KÖKLERDE SU VE MİNERAL EMİLİMİ
Bitkiler, mineralleri ve suyu kökleri aracılığıyla alır. Aldıkları mineraller ve su yardımıyla fotosentez tepkimelerinde karbonhidrat, yağ, protein, DNA ve RNA gibi organik maddelerin sentezini gerçekleştirir. Ayrıca su ve mineraller; bitkilerde gerçekleşen yaşamsal faaliyetlerin düzenlenmesinde görev alan DNA, RNA, enzim, hormon ve klorofil gibi moleküllerin sentezi ve çalışması için de gereklidir. Su, bitki hücrelerinin sitoplazmasının oluşumunda önemli bir işlev görür. Su sayesinde bitki hücreleri, sitoplazmalarında metabolik olayları ve kimyasal reaksiyonları gerçekleştirir. Ayrıca su, hidroliz ve fotosentez gibi metabolik olaylara katılır. Su, bitki hücrelerinde yarattığı turgor basıncı ile toprak üstü organların dik durmasına yardımcı olur. Ayrıca turgor, büyüme döneminde hormonların etkisiyle hücrelerin uzamasını sağlar. Böylece bitkinin büyüme ve gelişmesinde önemli rol oynar. Mineraller, hücrelerdeki osmotik basıncın düzenlenmesinde rol oynar. Fotosentez sonucu üretilen organik besinler; kökler, dallar, çiçekler ve meyvelerin oluşumunda görev alır. Kök sistemi, bitkinin toprağa tutunmasını sağlar. Bunun dışında en önemli görevlerinden biri de yapraklardan terleme ile kaybedilen büyük miktarlardaki suyun tekrardan topraktan alınmasını sağlamaktır.
Bitkinin topraktan aldığı suyun büyük bölümü, genç köklerle alınır. Su ve minerallerin emilimi, direkt olarak epidermisten farklılaşmış olan emici tüylerle gerçekleştirilir. Kök ucunun birkaç milimetre üzerinde bulunan emici tüyler, emilim için oldukça büyük bir yüzey alanı oluşturur. Kökteki emici tüyler, topraktan aktif taşıma ile aldığı mineral ve tuzları biriktirir. Bu birikim, emici tüylerdeki osmotik basıncın toprak çözeltisine göre daha yüksek olmasını sağlar. Bu sayede kökteki emici tüylere osmozla su geçer. Su; emici tüylerden epidermise, epidermisten kök korteksine (parankimasına), korteksten de endodermise ulaşır. Endodermis duvarlarındaki kaspari şeridi suya geçirimsizdir. Kaspari şeridi, su moleküllerini belirli bölgelerden geçmeye zorlayan bir bariyerdir. Su, endodermis içinde belirli bölgelerden hareket ederek merkezî silindirdeki ksileme ulaşır. Ksileme ulaşan su, kök ve gövde içerisinde yukarı doğru hareket ederek yapraklara kadar ulaşır.
Minerallerin Topraktan Alınması
Bitkiler, ihtiyaç duydukları mineralleri toprak çözeltisinden suda çözünmüş hâlde alır. Toprak çözeltisindeki minerallerin bileşimi sabit değildir. Toprak çözeltisi ile toprağın üst katmanındaki organik kalıntılar arasında sürekli bir denge bulunmaktadır. Toprak çözeltisindeki mineral maddeler, organik atıklar ayrıştırılarak ve çözeltiye mineral maddeler verilerek sürekli yenilenmektedir. Toprak çözeltisinde çözünmüş hâlde bulunan mineral maddelerin bitkiler tarafından alınabilmesi iki yolla olur. Birinci yol, pasif taşımadır. Enerji harcanmadan difüzyon yoluyla mineraller bitkiye alınır. İkinci yol ise aktif taşımadır. Metabolik olaylara bağlı olarak üretilen ATP’nin harcanması sonucu aktif taşıma ile mineral alımı ya da birikimi gerçekleşir. Bitkilerin bulundukları ortamda en iyi şekilde gelişim gösterebilmesi için toprakta besin elementlerinin optimum düzeyde bulunması gerekir. Bitkilerin yaşamsal faaliyetleri için çok fazla ihtiyaç duyduğu elementlere makro elementler adı verilir. Bu elementler; karbon (C), oksijen (O), hidrojen (H), azot (N), potasyum (K), kalsiyum (Ca), magnezyum (Mg), fosfor (P), kükürt (S) tür. Bu elementlerden bazıları bitkinin yapısını oluşturan organik bileşiklerin başlıca bileşenidir. Bazıları da bileşik enzim yapısında kofaktör olarak bulunur ve enzim aktivasyonunu sağlar. Bitkilerin yaşamsal faaliyetleri için çok az miktarda ihtiyaç duyduğu elementlere mikro elementler adı verilir. Bu elementler; klor (Cl), demir (Fe), bor (B), mangan (Mn), çinko (Zn), bakır (Cu), nikel (Ni), molibden (Mo) dir. Bu elementler, bileşik enzim yapısında kofaktör olarak bulunur ve enzim aktivasyonunu sağlar. Makro ve mikro elementlerin eksikliğinde metabolik faaliyetlerde aksaklıklar ortaya çıkar. Bu durumda bitkide hastalıklar ve anormallikler oluşur. Köklerde mineral madde emilim hızı, farklı etmenler tarafından kontrol edilir. Bunlar; topraktaki oksijen miktarı, toprak sıcaklığı, ışık miktarı, toprak pH’ı, topraktaki minerallerin derişimi ve topraktaki yararlı mikroorganizmaların sayısı gibi etmenlerdir.
BİTKİLERDE SU VE MİNERALLERİN GÖVDE VE YAPRAKLARA TAŞINMASI
Bir bitkiye köklerinden giren suyun büyük bir kısmı, yapraklarındaki stomalardan (gözenek) terleme yoluyla buharlaşır. Stomalar, karbondioksit almak için açık oldukları sırada suda buharlaşarak bitkiden uzaklaşır. Bu kaçınılmaz su kaybı (terleme) bitkiye iki türlü yarar sağlar. Birincisi, ışık absorbe ederken çok fazla ısıyı emmiş olan yaprakların soğutulmasıdır. İkincisi ise topraktan alınan su ve minerallerin kökten, gövde ile yapraklara doğru hareket etmesini ayrı bitkinin topraktan su almasını kolaylaştırmasıdır. Suyun bu yükselişi sırasında çözünmüş iyonlardan bitki hücreleri faydalanır. Böylece metabolik faaliyetleri için gerekli olan özellikle nitrat, sülfat, fosfat ve diğer iyonlardan yararlanmış olur.
Bitkilerde terleme ile su kaybı büyük oranda stomalar ile yapılır. Bekçi hücreleri stoma açıklığını kontrol eder. Bu sayede bitkinin fotosentez sırasında gereksinim duyduğu suyun korunmasını sağlar. Bekçi hücrelerinin şekil değiştirmesi stomanın açılıp kapanmasına neden olur. Stomaların yaprak mezofiline bakan kısımlarında hava boşlukları bulunur. Bu boşluklarda karbondioksit, oksijen ve su buharı vardır. Yeterli miktarda su bulunduran ortamlarda yaşayan bitkilerde stomanın açılıp kapanmasını etkileyen en önemli faktör ışıktır. Stoma; gün içinde yaprak yüzeyine ulaşan ışığın şiddeti arttıkça açılır, ışığın şiddeti azaldıkça da kapanır. Çoğu bitki türünde mezofil dokudaki hava boşluklarında gündüz fotosentez başlayınca karbondioksit konsantrasyonunun azalması, stomanın açılmasını teşvik eder. Gece ise çoğu bitki türünde mezofildeki hava boşluklarında karbondioksit konsantrasyonunun artması, stomanın kapanmasına neden olur.
Genellikle gündüzleri bekçi hücreleri, komşu epidermis hücrelerinden potasyum iyonlarını (K+) aktif taşıma ile alır. K+ iyonlarının birikimi bekçi hücrelerinde osmotik basıncın artmasını sağlar. Bekçi hücrelerinde fotosentez tepkimeleri sonucu üretilen glikozlar ile gün içinde nişastanın hidrolizi ile oluşan glikozlar, sükroza dönüştürülür. Sükroz miktarının artması da bekçi hücrelerinde osmotik basıncı artırır. Bu durumda komşu epiderms hücrelerinden su, bekçi hücrelerine geçer. Sonuç olarak bekçi hücrelerinde çevrelerindeki komşu epidermis hücrelerinden daha yüksek bir turgor basıncı oluşur. Ortaya çıkan basınç, bekçi hücrelerinde dış çeperin iç çepere oranla daha fazla dışa doğru hareket etmesini sağlar ve stoma açılır. Genellikle gece bekçi hücrelerdeki K+ iyonları komşu epidermis hücrelerine geçer. Bunun dışında sükroz miktarı azalır ve glikozlar nişastaya dönüştürülür. Bu durumda bekçi hücrelerinde suda çözünen maddelerin miktarı azalır ve osmotik basınç düşer. Su, bekçi hücrelerinden komşu epidermis hücrelerine geçer. Bekçi hücrelerinde turgor basıncı azalır. Basıncın azalmasıyla iç ve dış çeper eski konumlarına döner ve stoma kapanır.
