Dünyada var olan tüm canlıların yaşamsal fonksiyonlarını devam ettirebilmeleri için suya ihtiyaçları vardır, bu hayati maddenin dünyadaki döngüsü bozulduğu zaman tüm ekosistemin bozulacağı, canlıların hem doğrudan metabolik olarak hem de dolaylı yoldan çevresel yıkımlara maruz kalacağı kesindir. Burada en genel kapsamı ile suyun yeryüzü-gökyüzü döngüsü içerisinde çok kritik bir geçiş yolu olan bitkilerdeki hareketi yani bitkilerde alımı ve taşınımı ile ilgili bilgiler verilecektir.
Bitkilerde diğer canlılar gibi tüm metabolik faaliyetlerini gerçekleştirebilmek için suya ihtiyaç duyarlar. Sadece kendi metabolik ihtiyaçlarını karşılamakla kalmaz, su sayesinde dünyanın beslenmesini ve nefes almasını temin ederek global su dengesini de sağlarlar. Bitkilerde su alımı ve kullanımı sanıldığı gibi basit olmayıp aksine oldukça karmaşık ve halen kesin olarak çözülemeyen bazı teorilerle desteklenen birçok fiziksel mekanizma, kimyasal ve biyolojik olayların entegrasyonundan oluşmaktadır. Bu konu üzerine tarım ve kuraklık başta olmak üzere farklı amaçlarla, genetik yaklaşımı da içeren birçok bilimsel araştırma yapılmıştır ve yapılmaya devam edilmektedir. Oldukça kapsamlı olan bu en hayati konu bazı bilimsel çalışmalardan alınan alıntılar ile bir sıra içerisinde sizlere özetle anlatılmıştır:
Bitkilerde suyun alımı metabolik enerji harcayarak ya da harcamayarak iki farklı yolla gerçekleşir; Enerjinin oluşturduğu kök basıncı ile topraktan alınan suya karşılık, enerjisiz alım buharlaşmayı takiben başlar yani mesofil hücrelerdeki hacim kaybı ve toplam su potansiyelinin düşmesi ile ksilem ve hücre arası potansiyel farklılığın oluşmasına mütakip iletim sistemindeki basınç ve toplam potansiyel azalması köklere kadar ulaşır, bu zincirleme etki kök korteksi ile toprak arasında bir su potansiyeli farklılığının oluşmasına sebebiyet vererek toprak suyunun toplam potansiyeli ile bitki suyunun toplam potansiyeli arasında oluşan farklılık doğrultusunda su yüksek potansiyelden düşük potansiyele doğru hareket ederek bitki tarafından alınır (1).
Bitki, ozmos, şişme ve difüzyon olarak adlandırılan fiziksel kuralların ortaya koyduğu ve transpirasyonla su kaybının doğurduğu emme kuvveti ile toprak tanecikleri arasındaki suyu alabilir. Topraktan suyun en etkili şekilde alınması ise kök epidermis hücrelerinin uzantısı olan kök tüylerinin kökün yüzey alanını büyük ölçüde arttırması ile sağlanır. Bir araştırmada 4 aylık çavdar (Secale) bitkilerinin kök tüylerinin, köklerin yüzey alanının %60’ından fazlasını oluşturduğu saptanmıştır (2)
Tüy ve epidermis hücreleri tarafından alınan su, korteks tabakasındaki hücreler ve hücre arası boşluklardan ilerler ve endoderma tabakasına gelir. Endoderma hücreleri fazla ligninleşme nedeniyle suya geçirimsizdir. Ancak su bu tabakadaki ince çeperli geçit hücrelerinden geçerek periskl ve oradan ksileme ulaşır. Buradaki trake ve trakeidler yoluyla yukarı doğru çekilerek yapraklara kadar taşınır (3).
Bitkide uzun mesafeli taşınmada görev alan dokular ksilem ve floemdir, bu dokular bitkinin her yerine nüfuz etmiş boşluksuz bir veziküler sistem oluştururlar. Ksilem ve floem hem yapısal hem de işlevsel bakımdan birbirleri ile yakından ilişkilidir; floem bitki içinde büyük hacimlerde su taşır, aslında floem henüz gelişmekte olan çoğu bitki bölümü için suyun temel kaynağıdır. Buna ek olarak maddeler floemden ksileme taşınır ve bitki içinde yeniden dolaştırılır (5). Bitkilerdeki su akışı, ayrıca farklı organlardaki ksilemin özelliklerine de bağlıdır. Kökler tarafından emilen su, yüksek hidrolik dirence sahip küçük protoksilem damarlardan, hidrolik direnci azaltılmış daha büyük metaksilem damarlara radyal olarak hareket eder. Sapta, damarların sayısı ve organizasyonu ise bitki boyunun yüksekliği boyunca değişir (6).
Figür: Kökte suyun taşınma yolları
Köklerde suyun hareketi ise üç yolla gerçekleşir (Figür1); Apoplastik yol (a), protoplastların etrafındaki akışı ifade eder. Semplastik (b) bileşen, plazmodesmata yoluyla hücreden hücreye akışı tanımlar. Üçüncü Transselüler yol (c)’de, su ve çözünen maddeler hücre zarlarını geçmelidir (hücre tabakası başına iki zar; hücre ötesi yol). Transselüler yol su için önemlidir, ancak çözünen maddeler için önemsizdir. Su için, (b) ve (c) yolları bugüne kadar deneysel olarak ayrılamamıştır. Bu nedenle, hücreden hücreye bir yol olarak özetlenirler. Genellikle ekzo ve endodermisteki Casparian bantlarının apoplastik taşımayı tamamen kestiği varsayılır. Ancak burada, Casparian bandı boyunca su akışının apoplastik bir bileşeni olabileceği belirtilmiştir (4).
Tüm bu açıklamalardan çıkarılacak sonuç suyun bir bitki hayatında ne kadar da bilimsel ve muazzam bir işleve ve harekete sahip olduğudur. Hem tarımsal açıdan hem de atmosfer açısından suyun önemini şu verilerle açıklayarak yazımızı sonlandıralım: İngiliz bir hekim olan Stephen Hales onsekizinci yüzyılın başlarında bitkilerin hayvanlardan çok daha fazla miktarlarda su alabileceğine dikkat çekmiştir. Bir insanın 24 saatte alıp verdiği suyun bir ayçiçeği bitkisince 17 katının alınıp verildiğini hesaplamıştır. Gerçekten de herhangi bir bitkinin absorbe ettiği toplam su miktarı benzer ağırlıktaki herhangi bir hayvanın tükettiğinden çok daha fazladır. Hayvanlar daha az su kullanır çünkü suyun büyük bölümü vücutlarında kan plazması ve diğer akışkanlar şeklinde defalarca döndürülür, bitkilerde ise kökler tarafından alınan suyun yaklaşık olarak yüzde 99’u su buharı olarak havaya bırakılır. Kuzey Karolayna’nın güney batısındaki yaprağını döken ormanlarda büyüyen tek bir ağacın bir günde kaybettiği su miktarı 200 ila 400 litre (50 ila 100 galon) ‘dir (5).
Kaynakça:
- Gülser C., (2020), Bitkiler Tarafından Suyun Alımı, Toprak Bitki Su İlişkileri, OMU
- https://avys.omu.edu.tr/storage/app/public/isezer/66400/5.%20SU%20METABOL%C4%B0ZMASIYLA%20%C4%B0LG%C4%B0L%C4%B0%20OLAYLAR.pdf
- Prof. Dr. Leyla Demirsoy, OMÜ Bahçe Bitkileri Ders Notları
- Ernst Steudle, (2000), Water uptake by plant roots, Plant and Soil 226: 45–56
- https://research.sabanciuniv.edu/29150/1/Translation_Raven_Ch_30_(LO).pdf
- Hae Koo Kim et.al., (2014), Investigating water transport through the xylem network in vascular plants, Journal of Experimental Botany, Vol. 65, No. 7, pp. 1895–1904
