Katalog

DOĞ A Ağaçlar nasıl su içer? Elsiz, dilsiz, ayaksız, dudaksız ağaçların tepesine kadar su nasıl yükselebiliyor? Ömer Kuleli Osman Gürel C ukurova'nın duzunde, ağustosun sarı sıcağında saatlerce pamuk toplayıp dılı damağına yapışan ır+ gat Ahmet de ış ortağı ıle yaptığı uzun ve çekışmelı tenıs maçını kan ter ıçtnde bıtıren dışsatımcı Ahmet beyefendı de susayan kışılerın ortak davranışlarını gösterırler Kedınız suyu emmez ama puturlu dılını bızden çok daha hızlı hareket ettırerek suya daldırın çıkarır ve susuzluğunu gıderır Kuşlar suyu ağızlarına alırlar, sonra başlarını yukarıya kaldırarak yerçekımınden yararlanıp boğazlarından aşağıya akıtırlar Yaşamın on koşulu olan suyun mılyonlarca turden canlılarca çevreden sağlanması, bırbırıne benzemeyen davranış ve sureçlerle gerçekleştırılır Metrelerce uzayabılen, yuzyıllarca yaşayabılen, ama elsız, ayaksız, dılsız dudaksız koca ağaçların tepesine su nasıl çıkabilmektedır? Olayı çozumlemeye ağaçlarda kutle aktarımını yapan sıstemlerı ıncelemekle başlayabılırız Yapraklarda oluşan fotosentez urunlerı, ağacın obur bolgelerıne soymuk (= fluem) adı verılen canlı hucreler aracılığı ıle taşınırlar Köklerden yukarıya, yapraklara kadar suyun ıletılmesı ıse odun boruları (= xlem) ıle sağlanır Odun boruları sıtoplazmasını yıtırmışolu hucrelerden oluşmuşlardır Boyları 75 metreye kadar uzayan bu kılcal boruların çapları 0,50 05 mm arasında değışır Suyun bu kılcal borularda yukselmesı acaba hangı fızık yasalarıyla açıklanabılır dersınız? Hepımız bır şışedekı meyva suyunu ınce bır kamış daldırıp emerek ıçmışızdır Her ne kadar boyle yaptıklarına ılışkın bır kanıt yoksa da ağacımızın da koklerıne gelen suyu bu yontemle ıçıne çektığını varsayalım Derın bır kuyuya boru daldırıp bır tulumba ıle su çıkarmak da aynı ışlemdır Bu yontemle suyu ancakiOm yukseltebılırsınız Borudakı su sutununun basıncı, kuyu uzerındekı başınçla kı bu yaklaşık 1 atmosferdır denkleşır ve su daha yukseğe çıkmaz Akıllı ağacımız da ancak bu kadar uzayabılır* ğunu suyun adeta bardağa tırmandığını gozleyebılırsınız Bır kılcal cam boruyu suya soktuğunuzda yukselme çok daha belırgın olarak görulebılır Bulundukları kabı ıslatan sıvılarda orneğın cam kab ve su sıstemındesıvı molekullerı ıle kabın çeperındekı molekuller arasındakı çekım kuvvetı, sıvı molekullerının kendı aralarındakı çekım kuvvetlerınden daha buyuktur Kılcal borulardakı tır manmanın nedenı budur Şekll 1 'de abartılı çızılmış kılcal borudan sıvının yukselışı gosterılmıştır Ağaçların susuzluğunu gıdermede odun söz konusu olabılır Gerçekten de ılkbaharda ozsuyunun yukselışı bu yolla olur Kokler geçen yaz boyunca buyuk oranda şeker uretmışlerdır Kıştan sonra toprağın donu çozuldukçe taban suyu kök hucrelerıne dolar borularının kılcallık etkılerını hesaplarsak gene duş kırıklığına uğrayabılırız 0,05 mm çapındakı, sılındır bıçımınde bır odun borusunda kılcallık etkısıyle suyun çıkabıleceğı en buyuk yukseklık ancak 75 santımetredır' Dallara su aktarımının bır başka yolu geçişim olayı olabılır Saatlerce yol yuruduğunuz ya da ayakta kcldığınız gunlerı anımsayın Yorgun argın eve donduğunuzde şışmış ayaklarınızı dınlendırmek ıçın bol tuzlu su ıçıne soktuğuniızda geçışım olayı ıle hucrelerınızdek' fazla sudan kurtulursunuz Hucre zarları su molekullennı geçıren ama orneğın şeker molekullennı geçırmeyen zarlardır Böyle yarı geçırgen zarların bır yanında derışımı duşuk, obur yanında yuksek çozeltıler bulunduğunda, bır sure sonra seyreltık bölgeden derışık bölgeye çözucu molekullerı geçerler Şekil 2'de geçışımın başlangıç ve denge durumları çızılmıştır Ağaçlarda suyun yukselmesı, ancak ozsu CM basıncı odun borularındakı suyu denıze ıt melıdır' Gerçekteyse ters geçışımle denızden ağaca su geçeri Bunun gerçekleşmesı ıçın denızdekı basıncın ağacın tepesındekı basınçtan en az 26 atmosfer buyuk olması gerekır Gelgelelım denız yuzeyındekı basınç 1 atmosferdır O halde odun borularındakı basınç 26 atmosferden daha duşuk olmalıdır1 Eksı basınç olur mu 9 Olur Bakın nasıl oluyor Tanım olarak bırım alandakı yuzeye dıkey olarak uygulanan kuvvete basınç adını verıyorduk Daha genelleştırırsek gaz ya da sıvı bır akışkanın çevresıne uyguladığı ve dışarıya yonelık bırım alan başına kuvvete ya da çevresının akışkana uyguladığı, ıçerıye bastıran kuvvete basınç derız Bu her ıkı durum ıçın basınç artı nıcelık özellığındedır O halde akışkanın çevreye uyguladığı ıçerı çeken ya da çevrenın akışkana uyguladığı dışarı çeken kuvvetlerın bırım alan başına değerlerını eksi basınç olarak adlandırabılırız yunda çözunmuş madde denşımının yeraltı suyundakınden yuksek olması durumunda ve odun borularındakı özsuyuna geçışerek yukarı doğru zorlar Ozsuyunun çıkabıleceğı yukseklık geçışım basıncına bağlıdır Orneğın 30 m boyundakı bır ağacın tepesine ozsuyunu çıkaracak geçışım basıncı yaklaşık 3 atmosfer kadardır Bu basıncı saglayacak olan özsuyu derışımı ıse desımetre kupte 0 12 mol olmalıdır ilkbaharda ozsuyundakı şeker derışımı bu değerden yuksek olduğundan ozsuyunun yukselmesı doğaldır ancak yazın derışım azalır ve dolayısıyla geçışım basıncı yetersız kalır Eksi basınç olur mu? Tuzlu denız suyunda buyuyen mangrove ağaçlarında suyun yukselmesı geçışım olayı ıle açıklanamaz Kökler tuzlu sudadır Denız suyunun derışımı desımetrekupte 1,08 mol olursa yaklaşık 26 atmosferlık geçışım Eksı basıncın pratıkte elde edılışını Şekıl 3'tekı duzenekle ızleyelım Tepesine kadar doldurulmuş dıkey boru alttakı hazne ıle bağlantılıdır Başlangıçta depo atmosfere açık olduğundan dıkey borudakı sıvı dökulmeden durur Deponun uzerındekı hava bır pompayla boşaltılırsa olağan koşullarda dıkey borudakı sıvı duzeyı duşer Ancak sıstem ve sıvı olağanustu temız ve katışıksız ıse basıncı çok duşursek bıle sıvı sutunu kopmadan durur Çekışe dırenen sıvı sutunu gerılım altında olur Duyarlı teknıkleıle 300 atmosferlık eksı basınçlara ulaşılabılmıştır Işte ağaçların odun borularındakı suyun da eksı basınç gosterdığı duşunulebılır Kararsız ve gerılım altındakı su, sankı uzerınden çekılen bır ıp gıbı bıtkı ıçınde yukselır ve yaprak yuzeylerınden buharlaştıkça yerını komşu molekullere bırakır Kopmayan su sutunu, turdeş yapışma kuvvetlerıyle bırbırlerıne tutunan bır molekuller zıncırıdır Ağaç tepelerınde su basıncı en eksı değerındedır Aşağıya ındıkçe daha az eksı olur Örneğın ağacın tepesınde basınç 30 atmosfer olursa 30 m aşağıda 27 m değerını alır Deneysel araştırmalar sonunda ağaçların odun borularında suyun eksı basınç etkısıyle yukseldığı kanıtlanmıştır Insanoğlunun laboratuvarlarda gelışmış aygıtlar ve ozel teknıkler kullanarak bın zorlukla sağlayabıldığı eksı basınç koşullannı, bahçenızdekı kavak ağacının sessız sedasız sağlayabılmesı, doğadan oğreneceğimiz daha çok şey olduğunun bır gostergesıdır i . Kılcal olaylar Sıvıların yukselmelerıne yol açan bır başka özellıklerı yuzey gerılımlerden kaynaklanan kılcallıklarıdır Bardağınızdakı suya dıkkatlı bakarsanız, orta kesımde durgun ve yatay olan yuzeyın cam kenarlarında bozulduInsanoğlunun laboratuvarlarda gelışmış aygıtlar ve özel teknıkler kullanarak bınbır zorlukla sağlayabıldığı eksı basınç koşullannı, bahçemızdekı kavak ağacının sessız sedasız soğlayabllmesl, doğadan öğreneceğımız çok şey olduğunun blr göstorgesıdir. T h 0 1 J