TOPRAKTAKİ İYONLARIN BİTKİLER TARAFINDAN ALINMA MEKANİZMASI

Bitkilerin toprak çözeltisindeki veya katı yüzeyde adsorbe edilmiş maddeleri kolloidal değişim yoluyla alması ve kök üzerinde adsorbe et¬mesinden sonra iyonların bitki içine girişinin iki ayrı mekanizması vardır. Bunlar, " Pasif veya Aktif Absorpsiyon" dur.
Pasif absorpsiyonda iyonların metabolik enerjiye gereksinim göstermeden difüzyon, osmozis ve iyon değişimi gibi fizikokimyasal olay¬larla kök içine girmesi söz konusudur. Bu yolla daha çok katyonlar alınır. Çok az da olsa anyon alımı da gerçekleşir. Bitki bir tuz çözeltisi içine konursa, bu tuz çözeltisinden belli miktarda iyonu bünyesine alır. Aynı bitki bu defa kökleri yıkanıp, hemen saf su içine konulsa, daha önce aldığı bazı maddelerini saf suya geri verir. Bitki dokusuyla su arasında bağımsız bir difüzyon olayı gerçekleşir. Bu karşılıklı yönde meydana gelen ve iyonların bağımsız olarak girip çıktıkları bitki do¬kusunun dış kısmındaki bu bölüme "DIŞ YÖRE (DY) " veya "BAĞIMSIZ YÖRE (BY)" adı verilir. Ancak bitkide bu bağımsız yörenin yeri başlangıçta tam olarak saptanamamıştır. Hücre duvarları olabildiği gibi, sitoplazmamn bir bölümünü de kapsayabilir şeklinde yorum yapılmıştır. Ancak daha sonra yapılan araştırmalarda, dıştaki toprak çözeltisiyle bağımsız yöre arasında denge oluştuğu zaman bağımsız yöredeki iyon konsantrasyonunun dıştaki çözeltinin birim hacminde bulunan iyon miktarına bölünmesiyle bağımsız yöre alanının hesaplanabileceği anlaşılmıştır. Bu durumda bağımsız yöreye yeni bir tanımlama geti¬rilerek "ZAHİRİ BAĞIMSIZ YÖRE (ZBY)" deyimi kullanılmaya başlanmıştır.
(BY' deki iyon konsantrasyonu) |i,mol/g ağırlık
ZBY = = ml/g
(Dıştaki çözeltinin iyon konsantrasyonu) (imol/ml
Hesaplama yoluyla belirlenen bu bölgenin kökte 0.10-0.15 ml/g taze ağırlıkta bir yer olabileceği saptanmıştır. Zahiri bağımsız yöre üzerinde yapılan çalışmalar genişledikçe, bu yörenin "SU BAĞIMSIZ YÖRESİ (SBY)" ve "DONAN BAĞIMSIZ YÖRESİ (DBY) " şeklinde iki bölgeden oluştuğu, ancak su bağımsız yöresinin (SBY) daha fazla bir alanı kap¬ladığı bulunmuştur. Bitkilerde iyon alımı sadece yukarıda anlatılan olaylarla meydana gelmez. Bitkinin metabolik enerji kullanmasıyla da, yani aktif absorbsiyonla da besin maddesi alma gerçekleşebilir.
Aktif veya metabolik absorpsiyonla besin maddelerinin alımı sırasında belli miktarda bir enerji harcanır. Ancak bu enerji har¬canmasıyla bitkide absorpsiyon yoluyla iyon alımı veya iyon birikimi meydana gelir. Özellikle düşük sıcaklıklarda, metabolik aktiviteyi geri¬leten ve bitki enerjisini düşüren inhibitörlerin (engelleyicilerin) devreye girmesiyle bitkilerdeki iyon alımı ve birikimi büyük ölçüde azalmaktadır. Buna karşın toprağın ısınması bu aktiviteyi hızlandırmakta ve iyon alımı da artmaktadır. Seyreltik bir besin çözeltisinde bitki öz suyunda bulunan iyonların miktarı, çözeltide bulunan iyon konsantrasyonunun 10-10000 kez daha fazlasıdır. Bitkilerin geliştikleri ortamdan besin maddelerini almaları çoğunlukla osmotik veya biyokimyasal po¬tansiyelle ve karşıt yönde iyon alımı ile gerçekleşir.
Pasif absorpsiyonla kökün dış yöresinden alman iyonlar, metabolik enerji kullanılarak (aktif veya metabolik absorpsiyonla), özel taşıyıcılar yardımıyla kökün iç yöresine taşınır. Zahiri bağımsız yöre dikkate alındığında difüzyon yoluyla iyonlar sitoplazmanm dış bölümüne ser¬bestçe girip çıkabilmekte, iç yöreye girip çıkamamaktadır. Bu durum, kökün dış yöresi ile iç yöresi arasında iyonların bağımsız geçişine izin vermeyen bir engelin ortaya çıktığını göstermektedir. Kökün dış yöresindeki iyonlar özel taşıyıcılarla bileşerek bu geçirgen olmayan kısımdan, yani zardan (membrandan) geçerek, kökün iç kısmına ulaşmaktadır. İyon geçişine yardımcı olan taşıyıcılara "Taşıyıcı-iyon kompleksi " adı verilir. İyonlar, taşıyıcı iyon kompleksiyle bir ortaklık oluşturarak, geçirgen olmayan zardan geçmelerini sağlarlar. Konuyu bi¬raz daha açarsak, topraktan kökün dış yöresine giren bir (K+) iyonu zar¬dan geçemeyince bitki içindeki taşıyıcı iyon kompleksinin R taşıyıcısı ile bileşerek "KR" kompleksini oluşturur. Bu arada H iyonu açığa çıkar.KR kompleksi zardan geçer ve K iyonu böylece iç yöreye taşınır. İç yörede KR kompleksi parçalanır ve K iyonu R taşıyıcısından ayrılır. Bu taşınma işlemi tek yönlüdür. İyonlar sadece iç tarafa taşınır ve iç yöreye gelen iyon tekrar dış yöreye geçemez. Taşıyıcı iyon kompleksi ise bitki bünyesinden H iyonu alarak tekrar dış yöreye RH olarak çıkar. Zarın ge¬tirdiği kısıtlamadan dolayı bitki kökleri kendileri için gerekli duyduğu iyonları seçerek alır,.istemediklerini almaz. Bu durum, bitkilerin iyonları farklı şekilde absorbe ettiklerini ve bunları bünyelerinde bi¬riktirdiklerini, değişik bitkilerde değişik özel taşıyıcıların bulunabileceği gerçeğini ortaya koymuştur. Yine taşıyıcıların bir kaç değişik iyonu taşımayabilme özelliği olduğundan, iyonlar arasında taşıyıcı kompleksle ortaklık oluşturma yönünden bir yarışma bulunmaktadır. Nitekim yapılan çalışmalarda potasyum (K+) ile sezyum (Cs+), kalsiyum (Ca++) ile baryum (Ba++), brom (Br~) ile klor (Cl~) arasında bu tür bir etkileşim bulunduğu denemeler sonucu saptanmıştır