Bazı Ağaçlar Neden Her Yıl Yapraklarını Döker? Yapraklarını Dökmeyen Ağaçlar, Dökenlere Kıyasla Daha Avantajlı Değil mi?

Bildiğimiz gibi, çam ağacı gibi iğne yapraklı ağaçların büyük çoğunluğu "yıllık olarak" yapraklarını dökmezken, herdem yeşil ağaçlar hariç, çınar ağacı gibi geniş yapraklı ağaçlar her yıl düzenli olarak yapraklarını dökerler. Peki, çınar ağaçları da, çam ağaçları gibi her yıl yapraklarını dökmeyip, yoğun enerji gerektiren yaprak üretimini yine her yıl gerçekleştirmek zorunda olmasaydı, evrimsel açıdan çok daha avantajlı olmaz mıydı? Bu soru, evrimsel biyolojinin bize sunduğu bilgilerden faydalanılarak cevaplayabileceğimiz bir sorudur. Ancak ilk olarak, ağaçların, dolayısıyla da bitkilerin evrimsel tarihi konusuna kısaca girmemiz gerekmektedir.

Bitkilerin Evrimsel Tarihinin Kısa Bir Özeti

Ağaçlar, bitkiler aleminin en cüsseli olanlarıdır ve bitkiler alemi içerisinde, 5 metreden daha boylu olanlar, "ağaç" olarak nitelendirilir. Anlayacağımız, ağaçların, bitki taksonomisi içerisinde özel bir yeri yoktur. Bitkiler, daha çok üreme biçimlerine göre sınıflandırılırlar. Bitkilerde üremeyi sağlayan organ olan tohumlar, bu sınıflandırmayı yaptığımız ana unsurdur. Bitkiler, kabaca, iki tip tohum şekline göre sınıflandırılır: Açık tohumlular (Gymnospermae) ve kapalı tohumlular (Angiospermae).

Bitkiler, evrim süreci içerisinde ilk olarak sporla üreyecek biçimde, yaklaşık 450 milyon yıl önce, denizel bitkilerden evrimleşti. Ancak sporla üreme yöntemi, daha sonradan evrimleşecek üreme yöntemlerine kıyasla pek başarılı bir yöntem değildi. Ardından, yaklaşık 100 milyon yıl sonra, bu üreme yöntemine sahip bitkilerden daha güvenli ve avantajlı bir tohum tipine sahip olan "açık tohumlu bitkiler" evrimleşti. Bu yeni tohum devrimi ilk olarak, yaklaşık tahminlere göre Geç Devoniyen Dönem ile Erken Karbonifer Dönem arasında karşımıza çıkmaktaydı. Bu da yaklaşık 300-350 milyon yıl öncesine karşılık gelmektedir. Açık tohumlu bitkilerin günümüzdeki temsilcileri arasında çam, göknar, ladin, sedir ve servi ağacı gibi bitkiler bulunmaktadır.

Bu yeni tohum devriminin ardından, Karbonifer Dönem içerisinde ağaçlar da geniş coğrafyalara yayılmaya ve egemen bitki grubu olmaya başladılar. Ancak evrimsel süreç içerisinde bu kez, bambaşka özelliklere sahip yeni bir bitki grubu olan kapalı tohumlu bitkiler, diğer bir deyişle çiçekli bitkiler, yaklaşık 130 ile 140 milyon yıl önce evrimleşti. Karşımıza çıkan bu ikinci tohum devrimi ile birlikte, üreme yöntemi yine evrimleşmiş ve bu kez eskiye kıyasla çok daha avantajlı özellikler ile gelmiştir. Örneğin, renk renk çiçekleri ile böceklerin ve kuşların dikkatini çekiyor, bunun yanında fotosentez ile üretmiş olduğu ve çok güçlü bir enerji kaynağı olan şekeri "meyve" şeklinde kullanarak, bu kez yine kuşların ve diğer omurgalı canlıların ("örneğin, memelilerin") ilgisini çekiyor ve bu sayede üreme başarısını, açık tohumlu bitkilere göre kat kat artırıyordu. Öyle ki kapalı tohumlu bitkiler, açık tohumlu bitkiler karşısında öyle baskın bir hale gelmişlerdir ki günümüzde yaşayan her 10 bitkiden 8'i kapalı tohumlu (çiçekli) bitkidir. Kapalı tohumlu bitkilerin günümüzdeki temsilcileri arasında meşe, kayın, çınar ve kavak ağacı gibi bitkiler bulunmaktadır.

Ancak her ne kadar kapalı tohumluların birtakım eşsiz özellikleri bulunuyor olsa da açık tohumlular ile arasında yaklaşık olarak 200 milyon yıllık bir zaman farkı vardır! Yani, açık tohumlu bitkiler üreme yöntemi bakımından geri planda kalmış olmalarına rağmen, onların da kendilerine özgü ve kapalı tohumlu bitkilerden görece daha başarılı özellikleri bulunuyordu... Onlardan biri de, yapraklarını dökmek zorunda olmamalarıydı!

Yaprak Dökme (Absisyon) Olayı ve Evrimsel Analizi

Yapraklar, ototrof bitkilerin en önemli organlarıdır. Yaprakları olmayan hiçbir ototrof bitkinin yaşaması mümkün değildir. Çünkü bitkiler, yaşamını sürdürebilmek için fotosentez yapmak ve kendi besin maddesi olan şekeri üretmek zorundadır. Fotosentez olayı, doğal olarak güneş ışığının en fazla olduğu yerde ve zamanda olması dolayısıyla, ototrof bitkiler de bu zamana ve mekana göre yayılım göstermişlerdir. Ekvatoral enlemlerdeki bitki çeşitliliğinin bu kadar fazla olmasının nedenlerinden biri de budur.

Ototrof bitkiler için yaprak ve fotosentez olgusu bu kadar önemli bir konumdayken, neden bu organlarını dökmek üzere evrimleştiler? Aslına bakılırsa, evrimsel süreç içerisinde bir özelliğin kaybı veya kazanımı her zaman tekil olarak sadece bir avantaj veya dezavantaj ile ortaya çıkmaz. Bazen dezavantaj gibi gözüken bir özellik, aynı zamanda birtakım avantajlara da sahip olabilir. Çınar ve meşe gibi geniş yapraklı ağaçların yaprak dökme davranışı da buna bir örnektir.

Geniş Yapraklı Ağaçların Yapraklarını Dökmesindeki Avantajlar

• Rüzgarlı iklimlerde yaşayan ağaçlar, yapraklarını dökmezse kışın artan fırtınalardan daha çok etkilenirler ve yıkılabilirler.
• Yılın belli zamanlarında, Dünya'nın Güneş'in etrafında dönmesine bağlı olarak, Güneş ışığının hem düşme açısı değişir hem de ağaçların güneşlenme süresi azalır. Dolayısıyla da, fotosentez işleminin aksaması nedeniyle, yaprakların dökülmesi enerji tasarrufu yapılmasını sağlar ve ağaç yıl boyunca depolamış olduğu besinler sayesinde kış uykusuna yatar.
• Kışın çok soğuk olan enlemlerde yaşayan ağaçlar, suyun donması nedeniyle suya erişim büyük oranda kısıtlanır ve bu nedenle su tüketimini azaltması gerekir. Bu nedenle yapraklarını dökmesi, onların kışı atlatma başarısını artırır. Bu durumun bir benzeri, kurak iklimlerde yaşayan ağaçlarda da karşımıza çıkmaktadır.
• Yapraklarını dökmeyen bitkilerin yaprakları, kışın soğuk hava şartlarında donma tehlikesi yaşayabilir ve bu nedenle yaprakları kuruyabilir. Bu durum da, ağaçta ciddi hasara yol açabilir.
• Geniş yapraklı ağaçların yaprakları her ne kadar ışığı daha fazla yakalaması bakımından kusursuz olsa da, kışın kar yağışında, iğne yapraklı ağaçların yapraklarına göre çok daha fazla kar tanesi tutabilir ve bu da, ağacın üzerine ciddi bir yük bindirebilir ve ağacın mekanik direncini azaltabilir.

Yapraklarını Dökmeyen İğne Yapraklı Ağaçların Evrimsel Adaptasyonları

O halde yapraklarını dökmeyen iğne yapraklı ağaçlar, özellikle kuzey enlemlerde görülen olumsuz iklim faktörlerine karşı hangi evrimsel adaptasyonlara sahiptir? Şöyle sıralayabiliriz:

• Yapısal olarak geniş bir taça sahip değillerdir. Yani ağacın tepe genişliği daha küçüktür. Bu nedenle, daha çok dikey bir görünüme sahiptirler (örneğin servi ağacı). Bu sayede, hem birim alana düşen yaprak sayısı azalmadan, ağacın üzerine binebilecek kar yükü azalmış olur ve böylelikle ağacın mekanik direnci görece düşmemiş olur.
• İğne yaprakların yüzey alanı, geniş yaprakların yüzey alanına kıyasla çok daha az olması nedeniyle, stoma kanalları da en aza indirilmiş olur. Böylelikle, kışın çok önemli olan su, terlemeyle kaybedilmemiş olur.
• İğne yapraklı ağaçların yapraklı, geniş yapraklı ağaçların yapraklarına kıyasla çok daha kalındır ve kütin isimli mumsu bir tabaka ile kaplanmıştır. Bu da, soğuğa karşı direncini artırır kış aylarında çok elzem olan su kaybını önlemiş olurlar.
• Fotosentez sırasında su kaybı yaşanması nedeniyle, kış aylarında fotosentez işlemini durdururlar ve bu sayede yine su kaybını önlerler.
• İğne yapraklı ağaçlarda, yaprakların donmasını önleyen ve dolayısıyla antifriz görevi gören proteinler (AFP) üretilir. Bu sayede, iğne yapraklı ağaçlar, yaprakları soğuktan zarar görmeden kışı geçirebilmiş olur.
• İğne yapraklar, kışın donarak zarar görmemesi için, soğuk hava yaklaştıkça iğne yapraklarda bulunan su molekülleri, hücreler arasındaki boşluklara hareket eder ve donma noktasını düşürmek için şekerle konsantre olur.
• Ekstrem hava şartlarıyla baş etmek zorunda kalan iğne yapraklı ağaçlar için azot, fosfor, potasyum ve kalsiyum gibi besin maddeleri de oldukça elzem olması dolayısıyla, yapraklar dökülmeyip onları kayıp edilme olasılığı da giderilmiş olur ve bu sayede hayatta kalma başarıları artar.

Wikimedia

Sonuç

Anlayacağımız üzere, iki üreme şekline sahip bitki grubunun bu kendine has özellikleri, evrimsel süreç içerisinde gitgide karmaşıklaşmış ve hayatta kalma başarıları artmıştır. Bu iki bitki grubu, sahip oldukları genetik özellikler ve ekolojik faktörler dahilinde farklı evrimsel yolaklara girmiş ve bu yolaklarda ilerleyerek kendilerine özgü eşsiz özellikler doğal seçilim yoluyla evrimleşmiştir.

Sonuçta canlı grupları, evrim süreci içerisinde, o anda popülasyonda bulunan genetik özellikler (gen havuzu) doğrultusunda ilerlemek zorundadırlar. Evrimsel süreçte mutasyon gibi mekanizmalar tarafından sürekli çeşitlilik yaratılır ve bu çeşitliliğin çevre ile etkileşimi sonucunda en uyumlu kombinasyonlar seçilim mekanizmaları tarafından seçilir veya elenir. En nihayetinde, yolaklarda sapacağı yönler bu şekilde belirlenmiş olur! Kozmik ölçekte, canlılarda yavaş yavaş seçilen ve biriken bu genetik özellikler de, biyolojik çeşitliliği ve bu çeşitlilik içerisinde önceki yaşam alanlarına ve şartlara kıyasla karşılaştıkları yeni şartlara daha uyumlu bireyleri meydana getirir!