BİY 422 BİTKİ EKOLOJİSİ
PROF. DR. LATİF KURT
Işığın Bitkiler Üzerindeki Etkileri
• Işık bitkilerin yaşamında etkili olan faktörlerin başında gelir. Işıksız yaşam düşünülemez.
• Işığın üç özelliği ekolojik bakımdan önemlidir.
Bunlar;
Işığın süresi (fotoperyodizm)
Işığın şiddet
Işığın tabiatı (dalga boyu)
• Bitkilerin gün uzunluğuna bağlı olarak gelişim göstermesi olayına ‘Fotoperyodizm’ gelişim gösterdikleri devreye de ‘Fotoperyot’ denir. Bazı bitkilerin yıl içindeki gelişim devrelerinin başlama zamanı ve devamı üzerinde Fotoperyodizm’in (ışıklanma süresinin) etkisi büyüktür.
• Örneğin, bir soğan bitkisi yumrusunu yapabilmesi için günde 10 saat ışık alması gerekir. Rudbeckia nitida bitkisi 13-13.5 saat ışığa tutulduğunda bitki rozet halinde kalmış, günde 14-14.5 saat ışığa tutulduğunda bitki çiçeklenmeyi yapamamış, günde 15 saat ve daha fazla süre ışığa tutulduğunda bitkinin çok iyi çiçeklenme yaptığı görülmüştür.
Işıklanma süresine göre bitkiler 3 gruba ayrılır:
Uzun gün bitkileri
Kısa gün bitkileri
Ayrıcalıksız bitkiler (gün uzunluğuna
karşı nötr olan bitkiler)
1- Uzun Gün Bitkileri
Gündüzlerin geceye kıyasla belli bir süre daha uzun olduğu günlerde çiçek açabilen bitkilerdir.
Uzun gün bitkilerine örnek olarak, Triticum
vulgare (buğday), Anethum graveolens
(dereotu), Beta vulgaris (şeker pancarı),
Raphanus sativus (turp), Secale cerale
(çavdar), Spinacia oleracae (ıspanak)
gösterilebilir.
2- Kısa Gün Bitkileri
Gecelerin gündüzlerden daha uzun olduğu mevsimlerde çiçek açıp gelişen bitkilerdir.
Kısa gün bitkilerine örnek olarak ,
Chenopodium rubrum (kaz ayağı), Nicotiana
tabacum (tütün), Solanum tuberosum
(patates) verilebilir.
3- Nötr Bitkiler
Çoğu bitki türünün çiçek açması üzerinde gün uzunluğunun etkisi görülmemektedir. Bu bitkilere ‘Ayrıcalıksız Bitkiler’ denir.
Belirli iklim koşullarına ya da toprak koşullarına uyarak bir yerde yaşayan populasyonlara
‘Ekotp’ denir. Örneğin sarıçam (Pinus sylvestris) subtropik bölge sınırlarından boreal kuzey enlemlerine kadar geniş bir yayılış göstermektedir. Bu geniş yayılış alanında bazı bölgelerde ‘Kısa gün’, bazı bölgelerde ‘Uzun gün’
orijinli sarıçamlar vardır ve bunların her biri ayrı bir ‘Ekotip’tir.
IŞIĞIN BİTKİLERİN GELİŞMESİ ÜZERİNE ETKİSİ
• Yüksek dağlarda yetişen bitkiler daha bodur
yani kısa internodyumlu, sert yapraklı ve
parlak renkli çiçeklidir. Dağlarda gelişme
periyodu kısa olduğundan internodyumlar
kısalmıştır. Ova bitkileri daha az ışık
şiddetinde asimilasyona başladıkları halde
dağda yetişen bitkilerde bu ışık miktarı
asimilasyon için yeterli değildir.
• Işık isteklerine göre bitkiler üç ekolojik gruba ayrılır:
Güneş bitkileri (Heliophyt)
Yetişme yeri olarak hem güneşi hem de gölgeyi tercih eden bitkiler
Gölge bitkileri (Sciophyt)
1- Güneş Bitkileri (Heliophyt’ler)
• Tam güneş ışığında en iyi büyüme ve gelişmeyi yapan bitkilerdir. Bu gruba giren bitkilerin ışık istekleri % 100 dür. Bu bitkiler doğrudan doğruya güneş ışınlarına maruz kaldıklarından özellikle öğle saatlerinde bu ışınların zararlarından korunmak için bazı tedbirler alırlar.
En önemli tedbir ise yapraklarını profil duruma getirirler.
• En tipik otsu güneş bitkileri: Sedum acre, Thymus serpyllum, ağaçsı olanlardan Larix desidua, Pinus Sylvestris, Betula pendula, Quercus pedunculata vb. dir.
2-Gölge Bitkileri
• Gölgede yani düşük ışık şiddetinde en iyi gelişim ve büyümeyi yapan bitkilerdir.
Bunlarda hiçbir zaman ışık isteği %100 olmaz.
• Örnek: Anemona nemarosa, Lamium
maculatum, Geranium slyvaticum,
ağaçlardan Picea excelsa, Fagus sylvatica,
Fagus orientalis, Cyclamen coum, Helloborus
orientalis, Veronica manga, Prenanthes
cacalifolia.
3-Yetşme Yeri Olarak Hem Güneşi Hem de Gölgeyi Tercih Eden Bitkiler (Fakültatf
Sciophyt Bitkiler)
• Bazı güneş bitkileri en iyi gelişmelerini, güneş altında yapmakla beraber gölgede de oldukça iyi gelişirler. Bunlara ‘fakültatf gölge bitkileri’
(zorunlu olmayan gölge bitkileri) denir. Bu şekilde olmayanlara ise ‘zorunlu güneş bitkileri’ denir. Bunlarda maksimum ışık isteği
%100 minumum ise her tür için farklı
şiddettedir.
• Güneş bitkileri için ışık kompensasyon noktası 4200 lux, gölge bitkileri için 27 lux kadardır.
• Orman topluluklarında genellikle tabakalı bir yapı vardır. En üstte ağaç tabakası vardır. Bu tabaka çoğunlukla güneş bitkilerinden oluşur.
Onun altında bulunan çalı ve ot tabakasında
bulunan bitkiler ise genellikle zorunlu
olmayan gölge bitkileri grubuna girer.
• Orman zeminindeki ışık durumu mevsimlere göre de değişir. Orman ağaçlarının gölgesinde yetişen bitkiler ya ilkbaharda ağaçlar yapraklanmadan çiçek açar ve meyve verirler, yahutta sonbaharda ağaçlar yapraklarını döktükten sonra çiçek açarlar. Bunların minumum ışık istekleri %1 dir.
• İlkel yapılı bitkilerde ışık isteğinin az olmasının nedeni: hücrelerinin klorofille dolu olması, klorofilsiz kısımların yapı ve solunum için madde üretimine ihtiyaçlarının olmamasındandır. Bu nedenle birçok Cyanophyceae’leri ıslak ve kumlu bölgelerde 3-5 mm derinliklerde bulmak mümkündür.
• Işık isteklerine göre bir ormanda yosunlar, otlar, çalılar ve ağaçlar ayrı ayrı tabakalar teşkil ederler.
• Işığın bitkiler üzerindeki etkisi bitkilerin
çimlenmesinde de kendini gösterir. Işık bazı
tohumların çimlenmesini teşvik eder,
bazılarınınkini ise geriletir. Örneğin: Flatine
alsinastrum bitkisinin tohumları yıllarca
karanlıkta çimlenmeden kalabilir. 11-18 gün
ışıkta kalırda çimlenme %100 dür. Nigella
sativa’nın tohumları ise karanlıkta süratle
çimlenir.
• Çimlenme sadece ışık şiddetine değil aynı zamanda ışığın cinsine de bağlıdır. Dicranella heteromolla isimli bir kara yosunu yalnız beyaz ışıkta, Tortella ise kırmızı ışıkta çimlenebilir.
• Işık ağaçların tomurcuklarının açılmasına da etki eder. Örneğin kayın (Fagus orientalis) ağacının tomurcukları yalnız ışıkta açılabilir.
Kaktüs tomurcuklarının açılmasında ise ışık
geriletici bir etki yapar.
FAZLA IŞIĞA KARŞI BİTKİLERİN ALDIKLARI ÖNLEMLER VE ADAPTASYONLAR
A- Morfolojik ve Anatomik Özellikler
1)Ksilem ve dayanıklılığı sağlayan dokular iyi gelişir.
2)Yaprak ve tomurcuk aralıkları daha kısa olur.
3)Yapraklardaki stomalar küçük ve birbirine yakın olur.
4)Kutikula tabakası kalındır.
5)Kloroplastlar büyük olup, az sayıdadır.
A- Morfolojik ve Anatomik Özellikler
1)Ksilem ve dayanıklılığı sağlayan dokular iyi gelişir.
2)Yaprak ve tomurcuk aralıkları daha kısa olur.
3)Yapraklardaki stomalar küçük ve birbirine yakın olur.
4)Kutikula tabakası kalındır.
5)Kloroplastlar büyük olup, az sayıdadır.
6) Palizat parankiması iyi, sünger parankiması ise zayıf gelişmiştir.
7) Hücreler arasında küçük hücrelerarası boşluklar (intersellüler boşluklar) oluşmuştur.
8) Yaprağın iç yüzey/dış yüzey oranı daha büyüktür.
9) Epidermis hücrelerinin yan çeperleri daha az dalgalı olur.
10) Kökler uzun, çok dallanmış, kök ve gövde oranı yüksek, iyi gelişmemiş ksilem ve yardımcı
dokular içeren kalın gövdelerden oluşmuştur.
6) Palizat parankiması iyi, sünger parankiması ise zayıf gelişmiştir.
7) Hücreler arasında küçük hücrelerarası boşluklar (intersellüler boşluklar) oluşmuştur.
8) Yaprağın iç yüzey/dış yüzey oranı daha büyüktür.
9) Epidermis hücrelerinin yan çeperleri daha az dalgalı olur.
10) Kökler uzun, çok dallanmış, kök ve gövde oranı yüksek, iyi gelişmemiş ksilem ve yardımcı
dokular içeren kalın gövdelerden oluşmuştur.
B- Fizyolojik Özellikler
1)Klorofil miktarı az, karotenoid’ler çok,
yapraklarda yeşilimsi sarı bir renk görülür.
2)Fotosentez hızı düşük, solunum hızı
yüksek dolayısıyla kompensasyon noktası yüksektir.
3)Kuru maddeye göre %su içeriği daha düşüktür.
4)Transpirasyon daha hızlıdır . B- Fizyolojik Özellikler
1)Klorofil miktarı az, karotenoid’ler çok,
yapraklarda yeşilimsi sarı bir renk görülür.
2)Fotosentez hızı düşük, solunum hızı
yüksek dolayısıyla kompensasyon noktası yüksektir.
3)Kuru maddeye göre %su içeriği daha düşüktür.
4)Transpirasyon daha hızlıdır .
5) Tuz içeriği ve osmotik basınç daha yüksektir.
6) Hücre özsuyunun pH sı azalır.
7) Karbonhidrat ve azot oranı yüksektir.
8) Çiçeklenme ve meyve verme gücü yüksektir.
9) Tohumlarda gr/kuru ağırlık oranı yüksektir.
10) Sıcaklık, kuraklık ve parazitlere karşı dayanıklılığı yüksektir.
5) Tuz içeriği ve osmotik basınç daha yüksektir.
6) Hücre özsuyunun pH sı azalır.
7) Karbonhidrat ve azot oranı yüksektir.
8) Çiçeklenme ve meyve verme gücü yüksektir.
9) Tohumlarda gr/kuru ağırlık oranı yüksektir.
10) Sıcaklık, kuraklık ve parazitlere karşı
dayanıklılığı yüksektir.
Bitkilerde Işık ve Karanlığa Bağlı Olarak
Meydana Gelen Ritmik Hareketler (Sirkadiyen Ritm)
• Yaklaşık 24 saat içindeki periyotlarda yani bir gün içinde meydana gelen şekilsel ve metabolik değişmelere sirkadiyen ritm ya da günlük ritm adı verilir. Bu ritmi oluşturan hücresel zamanlama makinasına da biyolojik saat adı verilir.
• Günlük ritim içsel (endojen) kaynaklı ve devresel olan bir biyolojik harekettir, burada dış etmenler kontrol edici bir dış etkiye sahip değildir.
Sirkadiyene en iyi örnek Leguminosae familyasının üyeleridir ve familyaya özgü bu hareketlere uyku hareketleri adı verilir.
Günlük Yaprak Hareketleri: Fasülye bitkisinin primer yaprakları gece kapanırken, gündüz yaprak sapları (petiyol) ve aya yukarı doğru kalkarak yaprak güneşe çevrilir. Farklı turgor değişiklikleri yaprak hareketine neden olmaktadır.
Günlük Çiçek Hareketleri: çiçeklerde günlük hareketler oldukça yaygındır, genellikle sabah açıp akşama doğru kapanırlar. Bu periyodik durum petallerin üst ve alt dokularının farklı şekilde büyümesine dayanmaktadır. Kalanchoe bitkisi ışığı algıladıktan sonra sürekli karanlıkta dahi bırakılsa çiçek petallerinin ritmik hareketi endojen olarak devam eder.
SICAKLIK
• Isı enerjisinin aracı bir maddeye gerek kalmadan dalgalar halinde yayılmasına Radyasyon denir.
Bu ısı dalgaları güneşten atmosferi geçerek gelirse buna güneş radyasyonu=Solar radyasyon adı verilir.
Isınmış olan dünyadan atmosfere doğru
giderse buna da karasal radyasyon adı verilir.
SICAKLIĞIN BİTKİLER ÜZERİNDEKİ ETKİSİ
• Genellikle bitkilerin canlılık fonksiyonlarını yapabilmeleri için hava sıcaklığının 0°C nin üstünde olması gerekmektedir. Bitkilerin yıl içindeki çimlenme, çiçek açma, yapraklanma, meyve verme, meyvaların olgunlaşması, otsu bitkilerde sap oluşması ve çiçeklenme gibi olaylar ile sıcaklık arasında yakın bir ilişki vardır.
• Bitkilerin yıl içindeki gelişme devrelerini ve devam sürelerini tespit ile uğraşan bilim dalına Fenoloji denir. Fenoloji gözlemlere ve istatistiklere dayanan bir bilim dalıdır.
BİTKİLERDE SICAKLIK DEĞİŞİMİYLE MEYDANA GELEN RİTMİK HAREKETLER
• Bazı ilkbahar çiçeklerinin tepallerinde sıcaklık değişimine bağlı olarak görülen büyüme hareketlerine termonast denir.
• Her bitki türü için sıcaklık bakımından bir
minimum, bir maksimum ve bir de optimum
değer vardır. Hiçbir bitki türü maksimumdan
daha yüksek minimumdan daha düşük
sıcaklıklara dayanamaz.
Minimum Sıcaklık Değerleri
• Minimum sıcaklıkların doğal bitki örtüsü ve tarım bitkilerinin gelişmesinde büyük önemi vardır.
Düşük sıcaklıklara karşı bitkilerin dayanması içerdikleri su miktarına göre değişir. Örneğin;
tohumlar kuru iken -80°C ye kadar dayandıkları halde ıslak iken çok daha önce donarlar.
• Yine aynı nedenden dolayı ağaçlar kışın hatta sonbaharda birçok donlara dayandıkları halde, ilkbaharda yapraklar çok taze iken meydana gelecek bir don bunları soldurmaya yetebilir.
• Elma ve armut ağaçlarında dondan ileri gelen zararlar tomurcuklar açılmak üzere -3.9°C, çiçeklenme devresinde -2.2°C, meyva bağlama sırasında ise-1.7°C de kendini gösterir.
• Bazı bitki türlerinin canlılık fonksiyonlarını sınırlayan özel minimum sıcaklıklar vardır.
Buna özel sıfır noktası denir. Sıcaklık bunun
altına düşünce canlılık fonksiyonları yavaşlar
ve durur.
Minimum Sıcaklıkların Bitki Yaşamındaki Etkileri
• Bitkiler için ekstrem sıcaklık değerleri önemlidir. Düşük sıcaklıkta bitkilerde 3 önemli fizyolojik olay meydana gelir.
1.Sıcaklık, özellikle suyun donma noktasının
altına düşmeden ölen bitkilerde proteinler
ayrışıp bozulur.
2. Protoplazma suyunun hücreler arası boşluklara atılması sonucunda hücre arası boşluklarda buz parçaçıkları meydana gelir.
Bu da dehidratasyona neden olur. Bu durumda hücre fonksiyonlarını yapamaz hale gelir.
3. Birdenbire donma halinde protoplazmanın
içinde de buz parçacıkları oluşur. Bu sırada
hacim artarak protoplazmanın yapısı tahrip
olur.
• Don zararları bitki türlerine göre değişebilir.
• Bazı bitkiler ise çok düşük sıcaklık derecelerinde bile don zararı görmeden yaşamlarını sürdürebilirler. Örneğin; kuzey enlem derecelerinde herdem yeşil iğne yapraklı ormanlar -3°C’de bile fotosenteze devam etmektedir. Bazı kayın ve göknarlarda -30°C’de bile çok nadir olarak don zararı
görülmüştür. Buna karşılık Taxus türlerinin
-20°C’de donduğu saptanmıştır.
Bitkilerin düşük sıcaklık derecelerine karşı gösterdikleri duyarlılık da aynı değildir. Buna
göre bitkiler 3 grupta toplanır:
Düşük sıcaklık derecesinden çok çabuk etkilenen bitkiler: Bunların bir kısmı sıfır derecede ölür veya zarar görür.
Düşük sıcaklık derecesinden etkilenmeyen bitkiler: Bu gruptaki bitkiler düşük sıcaklık derecesinden etkilenmezler.
0°C nin altında hiçbir zarar görmeden uzun süre yaşayan bitkiler: Bunların dona karşı dirençleri fazladır.
• Donma : hücre zarının çatlaması ve madde dolaşımının durması şeklinde meydana gelen mekanik bir zedelenme ve zarardır.
• Plazma viskozitesi artınca plazma misellerinin
suyu bağlama derecesi artar. Viskoziteye etki
eden faktörlerin biri de tuzlardır. Tuzlar,
protein yapısındaki plazmanın dengesini
artırır. Böylece bitkiler plazma dirençlerini
artırmak suretiyle düşük sıcaklıklara karşı
dayanabildikleri gibi, bazı hayat formları
oluşturarak da uygun olmayan çok soğuk
dönemi zarar görmeden atlatırlar.
Raunkiaer’in Hayat Formları
1) Fanerofitler (Phanerophytes): sürgen organları ve tomurcukları toprak üzerinde yükselen ve böylece kışı zarar görmeden geçiren bitkilerdir.
Ağaç ve çalılar gibi.
2) Kamefitler (Chamaephytes): tomurcukları toprak yüzeyine yakın olan bodur çalılar ve bazı otsu bitkileri içine alır.
3) Hemikriptofitler (Hemicryptophytes): yılın soğuk mevsimlerinde toprak üstü organlarının büyük kısmı ölen, tomurcukları ve gövde yüzeyi toprak üzerinde bulunan ve böylece soğuk devreyi zarar görmeden geçiren bitkilerdir.
4) Kriptofitler (Cryptophytes): yaşam şartları kötü olan mevsimlerde tomurcuklarını toprak altında veya su içinde ya da bataklıklarda saklanmak suretiyle soğuk mevsimi zarar görmeden geçiren bitkilerdir. 3 gruba ayrılırlar;
a) Geofitler (Geophytes)
b) Hidrofitler (Hydrophytes) c) Halofitler (Halophytes)
5) Terofitler (Therophytes): kışı tohum halinde geçiren tek yıllık bitkilerdir. Terofitler kurak ve yarı kurak bölgelerde yaygındır.
Donma Kuraklığı
• Düşük sıcaklık derecesinin bitkiler üzerinde yaptığı dolaylı bir etkidir. Topraktaki suyun donmasıyla bitkinin transpirasyon ile kaybettiği suyu alamaması sonucunda meydana gelen bir olaydır.
• Toprak ve ağacın gövdesindeki su donduğundan bitki transpirasyonla kaybettiği suyu alamayınca dondan dolayı bir kuraklık meydana gelir. Buna
‘donma kuraklığı’ veya ‘fizyolojik kuraklık’ denir.
Bu nedenle birçok ağaç bu durumu önlemek için kışın yapraklarını dökerler.
Fizyolojik Donma Dayanıklılığı
• Bitki türleri donma noktasındaki sıcaklık derecelerine çok farklı şekilde dayanırlar.
Karşılaştırılmalı olarak yapılan araştırmalar ile
bitkiler 0°C nin altında 1.5 saat soğuğa maruz
bıraklıdıklarında, denenen bitkilerin %50 sinin
hayatta kalmasına imkan sağlayan sıcaklık
derecesi fizyolojik donma dayanıklılığı olarak
ifade edilir. Bu nokta bitkilerde sabit değildir,
mevsimlere göre değişebilir.
• Bitkiler kışın daha düşük sıcaklık derecelerine dayanabildikleri halde, ilkbaharda gittikçe yükselen sıcaklık derecesi nedeniyle bu şartlara alıştıklarından donmaya dirençleri azalır. Yazın dayanıklılık en azdır.
• Ayrıca bitkilerin genç dalları, fazla su içeren
organları, soğuğa karşı yaşlı kısımlarından ve
kuru organlarından daha az dayanıklıdır.
Maksimum Sıcaklık Değerleri
• Düşük sıcaklıklarda olduğu gibi yüksek sıcaklıklara da en çok dayanabilen bitkiler ve bitki organları yine en az su içerenlerdir. Bazı tohumlar ve sporlar 100-130 °C ye kadar dayanabilirler.
• Dünya üzerinde bitkilerin yaşayamayacağı
kadar sıcak yerler çok azdır. Bunlar; volkan
kraterlerinin içi ve volkan küllerinin çevresi
gibi yerlerdir.
• Bazen sıcaklığı 80°C ye varan sıcak su kaynaklarında bile ilkel bitkilere ve yeşil yosunlara rastlanır. Bununla beraber 40-50°C ye varan sıcaklıklar çiçekli bitkilerin büyük kısmının solmasına, kurumasına ve ölmesine neden olurlar.
• Toprak sıcaklığı da bitkiler üzerinde oldukça etkilidir. Yazın toprak sıcaklığı hava sıcaklığından fazladır. Bu nedenle bitkilerin toprakla temas eden kısımları bu yüksek sıcaklıktan daha çok etkilenir. Bitkiler terleme yoluyla enerji kaybeder ve bu sayede bitkinin sıcaklığı kendini çevreleyen ortamın sıcaklığından daima daha düşük olur.
• Çöllerin yakıcı kumları üzerinde yetişen bazı bitkiler 70-80°C sıcaklığa dayanabilirler.
• Sıcaklık arttıkça solunum ve transpirasyon
artar. Solunum artışı, solunum için harcanan
enerjiyi, dolayısıyla organik madde
harcanmasını artırır. Öyle bir an gelir ki
fotosentezle üretilen maddeler, solunumla
tüketilen maddeleri karşılayamaz ve bunun
sonucunda açlık ölümü meydana gelir.
• Artan sıcaklıkla yükselen transpirasyon için gerekli su temin edilemez, transpirasyonla harcanan su, kökler tarafından alınan sudan fazla olunca susuzluk ölümü meydana gelir. Bunun sonucunda susuz ptotoplazma görevini yapamaz.
• Maksimum sıcaklık, yalnız solunum, fotosentez ve transpirasyon arasındaki dengeyi bozmak suretiyle protoplazmayı zarara uğratmakla kalmaz aynı zamanda 40-50°C de protoplazmadaki enzimlerin kimyasal bileşimini tamamen bozacağından biyoşimik olayları engellemek suretiyle bitkiye zarar verir.
• Maksimum sıcaklıklar orman ağaçlarında kabuk yanığı, fide yanığı ve yaprak sararması gibi zararlar verir.
Ekstrem Sıcaklık Derecelerine Karşı Bitkilerin Aldığı Önlemler ve Adaptasyonlar (Çepel, 1978)
1) Çoğu bitkilerin spor ve tohumları sıcaklık ekstremlerine karşı dayanıklıdır, 100°C ye kadar çimlenme yeteneklerini korurlar.
2) Çoğu bitki dona karşı duyarlı dokuların protoplazlarındaki su miktarlarını azaltarak yumuşak durumdan sert duruma geçerek don sertliği denilen bir özellikle 0°C nin çok altındaki sıcaklık derecelerine dayanabilirler. Bu özelliklerini bazı bitkiler öyle geliştirir ki bir ağaç türü bulunduğu yerdeki soğuk periyodu zarar görmeden geçirecek Lokal ırklar=Ekotp ler meydana gelir.
