İklim değişikliğinin bir sonucu olarak Dünya sürekli ısınmakta ve yüksek sıcaklıklar olağandışı dalgalanmalara, özellikle de tarımsal ürünler üzerindeki doğrudan etkileri nedeniyle dünyanın çeşitli bölgelerinde akut gıda güvensizliği olgusunu daha da kötüleştiren uzun süreli, çok mevsimli kuraklıklara yol açmaktadır.
Artan kuraklık dönemleriyle birlikte bitkiler büyük bir zorlukla karşı karşıya kalmaktadır; çünkü fotosentez ve büyüme de dahil olmak üzere tüm temel işlevlerini yerine getirmek için suya bağımlıdırlar ancak yeterli su olmadığında bitkiler hayatta kalmak için uyum sağlamak zorunda kalırlar. Birbirini izleyen çevresel değişikliklerle yüzleşmek için bitkilerin dayanabilecek kadar esnek olması ve sıklıkla kullandıkları adaptasyon yöntemlerinin, iklimdeki ve uyum sağladıkları koşullardaki değişiklikler gibi değişime tabi olması gerekir.
İşin sırrı köklerde
Bitki kökleri, bitkilerin kuraklıkla mücadele etmek için kullandığı en önemli adaptasyon yöntemlerinden biridir. Bitki kökleri, su kaybına karşı "suberin" adı verilen bir bariyer görevi gören ve suyun yapraklara doğru akmasını engelleyen çeşitli organik bileşiklerden oluşan mumsu bir "polimer" üretir. Su orada hızla buharlaşır ve suberin olmasaydı, ortaya çıkan su kaybı bir musluğu açık bırakmak gibi olurdu.
Bazı bitkilerde suberin köklerin içindeki damarları kaplayan hücreler tarafından üretilirken, domates gibi diğer bitkilerde suberin kökün dış tabakasının hemen altında yer alan dış epidermal hücrelerde üretilir.
Suberin’in domates köklerindeki rolü uzun zamandır bilinmiyordu, ancak ABD'nin Kaliforniya Üniversitesi'ndeki araştırmacılar tarafından yürütülen ve "Nature Plants" dergisinin Ocak sayısında yayınlanan yeni bir çalışma, eksojen suberin’in işlevinde aynı rolü yerine getirdiğini gösterdi. Suberin, diğer bitkilerde köklerin iç damarlarını kaplayan ve onsuz domates bitkilerinin su stresiyle daha az başa çıkabildiği bir madde olma özelliği taşıyor.
Çalışma sırasında araştırmacılar, bazı domates bitkilerini 10 gün boyunca kuraklığa maruz bırakarak dışsal suberinin kuraklık toleransındaki rolünü test ettiler. Domates köklerinin dış tabakasında "suberin" üretiminden sorumlu genleri ve bu genlerin bitkinin kuraklığa tepkisini kontrol eden bitki hormonlarından nasıl etkilendiğini belirlediler.
Araştırmacılar, domates bitkilerinde bu genleri etkisiz hale getirerek, bitkilerin suberin üretme yeteneklerini kaybettiklerini ve kuraklığa karşı daha duyarlı olduklarını buldular. Bu bitkiler ayrıca kuraklığa verdikleri tepkilerde de bozukluklar gösterdi; bu da suberinin bitkilerin su kıtlığına uyum sağlamasına yardımcı olmada önemli bir rol oynadığını gösteriyor.
Çalışmanın baş araştırmacısı, Kaliforniya Üniversitesi Bitki Biyolojisi Bölümü'nden Dr. Siobhan Brady, Şarku’l Avsat'a şunları söyledi: "Suberin bitkilerin kuraklığa karşı direncinde önemli bir rol oynuyor. Bitkilerin nemini korumak, daha uzun süre hayatta kalmalarına yardımcı olmak ve kuraklığa uyum sağlamak için kök hücreleri ile çevreleyen ortam arasında bir bariyer görevi görerek su kaybını önlemeye yardımcı olur."
Çalışmanın, domates kök hücrelerinin diğer bitkilerden farklı olarak kuraklığa dirençli bir dış bariyere sahip olduğunu ortaya koyduğunu ve bu keşfin domates bitkilerinin kuraklıkla nasıl başa çıktığını daha iyi anlamamızı sağladığını sözlerine ekledi. Bu bilgiyi kullanarak kuraklığa daha dayanıklı yeni domates çeşitleri geliştirebiliriz ki bu da iklim değişikliği arttıkça özellikle önem kazanıyor.
Sonuçların önemiyle ilgili olarak Brady, bu sonuçların su kıtlığı çeken bölgelerde domates üretimini iyileştirmek için yeni teknolojilerin geliştirilmesine yol açacağını umduğunu ifade ederek, ekibin şu anda domatesleri kuraklığa daha dayanıklı hale getirmek için Suberin’in tarlada kuraklığa direnme yeteneğini test etmek için çalıştığını sözlerine ekledi.
Su tasarrufu için çeşitli teknikler
Araştırmalar, bitkilerin kuraklığa uyum sağlamak için izledikleri doğal yolların çoğunun, özellikle de terlemeyi azaltmanın ardındaki karmaşık mekanizmalara sürekli olarak ışık tutmaktadır. "Transpirasyon" bitkilerin yaprak yüzeylerinden su kaybetme sürecidir. Bu sürecin bitkilerin sıcaklığını düzenlemedeki ve su dengesini korumadaki önemine rağmen, "transpirasyon" özellikle kuraklık koşullarında bitkiler için zararlı da olabilir.
Kuraklık sırasında bitkiler yapraklardan su kaybını kontrol etmek için terlemeyi azaltır. Daha küçük yapraklar, daha az ve daha küçük gözenekler (stoma) ve daha kalın kütiküller (mumsu tabakalar) buharlaşmayı azaltır. Örneğin, aloe vera bitkisi yüzey alanını azaltan iğne benzeri yapraklara sahipken, uzun kuraklıklar ışığında bu rezervi mümkün olduğunca uzun süre kullanmak için suyu etli, kalın derili yapraklarında depolar.
Şiddetli kuraklıkta, meşe gibi bazı bitkiler su kaybını büyük ölçüde azaltmak için yapraklarını stratejik olarak düşürür.
Derin kökler aracılığıyla su emilimini en üst düzeye çıkarmak için doğal teknikler de vardır; çöl çalıları gibi bitkiler, toprağın derinliklerine ulaşan ve sığ köklü bitkilerin kullanamadığı gizli su rezervlerinden yararlanan geniş ve derin kök sistemleri geliştirir. Birleşmiş Milletler'e göre, iklim değişikliği sellere ve şiddetli yağışlara neden oldukça, şiddetli kuraklığa karşı savunmasız toprakların yüzdesinin de artması bekleniyor.
2000 yılından bu yana kuraklık sayısı ve süresinin yüzde 29 oranında arttığını; 2,3 milyardan fazla insanın halihazırda su stresiyle karşı karşıya olduğunu ve kuraklığa bağlı ölümlerin çoğunun Afrika'da meydana geldiğini sözlerine ekledi.
Bilim insanları, kuraklığa adaptasyon konusundaki anlayışlarını bitkilerin kuru koşulları tolere etme kabiliyetlerini geliştirmek için kullanabilir ve bu da kuraklığa daha dayanıklı mahsullerin geliştirilmesine yol açabilir. Bu da gelecekte gıda güvenliğinin sürdürülebilirliğini sağlamaya yardımcı olur.
