Bitkiler, mineralleri ve suyu kökleri aracılığıyla alır. Aldıkları mineraller ve su yardımıyla fotosentez tepkimelerinde karbonhidrat, yağ, protein, DNA ve RNA gibi organik maddelerin sentezini gerçekleştirir.
Ayrıca su ve mineraller; bitkilerde gerçekleşen yaşamsal faaliyetlerin düzenlenmesinde görev alan DNA, RNA, enzim, hormon ve klorofil gibi moleküllerin sentezi ve çalışması için de gereklidir.
Su, bitki hücrelerinin sitoplazmasının oluşumunda önemli bir işlev görür. Su sayesinde bitki hücreleri, sitoplazmalarında metabolik olayları ve kimyasal reaksiyonları gerçekleştirir.
Ayrıca su, hidroliz ve fotosentez gibi metabolik olaylara katılır. Su, bitki hücrelerinde yarattığı turgor basıncı ile toprak üstü organların dik durmasına yardımcı olur (Görsel 3.61). Ayrıca turgor, büyüme döneminde hormonların etkisiyle hücrelerin uzamasını sağlar. Böylece bitkinin büyüme ve gelişmesinde önemli rol oynar.
Mineraller, hücrelerdeki osmotik basıncın düzenlenmesinde rol oynar. Fotosentez sonucu üretilen organik besinler; kökler, dallar, çiçekler ve meyvelerin oluşumunda görev alır. Kök sistemi, bitkinin toprağa tutunmasını sağlar. Bunun dışında en önemli görevlerinden biri de yapraklardan terleme ile kaybedilen büyük miktarlardaki suyun tekrardan topraktan alınmasını sağlamaktır.
Bitkinin topraktan aldığı suyun büyük bölümü, genç köklerle alınır. Su ve minerallerin emilimi, direkt olarak epidermisten farklılaşmış olan emici tüylerle gerçekleştirilir. Kök ucunun birkaç milimetre üzerinde bulunan emici tüyler, emilim için oldukça büyük bir yüzey alanı oluşturur. Kökteki emici tüyler, topraktan aktif taşıma ile aldığı mineral ve tuzları biriktirir.
Bu birikim, emici tüylerdeki osmotik basıncın toprak çözeltisine göre daha yüksek olmasını sağlar. Bu sayede kökteki emici tüylere osmozla su geçer. Su; emici tüylerden epidermise, epidermisten kök korteksine (parankimasına), korteksten de endodermise ulaşır. Endodermis duvarlarındaki kaspari şeridi suya geçirimsizdir.
Kaspari şeridi, su moleküllerini belirli bölgelerden geçmeye zorlayan bir bariyerdir. Su, endodermis içinde belirli bölgelerden hareket ederek merkezî silindirdeki ksileme ulaşır (Görsel 3.62). Ksileme ulaşan su, kök ve gövde içerisinde yukarı doğru hareket ederek yapraklara kadar ulaşır.
Minerallerin Topraktan Alınması
Bitkiler, ihtiyaç duydukları mineralleri toprak çözeltisinden suda çözünmüş hâlde alır. Toprak çözeltisindeki minerallerin bileşimi sabit değildir. Toprak çözeltisi ile toprağın üst katmanındaki organik kalıntılar arasında sürekli bir denge bulunmaktadır.
Toprak çözeltisindeki mineral maddeler, organik atıklar ayrıştırılarak ve çözeltiye mineral maddeler verilerek sürekli yenilenmektedir.
Toprak çözeltisinde çözünmüş hâlde bulunan mineral maddelerin bitkiler tarafından alınabilmesi iki yolla olur. Birinci yol, pasif taşımadır. Enerji harcanmadan difüzyon yoluyla mineraller bitkiye alınır.
İkinci yol ise aktif taşımadır. Metabolik olaylara bağlı olarak üretilen ATP’nin harcanması sonucu aktif taşıma ile mineral alımı ya da birikimi gerçekleşir. Bitkilerin bulundukları ortamda en iyi şekilde gelişim gösterebilmesi için toprakta besin elementlerinin optimum düzeyde bulunması gerekir.
Bitkilerin yaşamsal faaliyetleri için çok fazla ihtiyaç duyduğu elementlere makro elementler adı verilir. Bu elementler; karbon (C), oksijen (O), hidrojen (H), azot (N), potasyum (K), kalsiyum (Ca), magnezyum (Mg), fosfor (P), kükürt (S) tür. Bu elementlerden bazıları bitkinin yapısını oluşturan organik bileşiklerin başlıca bileşenidir. Bazıları da bileşik enzim yapısında kofaktör olarak bulunur ve enzim aktivasyonunu sağlar.
Bitkilerin yaşamsal faaliyetleri için çok az miktarda ihtiyaç duyduğu elementlere mikro elementler adı verilir. Bu elementler; klor (Cl), demir (Fe), bor (B), mangan (Mn), çinko (Zn), bakır (Cu), nikel (Ni), molibden (Mo) dir.
Bu elementler, bileşik enzim yapısında kofaktör olarak bulunur ve enzim aktivasyonunu sağlar. Makro ve mikro elementlerin eksikliğinde metabolik faaliyetlerde aksaklıklar ortaya çıkar. Bu durumda bitkide hastalıklar ve anormallikler oluşur.
Köklerde mineral madde emilim hızı, farklı etmenler tarafından kontrol edilir. Bunlar; topraktaki oksijen miktarı, toprak sıcaklığı, ışık miktarı, toprak pH’ı, topraktaki minerallerin derişimi ve topraktaki yararlı mikroorganizmaların sayısı gibi etmenlerdir.
Topraktan yüksek verim alınması için topraktaki mineral dengesinin korunması gerekmektedir. Bitkilerin topraktan aldıkları minerallerin miktarının azalması, bitki gelişimini olumsuz etkiler. Toprağın verimini artırarak büyüme ve gelişmesini olumlu etkileyen maddelere gübre, bu maddelerin toprağa eklenmesine gübreleme adı verilir.
Canlı organizmaların yaşamsal faaliyetlerini (madde değişimi, büyüme, gelişme, üreme vb.) yürütebilmeleri için yaşadıkları ortamda bazı faktörlerin (su, mineral, sıcaklık, karbondioksit miktarı, ışık miktarı gibi) bulunması gerekir. Bu faktörlerin ortamda bulunmasının yanında her birinin belirli bir düzeyin üzerinde bulunması zorunludur.
Bitkinin yaşam fonksiyonları üzerinde etkili olan en az düzeydeki herhangi bir faktör, diğer faktörler optimum düzeyde olsa bile bitkinin büyümesini sınırlandırır. Bu konuyu Alman bilim adamı Justus Von Liebig (Custus Von Liebig) Minimum kuralı ile açıklamıştır (Görsel 3.63).
Bazı bitkiler, su ve mineral alımını artırmak için bazı bakteri ve mantar türleri ile ortak yaşam kurar. Bazı bitkiler köklerinde nodül ya da mikoriza gibi özelleşmiş yapılar bulundurur. Köklerle kurulan bu ortak yaşam sayesinde ortaklık kuran canlıların beslenme imkânı artar.
Mikoriza
Mikoriza, belirli bir mantar türü ve bir bitki kökü arasında kurulan ortak birlikteliktir (Görsel 3.64). Tohumlu bitkilerin çoğu, mikoriza oluşturarak toprağın suyunu emmek için yüzey alanlarını artırır. Mantarlar, su ve inorganik iyonları emen hif adı verilen ipliklere sahiptir. Hifler, kökün etrafını sarar.
Mantarın bir kısmı bitki kökünün bir parçası hâline gelir. Geri kalan kısmı, emilim için geniş bir yüzey oluşturarak toprak içine doğru uzanır. Mantar hiflerinin topraktan aldığı su ve iyonlar, hiflerden bitkinin kök hücrelerine geçer. Buradan da ksilem vasıtasıyla diğer bitki hücrelerine nakledilir.
Mikorizalar özellikle fosfor, demir, çinko ve bakırı topraktan emmede köklerden daha etkilidir. Mikoriza birlikteliğinde hem mantar hem de bitki fayda sağlar. Bitki, mantardan su ve iyonları alır; mantar ise bitkiden ihtiyaç duyduğu besinleri alır.
Nodül
Azot ihtiyacı fazla olan fasulye, bezelye, soya fasulyesi, bakla, yer fıstığı, yonca gibi baklagillerin kökleri ile toprakta yaşayan ve havanın serbest azotunu bağlayabilen Rhizobium cinsi bakteriler arasında ortak yaşam görülür. Rhizobium bakterilerinin bu bitkilerin köküne yerleşmesiyle nodül adı verilen yumrular oluşur (Görsel 3.65).
Bu ortak yaşamda bakteriler; havanın serbest azotunu, bitki tarafından kullanılmak üzere amonyuma dönüştürür. Böylece bitki, azot ihtiyacını karşılamış olur. Bitki de bakterilerin ihtiyaç duyduğu organik besinleri bakteriye sağlar.
Baklagil bitkileri ile azot bağlayıcı bu bakterilerin fayda sağlayan bu ilişkileri, bitkilerin azotça fakir topraklarda gelişmesini sağlar. Bu ilişkinin ekosistem için başka faydaları da vardır. Örneğin baklagil bitkilerinin ölmesi ve ayrışması durumunda toprak, azotça zenginleşir. Diğer bitki türleri de bu azottan faydalanır.