Dünya ve Yaşam
Dr. Özlem Kılıç Ekici
03/03/2015 - 09:16

Yaprak Damarlarının Mimarisi

Kaliforniya Üniversitesi’nden bir grup araştırmacı, zaman içinde gelişen ve farklılaşan yapraklardaki damarların detaylı yapısını temel alan yeni matematiksel kurallar ve formüller ortaya koydu.

Yapraklar, bitkinin yaşamasını sağlayan en önemli organlardandır; nefes alıp verirler, terlerler ve bitkinin topraktan aldığı maddeleri güneş ışığından yararlanarak fotosentezle besin haline getirirler. Bitkiye yeşil rengini veren klorofil bu süreçte önemli rol oynar. Besin maddeleri ve su yaprak yüzeyinde iletim borusu görevi gören yaprak damarlarıyla taşınır. Kaliforniya Üniversitesi’nden bir grup araştırmacı, zaman içinde gelişen ve farklılaşan yapraklardaki damarların detaylı yapısını temel alan yeni matematiksel kurallar ve formüller ortaya koydu. Bu kurallar sayesinde fosil kayıtlara bakılarak bitkilerin yaşadığı dönemdeki yapısal ve fiziksel özellikleri tahmin edilebiliyor. Elde edilen bulguların ekoloji çalışmalarına önemli katkı sağlayacağını düşünen araştırmacılar, oluşturulan formüller ve kuramlar sayesinde küçücük yaprak parçacıklarına bakarak yaprakların gerçek büyüklüğü hakkında fikir sahibi olabiliyor. Fosil kayıtların bu şekilde yorumlanmasıyla eski çağlardaki iklim değişiklikleri hakkında daha doğru tahminler yapılabiliyor.

Yaprak büyüklüğü ve yaprak damar sistemleri arasında kurulan matematiksel bağlantılar, yaprak yüzeyindeki bazı doğal desenlerin nasıl oluştuğu konusuna açıklık getiriyor. Araştırma ekibi çeşitli bölgelerden toplanan farklı bitkilerin yaprakları arasında birtakım ilişkiler buldu. Örneğin geniş yapraklardaki ana damarların yaprak yüzeyinde birbirlerinden uzak olduğu görüldü. Bu ilişki, yaprağın fiziksel yapısına, fotosentez ve terleme gibi fizyolojik etkinliklerine bağlı olmaksızın tüm geniş yapraklarda aynıydı. Bunun aksine, küçük yapraklardaki ana damarların yaprak yüzeyinde birbirlerine çok yakın, nerdeyse üst üste yerleştiği görüldü.

Yaprağın büyüklüğünün, bitkilerin çevrelerine uyumunu belirleyen özelliklerden biri olduğu biliniyor. Örneğin küçük yapraklı bitkiler genelde kuru ve güneşli ortamlarda yaşar. Bu tür bitkilerin yapraklarındaki damar desenleri sayesinde kuraklığa karşı daha dayanıklı olduğu belirtiliyor. Çünkü birbirine yakın olan damarlar kuraklık sırasında suyun daha kolay taşınmasını sağlıyor. Araştırmalar sırasında bu yaprakların etrafının çok ince bir hava katmanı ile çevrili olduğu da görülmüş. İnce hava katmanı yaprakların çok fazla ısınmasını engellediği gibi daha hızlı soğumalarını da sağlıyor. Ayrıca yaprak damarlarının bilgisayar görüntüleri incelendiğinde, küçük yapraklardaki ana damarlar birbirlerine çok yakın olduğu için, birim yaprak alanı başına düşen ana damarların hem uzunluğunun hem de sayısının çok fazla olduğu anlaşıldı. Ana damarların uzunluğunun ve sayısının fazla olması damarların herhangi bir yerinde bir tıkanıklık meydana  geldiğinde suyun rahatça taşınması için alternatif yollar bulunabilmesi açısından avantaj sağlıyor.

Temelde bitkilerin yaprakları birbirini takip eden iki aşamada gelişir. İlk önce tomurcuk şeklindeki yaprak belli belirsiz büyümeye başlar. Daha sonra büyüme ve gelişme belirgin bir şekilde hızlanır ve yaprak gerçek büyüklüğüne ulaşır. Ana damarlar çok yavaş gerçekleşen ilk aşamada oluşur ve ikinci aşama başlamadan önce ana damarların yaprak üzerindeki sayısı ve yoğunluğu son halini alır. Hızlı gerçekleşen ikinci aşama sırasında ana damarlar yaprağın uzunluğuna ve genişliğine bağlı olarak birbirlerinden uzaklaşır, yaprak yüzeyine yayılır ve kalınlaşırlar. Ara damarlar ise asıl olarak ikinci aşamada ana damarların arasında oluşmaya başlar. Yaprak gelişmesini tamamlarken ara damarların dallanması da tamamlanır.

Araştırmada ana damarların büyük yapraklarda birbirlerinden uzakta bulunduğu ve daha geniş bir alana yayıldığı, ara damarların sayısının ise yaprak büyüklüğünden bağımsız olarak çok fazla olabildiği gözlenmiş.

Yaprak damarlarının zaman içindeki değişimi incelendiğinde, milyonlarca yıl önce çiçekli bitkilerin neden birçok geniş yapraklı bitki türünden daha baskın olduğu ve yaygınlaştığı da anlaşılıyor. Genelde çiçekli bitkilerin yapraklarında birçok damar olur. Özellikle de ara damarların sayısı ve yaprak yüzeyinde kapladıkları alan çok fazladır. Bu da çiçekli bitkilerin her türlü iklim koşulunda daha etkili fotosentez yapabilmesini ve dolayısıyla hayatta kalabilme şanslarının yüksek olmasını sağlıyor.

Kaynaklar:

Dünya ve Yaşam

Bilim Genç olarak Türkiye Yerbilimleri Veri ve Karot Bilgi Bankasını daha yakından tanımak için Karot Bilgi Bankası Koordinatörü Buğra Ulucan ile bir söyleşi gerçekleştirdik.

Hayvanlar gibi kaslara, eklemlere, sinirlere sahip olmasalar da bitkiler de hareket edebiliyor.