Bugün öğrendim ki: Bitkiler ışığı, dokunmayı, yerçekimini, kokuyu, sesi ve hatta titreşimleri hissedebilir. Hormonlar ve elektrik sinyalleri kullanarak tepki verirler; eğilir, çiçek açar, savunur ve uyum sağlarlar. Beyinsiz olsalar da zekice davranırlar ve çevrelerine karmaşık şekillerde tepki verirler.

---

Bitkilerin Çevreyle Etkileşimi

Bu makale, çok hücreli bitkilerde normal algılamanın fizyolojisi hakkındadır. Bitkilerde paranormal duygu ve algıya ilişkin sahte bilimsel teoriler için, Bitki Algısı (paranormal) bölümüne bakınız.

Bitki algısı, bitkilerin morfolojilerini ve fizyolojilerini ayarlayarak çevreyi algılama ve ona yanıt verme yeteneğidir.[1] Botanik araştırmaları, bitkilerin kimyasallar, yerçekimi, ışık, nem, enfeksiyonlar, sıcaklık, oksijen ve karbondioksit konsantrasyonları, parazit istilası, hastalık, fiziksel bozulma, ses,[2][3][4][5] ve dokunma dahil olmak üzere geniş bir dizi uyarana tepki verebildiğini ortaya koymuştur. Bitki algısının bilimsel çalışması, bitki fizyolojisi, ekoloji ve moleküler biyoloji gibi birçok disiplin tarafından bilgilendirilmektedir.

Algının Yönleri

[değiştir]

Işık

[değiştir]

Birçok bitki organı, her biri belirli dalga boylarındaki ışığa çok özgü olarak tepki veren fotoreseptörler (fototropları, kriptokromlar ve fitokromlar) içerir.[6] Bu ışık sensörleri bitkiye gündüz mü gece mi olduğunu, günün ne kadar uzun olduğunu, ne kadar ışığın mevcut olduğunu ve ışığın nereden geldiğini söyler. Sürgünler genellikle ışığa doğru büyürken, kökleri ondan uzaklaşır; bu tepkilere sırasıyla fototropizm ve skototropizm denir. Bunlar, fototroplar ve fitokromlar gibi ışığa duyarlı pigmentler ve bitki hormonu oksinin tarafından meydana getirilir.[7]

Birçok bitki, günün belirli saatlerinde belirli davranışlar sergiler; örneğin, yalnızca sabahları açılan çiçekler. Bitkiler, sirkadiyen saatle günün saatini takip eder.[6] Bu dahili saat, diğer organizmalarda bulunan biyolojik saatlere benzer şekilde, güneş ışığı, sıcaklık ve diğer ipuçlarını kullanarak her gün güneş zamanıyla senkronize edilir. Işığı algılama yeteneğiyle birleştirilen dahili saat, bitkilerin günün saatini ölçmelerini ve böylece yılın mevsimini belirlemelerini sağlar. Birçok bitkinin ne zaman çiçek açacağını bilmesinin yolu budur (fotoperyodismo bakınız).[6] Birçok bitkinin tohumları yalnızca ışığa maruz kaldıktan sonra filizlenir. Bu yanıt, fitokrom sinyali ile gerçekleştirilir. Bitkiler ayrıca ışığın kalitesini algılayabilir ve uygun şekilde yanıt verebilirler. Örneğin, düşük ışık koşullarında bitkiler daha fazla fotosentetik pigment üretir. Işık çok parlak veya zararlı ultraviyole radyasyon seviyeleri artarsa, bitkiler güneş kremi görevi gören koruyucu pigmentlerinden daha fazlasını üretir.[8]

Boquila trifoliata asma üzerinde yapılan çalışmalar, tırmanılan bitkinin yapraklarının şeklini nasıl algılayıp taklit ettikleri konusunda sorular ortaya atmıştır. Deneyler, üzerlerine eğitildiklerinde plastik yaprakların şeklini bile taklit ettiklerini göstermiştir.[9] Hatta bitkilerin bir çeşit görme biçimine sahip olabileceği öne sürülmüştür.[10]

Yerçekimi

[değiştir]

Ana madde: Gravitropizm

Kendilerini doğru şekilde yönlendirmek için, bitkilerin yerçekiminin yönünü algılayabilmeleri gerekir. Sonraki tepkiye gravitropizm denir.

Köklerde, yerçekimi kök ucunda algılanır ve çevrilir, ardından yerçekimi yönünde uzarak büyür. Sürgünlerde, büyüme ters yönde gerçekleşir; buna negatif gravitropizm denir.[11] Kavak gövdeleri, gravitropizm yoluyla yeniden yönlendirmeyi ve eğimi (denge algılama) tespit edebilir.[12]

Kök ucunda, nişasta granülleri içeren amiloplastlar yerçekimi yönünde düşer. Bu ağırlık, bitkiye yerçekiminin yönünü işaret eden ikincil reseptörleri aktive eder. Bundan sonra, polar oksinin taşınması yoluyla oksinin yeniden dağıtılır ve yerçekimine doğru farklı büyüme başlar. Sürgünlerde, oksinin yeniden dağılımı yerçekiminden uzak farklı büyüme üretecek şekilde gerçekleşir.

Algılamanın gerçekleşmesi için, bitkinin genellikle yerçekiminin yönünü algılaması, algılaması ve çevirmesi gerekir. Yerçekimi olmadan, doğru yönlendirme gerçekleşmez ve bitki etkili bir şekilde büyümez. Kök besinleri veya suyu alamayacak ve sürgün fotosentezi maksimize etmek için gökyüzüne doğru büyümeyecektir.[13]

Dokunma

[değiştir]

Ana maddeler: Tigmotropizm ve tigmomorfojenez

Tüm bitkiler dokunmayı algılayabilir.[14] Tigmotropizm, bitkilerde fiziksel dokunmaya yanıt olarak meydana gelen yönlü bir harekettir.[15] Domates gibi tırmanan bitkiler, nesnelere dolanmalarını sağlayan tigmotropizm sergiler. Bu yanıtlar genellikle yavaştır (birkaç saat mertebesinde) ve en iyi zaman atlamalı sinematografi ile gözlemlenebilir, ancak hızlı hareketler de meydana gelebilir. Örneğin, sözde "hassas bitki" (Mimosa pudica), en ufak fiziksel dokunuşa bile ince, tüylü yapraklarını hızla katlayarak aşağı doğru bakmalarına neden olur[16] ve Venüs sinekkapanı (Dionaea muscipula) gibi etçil bitkiler, böcekler tarafından dokunulduğunda veya üzerine konduğunda kapanan özel yaprak yapıları üretir. Venüs sinekkapanında, dokunma, özel yaprakların içini kaplayan ve bir aksiyon potansiyeli üreten, motor hücrelerini uyararak harekete neden olan silialar tarafından algılanır.[17]

Koku

[değiştir]

Yaralı veya enfekte olmuş bitkiler, komşu bitkiler tarafından algılanabilen farklı uçucu kokular (örneğin metil jasmonat, metil salisilat, yeşil yaprak uçucu maddeleri) üretir.[18][19] Bu tür uçucu sinyalleri algılayan bitkiler genellikle kimyasal savunmalarını artırarak ve/veya böceklere karşı savunma veya böcek avcılarını çeken kimyasallar üreterek saldırıya hazırlanarak yanıt verir.[18]

Titreşim

[değiştir]

Bitkiler, otçulluk sırasında oluşan titreşimlere yanıt olarak glukosinolat ve antosiyanin gibi kimyasal savunmaları yukarı düzenler.[20]

Sinyal İletimi

[değiştir]

Bitki hormonları ve kimyasal sinyaller

[değiştir]

Daha fazla bilgi: Bitki hormonu

Bitkiler, gelişimlerini ve morfolojilerini koordine etmek için sistematik olarak hormonal sinyal yollarını kullanırlar.

Bitkiler genellikle hayvan sinir sistemleriyle ilişkili birkaç sinyal molekülü üretir, örneğin glutamat, GABA, asetilkolin, melatonin ve serotonin.[21] Ayrıca ATP, NO ve ROS'u hayvanların yaptığına benzer şekilde sinyalleşme için kullanabilirler.[22]

Elektrofizyoloji

[değiştir]

Bitkilerin elektrik sinyallerini iletmenin çeşitli yöntemleri vardır. Yaygın olarak bilinen dört yayılma yöntemi, aksiyon potansiyelleri (AP'ler), varyasyon potansiyelleri (VP'ler), lokal elektrik potansiyelleri (LEP'ler) ve sistemik potansiyelleri (SP'ler) içerir.[23][24][25]

Bitki hücreleri nöron olmasa da, elektriksel olarak uyarılabilirler ve çevresel uyaranlara AP'ler şeklinde hızlı elektriksel yanıtlar gösterebilirler. AP'ler, sinyal iyonlarının ve moleküllerinin pre-potansiyel hücreden post-potansiyel hücre(ler)e hareket etmesini sağlar. Bu elektrofizyolojik sinyaller, H+, K+, Cl−, Na+ ve Ca2+ gibi iyonların gradyan akılarıyla oluşur, ancak Fe3+, Al3+, Mg2+, Zn2+, Mn2+ ve Hg2+ gibi diğer elektriksel olarak yüklü iyonların da aşağı yönlü çıktılarda rol oynadığı düşünülmektedir.[26] Her iyonun elektrokimyasal gradyanının korunması, hücrenin sağlığı için hayati önem taşır; çünkü hücre çevresiyle dengeye ulaşırsa ölür.[27][28] Bu ölü durum, iyon kanalı blokajı veya zar delinmesi gibi çeşitli nedenlerden kaynaklanabilir.

Bu elektrofizyolojik iyonlar, alıcı hücre üzerindeki reseptörlere bağlanır ve aşağı yönlü etkiler, mevcut bir veya birden fazla molekülden kaynaklanır. Bilgi aktarma ve fizyolojik yanıtları bir sinyal molekülü sistemi aracılığıyla aktive etme bu yöntemi, AP'lerin varlığında daha hızlı ve daha sık olduğu bulunmuştur.[26]

Bu iyon akıları, diğer moleküllerin ve çözücülerin hareketini de etkiler. Bu, hücrenin ozmotik gradyanını değiştirir ve hücre zarları boyunca su ve çözücü akışı ile bitki hücrelerinde turgor basıncında değişikliklere neden olur. Bu varyasyonlar, besin alımı, büyüme, birçok hareket türü (tropizmler ve nastik hareketler) ve diğer temel bitki fizyolojisi ve davranışı için hayati önem taşır.[34][35] (Higinbotham 1973; Scott 2008; Segal 2016).

Böylece, bitkiler çevresel, iletişimsel ve ekolojik bağlamlarda davranışsal tepkiler elde eder.

Sinyal Algısı

[değiştir]

Bitki davranışı, fitokromlar, kininler, hormonlar, antibiyotik veya diğer kimyasal salımlar, su ve kimyasal taşınmanın değişimi ve diğer yollarla düzenlenir.

Bitkilerin zararlılarla mücadele etmek için birçok stratejisi vardır. Örneğin, avcılara ve parazitlere karşı farklı kimyasal toksinler üretebilirler veya bulaşıcı maddelerin yayılmasını önlemek için hızlı hücre ölümünü indükleyebilirler. Bitkiler ayrıca diğer bitkiler tarafından üretilen uçucu sinyallere de yanıt verebilir.[36][37] Jasmonat seviyeleri ayrıca, sülük kıvrılması gibi mekanik bozulmalara yanıt olarak hızla artar.[38]

Bitkilerde, adaptasyondan sorumlu mekanizma sinyal transdüksiyonudur.[39][40][41][42] Adaptasyon yanıtları şunları içerir:

Işık ve besinler için aktif arama. Bunu mimarilerini, örneğin dal büyümesi ve yönü, fizyoloji ve fenotipi değiştirerek yaparlar.[43][44][45]

Yaprakların ve dalların bir ışık kaynağına göre konumlandırılması ve yönlendirilmesi.[43][46]

Toprak hacmini algılama ve besin mevcudiyetinden bağımsız olarak büyümeye göre uyarlama.[47][48][49]

Otçullara karşı savunma.

Ayrıca bakınız

[değiştir]

Referanslar

[değiştir]

Daha Fazla Okuma

[değiştir]