Bitki Su İlişkileri ve Taşınımı
Bitkiler, topraktan atmosfere büyük miktarlarda suyu ve yapraklardan büyüyen dokulara şekerleri, atan bir pompa yerine su potansiyeli ve basınç gradyanlarını kullanarak taşımaktadır.
Tanım
Bitki su ilişkileri, suyun bitkilere nasıl girdiğini, içinden nasıl geçtiğini ve bitkilerden nasıl çıktığını su potansiyeli gradyanları boyunca tanımlamaktadır; taşınım ise suyun ksilemde ve şekerlerin floemde uzun mesafeli hareketini kapsamaktadır.
Kapsam
Bu konu, su potansiyeli ve bileşenlerini, ozmoz ve turgoru, kökler tarafından su alımını, ksilem taşınımının kohezyon-gerilim mekanizmasını, terlemenin stomatal düzenlenmesini ve floemde şekerlerin basınç-akış translokasyonunu kapsamaktadır.
Temel sorular
- Su potansiyeli, toprak, bitki ve hava arasındaki su hareketini nasıl yönetmektedir?
- Hangi mekanizma, suyun uzun bir ağacın tepesine çekilmesini sağlamaktadır?
- Stomalar, karbon kazanımını su kaybına karşı nasıl dengelemektedir ve şeker floemde nasıl transloke edilmektedir?
Temel kuramlar
- Kohezyon-gerilim kuramı
- Yapraklardaki terleme, ksilem özsuyunu gerilim altına sokmaktadır; su moleküllerinin güçlü kohezyonu ve damar çeperlerine yapışmaları, bu gerilimi köklere kadar ileterek suyu yukarı doğru çekmektedir.
- Floem taşınımının basınç-akış modeli
- Kaynaklarda floeme şeker yüklenmesi, su potansiyelini düşürmekte ve suyun içeri çekilmesini sağlamaktadır; bu durum, şekerlerin boşaltıldığı ve basıncın düştüğü havuzlara doğru kütle akışını yönlendiren basıncı artırmaktadır.
Mekanizmalar
Su, pasif olarak daha düşük su potansiyeline doğru hareket etmektedir; bu potansiyel, çözünen madde (ozmotik) ve basınç (turgor) potansiyellerinin toplamıdır. Köklerde su, Kaspari şeridi tarafından düzenlenen apoplastik ve simplastik yollarla ksileme geçmektedir. Mezofil hücrelerinden gerçekleşen terleme, kohezif su sütununun ksilem aracılığıyla toprağa ilettiği negatif basınç oluşturmaktadır. Bekçi hücre turgoru ile açılan stomalar, CO2 alımı ile su kaybı arasındaki dengeyi düzenlemektedir. Floemde, kaynaklarda aktif şeker yüklemesi turgoru artırmakta ve basınçla yönlendirilen kütle akışını havuzlara doğru itmektedir.
Klinik önem
Su ilişkileri, bitkilerin kuraklığa toleransını ve sulama ihtiyaçlarını yönetmektedir: terlemenin, stomatal davranışın ve su kullanım verimliliğinin yönetimi, sınırlı su koşullarında gıda üretimi ve bitkilerin kuruyan iklime tepkilerinin tahmin edilmesi açısından klinik önem taşımaktadır.
Tarihçe
Dixon ve Joly, 1894 civarında özsu yükselişinin kohezyon-gerilim kuramını önermişlerdir ve Münch'ün 1920'lerdeki basınç-akış hipotezi floem taşınımını açıklamıştır; her ikisi de kabul görmüş çerçeveler olarak kalmaktadır.
Öne çıkan isimler
- Stephen Hales
- Henry Dixon
- Ernst Münch
İlgili konular
Temel eserler
- taiz2015
- raven2013
Sıkça sorulan sorular
- Su potansiyeli nedir?
- Su potansiyeli, birim hacim başına suyun serbest enerjisinin bir ölçüsüdür; su, kendiliğinden daha yüksek su potansiyeline sahip bölgelerden daha düşük su potansiyeline sahip bölgelere hareket etmektedir ve bitkilerde çözünen madde konsantrasyonu ile fiziksel basıncı birleştirmektedir.
- Kuraklık sırasında stomalar neden kapanmaktadır?
- Su stresi altında, absisik asit hormonu bekçi hücre turgorunun kaybını tetikleyerek stomaları kapatmakta ve bu durum, azalmış karbondioksit alımı ve fotosentez pahasına suyun korunmasını sağlamaktadır.