Suyu topraktan yüz metre yukarı çıkarmak
Bitkinin ne kalbi ne pompası var, buna rağmen su köklerden en üstteki yaprağa kadar çıkıyor. Bu ünitede önce suyun emici tüylere nasıl girdiğini (aktif taşımayla biriken mineraller → yüksek ozmotik basınç → osmoz), sonra ksileme kadar hangi yoldan gittiğini (simplast ↔ apoplast, ve ikisini de tek kapıya zorlayan kaspari şeridi), ardından makro ve mikro elementleri, mikoriza ile nodülü ve son olarak suyu yukarı taşıyan dört kuvveti göreceksin: kök basıncı, kılcallık, terleme ve kohezyon.
Kök sistemi, bitkinin toprağa tutunmasını ve topraktan suyun alınmasını sağlar. Kökteki emici tüyler, topraktan aktif taşıma ile aldığı mineralleri ve tuzları biriktirir. Bu birikim, emici tüylerdeki osmotik basıncın toprak çözeltisine göre daha yüksek olmasını sağlar. Kök hücrelerinde K+ iyonu, topraktaki yoğunluğundan yüzlerce kat fazla olabilir. Bu sayede kökteki emici tüylere osmozla su geçer.
Kaydırak, emici tüyün aktif taşımayla biriktirdiği mineral miktarını artırır. Kaydırağı çektiğinde tüyün içindeki K+ noktaları çoğalır; her yeni nokta için bir ATP harcanır ve sayaç artar. Mineral biriktikçe iki çubuk karşı karşıya gelir: emici tüyün ozmotik basıncı yükselir, toprağın ozmotik basıncı sabit kalır. Tüyün basıncı toprağınkini geçtiği anda su okları içeri dönmeye başlar ve “osmozla su girişi” etiketi yeşile döner. Kaydırağı geri çektiğinde su okları durur — bitki artık topraktan su alamaz. Bu, ünitenin anahtar cümlesinin canlı hâli: bulunduğu ortamdan su alabilmesi için kök ozmotik basıncı, toprak ozmotik basıncından daha fazla olmalıdır.
Bitkiler, ihtiyaç duyduğu mineralleri toprak çözeltisinden suda çözünmüş hâlde alır. Bu olay iki yolla gerçekleşir. Birinci yol enerji harcanmadan gerçekleşen pasif taşıma ile alınması, ikinci yol ise ATP harcanarak gerçekleşen aktif taşıma ile alınması ya da biriktirilmesidir. Kökte suyun ozmazla, K+ iyonunun aktif taşımayla alınması buna örnek olarak gösterilebilir.
Aynı emici tüyde iki farklı taşıma birlikte çalışıyor ve karıştırılıyor. Mineraller ve tuzlar aktif taşıma ile alınır — bu ATP harcar ve maddeyi az yoğun ortamdan çok yoğun ortama taşır; nitekim kök hücrelerinde K+ iyonu, topraktaki yoğunluğundan yüzlerce kat fazla olabilir. Su ise osmozla girer, yani enerji harcanmadan. Yani sıralama şudur: önce ATP harcanarak mineral biriktirilir, bu birikim ozmotik basıncı yükseltir, sonra su kendiliğinden içeri geçer. Suyun kendisi için ATP harcanmaz.
Bitkilerde suyun taşınması ksilem borularıyla gerçekleşir. Bu yüzden topraktan emilen suyun ve minerallerin ksileme kadar iletilmesi gerekir. İletim iki yolla gerçekleşir.
Kökün enine kesiti soldan sağa katman katman çizilir: emici tüy → epidermis → kök korteksi (parankiması) → endodermis → merkezî silindirdeki ksilem. Simplast seçildiğinde su damlaları hücrelerin içinden, aralarındaki plazmodezm kanallarından geçerek ilerler ve kanallar belirginleşir. Apoplast seçildiğinde damlalar hiç hücreye girmeden, çeperlerin ve hücreler arası boşlukların içinden akar — hücrelerin içi bu kez boş kalır. Kaspari şeridi seçildiğinde endodermis hücrelerinin çeperlerine kırmızı bir kuşak çizilir: apoplast yolundan gelen su bu kuşağa çarpar ve durur, sonra belirli bölgelerden içeri zorlanır. Alt satırda ilerleyen suyun o anda hangi katmanda olduğu yazılır.
1. yol, suyun emici tüylere girip hücreden hücreye plazmodezmlerden geçerek ksileme kadar taşınması simplast yoldur. 2. yol, hücreye girmeden hücre çeperleri ve çeperlerin çevresinde bulunan hücreler arası boşlukta taşınması apoplast yoldur.
Böylece 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. Suyun ve minerallerin alımı bu yolla daha hızlı olur. Ksileme ulaşan su, kök ve gövde içinde yukarı doğru hareket ederek yapraklara kadar ulaşır.
Kaspari şeridi bu ünitede iki ayrı yerde karşına çıkıyor ve ikisi de sorulabiliyor. Birincisi burada: su moleküllerini belirli bölgelerden geçmeye zorlayan bir bariyerdir ve böylece suyun ve minerallerin alımı bu yolla daha hızlı olur. İkincisi kök basıncı bölümünde: kök hücreleri mineralleri ksileme doğru aktif taşıma ile taşır. Bu sırada endodermde bulunan kaspari şeridi minerallerin geri dönmesini engeller. Yani şerit hem giriş kapısını daraltır hem de çıkışı kapatır; ikinci işlev olmasa ksilemde iyon yoğunluğu artamaz ve kök basıncı oluşamazdı.
Bitkilerin yaşamsal faaliyetleri için çok fazla miktarda ihtiyaç duyduğu elementlere makro elementler adı verilir. Bitkilerin yaşamsal faaliyetleri için çok az miktarda ihtiyaç duyduğu elementlere mikro elementler adı verilir.
İki düğmeyle makro ve mikro element listeleri arasında geçiş yap. Seçilen grubun elementleri iki sütun hâlinde yazılır: solda element adı, sağda bitkiler tarafından kullanılabilir formu — iyon yükleriyle birlikte. Üstteki çubuk ihtiyaç duyulan miktarı temsil eder: makroda uzun, mikroda çok kısa. Sağdaki kutuda o grubun işlevi yazılıdır; ikisinde de ortak olan cümle “bileşik enzim yapısında kofaktör olarak bulunur ve enzim aktivasyonunu sağlar” vurgulanır — bu, iki listenin kesiştiği tek noktadır.
| Makroelement | Kullanılabilir formu | Mikroelement | Kullanılabilir formu |
|---|---|---|---|
| Karbon | CO₂ | Demir | Fe³⁺, Fe²⁺ |
| Hidrojen | H₂O | Klor | Cl⁻ |
| Oksijen | O₂ | Manganez | Mn²⁺ |
| Azot | NO₃⁻, NH₄⁺ | Bor | H₂BO₃⁻ |
| Fosfor | H₂PO₄⁻, HPO₄²⁻ | Bakır | Cu⁺, Cu²⁺ |
| Kükürt | SO₄²⁻ | Çinko | Zn²⁺ |
| Kalsiyum | Ca²⁺ | Nikel | Ni²⁺ |
| Potasyum | K⁺ | Molibden | MoO₄²⁻ |
| Magnezyum | Mg²⁺ | — | — |
Makro elementlerden bazıları bitkinin yapısını oluşturan organik bileşiklerin başlıca bileşenidir. Bazıları da bileşik enzim yapısında kofaktör olarak bulunur ve enzim aktivasyonunu sağlar. Mikro elementler, bileşik enzim yapısında kofaktör olarak bulunur ve enzim aktivasyonunu sağlar.
Makro elementler gibi mikro elementlerin eksikliğinde de bitkinin metabolik faaliyetlerinde aksaklıklar ortaya çıkar. Örneğin klorofilin yapısında makro element olan magnezyum elementi vardır. Ancak klorofilin sentezlenmesi sırasında mikro element olan demir elementine ihtiyaç duyulur. Demirin yeterli olmaması, klorofil sentezini durdurur. Bu durumda bitkide hastalıklar ve anormallikler oluşur. Eksiklik giderilmezse bu durum, bitkinin ölümüne yol açabilir. Bir mineralin eksikliği, başka bir mineral ile giderilemez.
“Mikro element az gerekir” cümlesinden “eksikliği önemsizdir” sonucu çıkmaz. Örnek tam da bunu çürütüyor: klorofilin yapısında makro element olan magnezyum elementi vardır. Ancak klorofilin sentezlenmesi sırasında mikro element olan demir elementine ihtiyaç duyulur. Demirin yeterli olmaması, klorofil sentezini durdurur. Yani magnezyum bol olsa bile demir yoksa klorofil yapılamaz. İkinci kural bunu tamamlıyor: bir mineralin eksikliği, başka bir mineral ile giderilemez.
Bazı bitkiler, topraktan su ve mineral alımını artırmak için bazı bakteri ve mantar türleri ile mutualist bir birliktelik kurar. Bu bitkilerin kökleri, mantar hifleri ile mikoriza oluşumu gerçekleştirirken bazı bakterilerle de nodül oluşumunu gerçekleştirir.
İki ortaklığı yan yana karşılaştır. Mikoriza seçildiğinde kökün etrafını mantar hifleri sarar ve toprağın içine doğru uzar; kaydırağı çektiğinde emilim yüzeyi gerçekten büyür ve sağdaki yüzey alanı çubuğu dolar. Hifler kök korteks hücreleri arasına yerleşmiş olarak çizilir ve içeri doğru su ve inorganik iyon okları akar. Nodül seçildiğinde köke yumrular eklenir, içlerinde Rhizobium bakterileri belirir ve iki yönlü bir alışveriş çizilir: havadan gelen serbest azot yumrunun içinde amonyuma dönüşür ve bitkiye gider; bitki de karşılığında bakteriye organik besin gönderir. Üstte atmosferin %79’unun azot olduğu ama bitkinin bunu kullanamadığı uyarısı durur.
Bazı bitkilerin kökleri ile topraktaki özel mantarların oluşturduğu simbiyotik birliktir. Tohumlu bitkilerin çoğu, mikoriza oluşturarak toprağın suyunu emmek için yüzey alanlarını artırır. Mantarlar, su ve inorganik iyonları emen hif adı verilen ipliklere sahiptir. Hifler, kökü dıştan sarar ve toprak içlerine uzanarak emilim yüzeyini artırır. Mikoriza, kök korteks hücreleri arasına yerleşir.
Baklagillerin kökleri ile Rhizobium (Rizobiyum) cinsi bakterilerin simbiyotik birlikteliğinden oluşan yumrulardır. Atmosferin %79’u azot olsa da bitkiler bu serbest azotu kullanamaz, azotu topraktaki amonyum ve nitrat bileşiklerinden karşılar. Nodül içindeki Rhizobium bakterileri, havanın serbest azotunu toprağa bağlayarak amonyuma dönüştürür. Böylece bitki, azot ihtiyacını karşılamış olur. Bitki de bakterilerin ihtiyaç duyduğu organik besinleri bakteriye sağlar.
Topraktan alınarak ksileme ulaşan suyun ve suda çözünmüş minerallerin bitkinin üst kısımlarına taşınmasında kök basıncı, kılcallık, terleme ve kohezyon kuvveti etkilidir. Ksilemde su ve mineraller kök basıncı ile yukarı doğru itilirken terleme ve kohezyon kuvveti ile yapraklara doğru çekilir. Suyun taşınması osmozla gerçekleşir. Minerallerin taşınması ise kolaylaştırılmış difüzyon ya da aktif taşıma ile gerçekleşir.
Ağacın tam boyu çizilir: kökten yaprağa kadar tek bir ksilem sütunu. Düğmelerle dört kuvvet arasında gez; seçilen kuvvetin etki ettiği bölge yanar ve o bölgede uygun animasyon çalışır. Kök basıncında kökte mineraller aktif taşımayla ksileme girer, kaspari şeridi geri dönüşü keser ve su aşağıdan yukarı itilir; gece etiketiyle birlikte yaprak kenarında gutasyon damlası belirir. Kılcallıkta ksilem çeperi ile su arasında adhezyon okları çizilir ve sütun bir miktar yükselir. Terleme ve kohezyonda yaprakta stoma açılır, su buharı çıkar, mezofildeki su filminde negatif basınç oluşur ve bütün sütun hidrojen bağlarıyla birbirine bağlı hâlde yukarı çekilir — su molekülleri arasındaki bağlar çizimde gerçekten görünür. Adhezyon seçildiğinde su sütununun çepere tutunduğu noktalar işaretlenir. Sağdaki rozet her kuvvet için “canlı mı cansız yapılarda mı gerçekleşir” ve etki gücü bilgisini verir.
Terlemenin neredeyse hiç olmadığı zamanlarda, özellikle geceleri, kök hücreleri mineralleri ksileme doğru aktif taşıma ile taşır. Bu sırada endodermde bulunan kaspari şeridi minerallerin geri dönmesini engeller. Ksilem de fazla minerallerden dolayı içindeki ozmotik basıncı artırır ve suyun ksileme doğru ilerlemesini sağlar. Fazla iyon yoğunluğundan suyun ksilemde yukarı doğru itilmesini sağlayan basınca kök basıncı denir. Su, bu basınç sayesinde gövde içinde yukarılara doğru ilerler. Kök basıncı sadece canlı yapılarda gerçekleşir.
Bitkinin yaşadığı ortam ne olursa olsun bulunduğu ortamdan su alabilmesi için kök ozmotik basıncı, toprak ozmotik basıncından daha fazla olmalıdır. Ancak kök basıncı, tek başına suyun taşınması için yeterli değildir. Kök basıncı, bazı otsu bitkilerde ihtiyaçtan fazla olan suyun yaprak kenarlarındaki hidatotlardan gutasyon yolu ile atılmasına neden olur. Bu, suyun gövde içinde yukarı doğru taşınmasında etkili bir durumdur.
Ksilem borularının çapının küçük olması içerisinde ilerleyen su ile ksilem boruları arasındaki gerilimi artırır. Su moleküllerinin hidrojenleri ile ksilemin çeperleri birbirini çeker. Ksilem çeperinin su moleküllerine uyguladığı çekim kuvveti olan adhezyon suyun yükselmesinde etkilidir. Bu yüzden ksilem borularının çapı ne kadar küçük olursa içindeki sıvının yükselmesi de o ölçüde kolay olur. Ancak kılcallık, suyun yükselmesinde diğer faktörlere göre en az etkili olandır. Kılcallık canlı ve cansız yapılarda gerçekleşebilir.
Yan yana duran farklı çaptaki borularda su yüksekliği gösterilir; kaydırak ksilem borusunun çapını değiştirir. Çap küçüldükçe o borudaki su sütunu gözle görülür biçimde yükselir ve çeperle su arasındaki adhezyon okları sıklaşır. Su yüzeyindeki içbükey eğrilik de çapla birlikte değişir. Sağdaki rozette kılcallığın sınırı yazılıdır ve kaydırağın hiçbir konumunda yükseklik ağacın tepesine ulaşmaz: kılcallık, suyun yükselmesinde diğer faktörlere göre en az etkili olandır.
Bitkilerde ksilem öz suyunun yukarılara taşınmasını sağlayan en büyük etki terleme ve kohezyon gerilim teorisi ile açıklanır. Fotosentez sırasında suyun kullanılması ve yapraklardaki stoma adı verilen gözeneklerden suyun gaz hâlinde atılmasıyla bitkilerde su kaybı gerçekleşir. Stomada gerçekleşen bu olaya terleme (transpirasyon) denir. Terlemede su buharı, yapraktaki hava boşluklarından stomalar aracılığı ile daha kuru olan dış havaya geçer. Kaybedilen su buharının yerini, mezofil hücrelerini örten su filminden gaz durumuna geçen su damlacıkları doldurur. Su filminin buharlaşması, hava ile su kesişme yüzeyinde yüzey gerilimini artırarak negatif basınç potansiyeli oluşturur. Yüzey gerilimindeki artış, komşu hücrelerden ve hava boşluklarından suyu çeker. Ksilemdeki su, kaybedilen su ile yer değiştirmek üzere komşu hücrelere ve hava boşluklarına çekilir. Bunun neticesinde su kökten yukarı doğru emilir.
Aynı tür moleküllerin birbirine uyguladığı çekim kuvvetine kohezyon denir. Su molekülleri arasında hidrojen bağları kurulur. Bu kuvvet, bitkinin en üst kısımlarına suyun sütun hâlinde çıkmasına katkı sağlar. Terleme kohezyon kuvveti canlı ve cansız yapılarda gerçekleşebilir. Suyun bitkinin üst kısımlarına kadar taşınmasına, farklı moleküller arasındaki çekim kuvveti olan adhezyon da etki eder. Su, ksilem içerisinde birbirine kohezyon kuvveti ile bağlı iken ksilem çeperlerinin iç yüzeyine de adhezyon kuvveti ile tutunur.
Terleme olayı, topraktan su ile minerallerin alınmasını ve taşınmasını sağlamasının yanı sıra boşaltımı da sağlayarak su dengesini de korur. Yaprak yüzeyinin genişliği, stoma sayısı, iletim demetlerinin sayısı, emici tüy hücrelerinin sayısı terlemeyle doğru orantılıdır. Stomaların yapraktaki konumları da terlemede etkilidir.
Dört kaydırağı ayrı ayrı çek: yaprak yüzeyinin genişliği, stoma sayısı, iletim demetlerinin sayısı, emici tüy hücrelerinin sayısı. Dördü de terleme hızını aynı yönde değiştirir — çünkü dördü de terlemeyle doğru orantılıdır. Her kaydırağın karşısındaki çubuk anında güncellenir, en altta toplam terleme hızı çubuğu ve ksilemdeki su akış hızı birlikte hareket eder. Yaprakta çıkan su buharı oklarının sayısı da doğrudan bu toplama bağlıdır.
| Etken | Suyu ne yapar | Nerede gerçekleşir | Etki gücü |
|---|---|---|---|
| Kök basıncı | Aşağıdan yukarı iter | Sadece canlı yapılarda | Tek başına yeterli değildir |
| Kılcallık (adhezyon) | Dar boruda yükseltir | Canlı ve cansız yapılarda | Diğer faktörlere göre en az etkili |
| Terleme ve kohezyon | Yukarıdan çeker | Canlı ve cansız yapılarda | En büyük etki |
| Adhezyon | Suyu çepere tutundurur | Ksilem çeperinin iç yüzeyinde | Taşınmaya katkı sağlar |
İki kuvvet aynı cümlede geçtiği için sürekli karışıyor, oysa tanımları birbirinin aynadaki hâli. Kohezyon: aynı tür moleküllerin birbirine uyguladığı çekim kuvveti — su molekülleri arasında hidrojen bağları kurulur ve su sütun hâlinde yukarı çıkar. Adhezyon: farklı moleküller arasındaki çekim kuvveti — burada ksilem çeperinin su moleküllerine uyguladığı çekim kuvvetidir ve suyun yükselmesinde etkilidir. İkisi tek cümlede birleşir: su, ksilem içerisinde birbirine kohezyon kuvveti ile bağlı iken ksilem çeperlerinin iç yüzeyine de adhezyon kuvveti ile tutunur. Kısacası: su-su → kohezyon, su-çeper → adhezyon.
Bu ünitenin konusu fen laboratuvarındaki deneyden mutfaktaki salataya kadar her yerde.
Okulda yapılan klasik deneyde çiçeğin damarlarının renklenmesi: bitkilerde suyun taşınması ksilem borularıyla gerçekleşir ve ksileme ulaşan su, kök ve gövde içinde yukarı doğru hareket ederek yapraklara kadar ulaşır.
Bardaktaki suya daldırdığın ince pipette suyun içeride biraz daha yüksek durması: ksilem borularının çapı ne kadar küçük olursa içindeki sıvının yükselmesi de o ölçüde kolay olur. Buna kılcallık denir ve canlı ve cansız yapılarda gerçekleşebilir.
Gece boyunca terleme durunca fazla su damla hâlinde atılır: kök basıncı, bazı otsu bitkilerde ihtiyaçtan fazla olan suyun yaprak kenarlarındaki hidatotlardan gutasyon yolu ile atılmasına neden olur.
Marul yapraklarının tuzlanınca sulanması ozmotik basınçla ilgilidir. Bitkide de aynı kural geçerli: bulunduğu ortamdan su alabilmesi için kök ozmotik basıncı, toprak ozmotik basıncından daha fazla olmalıdır. Toprak daha tuzluysa su içeri değil, dışarı gider.
Bardağı ağzına kadar doldurduğunda suyun kenardan taşmadan kubbe yapması kohezyondur: aynı tür moleküllerin birbirine uyguladığı çekim kuvvetine kohezyon denir. Su molekülleri arasında hidrojen bağları kurulur. Aynı bağlar ağaçta suyu sütun hâlinde yukarı taşıyor.
Damlanın cama yapışıp izi bırakması adhezyondur: farklı moleküller arasındaki çekim kuvveti olan adhezyon, bitkide ksilem çeperinin su moleküllerine uyguladığı çekim kuvveti olarak çalışır.
Çiftçilerin baklagil ektikten sonra toprağın verimli olduğunu söylemesinin sebebi: nodüller, baklagillerin kökleri ile Rhizobium (Rizobiyum) cinsi bakterilerin simbiyotik birlikteliğinden oluşan yumrulardır ve bu bakteriler havanın serbest azotunu toprağa bağlayarak amonyuma dönüştürür.
Ağacın dibinde biten mantarlar tesadüfen orada değil: mikoriza, bazı bitkilerin kökleri ile topraktaki özel mantarların oluşturduğu simbiyotik birliktir ve hifler, kökü dıştan sarar ve toprak içlerine uzanarak emilim yüzeyini artırır.
Yeşilliğini kaybeden bitkiye gübre atarken hangi elementin eksik olduğu önemli: klorofilin sentezlenmesi sırasında mikro element olan demir elementine ihtiyaç duyulur. Demirin yeterli olmaması, klorofil sentezini durdurur. Ayrıca bir mineralin eksikliği, başka bir mineral ile giderilemez.
Sıcakta saksının toprağının çabuk kuruması terlemenin işidir: terleme olayı, topraktan su ile minerallerin alınmasını ve taşınmasını sağlamasının yanı sıra boşaltımı da sağlayarak su dengesini de korur. Ne kadar çok terlerse o kadar çok su çeker.
Geniş yapraklı bitkilerin daha sık sulanması gerekiyor, çünkü yaprak yüzeyinin genişliği, stoma sayısı, iletim demetlerinin sayısı, emici tüy hücrelerinin sayısı terlemeyle doğru orantılıdır.
Gübre paketindeki üç harf üç makro elementtir: azot (NO₃⁻, NH₄⁺), fosfor (H₂PO₄⁻, HPO₄²⁻), potasyum (K⁺). Üçü de bitkilerin yaşamsal faaliyetleri için çok fazla miktarda ihtiyaç duyduğu elementler arasında.
50 soruluk test · emici tüylerde mineral birikimi ve osmozla su alımı, simplast ve apoplast yol, kaspari şeridinin iki işlevi, makro ve mikro elementler ile kullanılabilir formları, element eksikliği, mikoriza ve nodül, kök basıncı, kılcallık ve adhezyon, terleme ve kohezyon gerilim teorisi, terlemeyle doğru orantılı etkenler
Kök sistemi, bitkinin toprağa tutunmasını ve topraktan suyun alınmasını sağlar. Kökteki emici tüyler, topraktan aktif taşıma ile aldığı mineralleri ve tuzları biriktirir. Bu birikim, emici tüylerdeki osmotik basıncın toprak çözeltisine göre daha yüksek olmasını sağlar. Kök hücrelerinde K+ iyonu, topraktaki yoğunluğundan yüzlerce kat fazla olabilir. Bu sayede kökteki emici tüylere osmozla su geçer. Bitkiler mineralleri toprak çözeltisinden suda çözünmüş hâlde alır; bu, enerji harcanmadan gerçekleşen pasif taşıma ya da ATP harcanarak gerçekleşen aktif taşıma ile olur. Kökte suyun ozmazla, K+ iyonunun aktif taşımayla alınması buna örnektir.
Bitkilerde suyun taşınması ksilem borularıyla gerçekleşir; topraktan emilen suyun ve minerallerin ksileme kadar iletilmesi gerekir. 1. yol, suyun emici tüylere girip hücreden hücreye plazmodezmlerden geçerek ksileme kadar taşınması simplast yoldur. 2. yol, hücreye girmeden hücre çeperleri ve çeperlerin çevresinde bulunan hücreler arası boşlukta taşınması apoplast yoldur. Böylece 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. Suyun ve minerallerin alımı bu yolla daha hızlı olur. Ksileme ulaşan su, kök ve gövde içinde yukarı doğru hareket ederek yapraklara kadar ulaşır. Kök basıncı oluşurken de endodermde bulunan kaspari şeridi minerallerin geri dönmesini engeller.
Bitkilerin yaşamsal faaliyetleri için çok fazla miktarda ihtiyaç duyduğu elementlere makro elementler adı verilir. Makro elementlerden bazıları bitkinin yapısını oluşturan organik bileşiklerin başlıca bileşenidir; bazıları da bileşik enzim yapısında kofaktör olarak bulunur ve enzim aktivasyonunu sağlar. Çok az miktarda ihtiyaç duyulan elementlere mikro elementler denir; bunlar bileşik enzim yapısında kofaktör olarak bulunur ve enzim aktivasyonunu sağlar. Makro elementler: karbon, hidrojen, oksijen, azot, fosfor, kükürt, kalsiyum, potasyum, magnezyum. Mikro elementler: demir, klor, manganez, bor, bakır, çinko, nikel, molibden.
Makro elementler gibi mikro elementlerin eksikliğinde de bitkinin metabolik faaliyetlerinde aksaklıklar ortaya çıkar. Klorofilin yapısında makro element olan magnezyum elementi vardır; ancak klorofilin sentezlenmesi sırasında mikro element olan demir elementine ihtiyaç duyulur. Demirin yeterli olmaması, klorofil sentezini durdurur. Bu durumda bitkide hastalıklar ve anormallikler oluşur; eksiklik giderilmezse bitkinin ölümüne yol açabilir. Bir mineralin eksikliği, başka bir mineral ile giderilemez.
Bazı bitkiler, topraktan su ve mineral alımını artırmak için bazı bakteri ve mantar türleri ile mutualist bir birliktelik kurar. Mikoriza, bazı bitkilerin kökleri ile topraktaki özel mantarların oluşturduğu simbiyotik birliktir; tohumlu bitkilerin çoğu mikoriza oluşturarak toprağın suyunu emmek için yüzey alanlarını artırır. Mantarlar, su ve inorganik iyonları emen hif adı verilen ipliklere sahiptir; hifler kökü dıştan sarar ve toprak içlerine uzanarak emilim yüzeyini artırır. Mikoriza, kök korteks hücreleri arasına yerleşir. Nodüller, baklagillerin kökleri ile Rhizobium cinsi bakterilerin simbiyotik birlikteliğinden oluşan yumrulardır. Atmosferin %79’u azot olsa da bitkiler bu serbest azotu kullanamaz; azotu topraktaki amonyum ve nitrat bileşiklerinden karşılar. Nodül içindeki Rhizobium bakterileri havanın serbest azotunu toprağa bağlayarak amonyuma dönüştürür; bitki de bakterilerin ihtiyaç duyduğu organik besinleri bakteriye sağlar.
Topraktan alınarak ksileme ulaşan suyun ve suda çözünmüş minerallerin bitkinin üst kısımlarına taşınmasında kök basıncı, kılcallık, terleme ve kohezyon kuvveti etkilidir. Ksilemde su ve mineraller kök basıncı ile yukarı doğru itilirken terleme ve kohezyon kuvveti ile yapraklara doğru çekilir. Suyun taşınması osmozla gerçekleşir. Minerallerin taşınması ise kolaylaştırılmış difüzyon ya da aktif taşıma ile gerçekleşir.
Terlemenin neredeyse hiç olmadığı zamanlarda, özellikle geceleri, kök hücreleri mineralleri ksileme doğru aktif taşıma ile taşır. Bu sırada endodermde bulunan kaspari şeridi minerallerin geri dönmesini engeller. Ksilem de fazla minerallerden dolayı içindeki ozmotik basıncı artırır ve suyun ksileme doğru ilerlemesini sağlar. Fazla iyon yoğunluğundan suyun ksilemde yukarı doğru itilmesini sağlayan basınca kök basıncı denir. Kök basıncı sadece canlı yapılarda gerçekleşir. Bitkinin yaşadığı ortam ne olursa olsun bulunduğu ortamdan su alabilmesi için kök ozmotik basıncı, toprak ozmotik basıncından daha fazla olmalıdır. Ancak kök basıncı, tek başına suyun taşınması için yeterli değildir. Kök basıncı, bazı otsu bitkilerde ihtiyaçtan fazla olan suyun hidatotlardan gutasyon yolu ile atılmasına neden olur.
Ksilem borularının çapının küçük olması içerisinde ilerleyen su ile ksilem boruları arasındaki gerilimi artırır. Su moleküllerinin hidrojenleri ile ksilemin çeperleri birbirini çeker. Ksilem çeperinin su moleküllerine uyguladığı çekim kuvveti olan adhezyon suyun yükselmesinde etkilidir. Ksilem borularının çapı ne kadar küçük olursa içindeki sıvının yükselmesi de o ölçüde kolay olur. Ancak kılcallık, suyun yükselmesinde diğer faktörlere göre en az etkili olandır. Kılcallık canlı ve cansız yapılarda gerçekleşebilir.
Bitkilerde ksilem öz suyunun yukarılara taşınmasını sağlayan en büyük etki terleme ve kohezyon gerilim teorisi ile açıklanır. Stomada gerçekleşen su kaybına terleme (transpirasyon) denir. Terlemede su buharı, yapraktaki hava boşluklarından stomalar aracılığı ile daha kuru olan dış havaya geçer. Kaybedilen su buharının yerini mezofil hücrelerini örten su filminden gaz durumuna geçen su damlacıkları doldurur. Su filminin buharlaşması, hava ile su kesişme yüzeyinde yüzey gerilimini artırarak negatif basınç potansiyeli oluşturur; bu artış komşu hücrelerden ve hava boşluklarından suyu çeker ve su kökten yukarı doğru emilir. Aynı tür moleküllerin birbirine uyguladığı çekim kuvvetine kohezyon denir; su molekülleri arasında hidrojen bağları kurulur ve bu kuvvet suyun sütun hâlinde çıkmasına katkı sağlar. Terleme kohezyon kuvveti canlı ve cansız yapılarda gerçekleşebilir. Su, ksilem içerisinde birbirine kohezyon kuvveti ile bağlı iken ksilem çeperlerinin iç yüzeyine de adhezyon kuvveti ile tutunur. Yaprak yüzeyinin genişliği, stoma sayısı, iletim demetlerinin sayısı, emici tüy hücrelerinin sayısı terlemeyle doğru orantılıdır.