B) BİTKİLERDE TEPKİ
BİTKİSEL HORMONLARIN ETKİLERİ
- Hormonlar aracılığıyla sonbaharda ağaç yapraklarının sararması gerçekleşir.
- Hormonlardan bazıları yaprak dökümünü sebep olur, bazıları ise yaşamsal faaliyetleri yavaşlatır ağacı kış koşullarına hazırlar
- Çileklerde yeşil meyvelerin kırmızıya dönüşmesi hücrelerin hormonlar yoluyla iletişimi sonucu gerçekleşir. Meyvenin olgunlaşması sırasında renginin değişmesi, meyve dokusunun yumuşaması ve tatlanması hormonların etkisiyle olur.
- Tohumların çimlenmesi ve filizlenmesi bitki hücreleri arasında kimyasal haberleşmenin var olduğunu gösterir. Toprağa düşen bir tohum, uygun koşullar oluştuğunda uyarı alır ve çimlenme başlar. Bu sırada bazı hormonlar kök büyümesini desteklerken bazıları gövdenin yukarı doğru uzamasını sağlar.
Hormonlar, verilen örneklerde hangi işlevlere sahiptir?
Verilen örnekler incelendiğinde, hormonların bitkilerde şu temel işlevlere sahip olduğu görülmektedir:
Çevresel Koşullara Uyum ve Koruma: Yaprakların sararması, dökülmesi ve yaşamsal faaliyetlerin yavaşlatılması yoluyla ağacı zorlu kış koşullarına hazırlar.
Gelişim ve Olgunlaşma Yönetimi: Meyvelerin renginin değişmesini (yeşilden kırmızıya), dokusunun yumuşamasını ve tatlanmasını sağlayarak olgunlaşma sürecini yönetir.
Hücreler Arası İletişim: Bitki hücreleri arasında kimyasal haberleşmeyi sağlayarak hücresel düzeyde iletişimi gerçekleştirir.
Büyüme ve Hareket Yönlendirmesi: Uygun koşullarda çimlenmeyi başlatır; köklerin toprağa doğru büyümesini desteklerken, gövdenin yukarı doğru uzamasını (gelişmesini) sağlar.
Yukarıda verilen örneklerde hormonlar hücreler arası haberleşmede nasıl etkili olur?
Yukarıda verilen örneklerde hormonlar, bitki hücreleri arasında birer kimyasal haberci (sinyal molekülü) olarak görev yaparak haberleşmeyi sağlar.
Bitkilerin sinir sistemi olmadığı için, dış çevreden gelen uyarıları algılamak ve buna uygun tepkiler vermek amacıyla hücreler arası iletişimi tamamen bu kimyasal moleküllerle yürütürler.
Bu süreç şu temel aşamalarla gerçekleşir:
Sinyalin Algılanması ve Üretim: Dış çevre koşulları (sıcaklığın düşmesi, günlerin kısalması veya tohum için uygun nem/sıcaklık) bitki tarafından algılanır. Bu dış uyarılar, bitkinin belirli dokularında özel hormonların üretilmesini tetikler.
Taşıma ve Hedefe Ulaşma: Üretilen hormonlar, bitkinin iletim demetleri (soymuk ve odun boruları) veya hücreden hücreye difüzyon yoluyla asıl tepkinin verileceği hedef hücrelere taşınır.
Hücresel Haberleşme ve Sinyal İletimi: Hedef hücrelerin zarlarında veya içinde, ilgili hormonu tanıyan özel reseptörler (alıcılar) bulunur. Hormon bu reseptöre bağlandığında, hücreye "ne yapması gerektiği" mesajını iletmiş olur.
Gen İfadesinin Değişmesi ve Tepki: Kimyasal mesajı alan hücrelerde belirli genler aktifleşir veya susturulur. Bunun sonucunda hücrelerin protein ve enzim üretimi değişir.
Örnekler üzerinden bu iletişimin sonuçları şu şekildedir:
Yaprak sararması ve dökümünde: Yaşlanan veya kışa hazırlanan yaprak hücrelerine giden hormonlar, klorofil (yeşil renk) sentezini durdurma ve yaprak sapında hücre duvarlarını eriten enzimleri aktifleştirme emri verir.
Meyve olgunlaşmasında (Çilek): Üretilen olgunlaşma hormonu (örneğin etilen), tüm meyve hücrelerine aynı anda sinyal göndererek nişastanın şekere dönüşmesini (tatlanma), pigmentlerin değişmesini (kırmızı renk) ve hücre duvarlarının esnemesini (yumuşama) sağlar. Hücreler koordineli bir şekilde yaşlanır.
Tohumun çimlenmesinde: Su ve sıcaklık uyarısını alan embriyo hücreleri hormon üretir. Bu hormonlar komşu hücrelere büyümeyi başlatma emri verirken, kök hücrelerine "aşağı doğru", gövde hücrelerine ise "yukarı doğru" bölünme ve uzama sinyali göndererek bitkinin yönünü tayin eder.
Kısacası hormonlar; bitkinin bir bölgesinde meydana gelen değişim veya ihtiyacın, diğer tüm ilgili hücreler tarafından aynı anda anlaşılmasını ve ortak bir tepki verilmesini sağlayan hücresel birer "mektup" gibidir.
Konuya Başlarken
Bitkiler yaşamları boyunca çeşitli çevresel faktörlerin etkisi altındadır. Özellikle meyvelerin olgunlaşma süreci; bitkilerin hormonfaaliyetleri, çevresel uyaranlara verdikleri tepkiler ve metabolik değişiklikler ile yakından ilişkilidir.
Örneğin meyve, olgunlaşma sürecinde yumuşamaya başlar ve meyvenin rengi, tadı, kokusu ve dokusu değişir
Olgunlaşmamış domatesler
Olgunlaşmış domatesler
Kuraklık, sel, aşırı sıcak veya soğuk gibi çevresel stres faktörleri, toksik maddelere maruz kalma gibi koşullar; bitkilerin büyümesini ve gelişmesini olumsuz etkileyebilir
Kuraklıktan etkilenmiş mısır bitkisi
Selden etkilenmiş mısır bitkisi
Çevrenizde, okul bahçesinde ya da evinizde meyvelerin olgunlaşma süreçlerini ve olumsuz koşullara maruz kalmış bitkileri dikkatle gözlemleyiniz.
Soru: Gözlemlerinizden ve verilen görsellerden hareketle don, kuraklık, aşırı sıcaklık gibi çevresel koşulların bitkilerin büyüme ve verimliliği üzerindeki etkilerini göz önünde bulundurarak çiftçilerin bu olumsuzluklara karşı hangi yöntemleri kullanabileceğini örneklerle açıklayınız.
Çevresel stres faktörleri (don, kuraklık ve aşırı sıcaklık), bitkisel üretimi ve verimliliği doğrudan tehdit eden en büyük unsurlardır. Çiftçiler, bu olumsuzlukların etkilerini minimize etmek ve ürünlerini korumak için geleneksel ve modern birçok farklı yöntem kullanmaktadır.
Bu çevresel koşullarla mücadelede kullanılan başlıca yöntemler ve örnekleri:
1. Don Zararına Karşı Kullanılan Yöntemler
Don olayları, bitki hücrelerindeki suyun donarak hücre çeperini patlatmasına ve bitkinin ölümüne yol açar. Çiftçiler bu durumu önlemek için şu yöntemleri kullanır:
Yağmurlama Sulama Sitemleri: Don tehlikesi başladığında bitkilerin üzerine hafifçe su püskürtülür. Su donarken etrafına ısı enerjisi (gizli ısı) verir. Bu ısı, bitki sıcaklığının 0°C'nin altına düşmesini engeller ve bitkiyi korur.
Örnek: Isparta ve Antalya'daki elma ve narenciye bahçelerinde ilkbahar geç donlarına karşı bu sistem sıkça kullanılır.
Rüzgâr Pervaneleri (Don Kuleleri): Büyük pervaneler yardımıyla, havadaki sıcak katman (inversiyon tabakası) ile yerdeki soğuk hava tabakası karıştırılır. Böylece toprak seviyesindeki sıcaklık artırılır. Saman ve Lastik Yakma (Sisleme): Bahçenin belirli yerlerinde saman yakılarak yapay bir duman ve sis tabakası oluşturulur. Bu tabaka, toprağın ısısının uzaya kaçmasını engeller (sera etkisi yaratır).
2. Kuraklığa Karşı Kullanılan Yöntemler
Kuraklık, bitkinin ihtiyaç duyduğu suya ulaşamaması nedeniyle gelişiminin durmasına ve kurumasına neden olur.
Damla Sulama ve Akıllı Sulama Sistemleri:
Suyu doğrudan bitkinin kök bölgesine, ihtiyaç duyduğu miktarda veren sistemlerdir.
Geleneksel vahşi sulamaya göre %50'ye varan su tasarrufu sağlar.
Örnek: Konya Ovası gibi kuraklığın yoğun hissedildiği bölgelerde mısır ve şeker pancarı üretiminde damla sulama zorunlu hale gelmiştir.
Malçlama Uygulaması: Toprağın üzerinin organik malzemelerle (saman, ağaç kabuğu) veya siyah plastik örtülerle kaplanması işlemidir. Bu yöntem, topraktaki suyun buharlaşmasını önler ve nemi korur.
Kuraklığa Dayanıklı Çeşitlerin Seçimi: Genetik olarak suya daha az ihtiyaç duyan veya derin kök yapısına sahip tohumlar tercih edilir.Örnek: Kurak bölgelerde nem isteyen mısır yerine, suya daha dayanıklı olan sorgum veya süpürge darısı ekilmesi.
3. Aşırı Sıcaklığa Karşı Kullanılan Yöntemler
Aşırı sıcaklar bitkilerde solmaya, polenlerin kısırlaşmasına ve meyve yanıklarına (güneş yanıklığı) neden olur.
Gölgeme Ağları (Netting): Seraların veya meyve bahçelerinin üzeri özel gölgeleme tülleriyle kapatılır. Bu tüller güneş ışınlarının yoğunluğunu filtreleyerek bitki sıcaklığını düşürür.
Örnek: Akdeniz bölgesindeki muz ve domates seralarında yaz aylarında yeşil veya siyah gölgeleme ağları kullanılır.
Kaolin Kili Uygulaması: Bitkilerin yaprak ve meyve yüzeylerine beyaz renkli kaolin kili püskürtülür. Bu doğal kil, bitki üzerinde beyaz bir tabaka oluşturarak güneş ışınlarını yansıtır ve bitkinin serin kalmasını sağlar.
Örnek: Ege ve Marmara'daki zeytin ve bağ (üzüm) alanlarında güneş yanıklığına ve su kaybına karşı kaolin kili yaygın olarak kullanılır.
Meyvelerin olgunlaşma hızındaki değişikliklerin tarımsal ürünlerin pazarlanması ve depolanması üzerindeki etkilerini tarımla ve tarımsal üretim süreçleriyle ilişkilendirerek açıklayınız.
Meyvelerin olgunlaşma hızındaki değişiklikler, hasat sonrasındaki dayanıklılık sürelerini doğrudan etkilediği için tarımsal ürünlerin pazarlanması, depolanması ve lojistik süreçleri üzerinde kritik bir role sahiptir.
Tarımsal üretimde bu süreç, meyvelerin solunum hızları ve etilen gazı salınımları ile sıkı sıkıya bağlıdır.
Meyvelerin olgunlaşma hızının tarımsal süreçler, depolama ve pazarlama üzerindeki temel etkileri şu şekildedir:
1. Depolama Süreçleri ve Raf Ömrü Yönetimi
Meyveler biyolojik özelliklerine göre iki ana gruba ayrılır ve depolama stratejileri buna göre belirlenir:
Klimakterik Meyveler (Hızlı Olgunlaşanlar):
Muz, elma, domates ve şeftali gibi meyveler hasat edildikten sonra da olgunlaşmaya devam eder. Bu meyvelerin olgunlaşma hızı yüksek olduğundan, depolama sürecinde soğuk hava depoları ve kontrollü atmosfer (CA) teknolojileri kullanılır.
Depolardaki oksijen seviyesi düşürülüp karbondioksit artırılarak meyvenin solunumu ve etilen üretimi yavaşatılır.
Klimakterik Olmayan Meyveler (Yavaş/Sabit Olgunlaşanlar):
Narenciye, üzüm ve çilek gibi meyveler dalından koparıldıktan sonra olgunlaşmaya devam etmez.
Bu ürünlerde ani olgunlaşma riski olmasa da çürüme ve su kaybını önlemek için hassas bir sıcaklık ve nem yönetimi gerekir.
2. Pazarlama Stratejileri ve Lojistik Planlama Olgunlaşma hızı, ürünün hangi pazara, ne zaman ve hangi ulaşım aracıyla gönderileceğini belirler:
Uzak Pazarlar ve İhracat:
Olgunlaşma hızı yüksek olan ürünler uzak pazarlara ya da ihracata gönderilecekse "yeşil olgunluk" aşamasında, yani henüz tam olgunlaşmadan hasat edilir.
Nakliye sırasında kontrollü salınımlı etilen emiciler veya soğutmalı konteynerler (frigorifik taşımacılık) kullanılarak olgunlaşma baskılanır.
Yerel Pazarlar:
Olgunlaşma hızı yönetilemeyen veya dalında olgunlaşması gereken hassas meyveler (örneğin çilek veya incir), hızla yerel pazarlara sevk edilmeli ve kısa sürede tüketilmelidir.
Yapay Olgunlaştırma (Sarartma):
Erken hasat edilen bazı meyveler (özellikle muz ve narenciye), pazara sunulmadan hemen önce özel depolarda kontrollü olarak etilen gazına maruz bırakılır.
Böylece ürünlerin pazara aynı anda, homojen bir renkte ve tüketime hazır şekilde girmesi sağlanarak pazar değeri artırılır.
3. Tarımsal Üretim ve Arz-Talep Dengesi
Olgunlaşma hızındaki plansız değişimler (örneğin mevsim normallerinin üzerindeki sıcaklıklar nedeniyle ürünlerin aynı anda olgunlaşması), tarım ekonomisini doğrudan etkiler:
Piyasa Fiyatlarının Dalgalanması: Tüm ürünlerin aynı anda olgunlaşması pazarda ani bir arz patlamasına (bolluğa) neden olur.
Bu durum ürün fiyatlarının düşmesine ve üreticinin zarar etmesine yol açar.
Tarımsal üretim süreçlerinde erken veya geççi çeşitlerin (erken/geç olgunlaşan fideler) senkronize dikilmesi, bu riski azaltmak için kullanılan bir planlama stratejisidir.
Gıda İsrafı ve Ekonomik Kayıp: Olgunlaşma hızı kontrol edilemediğinde, lojistik veya depolama aşamasında aşırı olgunlaşan meyveler yumuşar, darbelere karşı hassaslaşır ve patojenlere (küf, mantar) açık hale gelir. Bu durum ciddi miktarda hasat sonrası kayba yol açar.
Bitkisel Hormonlar
· Bitkiler; sıcaklık, ışık, nem, basınç, yer çekimi, gün uzunluğu, mevsimsel döngüler gibi birçok uyarana karşı tepki gösterir.
· Bitkiler, bu tepkileri verebilmek ve düzenli olarak büyüyüp gelişebilmek için hücreleri arasındaki iletişime ihtiyaç duyar.
· Bu iletişimde bitki hormonları temel rol oynar.
· Bitkisel hormonlar
Kök ve gövde uçlarında,
tomurcuklarda,
tohumlarda,
meyvelerde
genç yapraklardaki hücrelerde üretilir;
· İletim demetleriyle veya difüzyonla taşınır.
· Hormonların bir kısmı üretildiği dokuda etkili olurken bir kısmı ise etkisini taşındığı doku ve organda gösterir.
· Bitkisel hormonlar, genellikle hücre bölünmesini, uzamasını ve farklılaşmasını etkileyerek bitkinin uyaranlara karşı tepki oluşturmasını kontrol eder.
· Bu tepkiler bitkilerin büyüme ve gelişmesinde etkili olur.
· Bitkisel hormonlardır
Oksin, sitokinin, giberellin, absisik asit ve etilen
OKSİN
· Oksinler, bitkilerin büyüme ve gelişmesinde çeşitli etkileri olan hormon grubudur.
· Bitkinin sürgün uçlarında, genç yapraklarda, gelişmekte olan meyve ve tohumlarda üretilir.
· Bitkinin bu bölgelerinde hücre bölünmesini ve hücrelerin boyca uzamasını, böylelikle büyümenin gerçekleşmesini sağlar. Bunun için büyüme hormonu olarak adlandırılır.
· Oksin; büyüme, gelişme, yapraklanma, çiçek açma, uyarılara karşı yanıt oluşturma, meyve oluşumu gibi süreçlerde görevlidir.
Örneğin çilek üzerinde bulunan aken adı verilen nokta şeklindeki yapılar, oksin üreterek meyvenin normal büyümesini sağlar.
Akenleri alınmış çilek normal gelişimini tamamlayamaz.
Akensiz çileğe oksin püskürtülürse büyüme ve gelişme normale döner.
· Oksin, gövdede yan tomurcukların gelişimini engeller; böylece bitki boyuna uzayarak ışıktan en yüksek düzeyde yararlanır.
· Oksin bitkinin ışığa yönelmesinde etkilidir.
Bunu bitkinin ışık almayan tarafında hücre uzamasını ve büyümesini aktifleştirerek yapar.
Oksin yan kök oluşumunu teşvik eder ve yer çekimi etkisiyle kökün toprağın içine doğru yönelimini düzenler.
Oksin eksikliğinde yapraklar ve meyveler dökülür, fazlalığında ise büyüme yavaşlar.
· Yaprak ve gövde çeliklerinin köklendirilmesinde ve doku kültürüyle bitki üretiminde oksin hormonundan yararlanılır.
· Tarım uygulamalarında ticari olarak kullanılan sentetik oksin, çekirdeksiz meyve üretiminde ve yabani otların yok edilmesinde kullanılır.
SİTOKİNİN
· Bitkide büyümeyi pek çok yönden etkileyen bir hormon grubudur.
· Sitokinin hücre bölünmesini teşvik ederek bitki büyümesini hızlandırır.
· Bütün bitki dokularında hücre bölünmesini veya sitokinezi (sitoplazma bölünmesi) teşvik ettiği için sitokinin adını alır.
· Sitokinin; kök, tohumdaki embriyo, büyümekte olan yaprak ve meyve gibi aktif olarak büyüyen dokularda üretilir.
· Sitokininin, sürgünlerdeki yan tomurcuklarda hücre bölünmesini uyararak bitkinin daha fazla dal oluşturmasında etkisi büyüktür.
· Üst tomurcuk kesilince sitokinin hormonu etkisiyle yan tomurcuklar büyür.
· Bunun yanında hücre büyümesinde, tohumların çimlenmesinde, bazı bitki dokularının gelişiminde ve zarar gören dokuların onarılmasında etkilidir.
· Sitokinin, klorofil sentezi ve kloroplast oluşumunu uyarır.
· Ayrıca yaprakların ve çiçeklerin yaşlanmasını geciktirerek daha uzun süre canlı ve taze kalmalarını sağlar.
Çiçekçiler kesilmiş çiçeklerin raf ömrünü uzatmak için sitokinin kullanır.
· Tarımda sitokinin, meyve tutulumunu artırmak, meyvelerin irileşmesini sağlamak ve daha kaliteli ürünler elde etmek için kullanılır.
GİBERELLİN
· Giberellinler, bitki boyu uzamasında etkili büyük bir hormon grubudur.
· Giberellin hormonunun etkileri;
Tohum çimlenmesinin başlatılması,
Meyvelerin gelişmesi,
Hücre bölünmesinin uyarılması ve
Bitkilerin gövde boyunun uzamasıdır.
· Bitkilerin tohumlarında, tomurcuklarında, genç yapraklarında ve köklerinde üretilir.
· Giberellin eksikliğinde bitkiler cüce kalır.
· Giberellin eksikliğinde gelişen muz ağacı, giberellin varlığında gelişen muz ağacı
· Giberellin, tohumun uyku durumunu (dormansi) ortadan kaldırıp çimlenmesini sağlar,
· Tomurcuklanma ve çiçeklenmeyi teşvik eder.
· Tarımsal üretim için önemli bir hormondur.
· Bazı meyvelerin büyüklüğünün artırılmasında ve çekirdeksiz meyve oluşumunda etkilidir.
Örneğin çekirdeksiz üzüm salkımı tanelerinin seyreltilmesinde ve tane büyüklüğünün artırılmasında kullanılır.
ABSİSİK ASİT (ABA)
· Bitkilerin stres altında bolca sentezlediği bir hormondur.
· Yaprak, kök, gövde ve yeşil meyveler dâhil olmak üzere plastit içeren hücrelerin çoğunda üretilir.
· Absisik asitin etkisiyle bitkilerde kuraklığa karşı tepki oluşur.
· Su stresinde absisik asitin miktarı büyük oranda artar.
· Genellikle büyümeyi engelleyen hormondur.
· Uygun olmayan koşullarda tomurcukların uyanmasının önüne geçer ve tohumun uykuda kalmasını sağlayıp çimlenmeye engel olur.
ETİLEN
· Etilen, gaz hâlinde bulunan ve tüm bitki organlarında sentezlenen bir hormondur.
· En yoğun üretimi yaşlı dokularda ve olgunlaşmakta olan meyvelerde gerçekleşir.
· Meyvelerde olgunlaşmayı ve tatlanmayı sağlayan başlıca etkendir.
· Olgunlaşma sürecinde hücre çeperinin enzimler aracılığıyla parçalanması meyvenin yumuşamasını, nişastanın hidrolizi ise tatlanmasını sağlar.
· Etilen, gaz formunda olduğundan bulunduğu ortama difüzyonla yayılır ve yakınındaki diğer meyvelerin de olgunlaşmasını hızlandırır.
· Olgunlaşma tamamlandıktan sonra etilen üretimi devam ederse hücrelerin yaşlanarak ölümü sonucu mikroorganizmaların etkisiyle meyve çürümeye başlar.
· Henüz olgunlaşmamış yeşil meyveler, depolarda etilen gazı verilerek olgunlaştırılabilir.
· Buna karşılık etilen üretimini engelleyen maddeler kullanılarak meyvelerin olgunlaşması ve çürümesi geciktirilebilir.
· Kuraklık, yaralanma, enfeksiyon, donma, su baskını gibi stres koşulları etilen salgısını artırır. Bu durumlarda bitkide büyüme ve metabolizma hızı yavaşlar.
· Etilen yaprak dökülmesini de tetikler.
Tarımda Kullanılan Hormonların Etkileri
· Bitki gelişim düzenleyicileri (BGD) olarak adlandırılan hormonlar bitkilerde hem doğal olarak üretilir hem de sentetik yolla elde edilir.
· Hormonlar; tarımda bitkilerin büyümesini teşvik etmek, verimi ve kaliteyi artırmak, yetersiz koşullarda ürün elde etmek, meyvelerin nakliye ve depolama sırasında olgunlaşmasını sağlamak ya da bozulmalarını engellemek, bitkilerin hastalıklara ve zararlılara karşı dayanıklılığını artırmak amacıyla pek çok alanda kullanılır.
· Bitki gelişim düzenleyicilerinin aşırı dozda kullanımı gibi yanlış uygulamaların ise insan sağlığını ve ekosistemi olumsuz etkiler.
Kontrol Noktası
SORU:
Bir manav, yeni gelen yeşil muzları satışa çıkarmadan önce olgunlaştırmak istiyor. Kese kâğıdında bekletilen muzların açıkta bırakılan muzlara göre daha çabuk olgunlaştıklarını fark eden manav, bu yöntemle yeşil muzları daha erken satışa sunmaya başlıyor.
Manavın yaptığı gözleme göre yeşil muzların kese kâğıdında daha hızlı olgunlaşmasının nedenini açıklayınız.
CEVAP:
Muzların kese kâğıdı içinde daha hızlı olgunlaşmasının nedeni, bitkiler tarafından üretilen doğal bir olgunlaşma hormonu olan etilen gazıdır.
Bu durumun biyolojik açıklaması şu şekildedir:
Gazın Hapsedilmesi: Muzlar olgunlaşırken havaya etilen gazı salgılar. Muzlar kese kâğıdına konulduğunda, salgılanan bu gaz uçup gitmek yerine kâğıdın içinde hapsolur ve birikir.
Olgunlaşmanın Hızlanması: Kese kâğıdı içinde artan etilen gazı konsantrasyonu, muzların olgunlaşma sürecini tetikleyen kimyasal reaksiyonları hızlandırır.
Hava Geçirgenliği: Kese kâğıdı (plastik poşetlerin aksine) gözenekli yapısı sayesinde nemin aşırı birikmesini önleyerek meyvelerin çürümeden, sağlıklı bir şekilde olgunlaşmasını sağlar.
SORU:
Giberellin ve absisik asit hormonlarının birbirine göre ne tür zıt etkileri görülür? Açıklayınız.
Giberellin (GA) ve absisik asit (ABA), bitkilerde büyüme, gelişme ve stres tepkilerini yöneten birbirine tamamen zıt (antagonist) etkilere sahip iki temel bitkisel hormondur.
Giberellin genel olarak bitkiyi büyütmeye ve harekete geçirmeye çalışırken, absisik asit bitkiyi korumaya ve dinlenmeye (uyku moduna) alır.
Bu iki hormonun birbirine zıt çalıştığı temel alanlar şunlardır:
1. Tohum Çimlenmesi ve Dormansi (Durgunluk)
Giberellin: Tohumun çimlenmesini başlatır.
Tohumdaki uyku halini (dormansi) kırarak hücre bölünmesini ve besin depo organlarının aktifleşmesini sağlar.
Absisik Asit: Tohumun uyku halinde (dormansi) kalmasını sağlar. Tohumun erken veya uygun olmayan şartlarda çimlenmesini engelleyerek onu korur.
2. Stoma Hareketi (Gaz Alışverişi ve Terleme)
Giberellin: Bitkide normal büyüme koşullarında stomaların (gözeneklerin) açık kalmasını destekler, böylece fotosentez için karbondioksit alımı devam eder.
Absisik Asit: Kuraklık ve susuzluk gibi stres durumlarında stomaların hızla kapanmasını sağlar. Bu sayede bitkinin terleme yoluyla su kaybetmesini önleyerek hayatta kalmasına yardımcı olur.
3. Bitki Büyümesi ve Gelişimi
Giberellin: Hücre bölünmesini ve hücre uzamasını uyararak gövde uzamasını, yaprak büyümesini ve çiçeklenmeyi teşvik eder.
Absisik Asit: Büyümeyi yavaşlatır veya durdurur. Hücre bölünmesini baskılayarak bitkinin enerjisini korumaya odaklanmasını sağlar.
4. Yaşlanma ve Yaprak Dökümü
Giberellin: Bitki dokularının genç kalmasını sağlar, yaşlanmayı ve yaprak/meyve dökümünü geciktirir.
Absisik Asit: Bitkide yaşlanmayı (senesans) hızlandırır ve sonbaharda yaprakların ve meyvelerin dökülmesine (apsisyon) zemin hazırlar.
BİTKİLERDEKİ TEPKİ MEKANIZMALARI
Bitkilerin hareketine sebep olan faktörler nelerdir? Yazınız.
· Bitkilerin hareket etmesine sebep olan temel faktörler; ışık, yer çekimi, su, dokunma (temas), kimyasal maddeler ve sıcaklık gibi çevresel uyaranlardır.
Bitkiler hayvanlar gibi aktif olarak yer değiştiremezler; ancak hayatta kalabilmek, beslenebilmek ve üreyebilmek için bu çevresel uyarılara karşı yönelme veya irkilme hareketleri gösterirler.
Bitki hareketleri genel olarak iki ana gruba ayrılır:
1. Tropizma (Yönelim)
Hareketleri Uyarının yönüne bağlı olarak gerçekleşen büyüme ve kıvrılma hareketleridir.
Bitki uyarana doğru yönelirse pozitif (+), uyarandan uzaklaşırsa negatif (-) tropizma adını alır.
Fototropizma (Işığa Yönelim):
Bitkinin ışık uyarısına karşı verdiği tepkidir.
Örneğin; bitki gövdesinin ışığa doğru uzaması (pozitif), köklerin ise ışıktan kaçması (negatif).
Geotropizma / Gravitropizma (Yer Çekimine Yönelim):
Bitkinin yer çekimine karşı gösterdiği harekettir.
Kökler yer çekimine doğru yani aşağıya büyürken (pozitif), gövde yer çekiminin tersine yani yukarıya doğru büyür (negatif).
Hidrotropizma (Suya Yönelim):
Bitki köklerinin suyun bulunduğu yöne doğru uzamasıdır.
Haptotropizma / Tigmotropizma (Dokunmaya Yönelim):
Bitkinin bir desteğe temasıyla gerçekleşir.
Örneğin; sarmaşıkların bir direğe veya duvara sarılarak büyümesi.
Kemotropizma (Kimyasallara Yönelim):
Bitki köklerinin gübre veya mineral gibi faydalı kimyasallara yaklaşması, aşırı tuz gibi zararlı maddelerden ise uzaklaşmasıdır.
2. Nasti (Ürperti / İrkilme) Hareketleri
Uyarının yönüne bağlı olmayan, genellikle turgor basıncı (hücre içindeki su basıncı) değişimleriyle hızlıca gerçekleşen hareketlerdir.
Fotonasti (Işık Etkisi):
Işık miktarına bağlı hareketlerdir.
Örneğin; akşam sefası bitkisinin çiçeklerinin gece açıp gündüz kapanması.
Termonasti (Sıcaklık Etkisi):
Sıcaklık değişimlerine bağlıdır.
Örneğin; lale çiçeklerinin taç yapraklarının sıcakta açılıp, soğukta kapanması.
Sismonasti / Tigmonasti (Sarsıntı ve Dokunma Etkisi):
Fiziksel bir temas veya sarsıntı sonucu oluşur.
Konuya Başlarken
· Bitkiler yaşamsal ihtiyaçlarını karşılamak için uyaranlara karşı çeşitli tepkiler verir.
Örneğin bitkilerin büyük çoğunluğu besin üretmek için güneş ışığına ihtiyaç duyar ve daha çok ışık alabilmek için bitkinin sürgünleri güneşe doğru yönelir.
Evinizde pencere kenarında bulunan saksı bitkilerinizin ya da bahçenizdeki bitkilerin güneşe yöneldiğini gözlemleyiniz.
· Bitkilerin uyaranlara karşı verdiği tepkilere pek çok örnek verebiliriz.
Örneğin akşamsefası [Mirabilis jalapa (mirabilis yalapa)] bitkisinin çiçekleri gündüzleri kapalı olmasına rağmen hava kararmaya başladığında ışık şiddetinin azalmasıyla açılır.
· Akşamsefası bitkisi Kuzey, Orta ve Güney Amerika’nın tropik bölgelerinde doğal olarak yetişir ve pek çok yerde bahçe bitkisi olarak yetiştirilir.
Çevrenizde gözlemlediğiniz bitki hareketlerine farklı örnekler yazınız.
Çevremizde sıklıkla görebileceğimiz, bitkilerin uyarıcılara karşı gösterdiği hareketler nasti (irkilme) ve tropizma (yönelim) hareketleri olarak ikiye ayrılır.
İşte günlük hayatta etrafımızda gözlemleyebileceğimiz farklı bitki hareketi örnekleri:
1. Işığa ve Güneşe Bağlı Hareketler
Günebakan (Ayçiçeği) Hareketi (Fototropizma):
Ayçiçeklerinin genç tomurcukları, gün boyunca Güneş'in gökyüzündeki konumunu takip ederek doğudan batıya doğru döner.
Akşamsefası ve Lale Çiçeklerinin Açıp Kapanması (Fotonasti):
Akşamsefası bitkisi çiçeklerini gece açıp gündüz kapatırken, lale gibi bazı bitkiler tam tersine gündüz ışıkta açıp gece kapatır.
Pencere Önündeki Çiçeklerin Eğilmesi (Fototropizma):
Evdeki oda bitkilerinin (örneğin japon gülü veya sardunya) yaprak ve gövdelerini ışığın geldiği pencereye doğru uzatması en yaygın gözlemlenen harekettir.
2. Dokunma ve Sarsıntıya Bağlı Hareketler Küstüm Otu Yapraklarının Kapanması (Sismonasti):
Küstüm otuna dokunulduğunda, bitki yapraklarındaki su basıncını (turgor basıncı) hızla değiştirerek yapraklarını saniyeler içinde aşağıya doğru kapatır.
Sarmaşıkların Sarılması (Tigmotropizma):
Bahçe duvarlarında veya tellerinde gördüğümüz sarmaşıklar, dik duran bir desteğe (direk, ağaç veya duvar) dokunduğu anda ona sarılarak yukarı doğru büyür.
Böcekçil Bitkilerin Kapanması (Sismonasti):
Sinek kapan gibi bitkiler, yapraklarındaki küçük tüylere bir böcek dokunduğu anda yapraklarını hızla kapatarak avını hapseder.
3.Yer Çekimi ve Suya Bağlı Hareketler Köklerin Aşağı, Gövdenin Yukarı Büyümesi (Geotropizma): Bir saksı yan yatırılsa bile, bitkinin kökleri yer çekimine uyarak aşağıya doğru, gövdesi ise yer çekiminin tersine yukarıya doğru büyümeye devam eder.
Söğüt Ağaçlarının Suya Yönelmesi (Hidrotropizma):
Özellikle akarsu veya kuyu kenarlarındaki ağaçların kökleri, toprağın daha nemli ve su bakımından zengin olan bölgelerine doğru uzanır.
4. Sıcaklığa Bağlı Hareketler Çiçeklerin Sıcaklıkta Açması (Termonasti):
Bitkilerde Tropizma ve Nasti Hareketleri
· Bitkiler, aktif yer değiştirme hareketi yapamaz.
· Dış uyaranlara tepki verebilmek için çeşitli hareketler gerçekleştirilir.
· Bitkiler bu sayede, bulunduğu ortam koşullarından en verimli şekilde yararlanır.
· Bitkilerde görülen bu hareketler, uyaranın yönüne bağlı ise tropizma (yönelim); uyaranın yönüne bağlı değil ise nasti (ırganım) adını alır.
a) Tropizma (Yönelim) Hareketleri
· Uyaranın yönüne bağlı gerçekleşen hareketlerdir.
· Bu hareketler çevresel uyaranların etkisiyle salgılanan hormonlar tarafından kontrol edilir.
· Işık, yer çekimi, su, kimyasal maddeler, dokunma vb. unsurlar tropizma hareketlerine neden olan çevresel uyaranlardır.
· Tropizma hareketleri,
Uyaranın yönüne doğru ise pozitif (+) tropizma;
Uyaranın tersi yönde ise negatif (-) tropizma olarak adlandırılır.
Fototropizma, bitkilerde ışığın etkisi ile görülen yönelim hareketidir.
· Bir bitkinin gövde ve yapraklarının zamanla ışığa doğru yönelmesi pozitif fototropizmadır.
· Bitki köklerinin ışıktan kaçması negatif fototropizmadır.
Geotropizma, bitkilerde yer çekimi etkisiyle görülen yönelme hareketidir.
· Bitki köklerinin yer çekiminin etkisiyle toprağın derinliklerine doğru yönelmesi pozitif geotropizmadır
· Bitki gövdesinin ve sürgünlerin yer çekiminin tersi yönde, yukarı doğru büyümesi negatif geotropizmadır.
Hidrotropizma, bitkilerde suyun etkisiyle görülen yönelim hareketidir.
Kökün suya yönelerek ilerlemesi hidrotropizma örneğidir.
Köklerin suya yönelimi yer çekimine yöneliminden daha güçlüdür.
Kemotropizma, bitkilerde kimyasal maddelerin etkisiyle görülen yönelim hareketidir.
Bitki köklerinin gübre gibi yararlı bileşiklere doğru yönelmesine pozitif kemotropizma
Kireç, aşırı tuz ve zararlı kimyasal bileşiklerden uzaklaşmasına ise negatif kemotropizma denir.
Haptotropizma, bitkilerde dokunma etkisiyle görülen yönelme hareketidir.
Asma, sarmaşık gibi sarılıcı ve tırmanıcı bitkiler özel ipliksi uzantılarıyla bulundukları bir yere sarılır
Bu sarılma olayı haptotropizmaya örnektir.
Nasti (Irganım, İrkilme) Hareketleri
Nasti hareketleri, uyaranın yönüne bağlı olmaksızın meydana gelen hareketlerdir.
Bu hareketler hücrelerde ani turgor değişimi ve hızlı hücre büyüme asimetrisi sonucunda meydana gelir.
Nasti hareketinde uyaran hangi taraftan gelirse gelsin bitkinin tepkisinin yönünü etkilemez.
Bu yüzden hareketler tropizmada olduğu gibi pozitif ve negatif yönde gerçekleşmez.
Nasti hareketleri ışık, sarsıntı, dokunma ve sıcaklığa bağlı olarak gerçekleşir.
Fotonasti, ışığın uyarısıyla oluşan nasti hareketidir.
Akşamsefası bitkisinin çiçeklerinin az ışıkta açılması, çok ışıkta kapanması fotonasti hareketine örnektir
Sismonasti, sarsıntı veya dokunma gibi uyarılar sonucunda gerçekleşen nasti hareketidir.
Küstüm otu bitkisinin yapraklarının kapanması ile Venüs sinekkapan bitkisinin yapraklarının bir böceğin dokunması sonucu kapanması buna örnektir.
Termonasti, sıcaklığın etkisi ile oluşan nasti hareketidir.
Lale bitkisi sıcaklık değişimlerinden etkilenerek termonasti hareketi yapar.
Bitkinin çiçeklerindeki taç yapraklar 5-10 oC’ta kapalıyken 15-20 oC’ta açılır.
Sıcaklık tekrar düştüğünde ise açılan yapraklar yine kapanır.
KONTROL NOKTASI:
Aşağıdaki yapılandırılmış gridde tropizma ve nasti hareketleri ile ilgili kavramlar bulunmaktadır. Kutucuklarda bulunan harfleri kullanarak soruları cevaplayınız. (Aynı kavramı birden fazla sorunun cevabı için kullanabilirsiniz.)
a. Işık b. Hidrotropizma c. Sıcaklık d. Sismonasti e. Geotropizma d. Dokunma e. Sarsıntı f. Su g. Termonasti h. Yer çekimi
ı. Fototropizma i. Kemotropizma j. Fotonasti k. Kimyasallar l. Haptotropizma
1. Bitki köklerinin su ve kimyasal uyaranlara doğru yaptığı hareketler hangileridir?
Cevap: hidrotropizma ve kemotropizma2. Bitkilerde tropizma hareketlerine neden olan uyaranlar hangileridir?
3. Bitkilerde uyaranın yönüne bağlı hareketler hangileridir?
Cevap:
Bitkilerde uyaranın yönüne bağlı olarak gerçekleşen hareketlere tropizma (yönelim) hareketleri denir.
Tropizma Çeşitleri
Fototropizma: Işık
Geotropizma (Gravitropizma): Yerçekimi
Hidrotropizma: Su
Kemotropizma: Kimyasal maddeler
Tigmotropizma (Haptotropizma): Dokunma
Travmatropizma: Yaralanma
Bu hareketler uyaranın yönüne doğru olursa pozitif tropizma, uyarının tersi yöne doğru olursa negatif tropizma adını alır.
4. Bitkilerde ışık uyaranının etkisiyle ortaya çıkan hareketler hangileridir?
Cevap:
Bitkilerde ışık uyaranının etkisiyle ortaya çıkan hareketler iki ana başlık altında incelenir:
Fototropizma (yönelim hareketi) ve Fotonasti (ırganım hareketi).
Bu hareketlerin özellikleri ve bitkide gerçekleşme şekilleri şunlardır:
1. Fototropizma (Işığa Yönelim Hareketi) Bitkinin ışık uyaranının yönüne bağlı olarak gerçekleştirdiği büyüme ve yönelim hareketidir. Bitki organlarının asimetrik büyümesi (oksin hormonunun ışık almayan tarafta daha fazla birikmesi) sonucu gerçekleşir.
Pozitif Fototropizma: Bitki gövdesinin ışığın geldiği yöne doğru bükülmesidir. Bu sayede yapraklar güneş ışığından maksimum düzeyde yararlanır.
Negatif Fototropizma: Bitki köklerinin ışığın tersi yönüne (toprağın derinliklerine) doğru büyümesidir.
2. Fotonasti (Işık Irganım Hareketi) Işık uyaranının yönüne bağlı olmayan, genellikle turgor basıncı değişimleriyle gerçekleşen ani irganım hareketidir.
Uyaranın yönü önemli değildir, sadece ışığın varlığı ya da yokluğu (şiddeti) hareketi tetikler.
Akşam Sefası Bitkisi: Çiçeklerinin karanlıkta açıp, gündüz ışıkta kapanması.
5. Bitkilerde uyaranın yönüne bağlı olmayan hareketler hangileridir?
Cevap:
Bitkilerde uyaranın yönüne bağlı olmayan hareketler nasti (ırganım) hareketleridir.
Nasti hareketleri turgor basıncındaki (hücrelerin su alıp vermesiyle oluşan basınç) değişmelerle gerçekleşir ve uyarının geldiği yöne doğru veya zıt yönde bir yönelim içermez.
Nasti Çeşitleri ve Örnekleri
Fotonasti: Işık etkisiyle gerçekleşir (Örn: Akşam sefası bitkisinin çiçeklerinin ışıkta açılması, karanlıkta kapanması).
Termonasti: Sıcaklık değişimiyle gerçekleşir (Örn: Lale ve çiğdem çiçeklerinin sıcaklık değişimine göre kapanıp açılması).
6. Bitkilerde nasti hareketlerine neden olan uyaranlar hangileridir?
Cevap:
Bitkilerde uyaranın yönüne bağlı olmayan hareketler nasti (ırganım) hareketleridir
Nasti hareketleri turgor basıncındaki (hücrelerin su alıp vermesiyle oluşan basınç) değişmelerle gerçekleşir ve uyarının geldiği yöne doğru veya zıt yönde bir yönelim içermez.
Nasti Çeşitleri ve ÖrnekleriFotonasti: Işık etkisiyle gerçekleşir (Örn: Akşam sefası bitkisinin çiçeklerinin ışıkta açılması, karanlıkta kapanması).
Termonasti: Sıcaklık değişimiyle gerçekleşir (Örn: Lale ve çiğdem çiçeklerinin sıcaklık değişimine göre kapanıp açılması).
Sismonasti: Dokunma, sarsıntı veya rüzgâr gibi etkenlerle meydana gelir (Örn: Küstüm otunun yapraklarını kapatması, böcekçil bitkilerin yapraklarını hızla kapatması).
BİTKİLERDE YÖNELME HAREKETLERİ
Bitkiler hangi uyaranlara, ne şekilde yönelim davranışı gösterir? Açıklayınız.
Bitkiler, yer değiştiremedikleri için çevresel değişimlere büyüme yönlerini değiştirerek tepki verirler.
Bitkinin bir uyarana doğru ya da uyarandan uzağa doğru gösterdiği bu yönelim hareketlerine tropizma (yönelim) denir.
Yönelim, uyaranın yönüne bağlıdır; uyarana doğru ise pozitif, uyarandan uzağa doğru ise negatif olarak adlandırılır.
Bitkilerin tepki gösterdiği temel uyaranlar ve yönelim şekilleri şunlardır:
Işık (Fototropizma) Bitkilerin ışık uyaranına karşı gösterdiği yönelim hareketidir.
Büyüme hormonu olan oksin, ışık görmeyen tarafta daha fazla birikir ve o bölgenin daha hızlı büyümesini sağlayarak bitkiyi ışığa doğru büker.
Pozitif fototropizma: Bitki gövdesinin ışığa doğru yönelmesidir (Örn: Ayçiçeğinin güneşe dönmesi).
Negatif fototropizma: Bitki köklerinin genellikle ışığın aksi yönüne (karanlığa) doğru büyümesidir.
Yer Çekimi (Geotropizma / Gravitropizma) Bitkilerin yer çekimi kuvvetine karşı gösterdiği yönelim hareketidir.
Pozitif geotropizma: Köklerin yer çekimi yönünde, yani toprağın derinliklerine doğru büyümesidir. Bu sayede bitki toprağa tutunur ve suya ulaşır.
Negatif geotropizma: Gövdenin yer çekiminin zıt yönünde, yani yukarıya doğru büyümesidir.
Su (Hidrotropizma) Bitki köklerinin suya karşı gösterdiği yönelim hareketidir.
Kökler için su hayati önem taşıdığından, hidrotropizma yer çekimi etkisinden bile daha güçlü olabilir.
Pozitif hidrotropizma: Köklerin suyun bulunduğu yöne doğru uzamasıdır.
Dokunma (Tigmotropizma) Bitkilerin katı bir nesneye temas ettiğinde gösterdiği yönelim hareketidir.
Özellikle sarılıcı bitkilerde belirgindir.
Pozitif tigmotropizma: Sarmaşık veya bezelye gibi bitkilerin sülüklerinin (tutunma organlarının) bir direğe veya başka bir bitkiye dokunduğunda onun etrafına sarılarak yukarı doğru tırmanmasıdır.
Kimyasal Maddeler (Kemotropizma) Bitki organlarının toprakta bulunan çeşitli kimyasal maddelere karşı gösterdiği yönelim hareketidir.
Pozitif kemotropizma: Köklerin bitki için faydalı olan gübre ve minerallere doğru büyümesidir.
Negatif kemotropizma: Köklerin bitkiye zarar verebilecek aşırı tuz, asit veya zehirli maddelerden uzaklaşacak şekilde ters yöne büyümesidir.
Yaralanma (Travmatropizma) Bitki organlarının yaralanma durumunda gösterdiği yönelim hareketidir.
Negatif travmatropizma: Bitki köklerinin toprakta zarar görmüş veya yaralanmış bir bölgeden uzaklaşarak büyümesidir.
Konuya Başlarken
Aşağıdaki metni okuyarak verilen soruyu cevaplayınız. Cevabınızı sınıfta sözlü olarak paylaşınız.
Bitkilerin ışığa yönelme hareketi, tarımsal üretimde verimliliği ve ürün kalitesini doğrudan belirleyen en temel biyolojik mekanizmalardan biridir. Bitkiler ışığa doğru büyüdükçe fotosentez kapasiteleri artar, bu da gelişim hızını ve hasat miktarını doğrudan yükseltir. Günümüz modern tarım uygulamaları, seralardan açık tarlalara kadar tamamen bitkinin bu doğal eğilimini en yüksek faydaya dönüştürmek üzere planlanır. Seralarda bitkilerin yetersiz ışık yüzünden tek bir yöne eğilmesini önlemek ve dengeli büyümelerini sağlamak amacıyla dikimler belirli mesafelerle yapılır. Işığın yetersiz kaldığı durumlarda ise devreye giren yapay aydınlatma sistemleri sayesinde her bitkinin eşit oranda ışık alması hedeflenir. Bu mekanizmadan yararlanan dikey tarım uygulamalarında ise tohumlar geleneksel arazilerin aksine üst üste dizilmiş dikey raflara ekilir. Yukarıdaki ışığa doğru dikey olarak büyüyen bitkiler sayesinde dar alanlarda çok katmanlı, yer tasarrufu sağlayan ve yüksek verimli bir üretim gerçekleştirilir.Açık alan tarımında ve meyve bahçelerinde de doğal güneş ışığından maksimum düzeyde yararlanmak hedeflenir. Geniş tarlalarda güneş ışığının gün boyu dengeli alınabilmesi için ekimler genellikle kuzey-güney doğrultusunda yapılır; böylece bitkinin her iki cephesi de gün içinde eşit oranda güneşlenir. Meyve bahçelerinde ise ağaçların dikim mesafeleri, budama teknikleri ve dalların düzenlenmesi tamamen yaprakların ışık alma kapasitesini artırmaya yöneliktir. Işığı en iyi şekilde alan ağaçlarda fotosentez hızı artarken, meyveler de çok daha sağlıklı, iri ve kaliteli bir şekilde gelişir.
SORU:
Bitkilerin ışığa yönelme tepkisinin tarımsal uygulamalarda nasıl kullanıldığını açıklayınız.
CEVAP:
Bitkilerin ışığa yönelme tepkisi (fototropizma), modern tarımda ürün verimliliğini artırmak, alan tasarrufu sağlamak ve bitki sağlığını korumak amacıyla geniş çapta kullanılmaktadır.
Bitkilerin bu doğal eğilimi, özellikle kontrollü tarım ortamlarında ve tarla düzenlemelerinde kritik bir rol oynar.
Fototropizmanın tarımsal uygulamalardaki temel kullanım alanları şunlardır:
1. Dikey Tarım ve Akıllı Seralar Yönlendirilmiş LED Aydınlatma: Kapalı alan tarımında, LED ışıklar bitkilerin tam tepesine veya yanlarına stratejik olarak yerleştirilir. Bitkilerin ışığa doğru dik ve dengeli büyümesi sağlanarak birim alandan maksimum verim alınır.
Işık Spektrumu Yönetimi: Bitkilerin fototropik tepkisini en çok tetikleyen mavi ışık dalga boyu ayarlanarak, bitkilerin gövde kalınlığı ve yaprak genişliği kontrol altında tutulur.
2. Tarla Düzenlemesi ve Ekim Sıklığı Sıra Arası Mesafelerin Ayarlanması:
Açık tarlalarda bitkiler birbirine çok yakın ekilirse, birbirlerinin ışığını keserler.
Bitkiler ışığa ulaşmak için enerjilerini meyve vermek yerine boyuna uzamaya (gölgeden kaçma tepkisi) harcarlar.
Çiftçiler, bitkilerin bu yönelimini hesaba katarak ideal ekim sıklığı ve doğu-batı/kuzey-güney yönlü ekim planlaması yaparlar.
3. Sera Örtüsü ve Fotoselektif FilmlerIşık Dağıtıcı Plastikler: Seracılıkta kullanılan özel fotoselektif (ışık seçici) örtüler, güneş ışığını içeriye homojen bir şekilde dağıtır. Böylece seranın alt kısımlarında kalan yapraklar da ışığa doğru yönelerek fotosentez kapasitesini artırır.
Uygulama
1. Bitkilerin gövdesi yukarıya doğru büyürken kökleri neden toprağın derinliklerine doğru büyür? Açıklayınız.
CEVAP:
Bitkilerin gövdesinin yukarıya, köklerinin ise aşağıya doğru büyümesi tropizma (yönelim) hareketleri ile açıklanır. Bu durumun temelinde yer çekimi ve ışık gibi çevresel uyarıcılar yer alır. Bu büyüme hareketinin iki ana sebebi şunlardır:
Geotropizma (Yer Çekimine Yönelim): Bitki kökleri yer çekimi yönüne karşı duyarlıdır. Kökler yer çekimi doğrultusunda aşağıya doğru büyür (pozitif geotropizma). Gövde ise yer çekiminin tersi yönünde yukarıya doğru hareket eder (negatif geotropizma).
Fototropizma (Işığa Yönelim): Bitkinin toprak üstündeki kısımları (gövde ve yapraklar) fotosentez yapabilmek için güneş ışığına ihtiyaç duyar. Bu yüzden gövde ışığa doğru yönelir (pozitif fototropizma). Kökler ise ışıktan kaçma eğilimindedir.
Köklerin Toprağın Derinliklerine Doğru Büyümesinin Biyolojik Avantajları: Su ve Mineral Alımı: Toprağın derinliklerindeki su ve çözünmüş minerallere ulaşarak bitkinin beslenmesini sağlar.
2. Aşağıda bilim insanları tarafından gerçekleştirilen koleoptil deneyleri verilmiştir. Bu deneyleri inceleyerek bitki gövdesinin ışık uyaranına doğru yönelme hareketleri hakkında bilgi edininiz. Bu süreçte oksin hormonunun asimetrik büyümeye olan etkisine dikkat ediniz.
CEVAP:
Bitki gövdesinin ışığa yönelmesi, ışık alan ve almayan taraflar arasındaki asimetrik büyüme (gövdenin bir tarafının diğerinden daha fazla uzaması) sayesinde gerçekleşir.
Bu deneylerden elde edilen temel bulgular ve oksin hormonunun asimetrik büyümeye etkisi şu şekildedir:
1. Işığın Algılanması ve Oksin ÜretimiIşığı algılayan yer uç kısımdır: Koleoptilin (çimlenen bitki sürgününün koruyucu kılıfı) uç kısmı ışığı algılar. Oksin hormonu da bu uç kısımda (apeks) üretilir. Uç kesilirse veya kapatılırsa yönelme olmaz: Deneylerde koleoptil ucu kesildiğinde veya ışık geçirmeyen bir kapakla kapatıldığında, bitki tek yönlü ışık alsa bile ışığa doğru yönelme göstermez. Bu durum, ışığı algılayan ve büyümeyi başlatan merkezin uç olduğunu kanıtlar.
2. Oksin Hormonunun Asimetrik DağılımıOksin ışığı sevmez: Koleoptil ucu tek taraftan (asimetrik) ışık aldığında, uçta üretilen oksin hormonu ışığın geldiği taraftan kaçarak gölgede kalan (karanlık) tarafa doğru göç eder. Karanlık tarafta oksin birikir: Sonuç olarak, bitki gövdesinin gölgede kalan tarafındaki oksin konsantrasyonu, ışık alan tarafa göre çok daha yüksek hale gelir.
3. Asimetrik Büyüme ve Yönelme (Fototropizma) Oksin hücre uzamasını uyarır: Oksin hormonu, bitki gövdesindeki hücrelerin boyca uzamasını sağlayan bir hormondur. Gölge taraf daha hızlı büyür: Gölgede kalan tarafta daha fazla oksin biriktiği için, gölgedeki hücreler ışık alan taraftaki hücrelere göre çok daha hızlı uzar ve büyür. Işığa doğru bükülme gerçekleşir: Bir tarafın (gölge tarafı) hızlı uzaması, diğer tarafın (ışık tarafı) ise daha yavaş kalması, bitki gövdesinin mekanik olarak ışığın geldiği yöne doğru bükülmesine neden olur.
Özetle; Bitki gövdesinin ışığa yönelmesi, ışığın doğrudan bitkiyi bükmesiyle değil; ışığın uç kısımdaki oksin hormonunu karanlık tarafa yönlendirmesi ve bu durumun gövdede asimetrik (orantısız) büyümeye yol açmasıyla gerçekleşir.
1. Deney
Bitkilerin ışığa yönelmesi üzerine mekanizmayı açıklayan ilk sistematik deneysel çalışma 1880 yılında yapılmıştır. Bu çalışmada bilim insanları; buğday, yulaf, mısır gibi bitkilerin fidelerinde henüz açılmamış yaprağı saran ve koleoptil adı verilen silindir biçimindeki kılıfın büyüme yönünü araştırmışlardır.
Deney için dört grup oluşturulmuştur.
Deneylerde kontrol grubunda ışığa yönelim olurken, koleoptilin ucu kesildiğinde ya da uç ışık geçirmeyen (opak) başlıkla kapatıldığında ışığa yönelim olmamıştır.
Koleoptilin ucu ışık geçiren (saydam) başlıkla kapatıldığında veya koleoptil ucu açık bırakılıp, tabanına opak yapı geçirildiğinde ışığa yönelim olmuştur.
Bu deneyler, ışığın algılanmasından koleoptil ucunun sorumlu olduğunu ve uç kısımdan alt kısımlara bazı sinyallerin gönderildiğini ortaya koymuştur.
2.Deney
1913 yılında bilim insanları, koleoptilin uç kısmından alt kısmına gönderilen sinyallerin hareketli bir kimyasal madde olduğunu düşünmüşler ve bu düşüncelerinin doğruluğunu test etmek için deneyler yapmışlardır.
Bu deneylerde koleoptil ucu ile gövde arasına kimyasal madde geçişini engelleyen mika yerleştirildiğinde ışığa yönelim olmazken, kimyasal madde geçişine izin veren jelatin yerleştirildiğinde yönelim gerçekleşmiştir.
Mika, koleoptilin karanlık tarafına yerleştirildiğinde ışığa yönelim olmamış; aydınlık tarafına yerleştirildiğinde yönelim olmuştur.
3.Deney
1918 yılında yapılan bilimsel çalışmalarda koleoptil uçlarını kesmiştir.
Sonrasında karanlık ortamda kesik ucu koleoptil gövdesinin yan tarafına yerleştirmiştir.
Ucun yerleştirildiği koleoptil tarafı diğer taraftan daha fazla büyümüştür.
Bu olay koleoptilin kesik ucun bulunduğu tarafın tersi yönünde kıvrılmasına neden olmuştur.
Deney bitkinin ışığa yönelmesinin bitki dokusunda yayılan ve dokunun büyümesini sağlayan bir kimyasal maddeden kaynaklandığını göstermiştir.
Daha önceki yıllarda yapılmış deney sonuçları böylece da doğrulanmıştır.
4. Deney
1926 yılında koleoptil ucundan aşağı doğru taşınan büyüme uyarısının kimyasal bir madde olduğunu gösteren deneyler karanlık ortamda yapılmıştır.
Ucuna oksin içermeyen agar blok konulan kontrol grubundaki koleoptilde büyüme ve yönelme gözlenmemiştir. 1. deney grubundaki koleoptilin dik olarak büyüdüğü gözlenmiş;
2. deney grubunda ise koleoptil, agarın bulunduğu tarafın tersi yönde büyüme göstermiştir.
Koleoptilin bir tarafının diğer tarafa göre daha hızlı büyümesine ve yönelmesine agar blok üzerinden koleoptile geçen kimyasal maddenin neden olduğu düşünülmüştür.
Yapılan deney, aynı zamanda sinyalin difüzyonla geçen bir madde olduğunu ve bu maddenin sentezlenmesi için ışığa gerek olmadığını ispatlamıştır.
Bu kimyasal maddeye oksin adı verilmiştir.
Bilgi Deniz yosunlarından elde edilen ve jel gibi bir madde olan agar, laboratuvarda genellikle kültür ortamı olarak kullanılır. |
Kontrol grubunda oksin içermeyen agar blok kullanılmıştır. Koleoptilde büyüme ve yönelme gözlenmemiştir.
1. Uç kesilip agar blok üzerine yerleştirilir.
2. Oksin, agar blokta yayılır.
3. Oksinli agar blok, ucu kesilmiş koleoptilin tam üstüne yerleştirilir. Koleoptil yukarı doğru büyür.
4. Oksinli agar blok, ucu kesilmiş koleoptilin yan tarafına yerleştirilir.
5. Koleoptil agarın olmadığı tarafa doğru yönelir.
Bitkilerde Yönelme Hareketleri
Bitkiler, yaşamlarını sürdürebilmek için ışık, su ve kimyasal maddelere ihtiyaç duyar.
Bu nedenle bitkiler çeşitli tropizma hareketleri ile ihtiyaçlarının karşılanabileceği tarafa yönelir.
Bitkiler çevredeki uyaranları algılayarak ışığa, su ve kimyasalların yoğun olduğu toprağa doğru yönelme hareketleri gerçekleştirir.
Bitki kökleri ve sürgünleri yer çekimine duyarlı olduğundan bitkinin yer çekimine olan tepkisi tohum çimlenir çimlenmez oluşur.
Sürgünler, yer çekimine karşı hareket ederek yukarı doğru büyür. Bu sayede bitki, fotosentez yapmak için ihtiyaç duyduğu ışığa ulaşır.
Kökler yer çekimi kuvvetine doğru yönelir, böylece bitki toprağa tutunarak su ve minerallere ulaşır.
Tohumlar toprağa hangi yönde düşerse düşsün kök her zaman yer çekimi yönünde, gövde ise yer çekimine ters yönde büyür.
Oksin hormonu, özellikle bitkilerin ışığa ve yer çekimine olan tepkisinde büyük rol oynar.
Bitkilerde gövde ve kökler yüksek oksin konsantrasyonlarına farklı tepkiler verir.
Yüksek konsantrasyonda oksin, sürgün uçlarında ve gövdede büyümeyi teşvik ederken kökte yavaşlatır veya durdurur.
Bu durum sürgünün yukarı, kökün aşağı doğru yönelmesini sağlar.
Oksin, sürgün tepesinde üretilerek gövdeden aşağı doğru taşınır.
Işığın tek yönden gelmesi durumunda oksin, az ışık alan tarafta daha fazla birikir ve bu bölgede uzamayı teşvik eder.
Oksinin bulunduğu taraftaki hücrelerde uzama daha fazla olduğu için büyüme asimetrik olarak gerçekleşir.
Bu asimetrik büyüme, bitki gövdesinin ışığa doğru yönelmesini sağlar.
1. Aşağıda verilen
fototropizma ile ilgili deney görsellerinden yararlanarak soruları
cevaplayınız.
a) Görsel 1’de karanlık
ortamda çimlenen bitkilerde büyüme olmuş, yönelim olmamıştır. Bunun nedenini açıklayınız.
CEVAP:
Karanlık ortamda çimlenen
bitkilerde büyüme gerçekleşirken yönelimin (fototropizma) olmamasının temel
nedeni ortamda tek yönlü bir ışık uyaranının bulunmamasıdır.
Bu durumun biyolojik
açıklaması şu şekildedir:
Oksin Hormonunun Dağılımı:
Bitkilerde büyümeyi ve yönelmeyi sağlayan ana unsur oksin hormonudur.
Karanlık ortamda oksin
hormonu, bitkinin büyüme ucundan aşağıya doğru her yöne eşit miktarda dağılır.
Eşit Hücre Büyümesi: Gövdenin her tarafındaki
hücreler bu hormondan eşit oranda aldığı için aynı hızda uzarlar.
Bu dikey ve dengeli büyüme
sonucunda bitki boyca uzar (büyüme gerçekleşir) ancak herhangi bir tarafa doğru
eğilme (yönelim) göstermez.
Işığın Rolü: Bitkilerin bir yöne doğru
eğilmesi (fototropizma) için ışığın tek bir yönden gelmesi gerekir. Oksin
hormonu ışığı sevmez ve ışığın geldiği yönün tersindeki (gölge) tarafa kaçar.
Gölgede kalan hücreler daha
çok uzadığı için bitki ışığa doğru bükülür.
Karanlıkta ışık uyaranı hiç
olmadığı için bu asimetrik dağılım tetiklenmez.
Özetle; karanlıkta büyüme hormonu homojen (eşit) dağıldığı için bitki sadece dikine büyür, asimetrik büyüme gerçekleşmediği için yönelim gerçekleşmez. Bitkinin karanlıkta ışık aramak için normalden daha fazla ve ince uzaması durumuna ise biyolojide etiyolasyon(solgunlaşma) adı verilir.
b) Görsel 1’de karanlık ortamda büyüyen bitkilerin boyu, ışıkta büyüyenlere göre neden daha uzundur? Açıklayınız.
CEVAP:
Karanlık ortamda büyüyen
bitkilerin boyunun, ışıklı ortamda büyüyenlere göre daha uzun olması etiolasyon
(solgun büyüme) olarak adlandırılan biyolojik bir adaptasyon mekanizmasından
kaynaklanır.
Bu durumun temel nedenleri
şunlardır:
Işığa Ulaşma Çabası: Bitki
karanlıkta kaldığında, hayatta kalabilmek ve fotosentez yapabilmek için acilen
ışık bulmak zorundadır.
Bu yüzden tüm enerjisini
gövdesini uzatmaya harcar.
Oksin Hormonunun Etkisi:
Bitkilerde büyümeyi ve hücre
uzamasını sağlayan oksin hormonu, ışığa karşı duyarlıdır ve ışık alan
bölgelerde yıkıma uğrar.
Karanlık ortamda oksin hormonu
parçalanmadığı için gövdede çok yoğun miktarda bulunur.
Bu yoğunluk, hücrelerin dikey
olarak hızla uzamasına (boy atmasına) neden olur.
Hücre Çeperinin Esnemesi:
Karanlıkta hücre duvarlarını
sertleştiren mekanizmalar yavaşlar.
Hücre çeperi gevşek kaldığı
için hücreler boyuna doğru daha fazla genişler.
Sonuç olarak; karanlıkta büyüyen bitki daha
uzun olur ancak bu büyüme sağlıklı değildir. Bitki zayıf, ince, renksiz
(klorofilsiz) ve dayanıksız bir yapıya sahip olur. Işık alan bitki ise boyuna
uzamak yerine enerjisini yaprak üretimine, gövde kalınlaşmasına ve kök gelişimine
harcadığı için daha kısa ama çok daha güçlüdür.
c) Görsel 2’de soldan ışık
alan bitkide görülen yönelmenin adı nedir?
CEVAP:
Işık alan bir bitkide ışığa
doğru meydana gelen yönelme hareketine fototropizma (veya ışığa yönelim) denir.
Bitkinin gövdesi ışığın
geldiği yöne doğru yöneldiği için buna pozitif fototropizma adı verilir.
(Kökler ise genellikle ışığın tersi yönüne doğru hareket eder, buna da negatif fototropizma denir.)
ç) Çimlenen bitkiye üstten
ışık verildiğinde büyüme ve yönelmenin nasıl gerçekleştiğini Görsel 3’teki petri
kabı üstüne çiziniz.
CEVAP:
Çimlenen bir bitkiye üstten
ışık verildiğinde, bitki dikey olarak yukarı doğru (düz bir şekilde) büyür ve
herhangi bir yöne doğru eğilme (yönelme) göstermez.
Bu durumun biyolojik nedeni şu
şekildedir:
Fototropizma: Bitkilerin ışığa
doğru yönelme hareketine fototropizma denir.
Bu hareketi oksin hormonu
yönetir.
Oksin Hormonunun Dağılımı:
Işık üstten tam ve eşit bir
açıyla geldiğinde, bitkinin büyüme ucunda (koleoptil) üretilen oksin hormonu
gövdenin her tarafına homojen (eşit) olarak dağılır.
Eşit Büyüme: Gövdenin her iki tarafındaki
hücreler aynı oranda boyca uzadığı için bitki sağa veya sola bükülmeden
doğrudan gökyüzüne doğru uzar.
Bitkinin kökü ise yer çekimine
doğru (aşağıya) büyümeye devam eder.
Eğer ışık üstten değil de sadece sağdan veya soldan (yandan) gelseydi, oksin hormonu ışığı sevmediği için karanlık tarafta birikecek ve o tarafın daha hızlı uzayarak bitkinin ışığa doğru eğilmesine neden olacaktı.
d) Bitki fidelerinin büyümesi
üzerinde ışık yönünün etkisini araştıran bu deneyde bağımlı ve bağımsız değişkenleri
yazınız.
CEVAP:
Bu deneydeki değişkenler şu şekildedir:Bağımsız Değişken (Sizin değiştirdiğiniz etken): Işığın geliş yönü (örneğin; ışığın sadece sağdan, soldan veya üstten verilmesi).Bağımlı Değişken (Işığın yönüne bağlı olarak değişen/ölçülen sonuç): Bitki fidelerinin büyüme/yönelim yönü (fototropizma) veya fidelerin gövde eğilme açısı.
2. Aşağıda farklı ortamlarda koleoptillerle yapılmış
fototropizma deneyleri verilmiştir. Deneylerin altında boş bırakılan yerlere koleoptillerde
büyüme ve yönelim varsa ‘‘+’’ yoksa ‘‘-’’ işareti koyunuz. Yönelim varsa
yönelimin yönünü ‘‘sağa’’ veya ‘‘sola’’ şeklinde yazınız.
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder