.::. gurayim.com .::.

YAPRAKLAR

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.

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. 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.

Kusursuz bir tasarım:Gözenekler

Yaprakların üzerindeki bu mikroskobik delikler ısı ve su transferi sağlamak ve fotosentez için gerekli olan CO2'i atmosferden temin etmekle görevlidirler. Gözenek olarak adlandırılan bu delikler, gerektiğinde açılıp kapanabilecek bir yapıya sahiptirler. Gözenekler açıldığında yaprağın hücreleri arasında bulunan oksijen ve su buharı, fotosentez için gereken karbondioksit ile değiştirilir. Böylece üretim fazlalıkları dışarı atılırken, ihtiyaç duyulan maddeler değerlendirilmek üzere içeri alınmış olur.

Gözeneklerin ilgi çekici yönlerinden biri, yaprakların çoğunlukla alt kısımlarında yer almalarıdır. Bu sayede, güneş ışığının olumsuz etkisinin en aza indirilmesi sağlanır. Bitkideki suyu dışarı atan gözenekler, eğer yaprakların üst kısımlarında yoğun olarak bulunsalardı, çok uzun süre güneş ışığına maruz kalmış olacaklardı. Bu durumda da bitkinin sıcaktan ölmemesi için gözenekler bünyelerindeki suyu sürekli olarak dışarı atacaklardı, böyle olunca da bitki aşırı su kaybından ölecekti. Gözeneklerin bu özel tasarımı sayesinde ise, bitkinin su kaybından zarar görmesi engellenmiş olur.

Dıştan bakıldığında kimi zaman sadece yeşil bir cisim olarak düşünebilen yapraklardaki mikroskobik alanlarda, kusursuz bir tasarım söz konusudur. Bitkiler için son derece önemli yapılardan biri olan gözenekler de bu tasarımın çok önemli bir parçasıdırlar. Görevleri ısı ve su dönüşümünü sağlamak ve CO2'i atmosferden temin etmektedir. Yandaki yaprak kesitinde de görüldüğü gibi genellikle yaprağın alt kısımlarında yer alan gözenekler, bitkinin su ihtiyacına göre açılıp kapanabilir olma özelliğine sahiptirler. Dış ortamdaki değişiklikler gözeneklerin hareketlerini belirleyen etkenlerdir.

Yaprakların üst deri dokusu üzerinde çifter çifter yerleşmiş bulunan gözeneklerin biçimleri fasulyeye benzer. Karşılıklı içbükey yapıları, yaprakla atmosfer arasındaki gaz alışverişini sağlayan gözeneklerin açıklığını ayarlar. Gözenek ağzı denilen bu açıklık, dış ortamın koşullarına (ışık, nem, sıcaklık, karbondioksit oranı) ve bitkinin özellikle su ile ilgili iç durumuna bağlı olarak değişir. Gözenek ağızlarının açıklığı ya da küçük oluşu ile bitkinin su ve gaz alışverişi düzenlenir.

Dış ortamın tüm etkileri göz önüne alınarak düzenlenmiş olan gözeneklerin yapısında çok ince detaylar vardır. Bilindiği gibi dış ortam koşulları sürekli değişir. Nem oranı, sıcaklık derecesi, gazların oranı, havadaki kirlilik… Yapraklardaki gözenekler tüm bu değişken şartlara uyum gösterebilecek yapıdadırlar.

İki kısımlı (dicot) ve tek kısımlı (monocot) bitkilerde gözeneklerin özellikleri değişir. Bu iki tip bitkide gözeneklerini koruyucu hücreleri farklıdır. Bir çok monocot koruyucu hücresinin merkezi dar, ucu kalın olmasına rağmen dicot koruyucu hücreleri fasulye şeklindedir. Her bir monocot koruyucu hücresi epidermis'teki özel bir hücre ile birleşmiştir. Gözeneklerin farklı koruyucu hücrelerinin sahip oldukları özellikler sayesinde her bir bitkiye gerekli karbondioksit sağlanır ve susuzluktan korunur.

Bunu bir örnekle şöyle açıklayabiliriz. Şeker kamışı ve mısır gibi uzun süre sıcağa ve kuru havaya maruz kalan bitkilerde, gözenekler suyu muhafaza edebilmek için gün boyunca tamamen ya da kısmen kapalı kalırlar. Bu bitkilerin de gündüz fotosentez yapabilmek için karbondioksit almaları gerekir. Normal şartlar altında bunu sağlayabilmek için de gözeneklerinin olabildiğince açık olması gerekir. Bu imkansızdır. Çünkü böyle bir durumda bitki, sıcaklığa rağmen sürekli açık olan gözenekleri yüzünden devamlı su kaybeder ve bir süre sonra da ölür. Bu nedenle bitkinin gözeneklerinin kapalı olması gereklidir.

Fakat bu problem de çözülmüştür. Mısır ve şeker kamışı gibi sıcak bölgelerde yaşayan bitkiler, gözenekleri kapalı da olsa, yapraklarına karbondioksidi alabilmek için kimyasal pompalar kullanmaktadırlar. Bu kimyasal pompaların bir süre yokluğu durumunda CO2 temin edilemediği için bitki besin üretemeyecek ve ölecektir. Bu da yapraklardaki bu kompleks pompaların zaman içinde ortaya çıkan raslantılarla oluşmasının imkansız olduğunun bir göstergesidir. Bitkilerdeki bu sistem de diğerleri gibi ancak bütün parçaları eksiksiz olduğunda fonksiyonlarını yerine getirebilmektedir. Dolayısıyla, bitkilerdeki gözeneklerin de tesadüfler sonucu evrimleşerek ortaya çıkmış olmaları ihtimal dışıdır. Son derece özel bir yapısı olan gözenekler de görevlerini en hassas biçimde yerine getirecek şekilde özel olarak tasarlanmışlar, yani yaratılmışlardır.

Yeryüzündeki ekolojik dengeyi sağlayan bitkilerdir

Bitkiler, yeryüzünde ekolojik dengenin sağlanmasında en önemli faktörlerdendir. Bunu bir karşılaştırma yaparak rahatlıkla görebiliriz. Örneğin yeryüzündeki tüm canlılar havadan oksijen alıp, atmosfere sadece karbondioksit, ısı ve su buharı verirler. Bunun yanısıra fabrikalarda yapılan üretim ve araç kullanımı gibi işlemler sonucunda da belli miktarda karbondioksit ve ısı havaya bırakılır. Yeşil bitkilerse bütün canlıların aksine havadan kabordioksit ve ısı alırlar. Bu iki maddeyi kullanarak fotosentez yapar ve havaya sürekli olarak oksijen verirler. Böyle hassas bir dengenin tesadüfen oluştuğunu iddia etmek elbette ki akla ve bilime uygun bir iddia olmayacaktır.

Buraya kadar bahsedilen olayların yaprakta değil de herhangi bir yerde gerçekleştiğini varsayarak düşünsek acaba aklınızda nasıl bir yer şekillenirdi? Havadan alınan karbondioksit ve su ile besin üretmeye yarayan aletlerin bulunduğu, üstelik de o sırada dışarıya verilmek üzere oksijen üretebilecek teknik özelliklere sahip makinaların var olduğu, bu arada ısı dengesini de ayarlayacak sistemlerin yer aldığı çok fonksiyonlu bir fabrika mı aklınıza gelirdi?

Avuç içi kadar bir büyüklüğe sahip bir yerin aklınıza gelmeyeceği kesindir. Görüldüğü gibi ısıyı tutan, buharlaşmayı sağlayan, aynı zamanda da besin üreten ve su kaybını da engelleyen mükemmel mekanizmalara sahip olan yapraklar, tam bir tasarım harikasıdırlar. Bu saydığımız işlemlerin hepsi ayrı özellikte yapılarda değil, tek bir yaprakta (boyutu ne olursa olsun) hatta tek bir yaprağın tek bir hücresinde, üstelik de hepsi birarada olacak şekilde yürütülebilmektedir.

Buraya kadar anlatılanlarda da görüldüğü gibi b itkilerin bütün fonksiyonları, asıl olarak canlılara fayda vermesi için nimet olarak yaratılmışlardır. Bu nimetlerin çoğu da insan için özel olarak tasarlanmıştır. Çevremize, yediklerimize bakarak düşünelim. Üzüm asmasının kupkuru sapına bakalım, incecik köklerine…

En ufak bir çekme ile kolayca kopan bu kupkuru yapıdan elli altmış kilo üzüm çıkar. İnsana lezzet vermek için rengi, kokusu, tadı her şeyi özel olarak tasarlanmış sulu üzümler çıkar.

Karpuzları düşünelim. Yine kuru topraktan çıkan bu sulu meyve insanın tam ihtiyaç duyacağı bir mevsimde, yani yazın gelişir. İlk ortaya çıktığı andan itibaren bir koku eksperi gibi hiç bozulma olmadan tutturulan o muhteşem kavun kokusunu ve o ünlü kavun lezzetini düşünelim. Diğer yandan ise, parfüm üretimi yapılan fabrikalarda bir kokunun ortaya çıkarılmasından o kokunun muhafazasına kadar gerçekleşen işlemleri düşünelim. Bu fabrikalarda elde edilen kaliteyi ve kavunun kokusundaki kaliteyi karşılaştıralım. İnsanlar koku üretimi yaparken sürekli kontrol yaparlar, meyvelerdeki kokunun tutturulması içinse herhangi bir kontrole ihtiyaç yoktur. İstisnasız dünyanın her yerinde kavunlar, karpuzlar, portakallar, limonlar, ananaslar, hindistan cevizleri hep aynı kokarlar, aynı eşsiz lezzete sahiptirler. Hiçbir zaman bir kavun karpuz gibi ya da bir mandalina çilek gibi kokmaz; hepsi aynı topraktan çıkmalarına rağmen kokuları birbiriyle karışmaz. Hepsi her zaman kendi orijinal kokusunu korur.

Bir de bu meyvelerdeki yapıyı detaylı olarak inceleyelim. Karpuzların süngersi hücreleri çok yüksek miktarda su tutma kapasitesine sahiplerdir. Bu yüzden karpuzların çok büyük bir bölümü sudan oluşur. Ne var ki bu su, karpuzun herhangi bir yerinde toplanmaz, her tarafa eşit olacak şekilde dağılmıştır. Yer çekimi göz önüne alındığında, olması gereken, bu suyun karpuzun alt kısmında bir yerlerde toplanması, üstte ise etsi ve kuru bir yapının kalmasıdır. Oysa karpuzların hiçbirinde böyle bir şey olmaz. Su her zaman karpuzun içine eşit dağılır, üstelik şekeri, tadı ve kokusu da eşit olacak şekilde bu dağılım gerçekleşir.

Karpuzların çekirdeklerinin dizilişlerinde de bir hata görülmez. Her bir çekirdeğin içine o karpuzun binlerce yıl sonraki nesillerine ulaşacak bilgi kodlanmıştır. Her çekirdek özel, koruyucu bir kabukla kaplıdır. Bu, içindeki bilginin bozulmasını engellemeye yönelik hazırlanmış mükemmel bir tasarımdır. Kabuk çok sert değil, çok yumuşak da değil, ideal bir sertlikte ve esnekliktedir. Kabuktan sonra çekirdeğin içinde ikinci bir kat vardır. Kabuğun alt ve üst parçalarının yapışma yerleri bellidir. Bu yapışma yerleri çekirdeklerin tutunabilmesi için özel olarak yapılmıştır. Çekirdek, bu yapı sayesinde sadece uygun nem ve sıcaklığa kavuşunca hemen açılır. Çekirdeğin içindeki o dümdüz bembeyaz bölüm kısa bir süre sonra çimlenerek, yemyeşil bir yaprağa dönüşüverir.

Karpuzun bir de kabuğunun yapısını düşünelim. Bu pürüzsüz kabuğu ve kabuğun üstündeki cilalı yapıyı oluşturanlar hep hücrelerdir. Bu pürüzsüz cilalı yapının ortaya çıkması için, hücrelerin her birinin kabuğun yapısındaki mumsu maddeyi aynı seviyede salgılamaları gerekmektedir. Ayrıca kabuğu pürüzsüz ve yuvarlak yapan da karpuz hücrelerinin dizilişindeki mükemmelliktir. Bunu sağlayabilmek için hücrelerin her birinin yer alması gereken noktayı bilmesi gerekir. Aksi takdirde bu pürüzsüzlük, karpuzun dış yapısındaki bu kusursuz yuvarlaklık oluşmayacaktır. Görüldüğü gibi karpuzu oluşturan hücreler arasında kusursuz bir uyum vardır.
Bu şekilde düşünerek yeryüzündeki bitkilerin tümünü inceleyebiliriz. Bu incelemenin sonunda elde ettiğimiz sonuç bitkilerin insanlar ve tüm canlılar için özel olarak tasarlanmış yani yaratılmış oldukları sonucu olacaktır.

En küçük temizlik cihazı, Yaprak

Bitkilerin diğer canlılara verdiği hizmetler, sadece havaya oksijen ve su vermekle kısıtlı değildir. Yapraklar aynı zamanda son derece gelişmiş bir arıtma ve temizleme cihazı gibi faaliyet gösterirler. Günlük yaşamımızda sıkça kullandığımız temizlik cihazları, konunun uzmanları tarafından uzun süren çalışmalar sonucunda, yoğun emek ve para harcanarak üretilirler ve faaliyete geçirilirler. Bunların kullanımları süresince ve kullanım sonrasında pek çok teknik desteğe ve bakıma ihtiyaç vardır. Üretimlerinin sonunda ortaya çıkardıkları atık maddeler ise ayrı bir sorundur. Bunlar temizlik aletleri hakkında oldukça özet bilgilerdir. Bunlardan başka günlük olarak ortaya çıkan aksamalar ya da bozukluklar, bunlar için gerekli olan eleman ve alet takviyeleri, ihtiyaçlara göre yapılan yenilemeler gibi pek çok işlem de gerekecektir.

Görüldüğü gibi küçük bir arıtma cihazında bile yüzlerce detaya dikkat etmek gerekir. Oysa bu cihazlarla aynı işi yapan bitkiler sadece su ve güneş ışığı karşılığında, aynı temizleme hizmetini daha kaliteli ve garantili bir biçimde verirler. Üstelik atık madde diye bir sorunları da yoktur, çünkü onların havayı temizledikten sonra ürettikleri atık maddeler, tüm canlıların temel ihtiyacı olan oksijendir!

Ağaçların yaprakları, havadaki kirletici maddeleri yakalayan mini filtrelere sahiptir. Yaprak üzerinde gözle görülmeyen binlerce tüy ve gözenekler vardır. Gözenekler tanecikler halindeki havayı kirleten maddeleri tutarlar ve sindirilmek üzere bitkinin diğer bölümlerine gönderirler. Yağmur yağınca da bu maddeler su ile toprağa ulaşırlar. Bu çok kalın bir madde değildir. Yaprak üzerindeki bu maddeler sadece bir film kalınlığındadırlar; fakat yeryüzünde milyonlarca yaprak olduğu düşünülürse, yapraklar tarafından tutulan kirli madde miktarının küçümsenemeyecek kadar çok olduğu görülür. Örneğin 100 yaşındaki bir kayın ağacının yaklaşık 500 bin tane yaprağı vardır. Bu yaprakların tuttuğu kir miktar tahminlerin çok ötesindedir.

Bir dönüm içindeki çınar ağaçları yaklaşık 3.5 ton, çam ağaçları ise yaklaşık 2.5 ton kirletici maddeyi tutabilirler. Tutulan bu maddeler ilk yağmurla birlikte toprağa geri dönerler. Bir yerleşim alanından 2 km uzaklıkta bulunan bir orman havasının, yerleşim alanının havasına oranla %70 oranında daha az toz parçacıkları içerdiği görülmüştür. Hatta ağaçlar yapraksız oldukları kış dönemlerinde bile havadaki tozları %60 oranında filtre ederler. Ağaçlar mevcut yaprak ağırlıklarının 5-10 katına kadar toz tutabilirler, ağaçlı bir alandaki bakteri oranı ile ağaçsız bir alandaki bakteri miktarları oldukça büyük bir farklılık gösterir. Bunlar son derece önemli rakamlardır.

Bitkiler serindir, ama neden?

Aynı yerde bulunan bitki ve bir taş parçası, eşit miktarda güneş enerjisi almalarına rağmen aynı derecede ısınmazlar. Güneş altında kalan her canlıda mutlaka olumsuz bir etki oluşur. Öyleyse bitkilerin sıcaktan minimum derecede etkilenmelerini sağlayan nedir? Bitkiler bunu nasıl başarırlar? Muazzam bir sıcaklıkta, bütün yaz boyunca yaprakları güneşin altında kavrulmasına rağmen bitkilere neden hiçbir şey olmamaktadır? Ayrıca bitkiler kendi bünyelerindeki ısınmanın haricinde, dışarıdan da ısı alarak dünyadaki ısı dengesini de sağlarlar. Bu ısı tutma işlemini yaparken kendileri de bu sıcağa maruz kalırlar. Peki gittikçe artan bu sıcaktan etkilenmek yerine, bitkiler nasıl olup da dışarının da ısısını almaya devam edebilmektedirler?

Yapıları itibariyle sürekli güneş altında olan bitkiler, doğal olarak diğer canlılara oranla daha fazla miktarda suya ihtiyaç duyarlar. Bitkiler aynı zamanda yapraklarında oluşan terleme vasıtasıyla da sürekli su kaybederler. Daha önceki bölümlerde de değinildiği gibi bu su kaybını önlemek için, yaprakların güneşe dönük olan üst yüzleri çoğunlukla "kütiküla" adı verilen bir tür su geçirmez, koruyucu cilayla örtülüdür. Bu sayede yaprakların üst yüzeylerindeki su kaybı önlenmiş olur.

Peki ya alt yüzleri? Bitki bu bölümden de su kaybettiği için gaz alış-verişini sağlamakla görevli özel deri hücreleri olan gözenekler genellikle yaprağın alt yüzünde bulunurlar. Gözeneklerin açılıp kapanması bitki tarafından karbondioksit alıp oksijen vermeye yetecek, ancak su kaybına yol açmayacak biçimde denetlenir.
Bunların yanı sıra bitkiler ısıyı farklı şekillerde dağıtırlar. Bitkilerde iki önemli ısı dağıtım sistemi bulunmaktadır. Bunlardan birincisi, yaprağın ısısı eğer çevrenin ısısından daha fazlaysa, hava dolaşımının yapraktan dış ortama doğru olmasıdır. Isı naklinden kaynaklanan hava değişimi, sıcak havanın soğuk havadan daha az yoğun olması nedeniyle, havanın yükselmesine dayanır.

Bu yüzden yaprakların yüzeyinde ısınan hava yükselir ve yüzeyden ayrılır. Soğuk hava daha yoğun olduğu için yaprağın yüzeyine doğru iner. Böylece sıcaklık azaltılmış ve yaprak serinlemiş olur. Bu işlem yaprağın yüzey ısısı çevredeki ısıdan yüksek olduğu müddetçe devam eder. Çok kuru koşullarda yani çöllerde dahi bu durum değişmez.

Yandaki resimde Alchemilla adlı bitkinin aşırı nemli ortam nedeniyle yaptığı terleme görülmektedir. Bu tarz ortamlarda bitkiler hem ısıyı dağıtarak serinlemek hem de nem dengesini ayarlamak için pholem öz suyunu yapraklar yoluyla dışarı akıtırlar. Bu işlem sonucunda bitkiler havayı nemlendirmiş olurlar.

Bitkilerdeki ısı dağıtım sistemlerinden diğeri de yapraklardan su buharı verilerek terlemenin sağlanmasıdır. Bu terleme sayesinde su buharlaşırken bitkinin serinlemesi de sağlanmış olur.
Bu dağıtım sistemleri bitkilerin yaşadıkları ortamın şartlarına uygun olacak şekilde ayarlanmıştır. Her bitki neye ihtiyacı varsa o sisteme sahiptir. Son derece karmaşık bir yapısı olan bu sistemin dağılımı tesadüfen gerçekleşmiş olabilir mi? Bu sorunun cevabını verebilmek için çöl bitkilerini ele alalım. Çöllerdeki bitkilerin yaprakları genelde çok kalındır. Suyu buharlaştırmaktan daha çok, muhafaza etme yönünde dizayn edilmişlerdir. Bu bitkiler için ısı dağıtma işlemini buharlaşma ile gerçekleştirmek ölümcül bir sonuç getirecektir. Çünkü çöl ortamında kaybedilen suyun telafisi mümkün değildir. Görüldüğü gibi bu bitkiler ısılarını her iki yolla da dağıtabilecekken sadece bu yollardan birini, üstelik de yaşamaları için tek geçerli olan yolu kullanmaktadırlar. Çünkü tasarımları çöl ortamına göre yapılmıştır. Bunun tesadüflerle açıklanması ise mümkün değildir.

Bitkilerin sahip oldukları bu serinleme mekanizmaları olmasaydı, güneş altındaki birkaç saat bile bitkiler için ölümcül olurdu. Öğle saatlerinde bir dakika kadar direkt olarak alınan güneş ışığı, bir santimetrekarelik yaprak yüzeyinin ısısını 37oC'ye kadar yükseltebilir. Bitki hücreleriyse, bünyelerindeki sıcaklık 50-60oC'ye çıktığında ölmeye başlarlar, yani bitkinin ölmesi için öğle vakti 3 dakika kadar güneş ışığı alması yeterlidir. İşte bitkiler öldürücü sıcaklıklardan bu iki mekanizma sayesinde korunabilirler.

Bitkilerin ısı dağıtımında kullandıkları buharlaşma olayı aynı zamanda atmosferdeki su buharı dengesi açısından da büyük bir önem taşır. Çünkü bitkilerdeki bu buharlaşma, yüksek miktarlardaki suyun düzenli olarak atmosfere ulaştırılmasını sağlar. Bitkilerin bu faaliyetleri bir nevi su mühendisliği olarak da nitelendirilebilir. Bin metrekarelik ormanlık bir alandaki ağaçlar 7.5 ton suyu rahatlıkla havaya verebilirler. Bu muazzam bir rakamdır. Bu özellikleriyle bitkiler topraktaki suyu vücutlarından geçirerek atmosfere ulaştıran dev su pompaları gibidirler. Bu son derece önemli bir görevdir. Şayet, bu özellikleri olmasaydı, suyun yer ile gök arasındaki çevrimi bugünkü gibi gerçekleşemeyecekti, ki bu da yeryüzündeki dengelerin bozulmasına neden olacaktı.

Dış yüzeyleri odunsu ve kuru bir maddeyle kaplı olmasına rağmen, bitkiler bünyelerinden tonlarca su geçirirler. Bu suyu topraktan alırlar ve ileri teknolojiyle çalıştırdıkları kendi fabrikalarında birtakım yerlerde kullandıktan sonra, aldıkları suyun büyük bir bölümünü arıtılmış su olarak doğaya verirler, başka bir deyişle trilyonlarca tonluk suyu otomasyon düzenleriyle kontrollü olarak topraktan alıp, arıttıktan sonra kendilerine özgü sistemleriyle doğaya adeta pompalarlar. Bunu yaparken aynı zamanda aldıkları suyun bir kısmını da, besin üretiminde hidrojeni kullanmak amacıyla parçalarlar. Bizim yapraklardaki terleme ya da ağaçların bulunduğu ortamdaki nemlilik olarak nitelendirdiğimiz olaylar, aslında yeryüzünde yaşamın devamlılığı açısından hayati önem taşıyan bu faaliyetlerin bir sonucu olarak gerçekleşir. Bitkilerin bu işlemlerinde de karşımıza çıkan, tek bir parçası çekilip alınsa anında felç olacak ve çalışamayacak mükemmellikte bir sistemdir.

Herkes için tanıdık bir manzara:Yaprak dökümü

Bitkiler için özellikle de besin üretiminin yapıldığı yapraklar için güneş ışığı çok önemlidir. Sonbaharın gelmesiyle birlikte havalar soğumaya, gündüzler kısalmaya başlar ve dünyaya gelen güneş ışığında azalma olur. Bu azalma bitkide değişikliklere sebep olur ve yapraklarda yaşlanma programı yani yaprak dökümü başlar. Ağaçlar yapraklarını dökmeden önce, yapraktaki bütün besleyici maddeleri emmeye başlarlar. Amaçları potasyum, fosfat, nitrat gibi maddelerin düşen yapraklarla birlikte yok olmasını engellemektir. Bu maddeler, ağaç kabuğunun katmanlarının ve gövdenin ortasından geçen iliğe yönelir ve burada depolanırlar. İlikte toplanmaları bu maddelerin ağaç tarafından kolay emilmesini sağlar.

Yapraklar döküldüğü zaman her biri ardında iz bırakır. Hemen ardından bu iz herhangi bir enfeksiyonun oluşmasını engelleyen su geçirmeyen, mantar gibi bir tabakayla kaplanır.

Yaprak dökümü ağaçlar için bir zorunluluktur çünkü soğuk havalarda topraktaki su gitgide katılaşır ve emilmesi zorlaşır. Buna karşın yapraklardaki terleme havanın soğumasına rağmen devam etmektedir. Suyun azaldığı bir dönemde sürekli terleme yapan yaprak, bitki için fazlalık olmaya başlamıştır. Zaten yaprağın hücreleri soğuk kış günlerinde don ile karşılaşıp parçalanacaktır.

Bu yüzden ağaç erken davranıp kış gelmeden yapraktan kurtulur, böylece zaten kıt olan su rezervlerini boş yere kullanmamış olur. Sadece fiziksel bir işlem gibi görünen yaprak dökümü aslında pek çok kimyasal olayın arka arkaya gelmesiyle gerçekleşir. Yaprak ayasında yer alan hücrelerde, ışığa duyarlı ve bitkilere renk veren moleküller yani "fitokromlar" vardır. Bitkinin, gecelerin süresinin uzadığını ve böylece yapraklara daha az güneş ışığı gittiğini fark etmesini sağlayan işte bu moleküllerdir. Fitokromlar bu değişimi algıladıklarında yaprağın içinde çeşitli değişimlere sebep olurlar ve yaprağın yaşlanma programını başlatırlar..

Yapraklardaki yaşlanmanın ilk işaretlerinden biri, yaprak ayası hücrelerindeki etilen üretiminin başlamasıdır. Etilen gazı yaprağa yeşil rengini veren klorofilin yıkımını başlatır yani ağaç yapraklarındaki klorofili geri çeker. Yaprak dökülmesini geciktiren bir büyüme hormonu olan oksin maddesinin üretimini engelleyen de etilen gazıdır. Klorofilin yıkımının başlamasıyla birlikte yaprak güneşten daha az enerji alır ve daha az şeker üretir. Ayrıca o güne kadar baskı altına alınmış, yapraklardaki sıcak renklerin oluşmasına sebep olan karotenoidler kendilerini gösterirler ve bu şekilde yapraklarda renk değişimi başlar.

Mikroskop altına alınan görüntülerde, yaprağın düşmesi sırasında gerçekleşen olaylar gösterilmektedir. Sol resimde yaprak düştükten sonra dalın mikroskop altındaki görüntüsü, sağ alt resimde yaprak düşmeden önceki durum görülmektedir. Yaprak düşmeden önce sapın taban ucunun karşısındaki ince duvarlı hücrelerde oluşan özel bir tabaka aktif hale gelir. Daha sonra bu hücreler kendilerini yok ederler ve yaprak düşer.

Bir süre sonra etilen gazı yaprağın her tarafına yayılır ve yaprak sapına geldiğinde burada bulunan küçük hücreler şişmeye başlayıp, sapta bir gerginleşmeye neden olurlar. Yaprak sapının gövdeye bağlandığı bölümde bulunan hücrelerin miktarı artar ve özel enzimler üretmeye başlarlar. İlk olarak selülaz enzimleri selülozdan oluşan çeperleri parçalarlar, daha sonra pektinaz enzimleri hücreleri birbirine bağlayan pektin tabakasını parçalarlar. Giderek artan bu gerginliğe yaprak dayanamaz ve sapın dış tarafından içeriye doğru yarılmaya başlar.

Buraya kadar anlattığımız bu işlemler yapraktaki besin üretiminin durması ve yaprağın sapından kopmaya başlaması olarak özetlenebilir. Genişlemeye devam eden yarığın etrafında çok hızlı değişimler yaşanır ve hücreler hemen mantarözü üretmeye başlarlar. Bu madde, selüloz çepere yavaş yavaş yerleşerek onun güçlenmesini sağlar. Bütün bu hücreler, arkalarında mantar tabakasının yerini alan büyük bir boşluk bırakarak ölürler..

Buraya kadar anlatılanlar tek bir yaprağın düşmesi için birbirine bağlantılı birçok olayın gerçekleşmesi gerektiğini göstermektedir. Fitokromların güneş ışınlarının azaldığını tespit edebilmelerinin, yaprağın düşmesi için gerekli olan tüm enzimlerin uygun zamanlarda devreye girmelerinin, tam sapın kopacağı yerde hücrelerin mantarözü üretmeye başlamasının ne derece olağanüstü bir işlemler zinciri olduğu ortadadır. Art arda işleyen ve her aşaması planlı ve birbiriyle bağlantılı olan bu kusursuz işlemler serisinin "rastlantı" ile açıklanması mümkün değildir. Bütün bu işlemlerdeki zamanlama son derece yerindedir. Yaprak dökümü planı kusursuz bir şekilde işlemektedir.

Yaprak gövdeden tamamen ayrıldığı için, iletim borularından öz su alamaz, bu yüzden yaprağın tutunduğu yer ile bağı gittikçe zayıflar. Biraz hızlı esen bir rüzgar bile yaprak sapını koparmaya yeterli olur.
Toprağa düşen ölü yapraklarda, böceklerin, mantarların ve bakterilerin yararlanabileceği besin maddeleri bulunur. Bu besin maddeleri, mikroorganizmalar tarafından değişime uğratılırlar ve toprağa karışırlar. Ağaçlar da bu maddeleri kökleri aracılığıyla topraktan tekrar besin olarak geri alabilirler.