Genel Botanik

1. Botanik ve kapsamı

Botanik (bitki bilimi), bitkileri her yönüyle inceleyen bilim dalıdır. Başlıca alt dalları şunlardır: bitkilerin dış yapısını inceleyen morfoloji, doku ve hücre yapısını inceleyen anatomi ve sitoloji, yaşam olaylarını inceleyen fizyoloji, bitkileri tanıyıp sınıflandıran sistematik (taksonomi) ve bitkilerin çevreleriyle ilişkilerini inceleyen ekoloji.

Ziraat mühendisliğinin hemen her alanı botanik bilgisine dayanır: kültür bitkilerinin tanınması, ıslahı, yetiştirilmesi, hastalıklarının teşhisi ve yabancı otların tanınması için bitkilerin yapısını, üremesini ve sınıflandırmasını bilmek gerekir. Bu sayfa ağırlıklı olarak üreme, sistematik ve ekoloji konularını kapsar.

2. Bitkilerde üreme

Canlıların soylarını sürdürmek için kendilerine benzer yeni bireyler meydana getirmesine üreme denir. Canlılarda iki temel üreme şekli vardır.

Eşeysiz üreme

Tek bir bireyden, gamet oluşmadan ve döllenme olmadan yeni bireyler meydana gelir; yavrular atasının genetik kopyasıdır.

• Bölünme: Bakteriler ve tek hücreli canlılarda bir hücrenin ikiye bölünmesi.
• Tomurcuklanma: Bira mayası gibi bazı mantarlarda ana hücreden çıkan bir tomurcuğun yeni bireyi oluşturması.
• Sporla üreme: Mantarlarda, karayosunlarında ve eğreltilerde dayanıklı bir zarla çevrili sporlar oluşur; olumsuz koşullarda uzun süre bekleyebilir, uygun koşulda yeni bireyi oluştururlar.
• Vejetatif üreme: Bitkinin bir parçasının yeni bir bitki oluşturmasıdır. Tarımda çok kullanılır: kavak, söğüt ve asmada çelik, meyve ağaçlarında aşı, patateste yumru, çilekte stolon, nane ve ayrıkta rizom, soğan ve lalede soğan ile üretim bunlara örnektir.

Eşeyli üreme ve döl almaşı

Eşeyli üremede dişi ve erkek gametlerin birleşmesiyle (döllenme) oluşan zigottan yeni birey gelişir; mayoz ve döllenme sayesinde genetik çeşitlilik ortaya çıkar. Bitkilerin yaşam döngüsünde haploit (n) gametofit dölü ile diploit (2n) sporofit dölü birbirini izler; buna döl almaşı denir. Sporofit mayozla sporları, gametofit mitozla gametleri oluşturur. Karayosunlarında gametofit, eğreltilerde ve tohumlu bitkilerde sporofit baskındır; tohumlu bitkilerde erkek gametofit polen tanesine, dişi gametofit embriyo kesesine indirgenmiştir.

3. Tozlaşma ve döllenme

Çiçek tozunun (polenin) dişi organa taşınmasına tozlaşma, erkek ve dişi gametlerin birleşmesine döllenme denir. Tozlaşma rüzgârla (anemofili), böceklerle (entomofili), suyla ya da diğer hayvanlarla olabilir. Aynı çiçek ya da aynı bitkinin çiçekleri arasındaki tozlaşmaya kendine tozlaşma, farklı bitkiler arasındakine yabancı tozlaşma denir.

4. Çiçek yapısı ve eşey dağılımı

Çiçek, kapalı tohumluların eşeyli üreme organıdır. Tipik bir çiçek dıştan içe şu kısımlardan oluşur:

• Çanak yapraklar (sepal, topluca kaliks) ve taç yapraklar (petal, topluca korolla): Birlikte çiçek örtüsünü (periant) oluşturur. Taç yapraklar renkleri ve kokularıyla tozlayıcıları çeker.
• Erkek organ (stamen, topluca andrekeum): Başçık (anter) ve sapçıktan (filament) oluşur; başçıkta polenler üretilir.
• Dişi organ (pistil, topluca jineseum): Meyve yapraklarından (karpel) oluşur; yumurtalık (ovaryum), dişicik borusu (stilus) ve tepecikten (stigma) meydana gelir.

Eşey dağılımı

Erkek ve dişi organı aynı çiçekte bulunan çiçeklere hermafrodit (iki eşeyli), yalnızca birini taşıyanlara tek eşeyli çiçek denir. Tek eşeyli erkek ve dişi çiçekler aynı bitki üzerindeyse bitki bir evcikli (monoik; mısır, ceviz), ayrı bitkiler üzerindeyse iki evcikli (dioik; ıspanak, kenevir, hurma) bitkidir. Rüzgârla tozlaşan bitkilerde genellikle gösterişsiz, tek eşeyli çiçekler; böceklerle tozlaşanlarda gösterişli, hermafrodit çiçekler yaygındır.

5. Meyve ve tohum

Döllenmeden sonra yumurtalık gelişerek meyveyi, tohum taslakları ise tohumları oluşturur. Tohum; embriyo, besin dokusu ve tohum kabuğundan meydana gelir. Meyve, tohumu korur ve yayılmasına yardım eder.

6. Bitki sistematiği

Taksonomi, canlıların sınıflandırılması bilimidir. Bitki sistematiği, doğadaki bütün bitkileri tanıyıp akrabalık ilişkilerine göre sınıflandırmayı amaçlar: her taksonun kendine özgü ve ortak özelliklerini belirler, taksonların içindeki varyasyonları ortaya koyar ve bitkileri evrimsel (filogenetik) gelişimlerine göre gruplar. Böylece biyolojinin diğer dallarına, tarıma ve tıbba temel bilgi sağlar.

Tarihsel gelişim

• İlk sınıflandırmalar: İnsanlar bitkileri önce yenen-yenmeyen, zehirli-zehirsiz, ot-çalı-ağaç gibi pratik ölçütlerle ayırdı.
• Theophrastus (MÖ 370–285): Aristoteles’in öğrencisi ve “botaniğin babası”. Historia Plantarum’da 480 bitkiyi ağaç, çalı, yarı çalı ve ot olarak dörde ayırdı; bitki coğrafyası ve ekolojisinin de temelini attı.
• Dioscorides (MS 1. yüzyıl): Çoğu tıbbi olan yaklaşık 600 bitkiyi tanımladı.
• Carl Linnaeus (1707–1778): Species Plantarum (1753) ile bitki türlerini adlandırıp sınıflandırdı ve iki adlı adlandırmayı yerleştirdi. Sistemi, kolay ayırt edilen özelliklere (özellikle erkek organ sayısına) dayandığı için yapay bir sistemdi.
• Doğal ve filogenetik sistemler: Sonraki dönemlerde sınıflandırma birçok özelliğe ve evrimsel akrabalığa dayandırıldı. Günümüzde kapalı tohumluların sınıflandırması büyük ölçüde DNA verilerine dayanan sistemlerle (APG) yapılmaktadır.

7. Taksonomik kategoriler ve teşhis

Benzer özellikteki bireyler, hiyerarşik olarak giderek büyüyen gruplarda toplanır. Bu basamakların her birine kategori, herhangi bir basamaktaki gruba ise takson denir.

Bir bitkinin hangi takson ve türe ait olduğunun belirlenmesine teşhis (tayin) denir; taksonominin temelidir. Teşhis en kesin olarak, bir taksonun dünyadaki bütün türlerini kapsayan monografilerden, bunlar yoksa bir ülke ya da bölgenin bütün bitkilerini inceleyen floralardan ve belirli grupları inceleyen revizyonlardan yapılır. Teşhiste çoğunlukla, birbirine zıt iki özellik arasında seçim yapılarak adım adım ilerlenen dikotom anahtarlar kullanılır.

Yeni bir tür tanımlanırken yazarın türü temsil etmek üzere seçtiği örneğe holotip, onun eşi olan örneklere izotip denir. Bu tip örnekler herbaryumlarda saklanır.

8. Bilimsel adlandırma

Yerel adlar yöreden yöreye değişir ve yanlış anlamalara yol açar: “çam” denildiğinde yöreye göre Pinus, Picea ya da başka bir cins anlaşılabilir; “tesbih ağacı” adı iki ayrı türe verilir. Bu yüzden her bitkinin, uluslararası adlandırma kurallarına göre verilmiş, tek anlamlı, Latince ya da Latinceleştirilmiş bir bilimsel adı vardır.

• Şube, sınıf, takım, familya ve cins adları tek kelimeden oluşur ve büyük harfle başlar.
• Tür adları iki kelimelidir (binominal adlandırma): ilki büyük harfle başlayan cins adı, ikincisi küçük harfle başlayan tür sıfatıdır (epitet). Örnek: Triticum aestivum. Tür adı hiçbir zaman tek kelime olarak yazılmaz.
• Bilimsel adlar metin içinde italik yazılır; ardından türü ilk tanımlayan yazarın adı (kısaltılmış) eklenebilir: Triticum aestivum L. (L. = Linnaeus).
• Alt tür (subsp.) ve varyete (var.) adları üç kelimelidir. Varyete, türden en az bir morfolojik özellikle ayrılan ve türün yayılış alanında gruplar hâlinde bulunan bitkilerdir.
• Kültivar (cv.), insan eliyle seçilmiş ya da geliştirilmiş, özelliklerini koruyarak çoğaltılan kültür çeşididir; adı tırnak içinde yazılır: Picea glauca ’Conica’.

9. Canlı âlemleri

Canlılar hücre yapılarına göre ikiye ayrılır: çekirdeği zarla çevrili olmayan prokaryotlar (bakteriler ve arkeler) ve zarla çevrili çekirdeği ve organelleri olan ökaryotlar. Carl Woese ve arkadaşları 1990’da canlıları Bakteriler, Arkeler ve Ökaryotlar olmak üzere üç üst âleme (domain) ayırmayı önermiştir.

Eskiden “tohumsuz bitkiler” olarak bitkiler âleminde incelenen gruplar bugün farklı âlemlerde yer alır:

• Mavi-yeşil algler (siyanobakteriler) bakteriler arasındadır.
• Diğer algler ile fungus benzeri protistler (cıvık mantarlar, Oomycota ve plazmodioforlar) Protista içinde yer alır.
• Gerçek mantarlar (Chytridiomycota, Zygomycota, Ascomycota, Basidiomycota) ayrı bir âlem olan Fungi’yi oluşturur.
• Bitkiler âleminde tohumsuz bitkilerden yalnızca karayosunları ve eğreltiler kalmıştır.

Virüsler ve proteinden ibaret enfeksiyöz parçacıklar olan prionlar hücresel yapıda olmadıkları için bu âlemlerin dışında değerlendirilir. Bakterilerin ve mantarların bir kısmı hastalık yapsa da çoğu; besin döngüsünde ayrıştırıcı, azot bağlayıcı, fermantasyon ve antibiyotik üretiminde kullanılan yararlı canlılardır.

10. Karayosunları ve eğreltiler

11. Açık tohumlular (Gymnospermae)

Adı Yunanca gymnos (açık) ve sperma (tohum) sözcüklerinden gelir: tohum taslakları meyve yaprağıyla örtülmemiş, açıktadır; bu yüzden meyve oluşmaz. Çoğunlukla ağaç, nadiren çalı formundadırlar, tamamen odunsudur ve büyük çoğunluğu her dem yeşildir.

• Çiçekler tek eşeylidir ve kozalaklar hâlinde toplanır. Erkek kozalaklar, bir eksen üzerinde kiremit gibi dizilmiş, polen keseleri taşıyan pullardan oluşur; bir kozalak milyonlarca polen üretebilir. Çam gibi bazı türlerin polenlerinde rüzgârla taşınmayı kolaylaştıran hava keseleri bulunur.
• Dişi kozalakların pulları üzerinde tohum taslakları açıkta bulunur.
• Tozlaşma rüzgârla olur; tek döllenme görülür (bkz. tozlaşma ve döllenme).
• Odunlarında iletim için yalnızca trakeitler bulunur; trakeler yoktur.

Çam, ladin, göknar, sedir, ardıç, servi, porsuk ve ginkgo bu grubun üyeleridir. Ormancılıkta odun ve kâğıt hammaddesi, reçine, süs bitkisi ve çam fıstığı gibi ürünler bakımından büyük ekonomik öneme sahiptir.

12. Kapalı tohumlular ve çenek sayısı

Kapalı tohumlular (Angiospermae, çiçekli bitkiler), kara bitkilerinin en çeşitli grubudur; yaklaşık 64 takım, 416 familya ve 300 binden fazla türü kapsar. Tohum taslakları yumurtalığın içinde kapalıdır; döllenmeden sonra yumurtalık meyveye dönüşür. Çiçekleri genellikle hermafrodittir, çiçek örtüsü çanak ve taç yapraklara ayrılmıştır, çift döllenme ve endosperm vardır, odunlarında trakeitlerin yanında trakeler de bulunur. İlk kez Kretase döneminde ortaya çıkmışlardır. Kültür bitkilerinin neredeyse tamamı bu gruptandır.

Kapalı tohumlular embriyolarındaki çenek (kotiledon) sayısına göre iki büyük gruba ayrılır:

13. Bitki ekolojisi

Ekoloji terimini ilk kez 1866’da Alman biyolog Ernst Haeckel kullanmıştır; Yunanca oikos (ev) ve logos (bilim) sözcüklerinden gelir. Bugün ekoloji, canlıların kendi aralarındaki ve çevreleriyle olan karşılıklı ilişkilerini inceleyen bilim dalı olarak tanımlanır. Bitki ekolojisi bu ilişkileri bitkiler açısından inceler.

Çevre faktörleri

Bitkilerin büyümesini, yapısını ve çoğalmasını etkileyen çevre faktörleri beş grupta toplanır: iklim (ışık, sıcaklık, yağış, nem, rüzgâr), edafik (toprak), pirik (yangın), coğrafik ya da topografik (yükselti, bakı, eğim) ve biyotik (diğer canlılar ve insan) faktörler. Bir canlının yaşayabilmesi için her faktörün belirli sınırlar içinde olması gerekir; en kıt olan faktör büyümeyi sınırlar.

Ekosistem

Bir alandaki canlılar (biyotik bileşen) ile cansız çevreleri (abiyotik bileşen) birbirinden ayrılamayacak kadar iç içedir. Canlı ve cansız bileşenlerin enerji akışı ve madde döngüsüyle birbirine bağlandığı bu bütüne ekosistem denir. Ekosistemde:

• Üreticiler (yeşil bitkiler) fotosentezle güneş enerjisini kimyasal enerjiye dönüştürür.
• Tüketiciler (otçullar, etçiller) bu enerjiyi besin zinciriyle bir basamaktan diğerine aktarır.
• Ayrıştırıcılar (bakteri ve mantarlar) ölü organik maddeyi parçalayarak mineralleri yeniden toprağa kazandırır.

Enerji ekosistemde tek yönlü akar ve her besin basamağında büyük bölümü ısı olarak kaybolur; madde ise döngüler hâlinde yeniden kullanılır. Tarla da insanın yönettiği bir ekosistemdir (agroekosistem); ekim nöbeti, organik madde yönetimi ve biyolojik mücadele bu ekolojik ilkelere dayanır.

Kavramlar sözlüğü

Botanik

Bitkileri yapı, işlev, üreme, sınıflandırma ve çevre ilişkileri bakımından inceleyen bilim.

Vejetatif üreme

Bitkinin bir parçasından yeni bir bitki oluşması.

Döl almaşı

Haploit gametofit ve diploit sporofit döllerin birbirini izlemesi.

Gametofit

Gametleri oluşturan haploit (n) döl.

Sporofit

Mayozla spor oluşturan diploit (2n) döl.

Tozlaşma

Polenin dişi organa taşınması.

Çift döllenme

Kapalı tohumlularda bir spermanın yumurtayı, diğerinin kutup çekirdeklerini döllemesi.

Endosperm

Kapalı tohumlularda çift döllenmeyle oluşan triploit besin dokusu.

Hermafrodit çiçek

Erkek ve dişi organı aynı çiçekte bulunan çiçek.

Bir evcikli (monoik)

Erkek ve dişi çiçekleri aynı bitkide bulunan bitki.

İki evcikli (dioik)

Erkek ve dişi çiçekleri ayrı bitkilerde bulunan bitki.

Kariyopsis

Tahıllarda meyve kabuğunun tohum kabuğuyla kaynaştığı tek tohumlu kuru meyve (dane).

Takson

Herhangi bir sınıflandırma basamağındaki grup.

Dikotom anahtar

Zıt iki özellik arasında seçim yapılarak ilerlenen teşhis anahtarı.

Holotip

Yeni bir tür tanımlanırken türü temsil etmek üzere seçilen örnek.

Binominal adlandırma

Türlerin cins adı ve tür sıfatından oluşan iki kelimeyle adlandırılması.

Kültivar (cv.)

İnsan eliyle seçilmiş ya da geliştirilmiş kültür çeşidi.

Prokaryot

Zarla çevrili çekirdeği olmayan canlı.

Çenek (kotiledon)

Embriyodaki ilk yaprak; sayısı tek ve çift çeneklileri ayırır.

Ekosistem

Canlılar ile cansız çevrelerinin enerji akışı ve madde döngüsüyle bağlı olduğu bütün.

Kendini dene

Her soruda bir seçeneğe tıkla; doğru cevap ve açıklaması hemen görünür.