Bitki Biyolojisi

Farklılaşmış bitki dokuları görevlerine uygun yapı özellikleri taşır. Aşağıdaki tablo kök, gövde ve yaprak kesitlerinde görülen başlıca dokuları özetler.

Canlı ve ölü hücrelerden oluşan dokuları ayırt etmek önemlidir: Ksilemin iletim elemanları ve sklerenkima olgunlaştığında ölüdür; floemin kalburlu boruları, kollenkima ve parankima canlıdır. Ölü hücreler çeperleri sayesinde destek ve taşıma görevini sürdürür.

Kök bitkiyi toprağa tutturur, su ve mineralleri alır, iletir ve bazı bitkilerde besin depolar.

Kök ucu dıştan içe şu bölgelerle incelenir: Uçtaki kök şapkası meristemi korur ve yer çekimini algılamaya yardım eder; arkasındaki uç meristem bölünür; uzama bölgesinde hücreler boyca uzar; olgunlaşma bölgesinde hücreler farklılaşır ve epidermis hücrelerinden emici tüyler çıkar. Emici tüyler su ve mineral alım yüzeyini büyük ölçüde artırır.

Kök kesitinde dıştan içe epidermis, geniş parankimalı kabuk (korteks) ve ortada iletim dokularının bulunduğu merkezî silindir görülür. Kabuğun en iç tabakası suyun ve minerallerin merkezî silindire geçişini denetler.

Kök çeşitleri: Ana kökü belirgin kazık kök (fasulye, havuç) ve birbirine benzer çok sayıda kökten oluşan saçak kök (buğday, mısır). Kökü besin deposu olan bitkiler: havuç, şeker pancarı, turp, kereviz.

Gövde yaprak, çiçek ve meyveleri taşır; su, mineral ve organik maddeleri kök ile yapraklar arasında iletir; genç gövdeler fotosentez yapabilir. Gövde üzerinde yaprakların çıktığı boğumlar, aralarında boğum araları ve yeni sürgünler oluşturan tomurcuklar bulunur.

• Otsu gövdeler yumuşak ve genellikle yeşildir; çoğunlukla tek veya iki yıllık bitkilerde görülür.

• Odunsu gövdeler kambiyumun her yıl ürettiği yeni ksilemle kalınlaşır; dışı mantar dokuyla kaplıdır.

İki çenekli (dikotil) bitkilerin gövdesinde iletim demetleri bir halka üzerinde dizilir ve aralarında kambiyum bulunur; tek çenekli (monokotil) bitkilerde iletim demetleri gövdeye dağınık yerleşir ve genellikle kambiyum bulunmaz. Bu nedenle mısır veya buğday gibi tek çeneklilerde belirgin enine kalınlaşma görülmez.

Bazı gövdeler başka görevler için değişmiştir: Patates yumrusu besin depolayan toprak altı gövdesidir; çilek toprak üstü sürünücü gövdelerle çoğalır; zencefil toprak altında yatay uzanan gövdedir. Gövdesinden yararlandığımız bitkilere şeker kamışı, patates, tarçın (gövde kabuğu) ve odunundan yararlanılan ağaçlar örnektir.

Yaprak fotosentezin, terlemenin ve gaz alışverişinin başlıca organıdır. Geniş ve yassı yaprak ayası ışık alan yüzeyi artırır; yaprak sapı ayayı gövdeye bağlar. Ayadaki damarlar iletim demetleridir.

Yaprak kesitinde yukarıdan aşağı:

• Üst epidermis ve üzerindeki kutikula su kaybını azaltır; saydamdır, ışığı geçirir.

• Palizat parankiması sık dizilmiş, kloroplastça zengin uzun hücrelerdir; fotosentezin büyük kısmı burada yapılır.

• Sünger parankiması arasında geniş hava boşlukları bulunan gevşek hücrelerdir; gaz dolaşımını kolaylaştırır.

• İletim demetinde üstte ksilem, altta floem bulunur.

• Alt epidermiste genellikle daha fazla stoma vardır. Stomalar iki bekçi hücresi arasındaki açıklıktır; bekçi hücreleri kloroplast içerir.

Yapraklarından yararlandığımız bitkilere ıspanak, marul, lahana, çay, nane ve defne örnektir. Kaktüslerde yapraklar dikene dönüşerek su kaybını azaltır; fotosentezi yeşil gövde yapar.

Kökte emici tüyler yüzeyi artırır; gövdede iletim demetlerinin düzeni ve kambiyum bulunması bitki grubuna göre farklıdır. Yaprakta epidermis, fotosentez yapan dokular ve iletim demetleri birlikte görülür.

Yaş halkaları: Odunsu gövdede kambiyum, mevsime göre farklı hızda ksilem üretir. İlkbaharda su ve büyüme koşulları elverişli olduğu için geniş, ince çeperli ve açık renkli ksilem hücreleri; yaz sonu ve sonbaharda dar, kalın çeperli ve koyu renkli hücreler oluşur. Bir açık ve bir koyu bant birlikte bir yıllık büyümeyi gösterir. Halkalar sayılarak ağacın yaşı tahmin edilebilir; halkaların genişliği o yılın iklim koşulları (yağışlı ya da kurak) hakkında bilgi verir. Bu yöntem geçmiş iklimlerin araştırılmasında da kullanılır.

Bütün bitkilerin gövdesinde aynı belirgin halkalar bulunmaz: Kambiyumu olmayan tek çeneklilerde ve mevsim farkının belirgin olmadığı tropikal bölgelerde yaş halkaları belirgin değildir. Bir monokot gövdeyi odunsu dikot modeliyle zorlamak doğru değildir.

Bitki hormonları, bitkinin bir bölgesinde üretilip çok az miktarda başka bölgelerde de etkili olan düzenleyici maddelerdir. Etki derişime, dokuya ve diğer hormonlarla dengeye bağlıdır; tek hormonun tek görevi olduğu söylenemez.

Tepe baskınlığı hormonların birlikte çalışmasına iyi bir örnektir: Uç tomurcuğun ürettiği oksin yan tomurcukların gelişimini baskılar. Uç kesilirse oksin azalır, sitokininin etkisiyle yan tomurcuklar gelişir; bahçıvanların budama yaparak daha gür bitki elde etmesi bundandır.

Tarımda hormonlardan yararlanılır: Çeliklerin köklendirilmesinde oksin, çekirdeksiz üzüm tanelerinin büyütülmesinde giberellin, hamken toplanan meyvelerin olgunlaştırılmasında etilen kullanılabilir.

Tropizmalar, uyaranın yönüne bağlı olarak gerçekleşen ve büyümeyle oluşan kalıcı yönelim hareketleridir. Uyarana doğru yönelme pozitif, uyarandan uzaklaşma negatif tropizmadır.

Fototropizmanın oksinle açıklanması: Gövde ucunda üretilen oksin, tek yönden ışık geldiğinde gölgede kalan tarafa daha çok taşınır. Gövdede oksin hücre uzamasını artırdığı için gölge taraf daha çok uzar ve gövde ışığa doğru eğilir. Işık her yönden eşit gelirse oksin eşit dağılır, gövde düz büyür.

Gravitropizma: Yatay konan bir bitkide oksin alt tarafta toplanır. Gövdede bu, alt tarafın daha çok uzamasına ve gövdenin yukarı kıvrılmasına (negatif gravitropizma) yol açar. Kökte ise yüksek oksin derişimi uzamayı baskılar; üst taraf daha çok uzar ve kök aşağı yönelir (pozitif gravitropizma). Aynı hormonun kök ve gövdede farklı etki göstermesi, oksin etkisinin derişime ve dokuya bağlı olduğunu gösterir.

Diğer tropizmalar: Sarılıcı bitkilerin dokunduğu desteğe sarılması (tigmotropizma), polen tüpünün kimyasal uyaranla dişi organa ilerlemesi (kemotropizma), köklerin suya yönelmesi (hidrotropizma).

Nastiler, hareketin yönünün uyaranın geldiği yöne bağlı olmadığı hareketlerdir. Çoğu nasti, hücrelerdeki turgor basıncının (hücre içi su basıncı) değişmesiyle oluşur ve geri dönüşlüdür; bazıları ise büyüme farkıyla gerçekleşir.

• Dokunma nastisi: Küstüm otunun yaprakları dokunulunca, yaprak sapının dibindeki hücrelerin su kaybetmesiyle hızla kapanır. Böcek kapan bitkinin yaprağının kapanması da dokunmaya verilen hızlı bir yanıttır.

• Işık nastisi: Bazı çiçekler gündüz açılır, gece kapanır.

• Sıcaklık nastisi: Lale ve çiğdem çiçekleri sıcaklık artınca açılır, düşünce kapanır.

• Uyku hareketleri: Fasulye gibi bazı bitkilerin yaprakları gece aşağı sarkar, gündüz kalkar.

Stomaların açılıp kapanması da turgor değişimine dayalı bir harekettir.

Tropizma ile nastiyi ayırt etmek için hareketin yönüne bak: Yön uyaranın geldiği tarafa göre belirleniyorsa tropizma, uyaran nereden gelirse gelsin aynı hareket oluşuyorsa nastidir.

Bitkilerin gün ışığı ve karanlık sürelerinin uzunluğuna verdikleri gelişim yanıtlarına fotoperiyodizm denir. En bilinen örneği çiçeklenmedir:

• Uzun gün bitkileri, günler belirli bir süreden uzun olduğunda (ilkbahar–yaz) çiçeklenir: ıspanak, buğday, marul.

• Kısa gün bitkileri, günler belirli bir süreden kısa olduğunda (yaz sonu–sonbahar) çiçeklenir: krizantem, soya fasulyesi, atatürk çiçeği.

• Gün nötr bitkiler, gün uzunluğundan bağımsız çiçeklenir: domates, mısır, ayçiçeği.

Araştırmalar asıl belirleyicinin kesintisiz karanlık süresi olduğunu göstermiştir: Kısa gün bitkisinin uzun gecesi kısa bir ışıkla bölünürse çiçeklenme durabilir. Bitkiler bu bilgiyi yapraklarındaki ışığa duyarlı pigmentlerle algılar.

Fotoperiyodizm bitkinin çiçeklenme ve tohum bağlama zamanını uygun mevsime denk getirmesini sağlar. Seracılıkta yapay aydınlatma veya karartma ile gün uzunluğu değiştirilerek çiçeklerin istenen tarihte açması sağlanabilir.

Program bitki hareketlerinin kontrollü deneyle gözlenmesini ister. Fototropizma için örnek deney tasarımı:

• Problem: Işığın geliş yönü filizin büyüme yönünü etkiler mi?

• Gruplar: Aynı yaşta ve boyda filizler üç gruba ayrılır. 1. grup yalnız bir yanında açıklık bulunan bir kutuda tek yönden ışık alır. 2. grup her yönden eşit ışık alır (kontrol). 3. grupta filizlerin uçları ışık geçirmeyen bir başlıkla örtülür ve tek yönden ışık verilir.

• Sabit tutulanlar: Tür, toprak, su miktarı, sıcaklık, ışık şiddeti ve süre.

• Ölçüm: Birkaç gün sonra filizlerin eğilme açısı.

Beklenen gözlem, 1. grubun ışığa eğilmesi, 2. grubun düz büyümesi ve 3. grubun belirgin eğilmemesidir; bu, ışığın uçta algılandığını düşündürür. Tarihsel deneylerde uçtan alınan maddenin agar bloklara aktarılıp kesilmiş filizin bir yanına konması, eğilmeyi tek başına oluşturabilmiştir; bu madde daha sonra oksin olarak tanımlanmıştır.

Nasti için küstüm otuna dokunma, dokunma yeri değiştirilerek tekrarlanabilir. Sonuç önceden yapılmış deney gibi raporlanmaz; gözlem ve ölçüm kaydedilir.