Bitkiler Nasıl Su İçer? Ağaçlar Suyu Pompasız 100 Metreye Nasıl Çıkarır?

Dünyanın en uzun ağacı, Kaliforniya’daki bir kıyı sekoyası, yaklaşık 116 metre boyundadır. Her gün su köklerinden en tepedeki yapraklara, 30 katlı bir binadan daha yükseğe yolculuk etmek zorundadır. Ortada ne kalp ne pompa ne de hareketli bir parça var. Peki bir bitki nasıl su içer?

Her şey köklerde başlar

Su bitkiye köklerinden, özellikle uçlara yakın milyonlarca mikroskobik kök tüyünden girer. Bu tüyler nemli toprakla temas eden yüzeyi muazzam ölçüde artırır. Su kök hücrelerine, oradan da bitkinin tesisatına geçer.

Tesisat: ksilem

Köklerden başlayıp gövde ya da ağaç kütüğü boyunca her yaprağa kadar uzanan, ksilem (odun borusu) denen ince tüp demetleri vardır. Ağaçlarda odunun büyük kısmı ksilemdir. Bu tüpler, uçları ve duvarları boruya dönüşmüş ölü hücrelerden oluşur ve uzun, kesintisiz kanallar meydana getirir.

Bu borulardaki su, köklerden yapraklara kadar kesintisiz bir sütun oluşturur. Soru şu: Onu ne hareket ettiriyor?

Motor: yapraklardan buharlaşma

Yaprak yüzeyi stoma denen mikroskobik gözeneklerle doludur. Stomalar fotosentez için karbondioksit almak üzere açılır, ama su buharının da kaçmasına izin verir. Yapraklardan bu su kaybına terleme (transpirasyon) denir.

Bir su molekülü yapraktan buharlaştığında minik bir boşluk bırakır. Su molekülleri birbirini (kohezyon) ve ksilemin duvarlarını (adezyon) güçlü biçimde çeker. Böylece arkadaki molekül boşluğu doldurmak için öne çekilir, o da kendi arkasındakini çeker ve bu zincir köklere kadar uzanır.

Buna kohezyon-gerilim kuramı denir. Ksilemdeki su, yukarıdan çekilen bir ip gibi gerilim altındadır. Enerji, buharlaşmayı sağlayan Güneş’ten gelir. Bitkinin kendisi suyunu yukarı çıkarmak için neredeyse hiç enerji harcamaz.

Neden bu kadar çok su kaybolur?

İsraf gibi görünür: Köklerin aldığı suyun %95’ten fazlası doğrudan buharlaşır. Ama terleme işe yarar. Su sütununu hareket hâlinde tutar, topraktaki çözünmüş mineralleri yapraklara taşır ve tıpkı terlemenin bizi serinletmesi gibi sıcak günlerde yaprakları serinletir.

Sıcak ve kuru günlerde bitkiler su tasarrufu için stomalarını kapatabilir. Bedeli daha az karbondioksit girmesi ve büyümenin yavaşlamasıdır. Bu dengeyi yönetmek, bir bitkinin hayatındaki en büyük zorluklardan biridir.

Ağaç boyunun sınırı

Suyu giderek daha yükseğe çekmek zordur. Yapraklar ne kadar yüksekse su sütunundaki gerilim o kadar artar ve tepedeki yaprakların yeterli su alması zorlaşır. 2004’te George Koch liderliğindeki bir ekip en uzun sekoyalara tırmanıp farklı yüksekliklerdeki yaprakları ölçtü. Tepeye yakın yapraklar daha küçüktü ve daha fazla su stresi altındaydı. Bu eğilimi uzatarak, su taşımanın fiziğinin ağaçları en fazla yaklaşık 122–130 metreyle sınırladığını tahmin ettiler.

Aşırı gerilim su sütununu koparabilir de. Ksilemde hava kabarcıkları oluşup boruyu tıkayabilir; buna embolizm denir. Kuraklık bunu olası kılar ve şiddetli kuraklıkların ağaçları öldürme yollarından biri budur.

Özetle

• Bitkiler suyu kökleriyle, çoğunlukla minik kök tüyleri aracılığıyla alır.
• Su, ksilem denen ince borularla yukarı taşınır.
• Yapraklardaki gözeneklerden buharlaşma, yani terleme, suyu yukarı çeker.
• Su molekülleri birbirine tutunduğu için sütun kopmadan yukarı çekilir.
• Alınan suyun %95’ten fazlası buharlaşır, ama mineralleri taşır ve yaprakları serinletir.
• Suyu yukarı çıkarmanın fiziği, ağaçların boyunu yaklaşık 122–130 metreyle sınırlar.