprağın alt epidermisinde ve epidermis seviyesinin altında bulunur.
Terlemenin düzenlenmesinde stomanın açılıp kapanması önemlidir. Yaşama ortamında yeterli su bulabilen nemli ortam bitkilerinde stomalar genellikle gündüz açıktır. Bu sırada terleme en yüksek düzeyde gerçekleşir. Stomaların açılıp kapanması stoma hücrelerinin su miktarındaki artış ve azalışla ortaya çıkan turgor basıncı değişikliğiyle kontrol edilir.
Stomanın açılıp kapanması bir çift özelleşmiş hücre tarafından sağlanır. Fasulye şeklinde olan ve kloroplastları bulunan bu hücrelere bekçi hücre (kilit hücresi=stoma hücresi) denir. İki bekçi hücresi epidermis hücreleriyle kuşatılmış ve çukur kısımları birbirine bakacak şekilde yerleşmiştir. Bu hücreler stoma açıklığına bakan çeperleri kalın, epidermis hücrelerine bakan çeperleri ise ince olacak şekilde özelleşmiştir. Çeperlerdeki kalınlık farkı stomanın açılıp kapanmasında önemli rol oynar. Bekçi hücreler, iki hücre arasındaki açıklığı genişletip daraltarak stoma açıklığını kontrol eder. Fotosentez sırasında bekçi hücrelerde, glikoz ve potasyum gibi çözünmüş maddeler birikir. Komşu epidermis hücrelerinden bekçi hücrelere potasyum pompalandıkça bekçi hücrelerde çözelti derişimi yükselir. Derişimdeki bu artış suyun ozmoz yardımıyla bekçi hücrelere doğru hareket etmesini sağlar. Bekçi hücrelerde su biriktikçe oluşan turgor basıncının etkisiyle hücreler şişer, aradaki stoma açıklığı genişler. Bu açıklıktan gaz ve su buharı geçişi olur.
Stomaların kapanması, açılmanın tersine işleyen olaylar dizisiyle gerçekleşir. Bu durumda potasyum ve diğer çözünmüş maddeler bekçi hücrelerin dışına pompalanır. Su, hücrelerin dışına hareket ederken turgor basıncı düşer ve stomalar kapanır.
Çevresel faktörler stoma hareketlerini etkileyebilir. Örneğin topraktaki su miktarı yetersiz olursa gündüz açık olması gereken stomalar kapanır. Böylece bitkinin su kaybı önlenmiş olur. Mezofil tabakası içindeki CO2 derişiminin artması da stomaların kapanmasına neden olur. Gün ortasındaki yüksek sıcaklıklar solunum hızını artırır; böylece yaprak içinde daha fazla CO2 birikir. Bu durumda bitkiler stomalarını kapatarak su kaybını azaltır ve solunumla meydana gelen CO2’i kullanarak fotosentezi sürdürür.
