Kserofitlər

Kserofitlər — () rütubət qıtlığı şəraitində bitən bitkilər. Kserofitlər susuz şəraitə uyğunlaşmağa imkan verən bir sıra xüsusiyyətlərə malikdir. Xerofitlərə misal olaraq kaktuslar, ananas və bəzi iynəyarpaqlı bitkiləri göstərmək olar. Xerofitlərin morfologiyası və fiziologiyası quraqlıq dövrlərində suyu qoruyub saxlamaq üçün uyğunlaşmışdır. “Dirilmə bitkiləri” adlanan bəzi növlər toxumalarının tamamilə quruması və ya çox uzun müddət davam edən həddindən artıq quraqlıq şəraitində belə sağ qala bilirlər və bu zaman onların maddələr mübadiləsi demək olar ki, tam dayanır. Belə morfoloji və fizioloji uyğunlaşmalara malik bitkilərə "xeromorf" deyilir.” Xeromorphic”, The Cambridge Illustrated Glossary of Botanical Terms, Michael Hickey, Clive King, Cambridge University Press, 2001 Kaktus kimi xerofitlər uzunmüddətli quraqlıq dövrlərinə tab gətirə bilirlər, çünki onların dərinə gedən və geniş yayılan kökləri və suyu toplamaq qabiliyyətləri var. Onların mumlu və tikanlı yarpaqları isə nəmin itirilməsinin qarşısını alır.

Giriş

Bitkilər torpaqdan suyu udur və bu su sonradan onların gövdə və yarpaqlarından buxarlanır; bu proses transpirasiya adlanır. Əgər bitki quru mühitə yerləşdirilərsə, tipik bir mezofit bitkisi torpaqdan su qəbul etmə sürətindən daha tez su buxarlandırar, bu isə solmaya, hətta bitkinin məhvinə səbəb ola bilər.

Kserofit bitkilər isə su çatışmazlığı olan şəraitdə sağ qalmaq üçün müxtəlif xüsusi uyğunlaşmalar nümayiş etdirirlər. Onlar bəzən öz daxili su ehtiyatlarından istifadə edə, suyu yeni toxumaların inkişaf etdiyi bölgələrə yönəldə və ya atmosferə daha az su itirərək torpaqdan alınan suyun daha böyük hissəsini fotosintez və böyüməyə istiqamətləndirə bilirlər. Müxtəlif bitki növləri su ehtiyatlarını idarə etmək üçün fərqli xüsusiyyətlərə və mexanizmlərə malikdir və bu da onların su məhdudluğu şəraitində sağ qalmasına imkan verir.
Kaktuslar və digər sukulentlər adətən çox az yağıntı olan səhralarda yayılmışdır. Bəzi kserofitlər, məsələn, müəyyən bromeliyalar, həm çox nəmli, həm də çox quraq dövrlərdə yaşaya bilir və mövsümi olaraq rütubətli olan tropik meşələr kimi mühitlərdə rast gəlinirlər. Bu bitkilər mezofit bitkilərin yaşaya bilmədiyi, su təminatının qeyri-sabit olduğu ekoloji nişlərdən istifadə edirlər. Eyni zamanda, çaparral bitkiləri Aralıq dənizi iqliminə uyğunlaşmışdır – belə iqlimdə qışlar rütubətli, yaylar isə quraq keçir.

Arktik şəraitdə yaşayan bitkilərin də kserofitik uyğunlaşmalara ehtiyacı olur, çünki torpaq buz bağladıqda, suyun bitkilər tərəfindən udulması mümkün olmur. Məsələn, Avropa dirilmə bitkiləri olan  Haberlea rhodopensis və Ramonda serbica  bu cür mühitlərdə sağ qalma bacarığına malikdirlər.

Yüksək duzluluğa malik mühitlərdə, məsələn, mangrov bataqlıqları və yarımsəhralarda, bitkilər üçün su udulması çətinləşir, çünki bu mühitlərdə duz ionlarının səviyyəsi çox yüksəkdir. Belə şəraitdə hüceyrələrdə həddindən artıq ionların yığılması baş verə bilər ki, bu da bitki üçün ciddi zərərli təsirlər yaradır. Bu tip mühitlərdə halofitlər və kserofitlər yaşamaq üçün təkamül yolu ilə uyğunlaşmışdır. Bəzi kserofitlər həm də halofit kimi qəbul edilə bilər, lakin bütün halofitlər kserofit hesab olunmur. Məsələn, sukulent kserofit olan Zygophyllum xanthoxylum  hüceyrələrində ixtisaslaşmış zülal daşıyıcılarına malikdir; bu da artıq ionların vakuollarda saxlanmasını, nəticədə isə sitoplazmadakı pH səviyyəsinin və ion tərkibinin sabit qalmasını təmin edir.

Su miqdarına təsir edən bir çox amil vardır və bu, toxumun cücərməsi, cavan fidanların sağ qalması və bitki böyüməsi üçün əsas məhdudlaşdırıcı amildir. Bu amillərə nadir yağıntılar, güclü günəş şüaları və çox isti hava şəraiti, nəticədə isə suyun daha sürətli buxarlanması daxildir. Eyni zamanda, çox kəskin (yüksək və ya aşağı) pH dəyəri və suyun yüksək duzluluğu da bitkilərin su qəbuluna mənfi təsir göstərir.

Tipi

Sukkulent bitkilər suyu gövdə və ya yarpaqlarında toplayırlar. Bunlara Cactaceae (kaktuskimilər) fəsiləsinə aid olan, yuvarlaq gövdəyə malik və çoxlu miqdarda su toplaya bilən bitkilər daxildir. Bu bitkilərdə yarpaqlar adətən inkişafdan qalmış olur — məsələn, kaktuslarda yarpaqlar tikanlara çevrilmişdir və ya ümumiyyətlə yarpaq olmur. Belə bitkilərə C4 fotosintez tipinə malik çoxillik odunsu bitki olan və Çinin şimal-qərbinə məxsus Haloxylon ammodendron da daxildir.

Sukulent olmayan çoxillik bitkilər isə torpaqda suyun uzunmüddətli və davamlı çatışmazlığına uğurla dözə bilirlər. Buna görə də onlar “əsl kserofitlər” və ya euxerofitlər adlandırılır. Bu bitkilərdə su çatışmazlığı adətən yaş kütlələrinin 60–70%-nə qədər çata bilər, bu da hüceyrə uzanması zamanı bitkinin ümumi böyümə prosesini ləngidir. Belə quraqlığa davamlı bitkilər təbii olaraq kiçik ölçülü və zəif olurlar.

Efemer bitkilər – quraqlıqdan qaçan bitkilərdir və əsl kserofitlər hesab olunmurlar. Onlar quraqlığa dözmür, sadəcə ondan qaçırlar. Yağıntının başlanması ilə birlikdə bu bitkilərin toxumları cücərir, tez bir zamanda böyüyür, çiçək açır və toxum verir – yəni onların tam həyat dövrü torpaq yenidən qurumadan tez bir zamanda tamamlanır. Bu bitkilərin əksəriyyəti kiçik, yumru formalı, sıx kollardır və əsasən Papilionaceae (düyərçiçəkkimilər), Compositae (qarışıqçiçəklilər), Zygophyllaceae (dəmirçiçəkkimilər) fəsiləsindən və bəzən ot bitkiləri ilə təmsil olunurlar. Bəzi bitkilər su ehtiyatını soğanaqlarında və ya torpaq səviyyəsindən aşağıda saxlayırlar. Bu bitkilər quraqlıq dövrlərində vegetativ fəaliyyəti dayandırırlar, buna görə də “quraqlıqdan yayınanlar” adlanırlar.

Quraq və yarı-quraq bölgələrdə bitən kollar da kseromorf quruluşludur. Məsələn, Caragana korshinskii, Artemisia sphaerocephala və Hedysarum scoparium — Çinin şimal-qərb səhra bölgələrində geniş yayılmış yarımsəhra kollarıdır. Bu qumsevər kollar təkcə ərazidə otlayan heyvanlar üçün yem deyil, həm də səhradakı qum təpələrinin sabitləşdirilməsində mühüm rol oynayırlar.

Kollar və ya yarımkollar adlandırılan bitkilər əsasən qumlu səhra ərazilərində, qum təpələrinin kənarındakı dərin qumlu torpaqlarda yayılmışdır. Bu cür bitkilərə Reaumuria soongorica nümunə göstərilə bilər — bu çoxillik “dirilmə” qabiliyyətli yarımkoldur. Digər quraq iqlim kserofitləri ilə müqayisədə, böyümüş R. soongorica kolları su çatışmazlığına qarşı yüksək davamlılıq nümayiş etdirir və bu səbəbdən super-kserofit hesab olunur. 

Əgər yarpaq daxilindəki su potensialı (və ya daha dəqiq desək, su buxarı potensialı) xarici mühitdəkindən yüksəkdirsə, su buxarı bu potensial qradiyenti boyunca yarpaqdan xaricə doğru diffuziya edəcəkdir. Yarpaqlardan buxar halında su itkisi “transpirasiya” adlanır və bu buxar açıq olan ağızcıqlardan (stomata) keçərək çölə çıxır. Transpirasiya bitkilər üçün təbii və qaçınılmaz bir prosesdir; bu proses vasitəsilə əhəmiyyətli miqdarda su itirilir.

Lakin quraq şəraitdə yaşayan bitkilərin elə uyğunlaşmaları olmalıdır ki, ağızcıqların açıq sahəsi kiçilsin, transpirasiya sürəti azalsın, və bunun nəticəsində ətraf mühitə su itkisi minimuma endirilsin. Əgər kifayət qədər su olmasa, bitki hüceyrələri daxili təzyiqini itirir, bu isə plazmoliz adlanır. Bitki həddindən artıq su itirərsə, geri dönməz solma nöqtəsinə çatar və nəticədə məhv olar.

Suyun qorunmasının əhəmiyyəti

Əgər yarpaq daxilindəki su potensialı (və ya daha dəqiq desək, su buxarı potensialı) xarici mühitdəkindən yüksəkdirsə, su buxarı bu potensial fərqi boyunca yarpaqdan xaricə doğru diffuziya edir. Yarpaqlardan su buxarının bu şəkildə itirilməsi transpirasiya adlanır və bu buxar açıq ağızcıqlar vasitəsilə xaric olur. Transpirasiya bitkilər üçün təbii və qaçınılmaz bir prosesdir; bu proses zamanı əhəmiyyətli miqdarda su itirilir.

Lakin quraq şəraitdə yaşayan bitkilər elə şəkildə uyğunlaşmalıdırlar ki, açıq ağızcıqların sahəsini azaltsınlar, transpirasiya sürətini aşağı salsınlar və nəticədə ətraf mühitə su itkisini minimuma endirsinlər. Kifayət qədər su olmadıqda, bitki hüceyrələri turgorunu (daxili təzyiqini) itirir, bu hal plazmoliz adlanır. Əgər bitki çoxlu miqdarda su itirərsə, geri dönməz solma nöqtəsinə çatır və ölür.

Transpirasiya (buxarlanma) sürəti aşağıdakı amillərlə tənzimlənir: stomanın sayı(stoma-bitki yarpaqlarının və bəzən gövdələrinin səthində yerləşən kiçik məsamələrdir),  yarpaq səthi (çünki daha çox stoma yerləşə bilər), temperatur fərqi, nisbi rütubət, küləyin və ya hava hərəkətinin olması, işıq intensivliyi və yarpağın mumlu təbəqəsinin olması. Qeyd etmək vacibdir ki, stomaların bağlı qalması vacib olsa da, tənəffüs və fotosintez zamanı qaz mübadiləsi üçün onların açıq olması zəruridir.

Morfoloji uyğunlaşmalar

Kserofit (quraqlığa davamlı) bitkilər, bir-birilə yaxından qohum olmasalar belə, bənzər formalara, quruluşlara və görünüşə sahib ola bilərlər. Bu hal Konvergent təkamül adlanan proses nəticəsində baş verir. Məsələn, yalnız Amerikada inkişaf etmiş bəzi kaktus növləri, dünyanın müxtəlif yerlərində yayılan euforbiya (sütləngkimilər) növlərinə bənzəyə bilər. Su saxlamaq üçün qalınlaşmış gövdəyə malik olan, Caudiciform adlanan başqa bir qohum olmayan bitki növü də oxşar xüsusiyyətlər göstərə bilər.

Su çatışmazlığı şəraitində müxtəlif kserofit bitkilərin toxumları fərqli şəkildə davranır, yəni cücərmə sürətləri müxtəlif olur. Bu da suyun əlçatanlığının əsas məhdudlaşdırıcı amil olması ilə bağlıdır. Bu fərqliliklər isə təbii seçmə və ekoloji adaptasiya nəticəsində yaranır, çünki hər bir növün toxumları və bitkiləri öz ətraf mühitinə uyğun şəkildə təkamül etmişdir.

Səth sahəsinin azaldılması

Kserofit bitkilər, adətən, digər bitkilərlə müqayisədə səth-həcm nisbətinin daha az olması ilə xarakterizə olunur. Bu xüsusiyyət transpirasiya və buxarlanma yolu ilə su itkisini minimuma endirmək məqsədi daşıyır. Belə bitkilərdə yarpaqların sayı və ölçüsü, həmçinin budaqlanma səviyyəsi daha az ola bilər. Yarpaq səthinin azalmasına nümunə olaraq kaktusların tikanlarını göstərmək olar. Barel (çəllək) formalı kaktuslarda isə bitkinin sıx quruluşu və budaqlanmanın azalması bu adaptasiyanın nəticəsidir. Digər kserofitlərdə yarpaqlar bazal rozet şəklində bitkinin dib hissəsində toplanmış və çiçəkdən daha kiçik ölçüdə ola bilər. Bu tip morfoloji uyğunlaşma Agave və Eriogonum növlərində müşahidə olunur; bu bitkilərə Ölüm vadisi ətrafında rast gəlinir.

Əks etdirici xüsusiyyətlər

Dudleya brittonii növünə aid ətli yarpaqların səthi nəzərəçarpacaq dərəcədə "tozlu" ağ rəngli örtüklə – yəni epikutikulyar mumla (mumvari qat) örtülmüşdür.

Bitkinin rəngi, yaxud səthindəki mum və ya tükcüklər günəş işığını əks etdirməyə və bununla da transpirasiya (su itkisi) səviyyəsini azaltmağa xidmət edə bilər. Bu xüsusiyyətə nümunə olaraq Dudleya brittonii növündəki ağ, təbaşirə bənzər epikutikulyar mum örtüyü göstərilə bilər. Bu örtük, indiyədək məlum olan təbii mənşəli bioloji maddələr arasında ultrabənövşəyi (UV) işığı ən çox əks etdirən maddə hesab olunur.

Fizioloji uyğunlaşmalar

Bitki stres yaşadığında molekulyar səviyyədə bir çox dəyişikliklər baş verir. Məsələn, istilik şokuna məruz qaldıqda, onların zülal molekullarının strukturları qeyri-sabit hala gəlir, açılır və ya daha az səmərəli olmaq üçün yenidən formalaşır. Plastidlərdə membran sabitliyi azalır və buna görə də fotosintez istilik stresindən təsirlənən ilk proses olur.Turnbull, C. (2017) LS1-OB.34 - Plant stress.  Bütün bu stress amillərinə baxmayaraq, kserofitlər fizioloji və biokimyəvi xüsusiyyətləri sayəsində quraqlıq şəraitində yaşamağa və inkişaf etməyə qadirdirlər.

Bitkilərdə suyun saxlanması

Bitki stres yaşadığında molekulyar səviyyədə bir çox dəyişikliklər baş verir. Məsələn, istilik şokuna məruz qaldıqda, onların zülal molekullarının strukturları qeyri-sabit hala gəlir, açılır və ya daha az səmərəli olmaq üçün yenidən formalaşır. Plastidlərdə membran sabitliyi azalır və buna görə də fotosintez istilik stresindən təsirlənən ilk proses olur. Bütün bu stress amillərinə baxmayaraq, kserofitlər fizioloji və biokimyəvi xüsusiyyətləri sayəsində quraqlıq şəraitində yaşamağa və inkişaf etməyə qadirdirlər.

İstifadəsi


Torpaq deqradasiyası Çin və Özbəkistan kimi bir çox ölkə üçün əsas təhlükə hesab olunur. Bu prosesin əsas nəticələri torpağın məhsuldarlığının və sabitliyinin itirilməsi, həmçinin heyvanlar tərəfindən yeyilən bitki örtüyünün azalması səbəbilə bioloji müxtəlifliyin azalmasıdır. Arid (quraq) bölgələrdə, harada ki, su çatışmazlığı və yüksək temperatur hökm sürür, mezofit bitkilər bir çox stres amilinə görə yaşaya bilmir. Bu səbəbdən kserofit bitkilər səhralaşmanın qarşısını almaq və qum təpəciklərinin bərkitməsi məqsədilə geniş istifadə olunur.

Məsələn, Çin'in şimal-qərbində Caragana korshinskii, Artemisia sphaerocephala və Hedysarum scoparium adlı üç kol növünün toxumları bölgəyə səpilir. Bu kol bitkilərinin əlavə bir üstünlüyü – qoyun və dəvə kimi otlayan heyvanlar üçün yem olaraq uyğundur. Hedysarum scoparium isə Çində nəsli kəsilməkdə olan əsas bitki növlərindən biri olduğu üçün mühafizə altındadır. Həmçinin, Haloxylon ammodendron və Zygophyllum xanthoxylum kimi bitkilər də sabitləşdirilmiş qum təpələri əmələ gətirir.

 İstinadlar 

 Mənbə 
 Geologiya terminlərinin izahlı lüğəti. Bakı: Nafta-Press, 2006.

 Xarici keçidlər 

Kateqoriya:Bitkilərin ekologiyası