II- BİTKİLERDE SUYUN TAŞINMASI
Bitkilerde suyun taşınması iki aşamada gerçekleşir. İlk önce kök emici tüyleriyle topraktan su ve çözünmüş mineraller alınır ve merkezi silindirdeki ksileme geçer. İkinci aşamada ksilemdeki su gövdeden yukarıya doğru taşınır. Yani birinci aşamada yanal taşınım, ikinci aşamada dikey taşınım gerçekleşir.
A – SUYUN KÖKLER İLE EMİLİMİ (Yanal Taşınım)
Su ve mineraller, en fazla köklerin emme kuvvetini arttıran emici tüylerle alınır. Su ve mineraller, genellikle osmoz ve difüzyon ile alınırlar. Ancak, topraktaki su yoğunluğunun az olduğu durumlarda, aktif taşıma ile de alınabilir.
Topraktaki su ve mineral tuzlar bitkiye köklerin epidermisinden girer. Kök korteksini geçen su ve mineraller endodermisi geçerek ksileme ulaşır. Bu aşamada suyun taşınımda izlediği yol;
toprak → emici tüy → epidermis → korteks → endodermis → merkezi silindir → ksilem şeklinde gerçekleşir.
1- Toprakta bulunan su ve mineraller, bitki kökünde çok sayıda bulunan emici tüyler ile alınır. Epidermis hücrelerinin uzantıları olan emici tüyler köklerdeki yüzey alanının büyük bir kısmını oluştururlar.
2- Emici tüyler ile alınan su ve mineraller kök korteksine gelir.
3- Korteksi geçen su ve mineraller endodermise gelirler. Endodermis, korteksin en içinde yer alan ve birbirine çok yakın dizilmiş hücrelerin oluşturduğu bir tabakadır. Endodermis minerallerin korteksten iletim dokusuna seçilerek girişi için son kontrol noktası olarak iş görür.
4- Endodermisi geçebilen su ve mineraller merkezi silindirde bulunan ksileme girer.
Kök emici tüylerle emilen suyun ksileme geçişi iki yol izler:
a) Simplastik Yol: Simplastik taşımada su ve suda erimiş maddeler hücrelere geçerek plasmodesmatalar aracılığıyla hücreler arası yolu takip ederek taşınır.
b) Apoplastik Yol: Apoplastik taşımada su ve suda erimiş mineraller hücre duvarları ya da hücreler arası boşluk yardımıyla taşınır.
Epidermis ve korteks hücrelerine iki yolla erişen su ve suda erimiş maddeler endodermise ulaşır. Burada apopolastik yol devam edemez çünkü endodermiste bulunan kaspariyan şeridi buna engel olur. Endodermisten merkezi silindire ulaşan su ksileme geçer. Buradaki hücrelerin seçici geçirgenliği emilen bütün minerallerin ksileme geçmesini engeller.
NOT (hatırlatma):
1. Plazmodezm(plazmodezmata): Bitkilerin hücre çeperinde yer yer delikler (=geçit) vardır. Bunlar komşu hücrelerin sitoplazmalarını, plazma kanalları (=plazmodezm) ile bağlar ve hücreler arasındaki madde değişimi böylece sağlanır. Bir bitkinin protoplastları(sitoplazmaları), plazmodezmlerle ortak bir yapı oluşturur. Buna simplast denir.
2. KASPARİ(Caspariyan) ŞERİDİ: Korteks tabakasının iç kısmında merkezi silindir olarak adlandırılan bölge vardır Merkezi silindirin en dış kısmında endoderma(Endodermis) tabakası bulunur Endodermis tek bir hücre sırasından oluşur Bu hücre sırası merkezi silindirle korteksi birbirinden ayırır Endodermis hücrelerinin çeperlerinde suberin ve lignin birikmesiyle kalınlaşmalar meydana gelir. Bu tabakaya Kaspari Şeridi denir. Bu şerit su geçişini engeller. Su ancak teğetsel çeperlerden geçebilmektedir.
3. PERİSKL: Kökler yaşlandıkça hücrelerin çeperlerinde başka kalınlaşmalar da olmaktadır. Merkezi silindirin endodermis tabakası altında bir veya birkaç sıra halinde parankima hücrelerinden bazen sklerankima hücrelerinden meydana gelen bir tabaka vardır. Bu tabakaya PERİSKL denir. Periskl tabakası hücreleri parankimatik özellikte olup yan kökler bu hücrelerden oluşmaktadır. Periskl selüloz çeperlidir. Periskl tabakasının altında kökün iletim sistemi yer almaktadır.
B – SUYUN GÖVDEDE TAŞINIMI (Dikey Taşınımı)
Su ve minerallerin gövde ve yapraklara dikey taşınımı ksilem tarafından gerçekleştirilir. Bu taşınım yerçekimine zıt yönde gerçekleşir. Bu taşınımda kök basıncı, kılcallık ve terleme – çekim kuvveti faktörleri ile suyun adhezyon ve kohezyon özellikleri etkilidir.
a- Kök Basıncı
Ksilemde suyun ilerlemesinin iki yolu vardır. Su ya köklerden yukarı doğru itilecek, ya da yapraklardan yukarı doğru çekilecektir. Suyun köklerden yukarı doğru itilmesi kök basıncı ile sağlanır.
Kök tüyleri, mikoriza(kökler ve mantarların oluşturduğu simbiyotik birlikler) ve korteks hücrelerinin geniş yüzeyi su ve mineral emilimini (absorbsiyonunu) arttırır. Emici tüylerdeki su yoğunluğu, topraktaki su yoğunluğundan daha azdır. Bu yoğunluk farkından dolayı emici tüylerin osmotik basıncı yüksektir. Emici tüylerdeki bu osmotik basınçtan dolayı su ve suda çözünmüş halde mineraller kök hücrelerine geçerek ksileme (odun borusu) verilir. Ksilemde su miktarı artınca hidrostatik basınç meydana gelir. Bu basınca “kök basıncı” denir. Oluşan bu hidrostatik basınç nedeniyle su ve mineraller ksilemde yukarı doğru ilerler.
Kök basıncı, topraktaki su miktarının ve havadaki nem oranının yüksek; bitkide ise terlemenin düşük olduğu zamanlarda suyun yapraklardaki damarların ucundan (hidatotlardan) damlalar halinde atılmasına neden olur. Bu olay damlama (gutasyon) olarak adlandırılır. Damlama topraktaki su miktarının yüksek olduğu ve geceleri terlemenin durduğu yada azaldığı zamanlarda meydana gelebilir.
Kök basıncının itme gücü, özellikle dev sekoya ağacı gibi bitkilerde, suyu yukarı itmeye yetmez. Ayrıca topraktaki su miktarı orta derecede ya da az olduğu zamanlarda, kök basıncı suyu yukarı hiç itemez. Kök basıncı, bitkilerde suyun taşınmasını sağlayan ana mekanizmalardan bir tanesi olmakla birlikte, yeterli bir kuvvet değildir. Öyleyse bitkilerde su sadece kök basıncı ile aşağıdan yukarı doğru itilmeyip, yapraklar tarafından yukarı doğru da çekilmektedir.
Minerallerin emici tüylerle alınması aktif taşıma ile gerçekleşir.
Kök basıncı ile su 25-30m yükseğe çıkabilir.
b- Kılcallık
Su dolu bir kaba çapları farklı olan aynı boyda cam borular batırıldığında borulardaki su seviyesi kaptaki su seviyesinden daha yükseğe çıkar. İnce cam boruda bulunan suyun seviyesi geniş cam borudaki su seviyesine göre daha yüksektir.
Bitkilerdeki kılcallık, ksilemin çeperlerinin su moleküllerini çekmesiyle ortaya çıkar. Ksilemin çeperinde oluşan çekim, su moleküllerinin özelliğinden kaynaklanır. Bitkinin ksilemleri de gözle görülmeyecek kadar ince kılcal borulardan oluşmuştur. Bu kılcal borulara su girdiğinde, borulara tutunma yüzeyi oluşturur. Tutunma yüzeyi ile suyun yükseğe çıkması sağlanır. Ksilemin çapı daraldıkça su daha yükseğe çekilir. Ancak diğer faktörlere göre kılcallık, suyun yükselmesinde daha az etkilidir.
Şekil: Kılcal borularda suyun yükselişi
Kılcallık olayında suyun yukarı doğru hareketinde adhezyon ve kohezyon denilen iki özellik daha etkilidir.
KOHEZYON: Aynı cins moleküllerin arasındaki çekim kuvvetine Kohezyon kuvveti denir. Kohezyon sıvı ve katı maddelerde görülür (gazlarda ihmal edilebilecek kadar küçüktür). Suyun yapısında bulunan hidrojen bağları, birbirini çekerek su moleküllerinin bir arada durmasını sağlar. Hidrojen bağları sayesinde oluşan kohezyon kuvveti suyun bir bütün halinde yapraklara doğru taşınmasını sağlar.
ADHEZYON: Farklı iki molekül arasında meydana gelen ve bu iki maddenin birbirine yapışmasını sağlayan çekim kuvvetine Adhezyon yani Yapışma denir. Örnek; yağmur damlalarının cama yapışması, denizden çıkan bir insanın vücudunun ıslak kalması, durgun bir su üzerinde hareket eden yaprağın suyu sürüklemesi adhezyon örnekleridir.
Resim: Su moleküllerinin birarada durması kohezyon, suyun yaprağa yapışması adhezyondur.
Su damlalarının oluşması (Dağılmadan bir arada durması) kohezyon, Kaktüse yapışması ise adezyondur.
c- Terleme – Çekim Teorisi ve Kohezyon
Uzun boylu bitkilerde kılcallık ve kök basıncı suyun en uçtaki dal ve yapraklara ulaşmasını sağlayamaz. Bu bitkilerde suyun taşınmasını sağlayan temel etken yapraklarda meydana gelen terlemeye bağlı olarak ortaya çıkan çekim kuvvetidir.
Bitkilerde suyun buhar halinde atılmasına terleme denir. Yapraklardan terleme ile su kaybedilince yaprak hücrelerinin ozmotik basıncı artar. Osmotik basıncın artması ile yaprak hücrelerinin su çekme kapasitesini arttırır. Bunun sonucunda yapraklarda çekme (emme) kuvveti meydana gelir. Bu kuvvetin etkisiyle ksilem içindeki su, kırılmaz bir sütun halinde yapraklara doğru taşınır.
Ksilemin kılcallık özelliği ile suyun kohezyon ve adhezyon özellikleri bu yükselişe yardımcı olur. Suyun kohezyon özelliği bir bütün olarak hareket etmesini sağlarken, adhezyon özelliği ksilem çeperlerine tutunarak yerçekimine karşı koymasını sağlar. Ksilemdeki suyun yukarıya doğru taşınmasıyla kök hücrelerinin ozmotik basıncı artar ve emici tüyler ile topraktan su emilir.
Suyun ksilem borusu içinde yükselmesinin asıl nedeni kökte oluşan itme gücü değil, yaprakta oluşan emme kuvvetidir. Suyun iletiminde en önemli faktördür.
Yapılan incelemeler, terleme – çekim kuvveti sayesinde suyun ksilemin kılcal borularında 1980 metreye kadar yükselmesini sağlayabildiği sonucunu ortaya çıkarmıştır. En uzun ağaçların 115 metre boyunda olduğu düşünülürse terleme – çekim kuvvetinin ne kadar etkili olduğu anlaşılabilir.
Eğer odun borularına hava girerse veya kılcal su sütunları herhangi bir nedenle koparılırsa, suyun yükselmesi durur.
