Tarımsal Yayım eyleminin ortaya çıkışı ve gelişimi binlerce yıllık bir geçmişe dayanır.

Mezopotamya da bulunan M.Ö. 1800’lü yıllara ait kil tabletlerde yazılı çiftçilerden alınacak vergi gelirlerindeki kaybı azaltmak maksadıyla sulama tekniklerinin geliştirilmesi ve zararlılardan kurtulma üzerine öneriler gün yüzüne çıkarılmıştır. Milat başlangıcı civarında Çin’de hanedanlıklar döneminde tarımsal enformasyonu geliştirme ve yayma üzerine çalışmalar yapıldığı, baskı tekniğinin icadı sayesinde kolaylaşan yayım çalışmalarının hükümet organizasyonları ile birlikte yürütüldüğü bilinir. Avrupa da ise Rönesans döneminde bilinen en eski tarımsal metin, 1304’de Pietro de Crescenzi tarafından yazılmış ilk kitaptır. 18. yüzyılın ortalarına kadar, Avrupa’nın birçok yerinde büyük toprak sahipleri ve çiftçiler, bazı bilim adamları ile birlikte tarım kulüpleri veya derneklerinde bir araya gelerek deneyim ve enformasyon değiş-tokuşu yaparlar, raporlar yayınlayıp basarlarmış. İleriki yıllarda ise İlk modern tarımsal yayım hizmeti, 1845′ de çoğu köylü nüfusun beslenmesinin patatese dayandığı İrlanda’da ortaya çıkan patates yanıklığı hastalığından dolayı patates kıtlığı krizinin aşılması için zamanın İrlanda Valisi tarafından eğitim amaçlı başlatılmış olan yayım faaliyetleridir. Yayım faaliyetleri bölgedeki gezginci ziraat öğretmenleri tarafından çiftçilerle konuşmak, demonstrasyonlar yapmak ve tavsiyelerde bulunmak, çiftçi çocuklarını eğitmek gibi metotlar sayesinde yapılmıştır. Daha sonraki yıllarda ise ziraat fakülteleri kurulmuş, çiftçi örgütlenme hareketleri hızlanmış ve bu sayede modern yayım faaliyetleri başlamıştır (1).

Tarımsal Yayım’ın felsefesine değinmeden önce kısaca global ölçekte yayım kavramından bahsetmek gerekir. İngilizce dilinde karşılığı ‘extension’ ya da (advisory work) olan yayım kavramı, ABD’de, ‘İnsanların sorunlarını kendi sorumluluklarında kendi başlarına çözebilmelerini sağlayacak eğitimi vermek’ olarak tanımlanırken hem İngiltere de hem de Almanya da ‘amaca erişmek için uzmanların ilgili kitleye uygun önerileri sunmaları’ olarak anlamlandırılmaktadır. Hollandalılar ise ‘İnsanların yollarını bulmalarına yardımcı olmak için, yollarının aydınlatılması’ anlamını içeren ‘voorlichting’ kelimesini kullanırlar. Görüldüğü gibi çeşitli ülkeler faklı bakış açıları ve dilbilim farklılıkları ile kavramı özünde benzer fakat şeklen farklı yorumlamışlar, diğer yandan tarihsel süreç içerisinde zamanın koşullarına göre giderek daha da hızla değişen amaç ve yaklaşımlara istinaden ‘Tarımsal Yayım’ çeşitli uluslardan uzmanlar tarafından farklı şekillerde ifade edilmiştir.

İlgili kaynakta Mounter’ in tarımsal yayımı tarımsal üretim tekniklerinin geliştirilmesi, üretimde etkinliğin ve gelirin artırılması, hayat standartlarının iyileştirilmesi, sosyal ve eğitimsel seviyenin yükseltilmesi için çiftçilere verilen bir eğitim hizmeti olarak tanımlayan tanımlamasından (1973) ve tarımsal yayımın ‘Çiftçilerin acil problemlerini kendi kendilerine çözebilmesi için yayım elemanlarınca motive edilmeye çalışıldığı ve bu yönde harekete geçebilmeleri için fikir ve cesaret ile birlikte yetenek kazandırmaya yönelik, yardımların sağlandığı bir süreç’ olarak tanımlandığı Albrecht’ın tanımlamasından yola çıkarak zaman içinde tarımsal konularda problemleri algılama ve çözme konularında çiftçinin pasif duruma konulup adına kararlar verildiği anlayıştan yayımcının çiftçileri motive ettiği, onların bilgi ve yetenekleri kazanarak problemleri anlayıp çözebilmeleri için faaliyette bulundukları bir sürece geçişle tarımsal yayımın ana felsefesinin oluştuğu öngörülmüştür (2).

Geniş kapsamlı olarak Tarımsal Yayım Felsefesi’ni nasıl anlatabiliriz?

Tarımsal yayım, tarımın gelişim sürecine farklı yönlerden etki eden kritik bir araçtır. Bu aracı en doğru şekilde kullanması gereken kişi işe yayımcıdır. Yayımcı tarımsal yayım vasıtasıyla ana hedef olan kırsal kalkınma başarısında etkin rol alabilmesi için birçok bilgi, beceri, sanatsal yeteneklere sahip olması gerekir. Evvela, yayımcı Köy Sosyolojisi’ni yaşayarak tecrübe edip içselleştirmelidir. Kırsal insanların eğitimlerini ve sosyal seviyelerini doğru analiz edebilmelidir. Kırsal hayata adapte olup kırsal halkla kaynaşıp mevcut durum analizi yaparak halen çözümlenememiş olan en temel sorunlardan çiftçinin niçin belirli geleneksel değerlere bağlandığı sorusuna cevaplar bulmaya çalışmalıdır. Problemleri kırsal kesim ile beraber aynı çerçeveden görebilmeli, ortak yaklaşım ile belirlenebilecek olan sorunlar ve arasında ki ilişkiler hep birlikte kabullenilerek gelecek tahminleri ve planlamaları yapılmalı, projeler geliştirilmelidir. Bu süreç içerisinde önemli bir unsur ise varsa kırsal kesimin kanaat önderinin veya önderlerinin saygı ve ilgisini kazanmaktır. Kırsal halkın saygı ve inancını kazanabilmek, kırsal hayatın değer yargısını ortak akıl ile benimseyebilmeye ve gerçekten fayda sağlayacak, hedefe doğru adımlarla götürecek ayırt edici etkileyici özelliklere sahip olmaya bağlıdır. Bunlar ileri düzeyde güncel ve derin tarım bilimi bilgisi, yönetim bilgisi, tarımsal araştırma ve organizasyon becerileri, en etkili iletişim yolları ile ikna ve doğru bilgilendirme ile pazarlama yetenekleri, davranış biçimi gibi unsurlardır. Temel donelere eksiksiz olarak sahip olunduğu takdirde saygı, ahlak, inanç, duygusal bağ, sabır, motivasyon ve cesaret temellerinde sağlanan eğitim ile refah ve özgürlüğe erişmek mümkün olacaktır. Bu birlikte eğitim ile gelişme, kalkınma yolunda çiftçilere fikir oluşturabilme, sorgulama, özgürce doğru karar verebilme, yeni teknolojileri ve gereçleri kullanabilme becerisi, kaynakları etkin kullanabilme becerisi kazandırabilmek, çözüm üretebilme yeteneği elde etmelerini sağlamak, yapacağı uygulamaların sonuçlarının sorumluluğunu kabullenme olgunluğunu ve olumsuzluklara karşı dirayetli durmaları ve başarı umuduna sahip olmalarını sağlamak gerekir. Bu bağlamda çiftçinin refahı konusunda her ne kadar sorumluluk alınmış olunsa da savulan görüş olarak çiftçinin karar verme özgürlüğü dahilinde her türlü sonuçlara, mesela rizikolara karşı ‘sonuçlardan etkilenecek olan kişi çiftçinin kendisidir’ anlayışı ile çiftçiyi tamamen yalnız bırakmak yerine onlarla beraber sonuçların etkilerini hissetmek, sorumluluğu paylaşmak, bir bütünün parçası belki de çekirdeği olunduğunu hissettirmek de önemlidir.

Sonuçta amaç bir bütün olarak insan kaynağını doğru değerlendirip verimliliği arttırarak, kaliteli ve yüksek değerli ürünler ile geliri arttırıp yaşam standartlarını yükseltmek ve değişen bölgesel ve dünya şartlarına karşı doğru aksiyonlar alarak sürdürülebilirlik dahilinde uzun vadede istikrarı korumaktır.  Bu yüzden, tarımsal yayıma olan ihtiyaç gelecekte daha da yoğunlaşacaktır.

Tüm bu yayımcı çiftçi ilişkisine odaklanan daha çok sosyal içerikli açıklamalar elbette tarımsal yayım felsefesini tüm kapsamı ile açıklamaya yeterli değildir. Araştırmacı, yayımcı, çiftçi, devlet, tüketici ve hatta dünya tarımı ve tarımcıları arasında ki bağ ve ilişkilerin analizleri yapılmalıdır. Dahil edilmesi gereken konular aşikardır. Örneğin, ulusal tarımda uluslararası koşullara göre üretim deseni, fason tarım, yeni teknolojilerin geliştirilip uygulanması, üretim ve teknoloji planlaması, işletmelerin durum ve fonksiyonu, entegre üretim sistemi, tarıma ve kırsala finansal yaklaşım, deneme ve üretim istasyonları, üniversite ve yerel yönetimler arasında ortak program tesis eden yasalar hazırlanması, ürün bazında üretimi geliştirme, kontrol, destekleme, hayvancılık, Bitki Koruma, İdari ve Mali İşler gibi birçok detay mevcuttur.

Kırsala verilen hizmet aslında toplumun bütününe verilen hizmettir. Çünkü toplumun temeli kırsal kesim ve tarımsal faaliyetlerdir. Doğru tarımsal politikalar çerçevesinde gerçekçi yayımcılık faaliyetleri ile temin edilecek entegre kırsal, tarımsal ve ekonomik kalkınma sayesinde ulusal kalkınmaya hizmet edilir.

Kaynakça:

1. Doç. Dr. Kürşat DEMİRYÜREK, Ondokuz Mayıs Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Tarım Ekonomisi Bölümü, Ders Notları
2. http://www.tarakliziraatodasi.org.tr/s/tarimsal-yayim-metod-68.html

Bu kadar geniş bir alanı inceleyen bir bilim olarak botaniği ise birkaç alt bilime ayırabiliriz: taksonomi, sitoloji, anatomi, patoloji, morfoloji, fizyoloji, genetik, ekoloji, autekoloji, sinekoloji vs. (2). Dahası, Botanik Biliminin, Ekonomik Botanik, Fitososyoloji, Etnobotanik, Biyometreoloji, Paleobotanik, Paleoklimatoloji, Palinoloji, Bryoloji, Dendroloji, Likenoloji, Algoloji, Pteridoloji, Ksiloloji gibi birçok disiplin ile de yakın ilişki içerisinde olduğunu belirtmemiz gerekir. Örneğin, Etnobotanik çalışmalar, arkeologlara insanların ve bitkilerin son derece zengin ve iç içe geçmiş yaşamlarını göstermektedir. Arkeoloji ve botanik entegrasyonu son yüzyılda büyük ilerleme göstermiştir. Analitik tekniklerdeki ilerlemeler, şüphesiz bitki kalıntılarının mikroskobik veya kimyasal düzeyde tanımlanmasında daha fazla gelişmeye yol açacaktır (3). Görüldüğü gibi botanik kendi içinde çok katmanlı derin bir bilimsel yapıdır.

Tüm bu alt disiplinlerin ve birbiriyle uyumlu ve etkileşim içinde olan diğer ilgili bilimlerin kapsamlı havuzundan elde edilen bilgiler, biz tarımcılar ve diğerleri için bitkiler aleminin kapılarını açmakta ve insanlığa fayda sağlayacak araştırmalara yön vermektedir.

Bitki bilimi, bitkilerin Dünya için neden bu kadar hayati önem taşıdığını anlamamıza yardımcı oluyor (4). Bitkiler, dünyadaki canlıların varlığı için yadsınamaz eşsiz bir öneme sahiptir. Nitekim, insanlar ve diğer tüm hayvanlar, hayatta kalabilmek için tamamen bitkilere bağımlıdır. En temel anlamda kimyasal reaksiyonla kendi besinini üreten bitkiler, insanlar ve diğer hayvanlar için temel besin kaynağıdır. Öte yandan sağladıkları şu ön faydalarla bitkiler aleminin insanlık ve dünya için gerekliliğini teyit edebiliriz: Bitkiler, bildiğimiz şekliyle tüm yaşam için temel yapı taşları olan basit şekerleri üretmek için, ışığın varlığında karbondioksit ve su kullanma sürecinde ışık enerjisini kimyasal enerjiye dönüştürebilen, ve ayrıca odun ve fosil yakıtlar gibi hemen hemen tüm yakıt enerjisi kaynakları için canlı kimyasal fabrikalar gibidirler. Onlar İmalat ve İlaç sanayileri içinde elzem kaynaklardır (1). Ayrıca dünyanın oksijen kaynağını yenilerler, toprak erozyonunu önlerler, rüzgar hareketini yavaşlatırlar, atmosferi soğuturlar, vahşi yaşam habitatı sağlarlar, tıbbi bileşikler sağlarlar ve çevremizi güzelleştirirler (5).

Peki, hayatınızda hiç bu faydaları için herhangi bir bitkiye minnet duydunuz mu? Hiç bitki yetiştirdiniz mi?

Bir bitki yetiştirmek istiyorsak, sadece zevk için veya ticari amaçla değil onu vejetasyon sistemindeki konumuyla ilgili olarak algılamalıyız – bu, bizi Dünya’daki yaşamın uzun tarihindeki gelişim aşaması hakkında bilgilendirir. Ayrıca, çevre üzerindeki taleplerinin (yani çevresel gereksinimler), ortamdaki değişikliklere uyum derecelerinin, böcek, mantar ve diğer patojenlere karşı duyarlılıklarının veya dirençlerinin farkında olmalıyız. Bu taksonun Dünya üzerindeki doğal yayılımı ve doğrudan atalarının kökeni (tohumdan, klondan veya aşıdan bireyler olmaları fark etmeksizin) hakkında bilgi sahibi olmalıyız.

Basitçe söylemek gerekirse, zaman ve mekanda yetişen her bitkiyi anlamanız gerekir ve dahası, bunlar canlı organizmalar olduğu için yaşam deneyimlerini ve tepkilerini – mutlak ve göreceli yaş (yani ontogeni aşaması gibi), büyüme hızları ve şekli değişikliklerini de dikkate almalıyız (6).

Diğer bilimsel alanlarda olduğu gibi botanik bilimini de alt disiplinleri ile ve ilişkili olduğu diğer disiplinleri detaylı olarak yazı serilerimde ele alacağım. Bu bilimi sadece kendi içinde değil tarım açısından da işleyeceğim, yani tarımsal amaçlı kullanılan bitkileri botanik bilimi bünyesinde çeşitli konularla derinlemesine ele alacağım.

Gelecek yazımızda görüşmek dileği ile…

Kaynakça:

1. Kenneth R. Robertson, (2006) , Master Naturalist https://www.life.illinois.edu/downie/Master.pdf
2. Curtis W. Smith, (2012), Botany and Basic Plant Science, https://aces.nmsu.edu/ces/mastergardeners/manual/docs/chap_2/chap2.a.pdf
3. Jo Day, (2013), Botany meets archaeology: people and plants in the past, Journal of Experimental Botany, Vol. 64, No. 18, pp. 5805–5816
4. Shipunov Alexey, (2021), Introduction to Botany http://ashipunov.info/shipunov/school/biol_154/textbook/intro_botany.pdf
5. Ann Marie Van Der Zanden, Botany Basics, Oregon State University https://extension.oregonstate.edu/collection/botany-basics
6. Milena Martinková, Martin Čermák, Roman Gebauer, Zuzana Špinlerová (2014), Plant Botany, Mendel University, https://akela.mendelu.cz/~xcepl/inobio/skripta/skripta-Plant_Biology.pdf

Tarımsal üretimin sürdürülebilirliğini geliştirmek için Mahsul verimi ve ekonomik canlılık üzerinde çarpıcı etkilere sahip olan bitki-mikrobik etkileşimleri bir dizi doğrudan veya dolaylı mekanizma ile gerçekleştirilebilir: besin transferi (vitamin veya siderofor üretimi, atmosferik azot fiksasyonu, veya inorganik minerallerin çözünür bileşiklere, özellikle fosfora dönüştürülmesi), Fitohormonlar (etilen veya indol asetik asit gibi) yoluyla büyümenin doğrudan uyarılması, patojenik mikroorganizmalara karşı Antagonizma ve tuz stresinin azaltılması (3). Başka bir bilimsel çalışmada ise tarımda faydalı mikroorganizmaların birkaç ana işlevi şu şekilde sıralanmıştır:

(i) Mikroplar karmaşık organik maddeyi parçalar.

(ii) Mikroplar besinlerin geri dönüşümüne yardımcı olur: Toprakta yaşayan mikroorganizmalar, besin maddelerinin farklı formlara dönüştürülmesinde hayati rollere sahiptir. Örneğin, sülfat indirgeyen bakteriler, çeşitli organik maddelerin ayrışmasında ve oksitlenmesinde aktif olarak yer alır.

(iii) Mikroplar toprak nemini korumaya yardımcı olur.

(iv) Mikroplar toprak yapısını oluşturur: Bazı spesifik toprak mikroorganizmaları, polisakkaritler, zamklar ve glikoproteinler gibi toprak minerallerini birbirine yapıştıran ve böylece iyi bir toprak yapısı oluşturan biyomoleküller salgılar. Mantar hifleri ve bitki köklerinin de toprak agregatlarını birbirine bağlamasıyla bilinir.

(v) Mikroplar nitrojeni sabitler.

(vi) Mikroplar bitki büyümesini teşvik eder: Bazı toprak mikropları, oksinler, giberellinler ve antibiyotikler dahil olmak üzere bitki büyümesini destekleyen çeşitli maddeler üretir.

(vii) Mikroplar zararlıları ve hastalıkları kontrol eder: Bitki hastalıklarının çoğundan bitkiyi kökler ve yapraklar yoluyla enfekte eden patojenler sorumludurlar. Hastalıkların nedenleri, yayılma şekli, yaygınlığı ve kontrolü ile bitki patolojisi veya fitopatoloji adı verilen alt disiplin ilgilenir. Bitki patojenlerinin aksine, toprakta bulunan bazı doğal mikroorganizmalar bu patojenlerle beslenir (veya antagonistiktir) ve mahsul bitkilerinin enfeksiyonunu önleyebilir. Mikroorganizmaların bu özel davranışına antagonizma denir.  Bitkinin doğal savunma mekanizmalarını uyaran, bazı canlı organizmalardan türetilen ve spesifik biyolojik öldürücü etkiler yoluyla böcek ve zararlıları yönetmek için kullanılan bileşikler olarak tanımlanan biyopestisitler genellikle doğal malzemelerden (bakteriler veya diğer mikroplar, hayvanlar ve bitkiler gibi) türetilen biyokontrol ajanları veya maddeleri (genleri veya metabolitleri dahil) içeren ürünleri ifade eder. Moleküler biyolojideki son gelişmeler, genlerin bir organizmadan diğerine transferini mümkün kılmıştır. Bu doğrultuda, belirli bakterilerden belirli böcekleri öldürebilen ancak insanlara zarar vermeyen spesifik genler başarıyla bitkilere aktarılmıştır. Aktarılan genler, konakçı bitkide protein şeklinde ifade edilir. Bu protein böcekler için zehirlidir, bu nedenle böcek bitkiyle beslendiğinde böcek ölür. Aynı şekilde bitkilerde de pek çok niteliksel ve niceliksel gelişme bakteri gen transferi sayesinde günümüzde mümkün hale gelmiştir (4).

Bu bilimsel bulgulara dayanak olarak dikkat çeken tarım bilimi için yeni bir umut olarak Mikrobiyal-biyoinformatik artan sayıda mikrobiyal genom dizisi, mikroorganizmaların biyolojisini incelemek için güçlü bir araç olup, genomik temelli yaklaşımlarda tarımın gelişimine yönelik bakteriyel patojenite üzerindeki mekanizmaları aydınlatmak için verimli ve doğrudan araştırma stratejilerini kolaylaştırabilir (1).

Tarımda daha iyi verim ve sürdürülebilirlik elde etmek için toprağın tanrısal gerçek sakinleri olan faydalı mikroorganizma toplulukların dünyasını bilimin ışığında keşfetmeye devam ederek, varlıklarını dengeli düzeyde muhafaza etmeyi sağlayacak doğru tarımsal faaliyetlerde bulunmak ve araştırma çalışmalarına yoğunluk vermek çağımızın gereğidir.

Gelecek yazılarımızda bu yazının içeriğinde bahsedilen spesifik olaylarla beraber mikrobiyal hücreler, farklılıkları ve sınıflandırılması, biyosentez, beslenme ve çoğalma, farklılaşma, haberleşme, kalıtsal değişim ve Mikrobiyal ekoloji, bulaşma yolları, savunma sistemleriyle mikroorganizma ilişkisi, mikroorganizmaların laboratuvarda tanımlanması, toprak mikrobiyolojisi, biogübreler, biopestisitler, bioyakıtlar, bitki-mikrop ilişkisi, azot döngüsü gibi bir çok alt başlıkta hem temel bir biyoloji bilimi olarak mikrobyolojinin genel kapsamını hem de tarımsal mikrobiyolojinin kapsamını özele indirgeyerek yakından inceleyeceğiz. Amacımız piyasada Tarımsal Mikrobiyoloji özelinde bütünsel kaynak eksikliğini gidermek ve bu alana ayrı bir alt bilim dalı olarak önem verilmesini sağlamak olacaktır. 

Kaynakça:

1. P. N. Bhattacharyya, M. P. Goswami, L. H. Bhattacharyya, (2016), Perspective of beneficial microbes in agriculture under changing climatic scenario: A review, Journal of Phytology, 8: 26-41
2. M. Andrews, M.G. Cripps & G.R. Edwards, (2012), The potential of beneficial microorganisms in agricultural systems, Ann Appl Biol 160/1–5
3. Suzanne L. Ishaq, (2017), Review, Plant-microbial interactions in agriculture and the use of farming systems to improve diversity and productivity, AIMS Microbiology, 3(2): 335-353.
4. Dr. Yogranjan, Lecture Notes On Agricultural Microbiology, College of Agriculture, Tikamgarh http://www.jnkvv.org/PDF/02042020180252Yogranjan_Lecture%20notes_Agricultural%20Microbiology.pdf

Mikroorganizmaların bu kadar yaygın türlerinin bulunması, işlevlerinin ve ilişkilerinin çok çeşitli olması, mikrobiyoloji bilimini değişik kısımlara ayırmıştır; Tıp Mikrobiyolojisi, Toprak Mikrobiyolojisi, Tarım Mikrobiyolojisi, Endüstriyel Mikrobiyoloji, Besin Mikrobiyolojisi, Uzay Mikrobiyolojisi, Adli Mikrobiyoloji (4). Biz burada Mikrobiyolojinin tarım koluna odaklanacağız, ama öncesinde Mikrobiyolojinin inceleme konusu olan mikroorganizmaların genel önemi ile ilgili olarak değerlendirmelerde bulunmak faydalı olacaktır. Mikrobiyal dünya, dünyadaki keşfedilmemiş en büyük biyolojik çeşitlilik rezervuarıdır. Mikrobiyal çeşitliliğin araştırılmasına olan ilgi, mikropların, besin döngüsü ve çevresel detoksifikasyon dahil olmak üzere biyosfer için gerekli olan sayısız işlevi yerine getirmesi gerçeğiyle harekete geçirilmiştir. Çok çeşitli mikrobiyal faaliyetler ve bunların biyosfer ve insan ekonomileri için önemi, bunların çeşitliliğini, korunmasını ve toplum için yararlanılmasını anlamak için güçlü temeller sağlar. Örneğin, çeşitli toprak mikropları mahsul üretiminde, mahsulün korunmasında, toprak sağlığının iyileştirilmesinde ve kompost hazırlamada geniş çapta incelenmiş ve kullanılmıştır. Diğer yandan, çeşitli benzersiz uç habitatların mikrobiyal çeşitliliği hakkında bilgi eksikliği ve kültürlenemeyen mikroorganizmaların zayıf anlaşılması nedeniyle, tarımda, çevrede ve insan sağlığında kullanılmayan mikrobiyal çeşitliliği keşfetmek ve kullanmak için yeni yaklaşımlara ihtiyaç duyulduğu acil bir konudur. Keşfedilmemiş mikrobiyal çeşitlilik ve mevcut kültürlenebilir mikroplar, yirmi birinci yüzyılın büyük zorluklarını çözmek için kullanılacak ana biyolojik kaynaklardır. Gelecekteki çabalarımız, (A) mikrobiyal kaynakların çeşitli keşfedilmemiş habitatlarının araştırılmasına; (B) bitki genomunun desteklenmesi ve biyoremediasyon araştırmasına; (C) metagenomik, fonksiyonel mikrobiyal genomik ve çevrenin sürdürülebilirliğinde yeni uygulamalara ve (D) küresel iklim değişikliği, ekinler, yeni ilaç geliştirme ve transgenik gelişimde mikropların rolüne harcanmalıdır (5).

Özellikle dördüncü maddede belirtilen günümüzün öncelikli olarak çözümler aranan sorunlarına istinaden tarımsal ürünlerde kalite ve verim artışı yoluyla artan dünya nüfusu için yeterli besin kaynağı sağlayabilecek, ekolojik, çevre dostu tarımsal üretim tekniklerine yönelik gerçekçi bir ihtiyaç vardır. Bu bağlamda, örneğin temel biyojenik sera gazlarının (karbon dioksit, metan ve azot oksit) küresel akışlarının değişen iklim senaryosu ve diğer bazı çevre sorunları altında, faydalı mikroorganizmaların tarımda uygulanması, önemli bir alternatiftir (6). Öyle ki yapılan bilimsel çalışmalara göre bitkilerin, hayvanların ve mikroorganizmaların birçok yönden birbirleriyle bağımlı olduklarını belirten Dr. Yogranjan, tarımsal mikrobiyolojinin önemi çerçevesinde mikroorganizmaların incelenmesinin, onların organik maddenin ayrışması, atmosferdeki azotun toprakta sabitlenmesi, besin maddelerinin topraktan ve sudan bitkilere ve hayvanlara salınması gibi doğal süreçlerdeki olası rolleri nedeniyle ve hücre fonksiyonunun temel mekanizması hakkında fikir edinmemize de yardımcı olmalarından dolayı çok önemli olduğunu ifade etmiştir.

Kaynakça:

1. Dr. Yogranjan, Lecture Notes On Agricultural Microbiology, College of Agriculture, Tikamgarh http://www.jnkvv.org/PDF/02042020180252Yogranjan_Lecture%20notes_Agricultural%20Microbiology.pdf
2. Prof. Dr. Kemal Benlioğlu, Mikrobiyoloji ders notları, Adnan Menderes Üniversitesi https://uozyilmaz.com/files/mikro.pdf
3. Stuart Hogg, (2005), Essential Microbiology, John Wiley & Sons Ltd.
4. Doç.Dr. Birol Baysal, (2020), MİKROBİYOLOJİYE GİRİŞ-2 ders notu https://gavsis.gelisim.edu.tr/bibaysal/GetByContent/4174/3
5. Iqbal Ahmad, (2011), Microbial Applications in Agriculture and the Environment, Microbes and Microbial Technology pp 1-27
6. P. N. Bhattacharyya, M. P. Goswami, L. H. Bhattacharyya, (2016), Perspective of beneficial microbes in agriculture under changing climatic scenario: A review, Journal of Phytology, 8: 26-41

Toprak, canlı yaşamının var oluşu için anahtar nitelikte bazı sorumluluklara sahiptir. Bunlar, besin döngüsü, bitki büyümesi, gaz değişimi, karbon depolama ve atık bertarafı’dır. Bu yüzden toprak, dünyadaki yaşamın devamı için gereklidir ve tabi ki biyosferin ayrılmaz bir parçasıdır. Peki, bizler bir santimetresinin oluşumu için yüzyıllar gereken bu varlığın oluşumu ve bileşenleri hakkında her şeyi biliyor muyuz?

Toprak nelerden oluşur?

Topraklar, ana materyal, iklim, topografya, biyota ve zaman gibi bir dizi farklı faktör tarafından oluşur. Toprak, yer yer farklılık gösteren her bir toprak tipine ayırt edici özellikler ve yapı kazandıran ayrı bileşenlerin bir karışımını içerir (1). Yani, toprak, jeolojik, hidrolojik, biyolojik olayların etkileşim halinde gelişimleri neticesinde aşınmış kayalardan elde edilen mineral maddeler; bitki artıkları, hayvan kalıntıları ve dokuların çürümesiyle elde edilen organik madde; çeşitli reaksiyonlardan elde edilen su ile hava ve gaz karışımından oluşan ve ayrıca bünyesinde solucanlar, mikroorganizmalar gibi canlı organizmaları barındıran karmaşık bir yapıda canlı doğal bir vücuttur.

Optimum durumdaki bir toprak, yaklaşık olarak %45 katı madde, %5 organik madde ve %50 gözenek boşlukları içerir ve bu boşluklar eşit oranda su ve hava tarafından işgal edilir (1). 6 inç derinliğe kadar olan toprak kısmının gözeneklerindeki serbest hava, bileşim olarak atmosferik havaya çok benzer, genellikle CO2 ve oksijenin toplamı atmosferik havadakinden sadece biraz daha azdır, ancak nitratların hızla arttığı dönemlerde oksijende algılanabilir bir düşüş olur (2). Toprağın en büyük parçasını oluşturan mineral maddeler farklı toprak tiplerinin meydana gelmesine neden olan çeşitli özellikler sağlayan belirli kristal yapılara sahip doğal olarak oluşan inorganik bileşiklerdir. Birçok mineral türü mevcut olup, esasen birincil ve ikincil mineraller olarak sınıflandırılırlar. Birincil mineraller, yüksek sıcaklıkta oluşup magmatik ve metamorfik kayalardan değişmeden miras kalanlardır, ikincil mineraller ise düşük sıcaklık reaksiyonlarında oluşan ve tortul kayalardan miras alınan veya doğrudan toprakta bozunma yoluyla oluşanlardır. Toprağın dört ana bileşeninden en küçük parçayı oluşturan organik grup ise kökenine kadar izlenebilir bazı tanınabilir fiziksel yapılara sahip taze veya kısmen ayrışmış canlı kalıntılar ile toprak profillerinin yüzey katmanlarında genellikle gözlenen siyah veya kahverengi renk meydana getiren, su ve besin tutma kapasitesi yüksek olan en reaktif kısım olarak bilinen humus’ dur (3). Tüm bu bileşenlerin yanı sıra, bitki örtüsü miktarı, toprak sıkışması ve su tutma kapasitesi gibi diğer faktörler de belirli bir alandaki toprağın bileşimini etkiler (4).  

Toprak bilimi açısından incelediğimiz toprak terkibi konusunu birde tarımsal açıdan ve tarımla en yakından ilişkili olan merkez bilim sayacağımız kimya açısından ele alacağız.

Kimya açısından topraklar, reaktif katılar, sıvılar ve gazlar içeren, çevrelerindeki atmosfer, biyosfer ve hidrosfer ile madde ve enerji alışverişinde bulundukları açık biyojeokimyasal sistemlerdir. Topraklar, karasal bir ekosistemde bitki örtüsünün tepesinden yeraltı suyu akiferinin dibine kadar uzanan yaşamı destekleyen Kritik Bölgenin temel özelliğidir (5). Toprağın fiziksel, kimyasal ve biyolojik özellikleri birbiriyle ilişkilidir ve toprağı ek işlevlerle bitki büyümesi için etkili bir ortam haline getirir. Örneğin, fiziksel özellikler bitki büyümesini, mikroorganizmaları ve su taşınmasını etkiler. Kimyasal özellikler, besin mevcudiyetini ve dönüşümleri kontrol eder. Biyolojik özellikler toprak yapısına, gelişimine ve üretkenliğine katkıda bulunur (1).

Tarım açısından ele aldığımızda özetle sağlıklı kök ve bitki gelişimi için gerekli olan malzemeleri içeren toprak farklı türlerdeki farklı fizyolojik, biyolojik gereksinimlere sahip bitkilere muazzam bir yaşam ortamı sağlamaktadır. İnsanlar yüzyıllardır beslenmek için toprağı işliyor, lakin özellikle günümüzün yoğun ve tehlikeli çevresel sorunları yaşamın temel ve değerli bir doğal kaynağı olan toprağı tehdit ediyor. Bu nedenle bilimin ve teknolojinin doğayla uyumlu gelişimi ve doğru uygulanması kritik önem taşıyor. En başta tarım bilimcileri olarak bizler bu bilinci evrensel bir ilke olarak benimseyip geliştirdiğimiz tekniklerle toprağı tanıyıp tüm insanlığa en doğru şekilde tanıtmalı, insanları özellikle tarımsal üretim yapan tarımcıları bilgilendirmeli, eğitmeli, insan kaynaklı global toprak sorunlarına karşı kalıcı çözümler üretmeliyiz.

Sonuç olarak yaşadığımız ekosistemin bir parçası olan toprağı tanımamız gerektiğine bir kez daha vurgu yaparak gelecek yazı serilerimde toprağı detaylı olarak farklı konularda işlemeye devam edeceğimi bildirmek istiyorum.

Gelecek yazıda görüşmek umuduyla…

Kaynakça:

1. Stefan D. Kalev, Gurpal S. Toor, (2018), The Composition of Soils and Sediments, Green Chemistry 339-357, 
2. Russell, E., & Appleyard, A. (1915). The Atmosphere of the Soil: Its Composition and the Causes of Variation. The Journal of Agricultural Science, 7(1), 1-48.
3. http://www.fao.org/3/ac172e/AC172E03.htm
4. https://microbenotes.com/soil/#composition-of-soil
5. Garrison Sposito, (2020), The Chemistry of Soils, Oxford Scholarship Online

Evrende mevcut olup, tanımlı sabit bir bileşimde kütle ve hacme sahip olan her şey maddedir.  Maddenin tanına bilirliğini ve ayırt edilebilirliğini sağlayan yani ona benzersiz kimliğini veren özellikleri vardır. Bu özellikler fiziksel ve kimyasal olarak iki kategoriye ayrılır. Fiziksel özellikler, maddenin bileşimi hariç onun somut özellikleri yani gözlenebilir ve ölçülebilir olan yoğunluk, erime noktası, kaynama noktası, renk, elektriksel iletkenlik, sertlik gibi özellikleridir. Örneğin, buz eridiğinde sertlik, yoğunluk ve akma yeteneği gibi çeşitli fiziksel özellikler değişir, ancak bileşimi değişmez; Kimyasal özellikler ise bir maddenin, farklı fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip başka bir madde veya maddeler meydana gelmesi için başka madde veya maddelerle ve bazı durumlarda kendi başına tepkimeye girerek değişime uğraması ile gözlenen özelliklerdir, örneğin yanıcılık, asitlik gibi tepkimeler bu tip değişimlerdir (1). Kimyasal değişime bir örnek fotosentez olayıdır.  Bu tepkimede girdi olarak kullanılan karbondioksit ve su ile tepkime çıktıları olan glikoz ve oksijen birbirlerinden farklı özelliklere sahip maddelerdir. Benzer şekilde şekerin pişirilmesi ile oluşan yeni madde ile tekrardan aynı özellikteki şekeri geri elde etmek mümkün değildir.

Kimyagerler özellikle maddenin bileşimi, onu oluşturan daha basit maddelerin türleri ve miktarlarıyla ilgilenirler (2).  Madde özellik gruplandırması ile ilgili olarak ayrıca diğer iki farklı tanımlamada söz konusudur. Bunlar kapsamlı özellik ve yoğun (şiddet) özelliklerdir. Özellik eğer maddenin mevcut miktarına bağlı ise buna kapsamlı özellik denir. Bir maddenin kütlesi ve hacmi, kapsamlı özelliklere örnektir. Bir madde örneğinin özelliği, mevcut madde miktarına bağlı değilse, yoğun bir özelliktir. Sıcaklık, yoğun bir özelliğin bir örneğidir. Örnek olarak kolunuza sıçrayan bir damla sıcak yemeklik yağ kısa süreli, küçük bir rahatsızlığa neden olurken, bir kap sıcak yağ ciddi yanıklara neden olur. Hem yağ damlası hem de kap aynı sıcaklıktadır (yoğun bir özellik), ancak kap açıkça çok daha fazla ısı içerir (kapsamlı özellik) (3). Özelliklerle alakalı bir diğer önemli nokta da benzer özellikte olan maddelerin ortak davranışlarının değerlendirilmesidir, buna örnek olarak hem metal hem ametal özellikler barındıran metaloidler verilebilir.

Maddenin özellikleri sadece kimyagerlerin kimya ana sektöründe incelemeleri gereken özellikler değil, aksine hayatın tüm alanlarına değinen bilimsel bir gerçekliktir. Bu alana tarımsal açıdan yaklaştığımızda, örneğin bir elma meyvesi için uzunluk-çap oranı, şekil, dış ve iç kusurlar, çürükler, sertlik, kabuk yüzeyi, renk gibi fiziksel özellikler ile meyve suyu içeriği, nişasta, çözünür katı içerik, asit, vitamin gibi kimyasal özelliklerin araştırılması ve geliştirilmesi çalışmaları, piyasada en iyi değere sahip olacak yeni bir çeşidin ıslah edilmesi için tarım bilimcileri tarafından büyük bir öneme sahiptir. Kimyasal ve fiziksel özelliklerin tarımsal ürünlerdeki önemini daha özele indirgeyerek anlatabilecek bir bilimsel çalışma örneği olarak Amerika’da yapılan bir soya denemesinin amacı içerisinde, araştırma çalışması yapılan ilgili yeni soya fasulyesi hatlarından proteinlerin fiziksel ve kimyasal özelliklerinin rapor edilmesinin diğer bilim adamlarına bunların uygulamalarını daha fazla incelemeleri için ilham vereceği ve aynı zamanda istenen işlevselliklere sahip proteinler üretmek için yetiştirme çabalarına rehberlik edebileceği söylenmiştir (4). Dünyadaki tüm abiyotik ve biyotik süreçler için gerekli olan ve ekosistemlerin madde ve enerji bütçeleri için temel öneme sahip bir dizi belirli fizikokimyasal özelliklere barındıran su (5) ile ilgili olarak Dünya insan sağlığı standartlarında içilebilir su kalitesini değerlendirmek için Cidde de yapılan bölgesel bir bilimsel araştırma da farklı su arıtma tesislerinden alınan örnekler fiziksel, kimyasal ve biyolojik analizlere tabi tutularak pH, elektriksel iletkenlik (EC), toplam çözünmüş katı madde, tuzluluk, toplam sertlik, kalsiyum, magnezyum, sodyum gibi element içerikleri ve mikrobiyal içerikleri incelenmişdir (6). Bu şekilde birçok bilimsel çalışma mevcuttur.

Sonuç olarak, fiziksel ve/veya kimyasal madde değişimleri ile yaşadığımız her an için aslında kimyanın yaşamın ve evrenin merkezinde olduğunu söylemek yanlış olmayacaktır. Tarım biliminde de diğer tüm temel bilimler gibi kimyanın olmazsa olmaz olduğunu, doğru tarımsal uygulamaları gerçekleştirmek ve iyi sonuçlar almak için öğrenmeye işin çekirdeğinden başlamanın en akılcı ve faydalı yol olacağını bilmemiz gerekmektedir.

Kaynakça:

1. Prof.Dr. Hayrettin TÜRK, (2011), Genel Kimya, T.C. Anadolu Üniversitesi Yayını No: 1966
2. Martin S. Silberberg, (2010), Principles of GENERAL CHEMISTRY, McGraw-Hill, Second Edition
3. Paul Flowers, William R. Robinson, PhD, Richard Langley, Klaus Theopold, (2015), Chemistry, OpenStax-Rice University
4. Jiwang Chen et. al., (2020), Physicochemical properties of proteins extracted from four new Tennessee soybean lines, Journal of Agriculture and Food Research
5. BIRGIT C. Gordalla, et. al., 2007, The physicochemical properties of water and their relevance for life, Wissenschaftliche Auswertungen/GEO
6. Yousif Algamal, (2015) Assessment and statistical study of physico-chemical properties of water quality in some local water treatment plants in Jeddah, Kingdom of Saudi Arabia, Advances in Applied Science Research 6(7):49-56

Tarım evrenine bilimsel açıdan yaklaşan her tarım bilimcinin ve meslek sahibinin öğrenmesi ve benimsemesi gereken en temel bilimsel alanlardan biri, özellikle gelişen dünyanın teknolojik değişimlerine paralel olarak giderek artan öneme ve yoğun keşiflere hedef olan ‘KİMYA’dır. Bilindiği gibi kimya sadece kimyagerlerin temel eğitim dersi değil, ziraat mesleğinin de temel dersidir. Tarım bilimcileri için kimya, sadece teoride genel kapsamı ile sınırlanmamalı, aksine Tarımsal Kimya (İngilizcesi Agro Chemistry) veya Tarım Kimyası başlı başına Ziraat’in ana kürsülerinden biri olarak akademide yer bulmalıdır. Çünkü, her kimya dersinin başlangıcında yer alan ‘kimya nedir?’ sorusunun cevabı olan maddeyi inceleyen bilim dalıdır söylemine istinaden, sadece dünyada değil evrende var olan her varlıkta gerçekleşen değişimler gibi bitkiler aleminde meydana gelen değişimleri ve olayları da ancak kimya ile kavrayabiliriz.

Canlı varlıklar olarak bizler gibi bitkilerde kimyasal birimler ve bunların etkileşimlerinden meydana gelmiştir, varlığını kimyasal tepkimeler ile gerçekleştirmektedir. Döllenmeden bir birey oluşumuna, beslenmesinden solunumuna, gelişip olgunlaşmasından yaşlanmasına, hayat döngüsünün sürekliliğine ve ayrıca insanlığa besin sağlayan mahsullerinin insan ihtiyaçları doğrultusunda muhafazası ve işlenmesi için de gerekli olan bilgi Kimya’dır. Bu bağlamda tarımda kimyayı sadece bitki koruma kapsamında tarım kimyasalları ya da gübreleme kapsamında kimyasal gübreler olarak sınırlandırmak bu evrene olan hakimiyetimizi kısıtlar. Daha fazla gelişim sağlayabilmek için kimya biliminin tarımda geniş kapsamlı kullanımını belirgin hale getirmek gerekir, öyle ki genetik çalışmalar, bitki fizyolojisi ve davranışı, homonlar-enzimler-hücresel olaylar gibi bitkinin kimyasal yapısındaki gelişmeler ve maddeler, bitki ekstraktlarının antimikrobiyal ve antioksidan potansiyeli, büyüme ve çimlenme gibi yaşamsal süreçler, toprak kimyası, retiküler kimya gibi kimyadaki ve teknolojideki yeni gelişmelerin tarım ile ilişkileri, biyoenerji ve daha fazlası Tarım Kimyasını oluşturan önemli konulardan bazılarıdır. Kimyanın aslında tarımın her şeyi olduğunu daha özel konulara indirgeyerek açıklamak mümkündür; bu noktada kapsamlı konu havuzundan verilebilecek örneklem bitkinin yaşam döngüsünde kritik öneme sahip olan polenlerin kimyasal bileşimi ile ilgili bilimsel araştırmalardır, bu bize kimyanın merkez bilim olduğunu kanıtlamada destek olacaktır. Adriana Kenđel ve  Boris Zimmermann 2020 yılında yayınlanan ‘Chemical Analysis of Pollen by FT-Raman and FTIR Spectroscopies’ adlı çalışmalarında polen çalışmalarının biyolojik çeşitlilik, bitkilerin cinsel üremesi ve bitki-tozlaştırıcı etkileşimleri, aeroalerjenlerin izlenmesi ve kültüre alınmış ürünler ve vahşi topluluklar üzerinde kirlilik ve iklimin etkisini içeren mevcut ve geçmiş çevresel değerlendirmeler için önemli olduğunu belirterek, polenin kimyasal bileşimi hakkındaki bilgilerin tüm bu araştırma alanlarındaki çalışmalar için önemli olduğuna vurgu yapmışlardır ve ayrıca başlıca bitki taksonları için polenin kimyasal kalıpları hakkındaki bilgilerin, aerobiyoloji, paleoekoloji, adli tıp, topluluk ekolojisi, bitki-tozlayıcı etkileşimleri ve bitkiler üzerindeki iklim etkileri dahil olmak üzere bitki biyolojisi ve ekolojisindeki çeşitli çalışmalar için olağanüstü değerde olması gerektiğini söylemişlerdir (1).

Görüyoruz ki kimya bilimi tartışmasız tarım bilimi, tarımsal gelişim ve üretim için çok önemlidir. Bilimsel araştırma boyutu bir yana tarım kimyasındaki çalışmaların sonuçları nihayetinde insanların varlığına etki eder. Çünkü, her canlı yaşamak için beslenmek zorundadır. Bu durum, tarım kimyasını tartışmasız en geniş çapta etkili araştırma alanlarından biri yapar. Sonuçlandırma olarak konuyu yaşamın sürdürülebilirliği ve dünyanın artan nüfusunu besleme açısından ele aldığımızda, Birleşmiş Milletlerin, 2050 yılında bu gezegende yaşayacak tahmini 9 ya da 10 milyar insanı beslemek için tarımsal üretimde %70’lik bir artışa ihtiyaç duyulacağını bildirdiğine vurgu yaparak, küresel nüfus arttıkça, bugün tarım kimyagerlerinin de karşı karşıya olduğu büyük zorlukların daha da acil hale geleceği söylemine dikkat etmemiz gerekir (2).

Öyleyse tüm bu gerçekleri göz önüne alarak atomun canlıların en küçük yapı taşı olduğunu bildiğimiz gibi Tarımsal Kimya’yı da tarımın merkezine konumlandırmak ve kimyasal çalışmalara yoğun olarak odaklanmak mecburidir.

Kaynakça:

1. Adriana Kenđel ve  Boris Zimmermann, (2020), Chemical Analysis of Pollen by FT-Raman and FTIR Spectroscopies, Front. Plant Sci., 11:352
2. Christine Herman, (2015), Agricultural Chemistry: New Strategies and Environmental Perspectives to Feed a Growing Global Population, American Chemical Society

Tohum, insanoğlunun en başta buğday, mısır, pirinç ve arpa olmak üzere sadece diyetinin değil, aynı zamanda ilaçlarının ve ihtiyaç duyduğu olmazsa olmaz dokuma sektörünün en önemli temel canlı maddesidir. Ayrıca kültüre aldığımız, evcilleştirdiğimiz ve yabani hayvanlar aleminin diyetinin de önemli bir kaynağıdır, örneğin evinizin sevimli üyesi papağanınızın vahşi doğasındaki diyetinin önemli kısmını Banksia, Dryandra ve Okaliptüs gibi bitkilerin tohumları oluşturur. İnsanların güzellik ve güzelleşme arzusunu somutlaştıran kozmetik ve kimya gibi ve diğer endüstrilerin de en değerli bir ekonomik girdisidir, doğal yaşamın sürekliliğinin yani çoğalmanın en temel birimidir ve belki de daha fazlasıdır.

Kimilerine göre insanlığın yerleşik hayata geçebilmesi tohumu kullanmayı keşfetmesi ile olmuştur. Muazzam öneme sahip olan mikroskobik boyutlara kadar çok çeşitli yapılarda olan tohumlar, bir bitkinin seksüel üreme yoluyla dünyaya getirdiği yeni canlı bireyi oluşturacak olan kotiledon, dikotiledon, embriyo, epikotil, hilum, hipokotil, kök, kabuk gibi değişik anatomik ve biyolojik yapıları ve bünyesinde yaşama başlamak için karbonhidratlar, yağlar ve proteinler gibi besinleri bulunduran koruma alanlarıdır. 

Tohumlar aleminin bilinmeyen dünyası hakkında bildiklerimiz, araştırmalar sayesinde gün ve gün bir adım daha aydınlanmaktadır. Özellikle tarımsal üretimde ciddi sorunlar olan dormansi ve çimlenmedeki çalışmalar kayda değer bir ilerleme göstermektedir. Örneğin, Tohum araştırmalarının en gelişmiş ve neredeyse geleneksel alanı olan tohumlarda hormon biyolojisi de Ar&Ge çalışmalarına yeni bir boyut sunuyor; moleküler düzeyde kaydedilen ilerlemeler tohumların toprağı ve diğer çevresel sinyalleri nasıl iç hormon biyolojilerine çevirdiği ve uykuda kalmak veya çimlenmeye başlamak için nasıl karar verdiğini daha iyi anlamak için önemli adımlar olmuştur (1). Diğer bir yönden araştırma çalışmaları kapsamında tarım açısından tohum ile ilişkili bir kavram olan tohumluk geliştirmede başlıca iki yöntemden söz edilir: Birincisi tohumun genetik yapısını veya içerdiği enformasyonu iyileştirmektir. Bu süreç bitki ıslahı, ıslah sonucu ortaya çıkan yeni genetik materyal ise geliştirilmiş çeşit olarak isimlendirilir. Tohumun genetik yapısındaki iyileştirme yüksek verim, hastalık ve zararlılara dirençlilik, yüksek ürün kalitesi, çiftçiler tarafından arzu edilen agronomik özellikler vb. gibi yararlı durumları oluşturur; ikincisi ise, irilik, safiyet, depolanma gibi fiziksel ve fizyolojik özellikleri ile ilgilidir. Bu ikinci tür iyileştirme, tohumluğun iyi bir şekilde üretilmesi, işlenmesi, kalite kontrolüne tabi tutulması, uygun nakliye ve depolama işlemlerine maruz bırakılması sonucu elde edilir. Günümüzde bitki yetiştirmede uygulanan tekniklerin ve kullanılan materyalin pek çoğu, aslında tohumda var olan genetik ve fizyolojik potansiyelin tam olarak ortaya çıkmasına imkân sağlamak içindir; gübreleme, çapalama, sulama, ilaçlama vb. gibi bitki yetiştirme uygulamalarından hiç birisi, üretimi artırmada tohum tarafından belirlenen genetik limitin ötesinde bir katkıda bulunamaz (2). Bilgi evreninin sonsuzluğuna inanan biri olarak düşünüyorum da kim bilir belki milyonlarca yıllık süregelen bir evrimleşme yaşayan tohumlar hala hangi özellikler, sırlar ve bilgiler barındırıyorlar. Mesela, Charles Darwin’in Kretase dönemindeki angiospermlerin evrimi için iğrenç bir gizemdir açıklaması beni etkilemiştir.

Tohumun kökeni ve evrimi, 370 milyon yıl önce Devoniyen sonlarında başlayan büyüleyici bir hikayedir (3).  Bu süreç, tohumlu bitkilere evrimleşme, cinsiyet evrimi, bütünleşme evrimi, sudan bağımsız tozlaşmanın evrimi, kütle evrimi gibi büyüleyici adımları içerir. Halihazırda araştırmalara konu olan tohumun gelişimi, anatomisi, kütlesi ve diğer tüm konuları açığa çıkartacak olan ve tohumların nasıl evrimleştiği sorusunu yanıtlayacak olan moleküler filogenetik gibi analizlerin yapıldığı Genetik Bilimi ve RNA teknolojisi gibi teknoloji alanında ki gelişmelerdir.

Tohumlar alemi hakkında yukarıda bahsedilenler gibi irdelenecek birçok bilgi ve sorulacak sorular var iken tohumları meydana getiren bitki gruplarından bahsetmekte de fayda vardır. Tohumlu bitkiler (Spermatophyta) iki ana gruptan oluşur: Acrogymnospermae (gmnospermler olarak da adlandırılır; yaklaşık 800 canlı türü) ve Angiospermae (angiospermler olarak da adlandırılır; yaklaşık 250.000 canlı türü), en erken tohum bitkileri, geç Devoniyen’de progymnospermler olarak adlandırılan parafitik bir gruptan ortaya çıkmıştır, soyu tükenmiş bir progymnosperm olan Archaeopteris, bilinen ilk modern ağaçtı (3).

Bu iki ana gruba ait tohumlar tozlaşmayı takip eden döllenme olayı ile ovüllerden meydana gelir. Fitonomisi, biyolojisi, morfolojisi, üreme ilkeleri, çimlenme, genetik mirası, kimyası, döllenmeden yeni bir birey meydana gelene kadar ki tüm özel konular tohum evrenine bir yolculuğa çıkacağımız yazı serilerinde detaylı şekilde ele alınacaktır.

Gelecek yazımızda görüşmek dileği ile…

Kaynakça:

1. Nonogaki H (2017) Seed Biology Updates – Highlights and New Discoveries in Seed Dormancy and Germination Research. Front. Plant Sci. 8:524
2. Prof. Dr. Saliha Kırıcı, Ç.Ü.Ziraat Fakültesi, Tarla Bitkileri Bölümü, TBP-307 Ders Notları
3. Ada Linkies, Kai Graeber, Charles Knight and Gerhard Leubner-Metzger, (2010), The evolution of seeds, New Phytologist, 186: 817–831

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:

1. Gülser C., (2020), Bitkiler Tarafından Suyun Alımı, Toprak Bitki Su İlişkileri, OMU
2. https://avys.omu.edu.tr/storage/app/public/isezer/66400/5.%20SU%20METABOL%C4%B0ZMASIYLA%20%C4%B0LG%C4%B0L%C4%B0%20OLAYLAR.pdf
3. Prof. Dr. Leyla Demirsoy, OMÜ Bahçe Bitkileri Ders Notları
4. Ernst Steudle, (2000), Water uptake by plant roots, Plant and Soil 226: 45–56
5. https://research.sabanciuniv.edu/29150/1/Translation_Raven_Ch_30_(LO).pdf
6. 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

Sevgili okurlarımız, Tarım Evreni‘ne çıkacağımız yolculuğumuzun hazırlık aşamasında yine başka bir ana başlıkla sizlerleyim. Bu evren o kadar derin ve yoğun ki, her katmanına ve her parçasına ulaşmadan önce mutlaka genel çerçeveden görmek, neler öğreneceğimizi bilmek, algı boyutunda hazırlıklı olmak gerekir. Bu yazıda sizlere özellikle meslektaşlarımın üniversite yıllarından iyi ya da kötü hatırlayacakları temel derslerden biri olan ‘Bitki Fizyolojisi’ kapısını açacağım. Bu alan kimileri için hafızalarını canlandırma, kimileri için yeni bir şeyler öğrenme kazanımı sağlayacaktır.

Bitki fizyolojisi, bir polen spermi ve çiçek yumurtalığının beraber döllenme işlevi ile dünyaya getirdiği bitkinin var oluşu, tohum ile üreme, gelişip yaşlanma ve bedensel varlığını doğaya yeniden geri kazandırma olarak tarif edebileceğim yaşamsal olayları ve bitkisel yaşamın ışık, nem, sıcaklık, su, yerçekimi gibi çevresel faktörler ile ilişkisini nedenleri ve sonuçları ile beraber biyoloji bilimi ve diğer fizik ile kimya gibi hayati fonksiyonlara açıklık getiren ilişkili bilimler ışığında inceleyen, ayrıca moleküler biyoloji, biyofizik, mutant, transgen, biyokimya, fitokimya gibi birçok daldan destek alan multidisipliner bir alandır. Örneğin, PROF. DR. YASEMİN ÖZDENER KÖMPE ‘Bitki Fizyolojisi’ kitabında yapı ve fonksiyon ilişkisinden bahsederek, genlerin, enzimlerin, diğer moleküllerin, organellerin, hücrelerin, doku ve organların birlikte bulunmalarıyla canlılığın var olduğunu, bu nedenle de bitki fizyolojisinde yapılan çalışmaların bitki anatomisi, hücre biyolojisi, yapısal ve fonksiyonel kimya ile yakın ilişkisi olduğunu belirtmiştir.

Bitki yaşam evresi içinde sayısız olay her türe özgü etkenleri ile bütünleşik, farklı özellikleri ile irdelenecektir. Esas olan bu alandan elde edilecek tüm bilgilerin, bilinçli tarımsal üretim uygulamalarında tek amaç olan kaliteli yüksek verimli mahsuller hasat etmek, istenmeyen rakip doğal zararlıları bertaraf etmek ve hayvansal yetiştiricilik için en iyi yemleri elde etme hedefleri içerisinde kesin çözümlere ulaştıracak temel doneler olmasıdır. Unutmayalım ki tarımda ideal sonuçları elde etme kültüre aldığımız canlıyı bütünüyle tanıyarak özel ihtiyaçlarını karşılamakla gerçekleşebilir. Prof. Dr. Atilla Eriş, Bahçe Bitkileri Fizyolojisi adlı eserinde bir bitkinin tanınmasının önemi ile ilgili olarak bitkinin sadece ismen ve şeklen tanındığını, buna istinaden günümüzde gerek özel, gerek kamu sektörlerinde bitkisel üretim konularında birçok çalışmanın yeterince sonuç vermediğini, hatta bazı ticari amaçlı örneklerin doğanın zorluklarını elimine eden yapay yetiştirme yöntemleri kullansa dahi zarar edebildiğini belirtip iyi sonuç alınamamasına esas olan nedenin ise eldeki bitki materyallerinin istekleri ile birlikte gereği gibi tanınmaması, özellikle ekoloji-bitki ilişkisindeki reaksiyonların bilinmemesi ve bitki bünyesindeki içsel reaksiyonlar ile dışsal faktörlerin etkilerinin bilinmemesi olduğuna vurgu yapmıştır. Atilla hocanın bahçe bitkilerinden verdiği şu somut örnekler konuyu daha iyi anlamamıza yardımcı olacaktır:

‘Doğal olarak bazı meyve ağaçlarında görülen çeşitli dökümlerin eğer zararlı ise etkilerini azaltmak veya faydalı olanlarını seyreltme açısından yapay olarak indüklemek veya zor köklenme gösteren herhangi bir bahçe bitkisi çeliğinin köklenme kabiliyetini arttırmak; veya eksik beslenerek ürününü kalite ve kantite olarak azaltan bitkinin gerçek gereksinimi saptamak ve ona göre beslenmesini düzenlemek fizyolojik olayların ve faktörlerin tanınması ve bilinmesi ile mümkündür’.

Prof. Dr. Atilla Eriş

Bu noktada ayrıca varlığı tanıma yolunda incelemeler ve bilgiye ulaşma konusunda teknoloji ve zekâ kavramlarına da ayrı bir parantezde vurgu yapmak gerekir, çünkü bu dallardaki gelişmeler doğrudan Bitki Fizyolojisindeki araştırmaların derinleşmesini sağlamaktadır, böylece sadece yaşadığımız ana ait üretimle sınırlı kalmayıp, geleceğin çoklu değişim ve olasılıkları göz önünde bulundurarak ileri üretimlerin gerçekleşmesi sağlanmış olacaktır.

Bitkilerin üretimi, bakımı, yapısal özellikleri ve yaşamsal olaylarının öğrenilmesinin tartışmasız gerekli olduğu açıktır. Prof. Dr. Ünal Akkemik BİTKİ FİZYOLOJİSİ eserinde, hücresel olaylar ve farklılaşmaları temelinde meydana gelen Büyüme ve Gelişme Fizyolojisi, besinlerin su ile taşınımı, fotosentez gibi hücre ve organlarında meydana gelen fiziksel ve kimyasal değişimleri inceleyen Metabolizma Fizyolojisi, yönelme ve durum değiştirme esaslı Hareket Fizyolojisi olarak bitkinin üç ana yaşamsal olayından bahsederken, Prof. Dr. Atilla Eriş olaylar içinde madde değişiminin (metabolizma) ayrı bir yeri olduğunu, zira, birçok olay içindeki kimyasal veya fiziksel reaksiyonların temelinde metabolik aktiviteler bulunduğunu, dolayısıyla büyüme ve gelişme olaylarının fizyolojisi, hem ayrı ayrı ve hem de etkenleri ile birlikte karşımıza çıkmakta olduğunu söylemiştir.

Tüm bu olgular ışığında yakın dönemde örneğin polen, stoma, hormon ve enzim aktiviteleri, gen, toprak mikro canlılarına karşı köklerin kapsamlı tepkileri ve diğer birçok konuda araştırmalar yapılarak bitkilerin üremesi, sağlıklı gelişimi, çeşitli olumsuz koşullara karşı özel dayanıklılıklar geliştirmeleri, üstün özellik ve verimlilikler kazanmaları sağlanarak dünyanın yüzleştiği kıtlık, muhafaza, hastalık sorunlarına karşı ileri düzey yoğun çalışmalarla çözümler aranması bitki fizyolojisinin önemini tasdikler niteliktedir.

Sonuç olarak fizyolojik çalışmalar vasıtası ile bilimsel üretimi gerçekleştirerek bitkisel yaşamı kontrol altına almayı başarabilir ve insanlığın ihtiyaç duyduğu kaliteyi, bolluğu elde eder ve çevresel korumayı sağlayabiliriz.