Bitkilerde Yönelme Hareketleri ve Deney

Bitkilerde Yönelme Hareketlerinin Deneysel Olarak İncelenmesi

Bitkiler bulundukları yerden başka bir yere gidemez. Ancak ışık, yer çekimi, su, dokunma ve kimyasal maddeler gibi çevresel uyaranlara karşı büyüme yönlerini değiştirerek tepki oluşturabilirler.

Bitki organlarının bir uyaranın geldiği yöne bağlı olarak gerçekleştirdiği büyüme hareketlerine tropizma veya yönelme hareketi denir.

Bir yönelme hareketini yalnızca gözlemlemek, bu hareketin nedenini kesin olarak açıklamak için yeterli değildir. Hareketin hangi uyaranın etkisiyle gerçekleştiğini anlayabilmek için kontrollü bir deney yapılması gerekir.

Deneysel çalışmada cevaplanacak temel sorular

• Bitki hangi uyarana tepki vermektedir?
• Bitki organı uyarana doğru mu, uyaranın tersine mi büyümektedir?
• Gözlenen hareket gerçekten uyaranın yönüne bağlı mıdır?
• Bitkinin yönelmesini etkileyebilecek başka faktörler var mıdır?
• Deney ve kontrol grubu arasında hangi farklılıklar oluşmuştur?

Bilimsel deneyin temel aşamaları

1. Gözlem: Bitkide meydana gelen yönelme fark edilir.
2. Araştırma sorusu: Gözlenen olayla ilgili cevaplanabilir bir soru oluşturulur.
3. Hipotez: Araştırma sorusuna yönelik sınanabilir bir açıklama geliştirilir.
4. Deney tasarımı: Deney ve kontrol grupları oluşturulur.
5. Veri toplama: Bitkinin büyüme yönü, boyu veya eğilme açısı kaydedilir.
6. Veri analizi: Deney ve kontrol grupları karşılaştırılır.
7. Sonuç: Hipotezin desteklenip desteklenmediği açıklanır.

Deneylerde kullanılabilecek ölçümler

• Bitki gövdesinin ışık kaynağına göre eğilme açısı
• Kökün veya gövdenin uzama miktarı
• Yön değiştiren bitki sayısı
• Yönelmenin başlaması için geçen süre
• Deney ve kontrol grubundaki ortalama büyüme miktarı

Gözlemlerin yalnızca “eğildi” veya “eğilmedi” şeklinde kaydedilmesi yeterli olmayabilir. Cetvel, açıölçer, fotoğraf veya çizim kullanılması sonuçların daha nesnel değerlendirilmesini sağlar.

Fototropizma ve Asimetrik Büyüme

Bitki organlarının ışık uyaranının yönüne bağlı olarak gösterdiği büyüme hareketine fototropizma denir.

• Gövdenin ışığa doğru büyümesi pozitif fototropizmadır.
• Bir bitki organının ışıktan uzaklaşarak büyümesi negatif fototropizmadır.

Bir bitki her yönden eşit ışık aldığında gövdenin iki tarafındaki hücreler birbirine yakın hızlarda uzar. Bu nedenle gövde büyük ölçüde düz gelişir.

Işık yalnızca bir yönden geldiğinde ise gövdenin iki tarafındaki büyüme hızı farklılaşabilir. Gövdenin gölgede kalan tarafındaki hücreler, ışık alan taraftaki hücrelerden daha fazla uzar. Bu farklı büyüme sonucunda gövde ışık kaynağına doğru eğilir.

Tek yönlü ışık → Oksinin asimetrik dağılımı → Gölgede kalan tarafta daha fazla uzama → Gövdenin ışığa yönelmesi

Oksinin rolü

Oksin, bitkinin büyüme ve gelişmesinde görev alan hormonlardan biridir. Özellikle genç sürgünlerde hücrelerin uzamasını etkileyebilir.

Tek yönlü ışık etkisinde oksinin gövdenin gölgede kalan tarafında daha etkili olması, bu taraftaki hücrelerin daha fazla uzamasına neden olur. Gövdenin iki tarafında oluşan bu büyüme farkına asimetrik büyüme denir.

Gövde ucunun önemi

Tek çenekli bitkiler çimlenirken genç sürgün ucunu koruyan kılıf şeklindeki yapıya koleoptil denir.

Koleoptillerle yapılan deneyler, ışığın özellikle sürgün ucunda algılandığını göstermiştir. Ancak yönelme hareketi sürgün ucunun hemen altındaki uzama bölgesinde gerçekleşir.

Bu durumda bitkinin bir bölgesi uyaranı algılarken başka bir bölgesi tepkiyi oluşturabilir.

Işığın algılanması ile tepkinin oluşması arasındaki ilişki

1. Işık sürgün ucunda algılanır.
2. Bitki içinde büyümeyi düzenleyen kimyasal bir sinyal oluşur.
3. Bu sinyal uzama bölgesine iletilir.
4. Gövdenin iki tarafındaki hücrelerin uzama hızları farklılaşır.
5. Gövde ışık kaynağına doğru eğilir.

Deney: Işığın Yönünün Bitki Gövdesinin Büyümesine Etkisi

Deneyin amacı

Tek yönden gelen ışığın bitki gövdesinin büyüme yönü üzerindeki etkisini gözlemlemek.

Araştırma sorusu

Işığın yalnızca bir yönden gelmesi bitki gövdesinin büyüme yönünü değiştirir mi?

Hipotez örneği

Bir bitki yalnızca tek yönden ışık alırsa gövdesi ışığın geldiği yöne doğru büyür.

Malzemeler

• Aynı tür ve benzer büyüklükte en az 6 genç fasulye veya mercimek fidesi
• İki özdeş saksı veya kap
• Aynı özellikte toprak
• İki karton kutu
• Makas veya maket bıçağı
• Bir ışık kaynağı
• Cetvel
• Açıölçer
• Etiket ve kalem
• Fotoğraf çekebilen bir cihaz

Deney grupları

Deney grubu: Fideler, yalnızca bir yüzünde pencere bulunan karton kutunun içine yerleştirilir. Işık yalnızca bu açıklıktan gelir.

Kontrol grubu: Fideler, üst bölümünden eşit ışık alan veya bütün yönlerden benzer şekilde aydınlatılan bir ortamda tutulur.

Deneyin yapılışı

1. Aynı tür, yaş ve büyüklükteki fideleri iki gruba ayırınız.
2. Her grupta en az üç fide bulunmasına dikkat ediniz.
3. Deney grubu için karton kutunun yan yüzlerinden yalnızca birinde küçük bir pencere açınız.
4. Deney grubundaki fideleri kutunun içine yerleştiriniz.
5. Kontrol grubundaki fidelerin ışığı yukarıdan veya bütün yönlerden eşit şekilde almasını sağlayınız.
6. Her iki gruba eşit miktarda su veriniz.
7. Grupları aynı sıcaklıkta ve aynı süre boyunca bekletiniz.
8. Fidelerin başlangıçtaki boylarını ve gövde yönlerini kaydediniz.
9. Her gün aynı saatte fidelerin boylarını ve eğilme açılarını ölçünüz.
10. Bitkileri mümkünse aynı uzaklıktan fotoğraflayınız.
11. Gözlemlerinizi en az dört veya beş gün sürdürünüz.

Deneydeki değişkenler

• Bağımsız değişken: Işığın geliş yönü
• Bağımlı değişken: Bitki gövdesinin büyüme yönü veya eğilme açısı
• Kontrol edilen değişkenler: Bitki türü, fide yaşı, başlangıç boyu, toprak miktarı, su miktarı, sıcaklık, ışık şiddeti, ışık alma süresi ve deney süresi

Fototropizma Deneyinde Veri Toplama ve Analiz

Deney sonuçlarının güvenilir biçimde değerlendirilebilmesi için gözlemlerin düzenli olarak kaydedilmesi gerekir.

Örnek veri tablosu

Gün	Deney grubunun ortalama boyu	Deney grubunun ortalama eğilme açısı	Kontrol grubunun ortalama boyu	Kontrol grubunun ortalama eğilme açısı
Başlangıç
1. gün
2. gün
3. gün
4. gün
5. gün

Eğilme açısı nasıl ölçülebilir?

Bitkinin başlangıçtaki dik konumu sıfır derece kabul edilebilir. Gövdenin bu dik çizgiden ışık yönüne doğru yaptığı açı, açıölçer veya fotoğraf üzerinde çizilen yardımcı çizgilerle ölçülebilir.

Birden fazla fide kullanıldığında her fidenin eğilme açısı ayrı ayrı ölçülmeli ve grubun ortalaması hesaplanmalıdır.

Ortalama eğilme açısı = Fidelerin eğilme açılarının toplamı ÷ Fide sayısı

Sonuçların grafikle gösterilmesi

Deney sonunda yatay eksene günler, dikey eksene ortalama eğilme açısı yazılarak çizgi grafiği hazırlanabilir.

Deney ve kontrol grupları aynı grafik üzerinde gösterildiğinde iki grup arasındaki fark daha kolay görülebilir.

Beklenen gözlem

• Tek yönden ışık alan deney grubundaki gövdelerin ışık açıklığına doğru eğilmesi beklenir.
• Eşit aydınlatılan kontrol grubundaki gövdelerin daha dik büyümesi beklenir.
• Deney grubundaki eğilme açısının zamanla artması beklenebilir.

Sonucun yorumlanması

Deney grubundaki fideler ışık kaynağına doğru yönelirken kontrol grubundaki fideler belirgin bir yönelme göstermiyorsa, sonuçlar ışığın geliş yönünün gövdenin büyüme yönünü etkilediği hipotezini destekler.

Sonuç beklenenden farklı çıkarsa

Fidelerin ışığa yönelmemesi hipotezin hemen yanlış olduğu anlamına gelmez. Önce deney koşulları kontrol edilmelidir:

• Fideler yeterince sağlıklı mıydı?
• Işık gerçekten yalnızca bir yönden mi geldi?
• Deney süresi yeterli miydi?
• Bitkiler yeterli su aldı mı?
• Kutunun iç sıcaklığı aşırı yükseldi mi?
• Fideler başlangıçta farklı yönlere eğilmiş miydi?

Deney: Yer Çekiminin Kök ve Gövde Gelişimine Etkisi

Bitki organlarının yer çekimi uyaranına bağlı olarak gerçekleştirdiği büyüme hareketine gravitropizma denir.

• Kökler yer çekimi yönünde gelişerek pozitif gravitropizma gösterir.
• Gövdeler yer çekiminin tersine doğru gelişerek negatif gravitropizma gösterir.

Deneyin amacı

Çimlenmiş tohumların konumu değiştirildiğinde kök ve gövdenin büyüme yönünde meydana gelen değişiklikleri gözlemlemek.

Araştırma sorusu

Çimlenmiş bir tohumun konumu değiştirilirse kök ve gövde büyüme yönlerini değiştirir mi?

Hipotez örneği

Çimlenmiş bir tohum yatay konuma getirilirse kök yer çekimi yönüne, gövde ise yer çekiminin ters yönüne doğru kıvrılarak büyür.

Malzemeler

• Çimlendirilmiş fasulye veya mercimek tohumları
• Şeffaf kap veya geniş ağızlı kavanoz
• Nemli pamuk veya kâğıt havlu
• Etiket ve kalem
• Cetvel
• Fotoğraf çekebilen bir cihaz

Deneyin yapılışı

1. Tohumları nemli pamuk üzerinde çimlendiriniz.
2. Kökü belirginleşen ve benzer gelişim düzeyindeki tohumları seçiniz.
3. Tohumların bir bölümünü kökleri aşağıya bakacak şekilde yerleştiriniz.
4. Diğer tohumları kökleri yana veya yukarı bakacak şekilde yerleştiriniz.
5. Kapların nem, ışık ve sıcaklık koşullarını aynı tutunuz.
6. Köklerin ve sürgünlerin yönlerini başlangıçta çizerek veya fotoğraflayarak kaydediniz.
7. Her gün aynı saatte kök ve sürgünlerin büyüme yönlerini gözlemleyiniz.
8. Bir veya iki gün sonra kök ve sürgünlerde oluşan kıvrılmaları karşılaştırınız.

Beklenen sonuç

Başlangıçta hangi yönde yerleştirilmiş olursa olsun köklerin zamanla aşağıya, sürgünlerin ise yukarıya doğru yönelmesi beklenir.

Bu gözlem, köklerin pozitif; gövdelerin ise negatif gravitropizma gösterdiğini destekler.

Sonuçların açıklanması

Yer çekimi bitkinin kök ve gövdesinde farklı büyüme tepkileri oluşturur. Kökün aşağı doğru büyümesi bitkinin toprağa tutunmasını ve su ile minerallere ulaşmasını sağlar. Gövdenin yukarı doğru büyümesi ise yaprakların ışığa ulaşmasına yardımcı olur.

Deney: Su Miktarının Köklerin Büyüme Yönüne Etkisi

Köklerin suyun veya nemin daha fazla olduğu bölgeye doğru büyümesine pozitif hidrotropizma denir.

Deneyin amacı

Topraktaki nem dağılımının köklerin büyüme yönü üzerindeki etkisini gözlemlemek.

Araştırma sorusu

Kökler, nem miktarının daha fazla olduğu bölgeye doğru gelişir mi?

Hipotez örneği

Bir ortamın bir tarafı diğer tarafından daha nemliyse bitki kökleri nemli bölgeye doğru daha fazla gelişir.

Malzemeler

• Benzer gelişim düzeyinde çimlendirilmiş tohumlar
• Şeffaf ve geniş bir kap
• Pamuk veya kâğıt havlu
• Su
• Damlalık
• Cetvel
• Etiket ve kalem

Deneyin yapılışı

1. Şeffaf kabın tabanına pamuk veya kâğıt havlu yerleştiriniz.
2. Kabın bir tarafını düzenli olarak nemli tutunuz.
3. Diğer tarafa daha az su vererek ortamda bir nem farkı oluşturunuz.
4. Çimlenmiş tohumları iki bölgeye eşit uzaklıkta olacak şekilde yerleştiriniz.
5. Tohumların başlangıçtaki kök yönlerini kaydediniz.
6. Kap boyunca ışık ve sıcaklık koşullarının benzer olmasını sağlayınız.
7. Nem farkını deney süresince koruyunuz.
8. Köklerin büyüme yönlerini her gün gözlemleyip fotoğraflayınız.

Değişkenler

• Bağımsız değişken: Ortamdaki nem dağılımı
• Bağımlı değişken: Köklerin büyüme yönü
• Kontrol edilen değişkenler: Bitki türü, tohumların çimlenme düzeyi, sıcaklık, ışık, kap ve deney süresi

Beklenen sonuç

Köklerin, nem miktarının daha fazla olduğu bölgeye doğru gelişme eğilimi göstermesi beklenir.

Sonuçların değerlendirilmesi

Köklerin çoğu nemli bölgeye doğru gelişmişse sonuçlar suyun kök büyüme yönünü etkilediği hipotezini destekler. Ancak bazı kökler yer çekiminin etkisiyle aşağıya doğru gelişebilir.

Bu sonuç, canlılarda bir tepkinin aynı anda birden fazla çevresel faktörden etkilenebileceğini gösterir.

Koleoptil Deneyleri ve Fototropizmanın Açıklanması

Bitkilerin ışığı nasıl algıladığı ve gövdelerinin ışığa nasıl yöneldiği bilim insanlarının yaptığı birbirini tamamlayan deneylerle açıklanmıştır.

Darwin ve Darwin’in koleoptil çalışmaları

Charles Darwin ve oğlu Francis Darwin, genç bitki sürgünleri üzerinde farklı uygulamalar yapmıştır.

• Koleoptil ucu açık bırakıldığında bitki ışığa yönelmiştir.
• Koleoptil ucu ışık geçirmeyen bir başlıkla kapatıldığında yönelme gerçekleşmemiştir.
• Koleoptilin alt bölümü kapatıldığında ise bitki ışığa yönelmeye devam etmiştir.

Bu sonuçlar ışığın koleoptilin alt bölümünde değil, uç bölümünde algılandığını göstermiştir.

Boysen-Jensen’in çalışmaları

Boysen-Jensen, koleoptil ucu ile alt bölümü arasına farklı maddeler yerleştirerek uçtan aşağıya bir sinyal taşınıp taşınmadığını araştırmıştır.

• Uç ile alt bölüm arasına jelatin yerleştirildiğinde yönelme devam etmiştir.
• Geçirimsiz bir tabaka yerleştirildiğinde yönelme engellenmiştir.

Bu sonuç, uç bölümden aşağıya doğru geçebilen kimyasal bir maddenin taşındığı düşüncesini desteklemiştir.

Went’in çalışmaları

Frits Went, koleoptil uçlarını agar bloklarının üzerine yerleştirmiştir. Koleoptil uçlarından agara geçen büyüme düzenleyici maddeyi içeren bloklar, ucu kesilmiş koleoptillerin üzerine yerleştirilmiştir.

Agar bloğu koleoptilin bir tarafına yerleştirildiğinde bu taraftaki hücrelerin daha fazla uzaması nedeniyle koleoptil eğilmiştir.

Bu çalışmalar büyümeyi düzenleyen ve daha sonra oksin olarak adlandırılan kimyasal maddenin etkisinin anlaşılmasına katkı sağlamıştır.

Deneylerden ulaşılan ortak sonuç

1. Işık sürgün ucunda algılanır.
2. Sürgün ucundan uzama bölgesine kimyasal bir sinyal iletilir.
3. Tek yönlü ışıkta sinyal gövdenin iki tarafında eşit dağılmaz.
4. Hücrelerin uzama hızları farklılaşır.
5. Asimetrik büyüme sonucunda gövde ışığa doğru yönelir.

Deneyleri yorumlama sorusu

Koleoptilin uç bölümü ışık geçirmeyen bir başlıkla kapatıldığında bitki ışığa yönelmiyor; ancak yalnızca alt bölümü kapatıldığında yönelmeye devam ediyorsa ışığın algılandığı bölge hakkında hangi sonuca ulaşılabilir?

Deney Hataları, Raporlama ve Konu Değerlendirmesi

Deney sonuçlarını etkileyebilecek hatalar

• Deney ve kontrol grubunda farklı bitki türlerinin kullanılması
• Fidelerin başlangıç boylarının birbirinden çok farklı olması
• Gruplara farklı miktarlarda su verilmesi
• Işık kaynaklarının farklı uzaklıklarda bulunması
• Işık kaynağının kutunun içine aşırı ısı vermesi
• Bitkilerin bir bölümünün hastalıklı veya zarar görmüş olması
• Gözlemlerin farklı saatlerde yapılması
• Bitkinin eğilme açısının her gün farklı yöntemle ölçülmesi
• Deney süresince saksıların yönünün değiştirilmesi
• Yeterli sayıda bitki kullanılmaması

Deney güvenilirliği nasıl artırılır?

• Her grupta birden fazla bitki kullanılmalıdır.
• Deney birkaç kez tekrarlanmalıdır.
• Aynı tür ve benzer gelişim düzeyindeki fideler seçilmelidir.
• Kontrol edilen değişkenler bütün gruplarda aynı tutulmalıdır.
• Ölçümler aynı araç ve yöntemle yapılmalıdır.
• Veriler düzenli olarak tabloya kaydedilmelidir.
• Sonuçlar fotoğraf ve grafiklerle desteklenmelidir.

Deney raporu nasıl hazırlanır?

1. Deneyin adı
2. Deneyin amacı
3. Araştırma sorusu
4. Hipotez
5. Malzemeler
6. Bağımsız, bağımlı ve kontrol edilen değişkenler
7. Deneyin yapılışı
8. Gözlem ve ölçüm sonuçları
9. Tablo ve grafikler
10. Sonuçların değerlendirilmesi
11. Hata kaynakları ve geliştirme önerileri

Konu özeti

• Bitkilerin uyaranın yönüne bağlı büyüme hareketlerine tropizma denir.
• Gövdenin ışığa yönelmesi pozitif fototropizmadır.
• Fototropizmada asimetrik büyüme ve oksin etkili olur.
• Kökler genellikle pozitif, gövdeler negatif gravitropizma gösterir.
• Köklerin su bakımından zengin bölgeye doğru gelişmesi hidrotropizmadır.
• Yönelme hareketleri kontrollü deneylerle incelenebilir.
• Bir deneyde yalnızca araştırılan faktör değiştirilmeli, diğer koşullar aynı tutulmalıdır.
• Deney sonuçları ölçülmeli, tabloya kaydedilmeli ve analiz edilmelidir.

Kendini değerlendir

1. Fototropizma deneyinde bağımsız ve bağımlı değişkenler nelerdir?
2. Kontrol grubunun oluşturulması neden gereklidir?
3. Tek yönden ışık alan bir bitkinin gövdesi neden ışığa doğru eğilir?
4. Koleoptilin uç kısmının kapatılması fototropizmayı neden engeller?
5. Fasulye fidelerinin deney ve kontrol gruplarına farklı miktarda su verilmesi sonuçları nasıl etkiler?
6. Kök ve gövdenin yer çekimine karşı oluşturduğu tepkiler neden farklıdır?
7. Hidrotropizma deneyinin sonuçlarını yer çekimi nasıl etkileyebilir?
8. Deneyin güvenilirliğini artırmak için neden birden fazla fide kullanılmalıdır?

Deney tasarlama görevi

Işık renginin bitki gövdesinin fototropik tepkisi üzerindeki etkisini araştıran bir deney tasarlayınız. Tasarımınızda aşağıdaki bölümlere yer veriniz:

• Araştırma sorusu
• Hipotez
• Deney ve kontrol grupları
• Bağımsız ve bağımlı değişkenler
• Kontrol edilen değişkenler
• Ölçme ve veri toplama yöntemi
• Beklenen sonuç

Sonuç ve öneriler

Bitkilerde yönelme hareketlerini anlamanın en etkili yollarından biri, bitkinin farklı çevresel koşullardaki büyümesini karşılaştırmaktır. Ancak bilimsel bir sonuca ulaşabilmek için değişkenlerin doğru belirlenmesi, kontrol grubunun oluşturulması, ölçümlerin düzenli yapılması ve sonuçların olası hata kaynaklarıyla birlikte değerlendirilmesi gerekir.