Uludağ dağ kütlesinde ekolojik koşulların bazı ağaç türleri odunlarının anatomik özelikleri üzerine etkileri
Effects of ecological conditions on wood anatomical properties of some tree species in Uludag mountain
Yazar: YAĞMUR BİRİCİK
Danışman: PROF. DR. ÜNAL AKKEMİK
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Orman Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Orman Botaniği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Ormancılık ve Orman Mühendisliği = Forestry and Forest Engineering

Özet:
Odun kalitesine etki eden faktörlerin başında odunu oluşturan elemanların özellikleri gelmektedir. Farklı yetişme yerlerinde oluşan aynı türe ait odunlar coğrafi konum, iklim gibi farklı faktörlerin etkisi ile farklı odun özellikleri göstermektedir. Bu özelliklerin bilinmesi, o ağacın odununun kullanım yerlerinin tespitinde belirleyici olmaktadır.

Odun anatomik özellikleri ile ekolojik koşullar arasındaki ilişkileri detaylı biçimde inceleyen ekolojik odun anatomisi, terim olarak 1970'li yıllarda kullanılmaya başlandıktan sonra dünyanın farklı ülkelerinde ve Türkiye'de önemli çalışmalar yapılmış ve konunun önemi daha da iyi anlaşılmaya başlanmıştır. 

Tez kapsamında, Uludağ dağ kütlesinde yükselti ve bakı faktörlerinin, farklı ağaç türlerinde odun iç yapısına ve odunun kalitesinde belirleyici olan anatomik özelliklerine etkilerini saptamak amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda, Uludağ dağ kütlesinin kuzey ve güney bakılarında, 200 metre aralıklarla farklı yükseltilerde (550 m'den 1950 m'ye kadar) mevcut olan hâkim 6 ana ağaç türünden, 3 tekerrürlü olmak üzere toplam 114 adet odun örneği alınmıştır. Ağaçların yetiştiği meşcere kapalılığı 3, ağaç yaşları ise 40-70 aralığında tutulmuştur. Anatomik özelliklerin belirlenmesi amacıyla odun örnekleri, ağaç gövdelerinin 130 cm yüksekliğinde, batı yönünden, 1,5 cm3 ebatlarında; yaşın belirlenmesi amacıyla artım kalemleri ise yine 130 cm yükseklikten Pressler Artım Burgusu yardımıyla alınmıştır.

İÜ Orman Fakültesi Yıllık Halka Araştırmaları ve Odun Anatomisi Laboratuvarı'nda hazırlanan enine, radyal ve teğet olmak üzere üç yönde odun kesitlerinin ve masere edilmiş odun dokusunun Leica ışık mikroskopunda fotoğrafları çekilmiştir. Bu fotoğraflardan Leica Applications Bilgisayar Programı ile yapılan anatomik ölçümler sonucunda, yükselti ve bakının odun özelliklerine etkileri detaylı bir şekilde değerlendirilmiştir. 

Odun kesitlerinde trahe/traheid radyal ve teğet çapları, çeper kalınlıkları, özışını yükseklikleri ve genişlikleri ölçülmüş, 1 mm2'deki trahe/traheid sayıları, 1 mm'deki özışını sayıları ve özışını yükseklikleri (hücre sayısı) belirlenmiştir. Schultze maserasyon yöntemi ile elemanlarına ayrılan odun dokusunda ise trahe/traheid ve lif boyları, lif genişlikleri ve lif lümen genişlikleri ölçülmüştür. Ölçüm ve sayımlar ilkbahar ve yaz odunları için ayrı ayrı yapılmıştır. 

Uludağ dağ kütlesinde farklı yükselti ve bakılardan toplanan 114 odun örneğinin anatomik özelliklerinde, yükselti ve bakının etkisi olup olmadığını bulmak amacıyla hiyerarşik kümeleme (cluster) analizi, MATLAB programında kod yazılarak uygulanmıştır. Analiz dendrogramları her ağaç türü için ayrı ayrı yapılmıştır. Veri matrisi, satırlarda odun anatomik özellikleri ile sütunlarda farklı bakı ve yükseltiye göre örnek ağaçlar yer alacak şekilde düzenlenmiştir. Küme analizinde elde edilen grupların değerlendirilmesinde her bir grup ve alt grup için, her bir odun özelliğinin ortalama ve standart sapması hesaplanmış ve grafiklendirilmiştir.

Kümeleme analizleri ile yükselti ve bakı faktörlerinin odun anatomik özellikleri üzerine etkisi olduğu ortaya konmuştur. Uludağ dağ kütlesi profili boyunca odunun anatomik özellikleri üzerinde, yükseltinin bakıdan daha çok etkili olduğu, 200 metrede bir bile değişimin görüldüğü tespit edilmiştir. Bakının da çok önemli bir etken olduğu, kuzey ve güney bakı değerlerinin farklı yükseltilerde eşitlendiği görülmüştür.
 
Çalışılan 6 ağaç türünde de bu etkiler görülmüş, ancak yükselti ve bakıya bağlı en çok değişim iğne yapraklı türlerde, özellikle de karaçamda görülmüştür. Bu da iğne yapraklı türlerin daha çok adaptasyon yeteneğine sahip olduğunu göstermektedir. 

Yükselti azaldıkça kuraklığın artmasıyla bir emniyet olarak kapileriteyi arttırmak amaçlı su iletim borularının lümen çaplarının azaldığı, çeperlerin kalınlaştığı tespit edilmiştir. Yine bir iletim emniyeti olarak yükselti azaldıkça su iletim borularının uzunlukları azalmış, sayıları artmıştır. Yükselti arttıkça lif boyları ve lif çeper kalınlıkları artmıştır, bu da üst yükseltilerde daha yoğun, sağlam, dirençli odunların varlığına işaret etmektedir. Karaçam ve kayın ağaçlarının odunlarının anatomik özellikleri her iki bakıda 550 - 1550 m yükselti aralığında çalışılmıştır. Her iki tür için 950-1550 m'ler arası yetişme ortamı koşulları açısından oldukça iyi şartlar ortaya koyarken özellikle kuzey bakıda 1550 m yükseltinin her iki tür için de en iyi yetişme ortamı koşulları olduğu tespit edilmiştir. Güney bakıda 550 m yükselti, kayınlar için kurak koşulların hâkim olduğu bir ortam olup bu sonuç kümeleme analizlerinde de belirgin şekilde ortaya çıkmıştır.  Uludağ'da 550 m ve 950 m aralığında meşcere kurabilen, kuzey bakıda sapsız meşe ve kestane, güney bakıda saçlı meşe türü odunlarının anatomik özelliklerinin değerlendirilmesi sonucunda her üç tür için de 950 m'nin en iyi yetişme şartlarına sahip olduğu tespit edilmiştir. Kuzey bakıda 1150 m ile 1950 m arasında meşcere kurabilen Uludağ göknarı türünde ise 1950 m'nin en iyi yetişme yeri olduğu görülmüştür.

Abstract:
Among the factors affecting wood quality, the characteristics of wood-forming elements have first priority. Woods of the same species formed in different habitats show different wood properties due to different factors such as geographical position and climate. Knowing these properties is decisive in determining the places where the tree's wood is used.

The ecological wood anatomy, defined as a detailed study of the relationship between wood anatomical characteristics and ecological conditions, has been used in 1970s as a term, and important studies have been carried out in different countries of the world as well as in Turkey and the importance of the subject has been getting better recognition.

In this thesis, the aim was to determine the effects of altitude and aspect factors on the wood interior structure and anatomical characteristics of different tree species in the Uludağ mountain mass. For this purpose, a total of 114 wood samples were taken with 3 repetitions from the 6 main tree species present at different elevations separated by 200 meters (550 m to 1950 m), on both north and south sides of Uludağ mountain mass. Tree stand closeness was chosen to be 3 and tree ages were in the interval 40-70. In order to determine the anatomical characteristics, wood samples of 1,5 cm3 in size were taken from a height of 130 cm and west side of trees; in order to determine the tree age, increment cores were taken also height of 130 cm by a Pressler increment borer.

Wood thin sections from all three directions (transverse, radial and tangential) and the macerated wood elements were photographed on a Leica light microscope in the IU Forest Faculty Annual Ring Research and Wood Anatomy Laboratory. Anatomical measurements were carried out with the Leica Applications Computer Program; these measurements were evaluated in detail to discern the effects of the altitude and aspect on wood properties.

On these wood sections vessel/tracheid radial and tangential diameters, wall thicknesses, ray heights and widths were measured, vessel/tracheid number per mm2, ray number per mm and ray heights (cell number) were determined. The vessel/tracheid and fiber length, fiber widths and fiber lumen widths were measured in the macerated wood solutions prepared with the Schultze maceration method. Measurements and counts were made separately for early wood and late woods.

An hierarchical cluster analysis was performed using a MATLAB code to find out the altitude and aspect effects on the anatomical properties of these 114 wood samples collected from different altitudes and aspects in the Uludağ mountain mass. Dendrograms were contructed for each tree species separately. The data matrix is arranged in such a way that the wood anatomical features are organized as rows and different altitudes and aspects as columns. For the evaluation of the groups obtained from the cluster analysis, the mean and standard deviation of each wood property was calculated and plotted for each group and subgroup.

Cluster analyzes revealed that elevation and aspect factors had effects on wood anatomical properties. Along the Uludağ mountain mass profile, it was found that the altitude is more effective than the aspect on the wood anatomical features and the change can be seen even at a distance of 200 meters. It is also seen that the aspect is also a very important factor, and the values for north and south aspects are matched at different altitudes.

These effects were observed in all 6 tree species studied, but the highest change due to altitude and aspect was observed in the conifer species, especially in the torch pine. This suggests that the conifer species are more prone to adaptation. 

It has been found that as the drought increases with decreasing altitude, the lumen diameters of the water conduction pipes decrease and the cell walls thicken for increasing capillarity as a safety factor. Again, as a transmission safety, as the altitude decreases, water conduction pipes lengths decrease and the numbers increase. The fiber lengths and fiber wall thicknesses increases as the altitude increases, this is indicating the presence of denser, firm, resistant woods in the upper altitudes. The wood anatomy of black pine and oriental beech were studied between the 550-1550 m altitude range on the two aspects. While between 950-1550 m altitudes show best conditions in terms of growth conditions, 1550 m on the north side offers the best growth conditions for both two species. 550 m at the south side is dominated by an arid climate for the beeches, and this result becomes evident also in the clustering analyzes. Through an evaluation of anatomical characteristics of sessile oak and chestnut in the north side and the Turkey oak in the south side, it has been determined that the 950 m has the best growth conditions for all three species forming stands between 550-950 m altitude range in Uludağ. For the Turkish fir that can form stands between 1150 m and 1950 m altitudes at the north side of Uludağ, 1950 m was seen as best growth area.