Bitkiler
Bitkiler, Genellikle toprağa bağlı ve klorofilli, bütünüyle ya da kısmen selüloz yapılı, katı bir zarla sınırlı canlı varlık. Bitkilerin önemi herkesçe bilinir. Besinlerden elde edilen enerji, daha önce yeşil bitkiler tarafından güneşten alınıp, kullanılabilir enerjiye dönüştürülmüş enerjidir. Yeşil bitkilerin ışıl bireşimi, dünya atmosferine oksijen sağlar. Fosil yakıtlar, bitkisel madde kökenlidir. Bitkiler ayrıca, pek çok hayvanın ve başka bitkilerin bağımlı oldukları çevre koşullarını yaratır ve değiştirirler.
Çok eski çağlardan bu yana, bitkilerin, canlılar dünyasının iki âleminden birini oluşturdukları kabul edilir. Aslında bitkiler âlemini (Plantae) hayvanlar âleminden (Amimalia) ayıran sınır kesin değildir.
BİTKİLERİN SINIFLANDIRMASI
Bitkiler dünyası, birçok büyük evrimsel dala, şubeye bölünebilir.
En yalın bitkilerde (protofitler), organizma tek hücreden oluşur. Bu açıdan bakılınca, bakteriler ile mavi su yosunları tam bir hücreden yoksun görünmektedir; çünkü hücre çekirdekleri bile farklılaşmamıştır.
Bakteriler, hücre çeperinde genellikle selüloz bulunmayan, mitokondriden yoksun, özgün mikroorganizmalardır. Bunlardan bir bölümü, ışıl bireşim yapar; bir bölümü, gerekli enerjiyi madensel bileşiklerin oksitlenmesinden elde eder (azot çevrimi gibi daha büyük çevrimlerde rol oynayan "kimyasal beslek" bakteriler); bazısı, organik bileşikleri oksitler (allotrof bakteriler); bazısı da, asalak bir yaşam sürer. Sayıları pek yüksek olmayan (birkaç yüz tür) bu sonuncular hayvanlarda ve insanlarda görülen bulaşıcı hastalıkların büyük bir bölümününe (veba, kolera, verem, tetanos, cüzam, kuşpalazı, tifo, vb.) yol açarlar.
Mavi su yosunları klorofilli oldukları için, aşağı yukarı tümü kendibeslektir(mavi renk, bir boya maddesinden ileri gelir). Denizlerde ve bataklıklarda bol olan bu yosunlar, biraz nemli olan her yerde bulunurlar. Yeryüzünde beliren ilk organizmalardandırlar ve Prekambriyen'den bu yana evrim geçirmemişlerdir. Çoğunlukla topluluklar ya da karmakarışık iplikler halinde bulunurlar.
Asıl su yosunlarıyla, gerçek çekirdekliler dünyasına girilir; bunların hücrelerinde iyice belirgin bir çekirdek bulunur; özellikle talli bitkiler grubunda, yani köksüz, yapraksız ve iletim damarsız yaşatkan aygıtı bulunan bitkilerde durum böyledir. Bir ya da ikisi dışında bütün su yosunlarında klorofil bulunduğu gibi, başka boya maddeleri (karoten, ksantofil) de bulunur; kendibeslektirler. Bunlar çeşitli öbeklere ayrılırlar. Kırmızı su yosunları; yeşil su yosunları; sarı su yosunları; yaldızlı su yosunları; esmer su yosunları.
Mantarlar da, az çok buna denk bir evrim aşaması gösterirler ve "klorofilsiz su yosunu" diye tanımlanabilirler. Gerçekten mantarlar, karbon açısından dış beslektirler. Çünkü bu elementi organik yoldan elde etmek zorundadırlar; bu da, onları özgün bir beslenme biçimine zorlar. Çürükçüller, ölü organik maddeleri, özellikle orman hümüsünü çözüp parçalarlar. Asalak mantarlar, besinlerini canlı yaratıklardan alırlar; insanlarda ve hayvanlarda mantar hastalıklarına neden oldukları gibi, bitkilerde de hastalık yaparlar. Ortakyaşar mantarlar, karşılıklı yarar gözeten bir işbirliği içindedirler. Sözgelimi, bir su yosunu ile bir mantarın birliğinden bir liken ortaya çıkar; bir mantar ile bir üstün yapılı bitki kökünün kaynaşması, bir mantar kök oluşturur.
Kara yosunlarıyla, evrim basamağında bir derece yukarı çıkılır: Bu kol, talli bitkiler ile üstün yapılı bitkiler arasında bir tür geçiş halkası sayılabilir. Gerçekten, her kara yosunu bir yandan su yosununa ve mantara benzer (çünkü yaşatkan yapısı iletim damarları olmayan bir talden oluşur); öte yandan üstün yapılı bitkilere yaklaşır (çünkü dişi üreme sistemi tipik bir arkeogondur, "oosfer" denen bir dişi gamet oluşturur).
Eğreltiler, bir yandan henüz çiçeksiz (ya da tohumsuz) bitki, öte yandansa üstün yapılıdırlar (çünkü iletim damarları, kökleri, sapları ve belirgin yaprakları vardır). Silüryen'de ortaya çıkmaları, Devonyen'de ve Karbon döneminde gelişip yayılmaları, bütün bitkiler dünyasının evrimini temelinden ve yeniden yönlendirmiştir. Bugün bu koldan ancak birkaç canlı fosil (kibrit otu, at kuyruğu, vb.) ve dinamik eğreltiler sınıfı kalmıştır.
Çiçekli bitkiler ya da tohumlu bitkiler, prokaryotlarla (ilkel çekirdekliler) başlayan çok uzun bir evrim sürecinin sonucudur. Zaman içinde ardarda çekirdek zarı, tal, arkegon, kökler, saplar, yapraklar ve iletim damarları belirmiştir. En sonunda, özgül bir biçim kazanan bazı yapraklar, çiçeğe dönüşmüştür.
En ilkel tohumlu bitkiler, yumurtacıkları ve taneleri çıplak olan açık tohumlulardır. Açık tohumlular, büyük yapraklılar, kozalaklılar, vb. kollara ayrılır.
Tohumun bir meyve içinde bulunduğu kapalı tohumlular kesin olarak Jura çağında ortaya çıkmışlardır. Günümüzde 200 000'in üstünde tür içerirler. Tohumlu bitkiler, bir çenekliler (tohum, tek çeneklidir) ve iki çenekliler (tohum, iki çeneklidir) diye sınıflandırılır; iki çenekliler kendi içlerinde odunsu bitkiler ve otsu bitkiler diye ikiye ayrılır.
Not: Kosta Rika'daki orman gibi tropikal yağmur ormanları, yeryüzünde en çok canlı türü barındıran ortamlardır. Yağmur ormanları ve öbür ormanlar insanoğlunun elindeki en önemli kaynaklardır. Ne var ki, ormanların acımasızca yokedilmesi, her yıl yağmur ormanlarından İsviçre ve Hollanda'nın yüzölçümleri toplamından büyük bir alanın (100 000 km²'den çok) eksilmesine yol açmaktadır. Bu yağmalama bitki ve hayvan türlerinin yayılmasında yıkıcı bir rol oynamakta, ayrıca atmosferdeki sera etkisini de çoğaltmaktadır: Orman yağması, atmosferdeki karbondioksiti alacak bitki sayısını azaltmakla kalmaz; bitkiler yandıklarında ya da çürüdüklerinde, havaya karbondioksit bırakırlar; atmosferdeki yükselen karbondioksit düzeyi de, ısıyı "hapsederek", dünyanın gün geçtikçe ısınmasına yol açar.
BİTKİLERDE BÜYÜME VE GELİŞME
Hayvanlarla karşılaştırıldığında bitkilerin genel özellik meleridir. Büyüme yalnızca bitkinin boyutlarının atlamasına değil, bitkiye küçük de olsa bir hareket sağlamaya yarar ve ışığa, besine, üremeye, yayılmaya yönelik uygun bir yer bulmasına yardımcı olur. Bitkilerin büyümesi hem yeni hücrelerin üretimini, hem de bunun sonucu olarak irileşmelerini içerir, irileşme sonucunda bir hücre, başkalaşım geçirerek özel bir dokunun bir parçası olur.
Bitki büyümesinin iki aşaması vardır: Birincil ve ikincil aşamalar. Birincil büyüme genç, otsu organlarda gerçekleşir, sürgünlerin ve köklerin büyümesiyle sonuçlanır. Bazı bitkilerde birincil büyümeyi ikincil büyüme izler ve odunsu dokunun tabakaları oluştukça bir çap artmasıyla sonuçlanır. Bir çeneklilerde ve otsu iki çeneklilerde yalnızca birincil büyüme gerçekleşir.
Bitki büyüme ve gelişmesini etkileyen önemli etmenler arasında kalıtım, hormonlar, beslenme ve çevre sayılabilir.
Kalıtım ya da genetik etmenler, bitkinin genel tür özelliklerini denetler; boy ve büyüme sınırlarını oluşturur. Genetik yapı, DNA ve RNA dizileri aracılığıyla protein bireşimini, özellikle de, enzim üretimini, ayrıca hücre bölünmesini, hücre büyümesini, maddelerin hücre çeperlerinden emilmesini, hormonların üretilmesini ve etkinliğini düzenler. Buna karşılık genin etkinliği de, birçok büyüme düzenleyicilerini, özellikle de hormonları ve besinleri denetler.
Bitki hormonları, bitkilerde bulunan organik kimyasal maddelerdir ve belirli fizyolojik etkileri vardır; ama bitki biyokimyasındaki kesin işlevleri henüz tam anlamıyla aydınlanamamıştır. Bu tür kimyasal maddeler arasında oksinler, sitokininler, giberelinler, absisik asit ve etilen sayılabilir.
Bitkiler gerekli yapıları kurmak için ışıl bireşimin bütün maddelerine gereksinme duyarlar. Su özellikle önemlidir; çünkü hücre büyümesi çeperleri genişleten iç su basıncının bir sonucudur. Kurak dönemlerde bitkilerin yaprakları daha küçük olur. Kalsiyum, hücre bölünmesi ve uzamasını düzenlerken oksin ve sitokininlerle ilişkiye girer, Azot klorofilin, proteinlerin, oksinlerin ve sitokininlerin yapılarında bulunmaktadır.
Besinlerin alım ve kullanımı, hormonların ve öbür düzenleyicilerin çalışması dış ortamdan, özellikle sıcaklık ve ışıktan büyük ölçüde etkilenir. Işığın bazı dalga uzunlukları fitokrom adında bir pigmentin işleyişini etkiler; bu pigment de çiçeklenmeyi, yaprak dağılımını, sap uzamasını, yaprakların uyku hareketini tohum gelişmesini düzenleyen hormonlarla etkileşir.
Bütün fizyolojik etkinlikler sıcaklıkla doğrudan ilişkilidirler: Daha yüksek sıcaklıklar büyümeyi hızlandırır; soğuk ortamsa bazı tohumların gelişmesi, bazı sürgünlerin büyümesi ve bazı bitkilerin çiçeklenmesi için gereklidir.
Not: Yapraklar çok çeşitli biçimlerde olabilir. Saplı meşenin geniş yaprağı ve sarıçamın iğne yaprakları tek ayalı yalın yapraklardır. Atkestanesinin bir noktadan kaynaklanan yaprakçıkları bir elin parmaklarını andırır. Bir eğrelti olan Polypodium 'un ana bir sap üstünde dizilmiş iğnemsi, üstü tüyle kaplı yaprakları vardır. Bezelyenin yaprakçıkları, kıvrımlı sarmaşık filizlerine dönüşür. Kaktüslerin yaprakları değişerek dikene dönüşmüşlerdir.
Tipik bir çiçekli bitki, bir kök ve bir gövdeden oluşur. Kök, bir uç sürgen dokusunda yükselir. Sürgen doku kök yüksüğüyle korunur. Hem birincil kökler, hem de yan kökler emici kök kılları oluşturur; su yönlendirici odunsu dokuları ve besin iletici soymukları vardır. İki çeneklilerde bu yönlendirici dokular gövdeyi kabuk ve özek olarak ayıran halkalarla oluşturur. Yapraklar ve yan tomurcuklar gövdenin düğümlerinde bulunurlar. Dallar tepe tomurcuğu hasar görmüşse yan tomurcuklardan çıkarlar. Çiçek döllenince tohum taşıyan meyveye dönüşen üreme organıdır.
Bir kapalı tohumlu kökü birçok ayrı doku tabakasından oluşur. Üst deri, suyu ve mineralleri kök kıllarıyla emer. Kabuğun hücreleri, nişasta ve öbür maddeleri depolar. İnce bir iç deri, besin ileten soymuğu, su ileten odunsu dokuyu ve bölünen hücre bölgesini kapsayan damarlı silindiri sarar.
Tipik bir kapalı tohumlu yaprağı, orta damardan dallanan bir damar ağıyla desteklenen düz bir ayadır. Koruyucu hücreler açılabilir ve kapanabilir, gözeneklerle gaz alışverişini düzenlerler. Üstderi (epidermis), ışıl birimin gerçekleştiği birçok kloroplast içeren palisat hücrelerini korur. Mezotil hücreler , hava boşluklarıyla çevrilidirler ve daha az kloroplast içerirler. Bir kılıfın içinde bulunan damar, yaprağa mineral taşıyan odunsu doku ile bitkinin öbür bölümlerine besin dağıtan soymaktan oluşur.
Ayçiçeği gibi tipik iki çeneklinin gövdesi üst deriyle (epidermis) çevrilidir ve bir halka içine dizilmiş damarlı doku demetleri içerir. Bu halka, dış kabuğu iç süngersi dokudan ayırır. Bir bölünen hücre tabakası, yani damarlı kambiyum gövdenin kalınlığını artıran damarlı dokuları üretir. Ot gibi tipik bir çeneklilerde, gövdeye yayılmış damarsı demetler vardır. Süngersi doku ve kabuk farklılaşması gerçekleşmiştir. Kambiyum tabakası bulunmayan damarsı demetler büyümeye kapalıdır.
Birincil üretkenlik ışıl bireşim yapan bitkilerin yarattığı organik maddelerin düzeyiyle ya da enerjiyle ölçülür. Birim alan başına enerji (kkal/m²/yıl) ya da kuru organik madde (g/m²/yıl) olarak gösterilir. Yaratılan toplam enerji "brüt üretkenlik", bitki terlemesinden sonra kalan enerjiyse "net üretkenlik" diye adlandırılır. Çizimdeki temsili sayılar bir ortamın bir başkasına göre ne kadar farklı üretkenlikte olabileceğini göstermektedir. Dünyanın büyük bir bölümünde üretkenlik düşüktür; çünkü bitki büyümesini az bir etken kısıtlar. Çöllerdeki ve otlaklardaki bitki toplulukları düşük yağış düzeyi, açık okyanus bölgesi, üst kuşak yüzünden besin kaybı, tundra da soğuk dolayısıyla kısıtlanmışlardır. Yüksek üretkenlikte tropikal yağmur ormanları bol ışık, sıcaklık ve yağıştan yararlanırlar. Birçok bataklık ve ırmak ağızları, bol su ve besin kaynaklarıyla, özellikle sıcak iklimlerde, yüksek üretkenliktedirler.
Bitki toplulukları hem enleme; hem de yüksekliğe bağlı olarak değişir. Tropikal bölgede bir dağı canlandıran bu resimde, eteklerde torpikal yağmur ormanından doruktaki soğuk, kurak koşulları yansıtan Alp tipi çayırlara kadar değişen bitki kuşakları gösterilmiştir. Benzer bir bitki örtüsü kuşaklanması ekvator ile kutuplar arasında yapılacak bir yolculukta görülebilir.
Şeker elması gibi birleşik bir meyve, tek bir çiçeğin ayrı meyve yapraklarından gelişir ve birçok meyvecik içerir. Bir çiçeğin bir ya da birçok bitişik meyve yaprağından gelişen basit meyveler, genellikle hayvanlar aracılığıyla gelişen etli meyveleri ve kuru meyveleri içerirler. Kiraz ve cevizin etli bir dış kabuğu (cevizinki gösterilmemiştir) ve tek çekirdekli iç bölümü vardır. Küçük çekirdekli portakal ve domates de etli meyvelerdir. Buğday, gibi otsu bitkilerin meyvesi, tohum kabuğunun meyve çeperine kaynaştığı kuru, tek tohumlu tanedir.Mine çiçeğinin, olgunlaştığında dört bölüme ayrılan kuru bir meyvesi vardır.
Olgun bir elma ağacının çiçeklerinde, çanak yapraklar, taç yapraklar, ercik ve başçık ile yumurtacık ve dişi organ içeren bir yumurtalık vardır; bunların tümü bir çiçek tablasına bağlanır. Başçıklar, başka bir çiçeğe taşınacak çiçektozu taneciklerini yayan çiçektozu keselerini içerirler. Bu çiçeğin yumurtalığındaki yumurtacık üç antipot hücresi karşılıklı iki çekirdek, bir yumurta, iki başka hücre içerir. Dişi organa ulaşan bir çiçek tozu taneciği, yumurtacığın içine uzanan bir çiçektozu tüpü oluşturur; iki dölleyici (erkek) çekirdek hücreye girip, biri embriyo oluşturmak için yumurtayla birleşir; öbürü besin deposu dokusunu oluşturmak için antipot çekirdeklerle birleşir. Çiçektablası, elma meyvesini oluşturmak için tohumun çevresinde gelişir. Çenekleri, gelişmemiş sürgünü ve kökü içeren tohum, toprakta gelişir. Çenekler gerçek yapraklar geliştikçe solup düşerler.
Bitki sırası, aynı alan üstünde zaman içinde bir bitki topluluğunun yerini bir başkasının almasıdır. Her sıra aşamasına "ser" adı verilir. Kuzey ılıman kuşağındaki bitkiler kuru ortamdan kaynaklanan tipik kseroseri (kurakçılser) ve suda başlayan hidroseri (suculser) yansıtmaktadır. Her bitki örtüsü değişikliğinde mineral ve organik maddeler birikir ve ortam değişir. Kseroserde toprak tabakası derinleşir ve zenginleşir; hidroserde göl ya da gölcükler oluşur. Kuramsal olarak, benzer iklim koşullarında, farklı serlerin aynı bitki örtüsüne doğru yönelmeleri gerekir (bu örnekte yaprak döken orman).
BİTKİLERİN YARARLARI
Işıl bireşim süreci nedeniyle yeşil bitkiler besin zincirinin temelini, dolayısıyla bir çevre sisteminde enerji akımının başlangıcını oluştururlar. Ayrıca bitkiler dışında, inorganik elementleri sindirip, yaşayan hücrelere katan, böylece besin dolaşımında yaşamsal bir halka oluşturan canlı organizma yoktur.
Birçok bitkinin yenebilir, yoğun bölümleri -tohum, meyve, yumru gibi- yalnızca dünyadaki insan nüfusu için değil hayvancılıkta yem olarak kullanılabilmeleri açısından da önemlidir. Tarihöncesi dönemlerden bu yana bitkiler, sözgelimi daha çok ya da daha büyük, meyve, tohum, kök elde etmek için ayıklanmadan geçirilmiş ve yetiştirilmiştir En önemli bitkiler, tahıllar, özellikle buğday, arpa,pirinç, mısır ve darıdır. Tropikal ülkelerde yüksek proteinli tahıl ürünleri yetişmediğinden, temel besinler yerelması, tatlı patates ve manyok gibi yüksek miktarda nişasta içeren yumru köklerden oluşur.
Bitkilerin incelenmesini konu alan bilim dalı. İ.Ö. 300 yıllarında Theophrastos'un bitkilerin biçimleri ve işlevleriyle ilgili yazılarıyla temelleri atılan bitki bilim (ya da botanik), o çağlarda, ilaç yapımında kullanılan bitkileri sınıflandırmak amacına dayanıyordu. Yüzyıllar boyunca bu temel süreçleri inceleyen fizyoloji biliminin XVI. yy. dolaylarında ortaya çıkmasına karşın, bitki bilim ancak XVII. yy'da mikroskopun bulunmasıyla, gelişerek bitki anatomisiyle ilgili çalışmaların kapsamı genişletil di. Sonraki yüzyıllarda gerçekleşen hızlı gelişmelerle bitki bilim, bitkilerin biyolojisiyle ilgili her konuyu kapsamına aldı.
Kahve, çay, meyve suyu gibi belli başlı içeceklerin kaynağı da bitkilerdir. Bira mayalandırılmış arpa ve şerbetçi otundan damıtma yoluyla, şarap üzümden, viski ve votka gibi bazı içkiler de tahıllardan ya da patatesten elde edilir. Birçok dokumacılık ürünü de pamuk, keten, kenevir gibi bitkilerden elde edilir. Ağaçların odunu alet, mobilya, ev, kâğıt, vb. yapımında kullanılır; asetik asit, metanol ve terebentin gibi kimyasal maddeler de odundan elde edilir.
Bazı bitkiler içerdikleri kimyasal maddelerden ötürü tıpta kullanılır. Bunların başlıcaları arasında, sıtmaya karşı kullanılan kabuğundan kinin elde edilen kınakına, kalp kuvvetlendirici olarak yaprağından yararlanılan yüksük otu, spazm giderici atropin elde edilen güzel avrat otu, vb. sayılabilir.
Bitkilerin bir yapı desteği, bir bileşen ya da en azından bir enerji kaynağı olarak (fosil yakıtlar) önemli bir rol oynamadığı ürün pek azdır. Odun, lif ve kauçuk önemli bitki ürünlerinden bazılarıdır. Lifler ağaç gövdesi ve bazı yapraklarda bolca bulunan uzun hücrelerdir. Pamuk dünyadaki en önemli lif türüdür. Öbür önemli lif türleri arasında keten, jüt ve kapok sayılabilir. Ayrıca bitkilerin meyve ve tohumları birer yağ deposudur; bu yağlar çoğunlukla insan besini olarak bazıları da sanayide kullanılır. En önemli yağ bitkisi zeytindir; onu hindistancevizi, yağ palmiyesi, soya fasulyesi, ayçiçeği, vb. izler.