Söğüt Nereden Büyüdü?
1600'lerin ortasında Flaman bilim insanı van Helmont basit ama sabırlı bir deney yaptı. 90 kg kadar kurutulmuş toprağı bir saksıya koydu, içine yaklaşık 2 kg'lık bir söğüt fidanı dikti ve 5 yıl boyunca yalnız yağmur suyuyla suladı. Sonunda söğüt 76 kg'ı aşmıştı; toprağı yeniden kurutup tarttığında ise yalnız 57 gram kadar eksildiğini gördü.
74 kg'lık odun, yaprak ve kök topraktan gelmediyse nereden geldi? Van Helmont "sudan" dedi. Yarı haklıydı. Bugün biliyoruz ki bitkinin kuru kütlesinin büyük bölümü havadaki karbondioksitin karbonundan kurulur; su ise hem hidrojeni sağlar hem de taşımayı yürütür. Topraktan gelen o 57 gram, azot, fosfor ve potasyum gibi minerallerdi: az ama vazgeçilmez.
Bu tek deney bitki biyolojisinin üç sorusunu birden açar: bitki maddeyi nereden alır, onu nasıl taşır ve nasıl büyür?
Organlar ve Dokular
| Organ | Başlıca görev | Göze çarpan yapı |
|---|---|---|
| Kök | Su ve mineral emme, tutunma, bazen depo | Emici tüyler |
| Gövde | Taşıma ve destek | İletim demetleri |
| Yaprak | Fotosentez, gaz alışverişi, terleme | Stomalar |
| Çiçek | Eşeyli üreme | Erkek ve dişi organ |
Bu organları dört doku grubu kurar. Koruyucu doku (epidermis) dışı sarar; yaprakta üzerini mumsu kutikula örter ve su kaybını azaltır. İletim dokusu ksilem ve floemden oluşur, gövdede iletim demeti hâlinde yan yana durur. Temel doku (parankima) yaprakta fotosentez, patates yumrusunda nişasta deposu işi görür. Meristem ise bölünme yeteneğini koruyan dokudur; bitkinin ömür boyu büyüyebilmesinin sırrı budur.
Emici tüylerin katkısı sayıyla şaşırtıcıdır: 1937'de tek bir çavdar bitkisinin kökleri ve emici tüyleri tek tek ölçülmüş, toplam yüzeyin 600 m²'yi aştığı bulunmuştur. Toprak üstündeki kısmın yüzeyinin yaklaşık 130 katı.
İki Yönlü Büyüme ve Yıllık Halkalar
Bitki iki yönde büyür ve her yönün kendi meristemi vardır:
- Uç meristem: Kök ve gövde uçlarındadır. Boyuna uzamayı sağlar.
- Yan meristem (kambiyum): Gövdenin çevresinde bir halka oluşturur. İçe doğru ksilem, dışa doğru floem üreterek gövdeyi kalınlaştırır.
Ilıman iklimde kambiyum ilkbaharda bol suyla hızlı çalışır ve geniş borulu, açık renkli odun yapar; yaz sonunda yavaşlar ve dar borulu, koyu renkli odun bırakır. Açık ve koyu şeridin çifti bir yıllık halkadır. Yarıçapı 30 cm olan bir kütükte 60 halka sayılıyorsa ağaç yaklaşık 60 yaşındadır ve yılda ortalama $30 / 60 = 0{,}5$ cm kalınlaşmıştır. Dar halkalar kurak ya da soğuk yılları, geniş halkalar elverişli yılları gösterir; ağaç, kendi iklim günlüğünü tutar.
Mini soru: Bir ağacın gövdesine yerden 1 metre yüksekliğe çivi çakılıyor. 20 yıl sonra ağaç 8 metre uzamışsa çivi kaç metrede olur? Cevap yine 1 metre. Gövde yalnız uçtan uzar; çivinin olduğu bölge kalınlaşır ama yükselmez.
Taşıma ve Üreme: Kısa Bakış
Ksilem su ve mineralleri kökten yaprağa tek yönde taşır. Suyu yukarı çeken asıl güç yapraktaki terlemedir; su molekülleri birbirini çektiği için sütun kopmadan yükselir. Nemli sabahlarda yaprak uçlarında görülen damlalar ise kök basıncının işidir. Floem fotosentez ürünlerini üretildiği ya da depolandığı yerden gereken yere taşır; yönü mevsime göre değişebilir. Ayrıntılar "Bitkilerde Taşıma" anlatımında.
Stomalar bir ikilemin kapısıdır: açıkken $\mathrm{CO_2}$ girer ve fotosentez sürer ama su da kaçar. Kurak ortam bitkilerinde yaprak küçülür ya da dikene döner.
Kapalı tohumlularda eşeyli üreme organı çiçektir. Erkek organ başçık ve sapçıktan, dişi organ tepecik, boyuncuk ve yumurtalıktan oluşur. Tozlaşmadan sonra çift döllenme olur: bir sperm yumurtayı dölleyerek zigotu, öbürü besi dokuyu oluşturur. Tohum taslağı tohuma, yumurtalık meyveye dönüşür. Tohum su, uygun sıcaklık ve oksijen bulunca çimlenir. Ayrıntılar "Bitkilerde Üreme ve Tohum" anlatımında.
Hormonlar: Pencere Önündeki Saksı
Pencere önündeki saksı bitkisi birkaç gün içinde cama doğru eğilir. Bitki ışığı nasıl "görüyor"? 1880'de Charles Darwin ve oğlu Francis, kanarya otu filizinin yalnız ucunu kapattıklarında eğilmenin durduğunu gösterdi; demek ki ışığı uç algılıyor, eğilme ise daha aşağıda oluyordu. Aradaki haberciyi sonradan bulunan oksin taşır.
- Işık bir yandan gelir; oksin gövdenin gölgede kalan tarafına geçer.
- Gölge tarafta oksin derişimi artar, oradaki hücreler daha çok uzar.
- İki yüz farklı hızda uzadığı için gövde ışığa doğru kıvrılır (fototropizma).
| Hormon | Başlıca etkisi | Günlük örnek |
|---|---|---|
| Oksin | Hücre uzaması, ışığa yönelme | Çelikle üretimde köklendirme tozu |
| Giberellin | Gövde uzaması, çimlenmeyi başlatma | Çekirdeksiz üzümde tane iriliği |
| Sitokinin | Hücre bölünmesi, yaprağın yaşlanmasını geciktirme | Doku kültürü |
| Absisik asit | Stomaları kapatma, tohumu uykuda tutma | Kuraklıkta yaprağın kıvrılması |
| Etilen (gaz) | Meyve olgunlaşması | Ham muzun yanına konan olgun elma |
Sık Yapılan Hata
"Bitki kütlesini topraktan alır." Van Helmont'un saksısı bunun tersini söyler: 90 kg topraktan yalnız 57 g eksildi. Kütlenin büyük bölümü havadaki karbondan kurulur.
"Ağaç gövdesinin her yeri uzar." Uzama yalnız uçlarda, uç meristemde olur. Gövdeye çakılan çivi yükselmez.
"Oksin ışık alan tarafta birikir." Tersi: oksin gölge tarafa geçer ve orayı daha çok uzatır. Işık alan taraf çok uzasaydı bitki ışıktan uzağa eğilirdi.
AYT ipucu: Soruda "enine büyüme", "halka" ya da "kalınlaşma" varsa cevap yan meristemdir; "boyuna uzama" varsa uç meristem. Tabloda hormon ile etkisi eşleştiriliyorsa etilenin gaz olduğunu ve meyveden meyveye havayla geçtiğini hatırla.
Sık sorulanlar
Kesilen ağaçtaki halkalar neyi gösterir?
Her açık-koyu şerit çifti bir yıllık büyümedir. Halka sayısı ağacın yaşını, halka genişliği o yılın koşullarının elverişli olup olmadığını gösterir.
Saksı bitkisi neden pencereye doğru eğiliyor?
Oksin gövdenin gölgede kalan tarafında birikir ve oradaki hücreleri daha çok uzatır. İki yüz farklı hızda uzadığı için gövde ışığa doğru kıvrılır; buna fototropizma denir.
Meristem dokunun bitkiye kazandırdığı nedir?
Bölünme yeteneğini ömür boyu korur. Uç meristem boyuna, yan meristem enine büyümeyi sağlar; bu yüzden bitkiler hayvanlardan farklı olarak yaşam boyu büyüyebilir.