On yedinci yüzyılda yaşamış Belçikalı bir
fizikçi olan Jan Baptisa Van Helmont bilimsel
deneylerinden birinde bir söğüt ağacının büyümesini
gözlemledi ve çeşitli ölçümler yaptı. Ağacı
önce tarttı, ardından 5 yıl sonra ikinci kez
tekrar tarttı ve ağırlığını 75 kg artmış olarak
buldu. Bitkinin içinde büyüdüğü kaptaki toprağı
tarttığındaysa, bu 5 yıllık zaman içinde sadece
birkaç gram azaldığını gördü. Fizikçi Van
Helmont, bu deneyinde, söğüt ağacının büyüme
sebebinin sadece saksıdaki toprak olmadığını
ortaya çıkardı. Bitki büyümek için toprağın
çok az bir kısmını kullandığına göre başka
bir yerlerden besin alıyor olmalıydı.1
İşte 17. yüzyılda Van Helmont'un keşfetmeye
çalıştığı bu olay, bazı aşamaları günümüzde
dahi tam olarak anlaşılamamış olan fotosentez
işlemidir. Yani bitkilerin kendi besinlerini
kendilerinin üretmeleridir. Bitkiler besinlerini
üretirken sadece topraktan faydalanmazlar.
Topraktaki minerallerin yanında, suyu ve havadaki
CO2'i de kullanırlar. Bu hammaddeleri alıp
yapraklarındaki mikroskobik fabrikalardan
geçirerek fotosentez yaparlar. Fotosentez
işleminin aşamalarını incelemeden önce fotosentezde
son derece önemli bir role sahip olan yaprakların
incelenmesinde fayda vardır. |
Yaprakların genel yapısı |
|
Hem genel yapı olarak, hem de mikrobiyolojik
açıdan incelendiğinde yaprakların her yönüyle
en fazla enerji üretimini sağlamak üzere planlanmış,
çok detaylı ve kompleks sistemlere sahip oldukları
görülecektir. Yaprağın enerji üretebilmesi
için ısı ve karbondioksidi dış ortamdan alması
gerekir. Yapraklardaki tüm yapılar da bu iki
maddeyi kolaylıkla alacak şekilde düzenlenmiştir.
Öncelikle yaprakların dış yapılarını inceleyelim.
Yaprakların dış yüzeyleri geniştir. Bu da
fotosentez için gerekli olan gaz alış-verişlerinin
(karbondioksidin emilmesi ve oksijenin atılması
gibi işlemlerin) kolay gerçekleşmesini sağlar.
|
|
Yaprağın yassı biçimiyse tüm hücrelerin dış
ortama yakın olmasını sağlar. Bu sayede de
gaz alış-verişi kolaylaşır ve güneş ışınları,
fotosentez yapan hücrelerin hepsine ulaşabilir.
Bunun aksi bir durumu gözümüzün önüne getirelim.
Yapraklar eğer yassı ve ince bir yapıya değil
de herhangi bir geometrik şekle ya da anlamsız
rasgele bir şekle sahip olsalardı yaprak fotosentez
işlevini sadece güneş ile doğrudan temas eden
bölgelerinde gerçekleştirebilecekti. Bu da
bitkilerin yeterli enerji ve oksijen üretememesi
anlamına gelecekti. Bunun canlılar için en
önemli sonuçlarından biri de hiç kuşkusuz
ki yeryüzünde bir enerji açığının ortaya çıkması
olurdu.
|
|
|
Soldaki resimde aşama aşama güneşe doğru
hareketi görülen ve mini bir radar istasyonuna
benzeyen kırlangıç otu çiçeği (ranunculus
ficaria), diğer bütün bitkilerde olduğu
gibi güneşin yönünü takip ederek döner.
Bitki böylelikle güneş ışığından daha
fazla faydalanabilecektir.Alttaki resimde
görülen ayçiçekleri de güneşin hareketiyle
kendi yönlerini değiştiren bitkilerdendir.
Işığa karşı duyarlı yaprak hücreleri
hemen yön belirleyerek güneşe doğru
harekete geçerler.
|
 |
|
|
Yapraklardaki özel olarak "tasarlanmış"
olan sistemler sadece bunlarla sınırlı değildir.
Yaprak dokusunun önemli bir özelliği daha
vardır. Bu özellik ışığa karşı duyarlı olmasıdır.
Bu sayede ışık kaynağına yönelme, yani fototropizm
adı verilen olay gerçekleşir. Bu, saksı bitkilerinde
de rahatça gözlemlenen, bitkilerin yapraklarını
güneşin geldiği yöne doğru çevirmesine neden
olan olaydır. Bitki böylelikle güneş ışığından
daha fazla faydalanabilir.
Yapraklar bitkilerin hem nükleer enerji üreten
santralleri, hem besin üreten fabrikaları,
hem de önemli reaksiyonları gerçekleştirdikleri
laboratuvarlarıdır. Yapraklarda hayati önem
taşıyan bu işlemlerin nasıl gerçekleştirildiğini
anlamak için yaprakların fizyolojik yapısını
da kısaca incelemek gerekir. Yaprağın iç yapısının
enine kesiti alınarak bakılacak olursa dört
tabakalı bir yapı olduğu görülecektir.
|
| |
Yandaki resimde bir yaprağın enine kesiti
görülmektedir. Yaprağın yapısı incelendiğinde
her birinde çok detaylı tasarımlar olan
dört tabaka ile karşılaşılacaktır. Detaya
inilerek incelendiğinde bu tabakaların
su geçirmeme, ışığı daha çok emme, solunumu
kolaylaştırma gibi yaprağın ışığı daha
iyi alması ve daha fazla fotosentez
yapabilmesini sağlayacak özelliklere
sahip oldukları görülecektir.
|
|
|
Bu yapılardan ilki kloroplast içermeyen
epidermis tabakasıdır. Yaprağı alttan
ve üstten örten epidermis tabakasının
özelliği, yaprağı dış etkilerden korumasıdır.
Epidermisin üstü koruyucu ve su geçirmez
mumsu bir madde ile sarılıdır. Bu maddeye
kütiküla adı verilir. Yaprağın iç dokusuna
baktığımızda ise genelde iki hücre tabakasından
oluştuğunu görürüz.Bunlardan iç dokuyu
oluşturan Palizad dokuda kloroplastça
zengin hücreler, aralarında hiç boşluk
bırakmadan yan yana dizilirler.
|
|
|
Bu doku fotosentezi yürüten dokudur. Bunun
altında bulunan Sünger doku ise, solunumu
sağlayan dokudur. Sünger dokudaki hücreler,
diğer bölümlerdeki hücrelere göre daha gevşek
bir şekilde birbirine kenetlenmiştir. Ayrıca
bu dokunun hücreleri arasında hava ile dolu
boşluklar vardır.2
Görüldüğü gibi bu dokuların hepsi yaprağın
yapısında son derece önemli görevlere sahiptir.
Bu tür düzenlemeler yaprakta ışığın daha iyi
dağılıp yayılmasını sağlayarak fotosentez
işleminin gerçekleşmesi açısından son derece
büyük bir önem taşırlar. Bütün bunların yanı
sıra yaprak yüzeyinin büyüklüğüne göre yaprağın
işlem yapma (solunum, fotosentez gibi) yeteneği
de artar. Örneğin birbirine geçmiş tropikal
yağmur ormanlarında genellikle geniş yapraklı
bitkiler yetişir. Bunun çok önemli sebepleri
vardır. Sürekli ve çok miktarda yağmurun yağdığı,
birbirine geçmiş ağaçlardan oluşan tropikal
ormanlarda güneş ışığının bitkilerin her yerine
eşit ulaşması oldukça zordur. Bu da ışığı
yakalamak için gerekli olan yaprak yüzeyinin
artırılmasını gerekli kılar. Güneş ışığının
zor girdiği bu alanlarda bitkilerin besin
üretebilmeleri için yaprak yüzeylerinin büyük
olması hayati önem taşımaktadır. Çünkü bu
özellikleri sayesinde tropik bitkiler değişik
yerlerden, en fazla faydalanacak şekilde güneş
ışığına ulaşmış olurlar.
Tam aksine kuru ve sert iklimlerde ise küçük
yapraklar bulunur. Çünkü bu iklim şartlarında
bitkiler için dezavantaj olan asıl nokta ısı
kaybıdır. Ve yaprak yüzeyi genişledikçe su
buharlaşması, dolayısıyla ısı kaybı artar.
Bu yüzden ışık yakalayan yaprak yüzeyi, bitkinin
su tasarrufu yapabilmesi için iktisatlı davranacak
şekilde tasarlanmıştır. Çöl ortamlarında yaprak
kısıtlaması aşırı seviyelere ulaşır. Örneğin
kaktüslerde yaprak yerine artık dikenler vardır.
Bu bitkilerde fotosentez etli gövdenin kendisinde
yapılır. Ayrıca gövde suyun depolandığı yerdir.
Fakat su kaybının kontrol edilmesi için bu
da tek başına yeterli değildir. Çünkü her
ne kadar yaprak küçük olsa da gözeneklerin
bulunması su kaybını devam ettirecektir. Bu
yüzden buharlaşmayı dengeleyecek bir mekanizmanın
varlığı zorunludur. Bitkiler de, fazla buharlaşmayı
düzenleyen bir çıkış yoluna sahiptirler. Bünyelerindeki
su kaybını, gözenek açıklığının kontrolü ile
denetim altında tutarlar. Bunun için gözenek
açıklıklarını (porları) genişletir veya daraltırlar.
|
| |
|
|
Tropik bölgelerdeki bitkilerin yapısı
ile çöl ortamlarında yetişen bitkilerin
genel yapısı resimlerde de görüldüğü
gibi birbirinden farklıdır.
|
|
|
Yaprakların tek görevi fotosentez için ışığı
hapsetmeye çalışmak değildir. Havadaki karbondioksidi
yakalayıp onu fotosentezin oluştuğu yere ulaştırmaları
da aynı derecede önemlidir. Bitkiler bu işlemi
de yaprakların üzerinde yer alan gözenekler
vasıtasıyla gerçekleştirirler.
|
|
| NOTLAR: |
 1.
John King, Reaching for The Sun, 1997,
Cambridge University Press, Cambridge,
s.18 |
| 2.
Prof.Dr. İlhami Kiziroğlu, Desen Yayınları,
Genel Biyoloji, Ankara, s.73 |
|
