Dünya'nın aydınlık ve karanlık döngüleri, milyarlarca canlı organizmayı derinden etkiler. Güneş tutulmaları gibi olayların hayvanlarda belirgin davranış değişikliklerine yol açtığı bilinmektedir, peki ya bitkilerde de aynı etki görülüyor mu?
İtalya'nın Dolomitler bölgesindeki bir ormanda meydana gelen kısmi güneş tutulması sırasında bilim insanları, bu büyüleyici soruyu araştırma fırsatı buldu.
Araştırmacılar, ladin ağaçlarının bioelektriksel sinyallerini (canlı elektriksel sinyallerini) izliyorlardı. Güneş tutulması yaşanırken sensörlerini çalıştırmaya devam ettiler ve ağaçların tutulmaya verdiği tepkiyi kaydettiler. Gözlemledikleri şey ise hayret vericiydi.
Ladin ağaçları sadece güneş tutulmasına tepki vermekle kalmadı; tutulmayı saatler öncesinden tahmin ederek bioelektriksel sinyallerini senkronize ettiler. Bu, orman genelinde gözlemlenen bir olguydu.
Bir bilimsel yayında detayları paylaşılan bu orman genelindeki senkronizasyon fenomeni, bitki davranışında yeni ve karmaşık bir katmanı ortaya koyuyor. Bu bulgu, bitkilerin ekosistemlerine aktif olarak katıldığına dair artan kanıtlara bir yenisini ekliyor.
Ağaçlar Kolektif Olarak mı Tepki Veriyor?
Araştırma, uluslararası bilim insanlarından oluşan bir ekip tarafından yürütüldü.
Güneş tutulması, Ay'ın Güneş ile Dünya arasına girerek Güneş ışığını tamamen veya kısmen engellemesiyle meydana gelir.
Bir tutulma, insanlarda hayranlık ve hatta sosyal uyum yaratabilir. Diğer hayvanların da böyle bir olay sırasında bir araya gelerek hareketlerini senkronize ettiği gösterilmiştir.
Ancak bilim insanları bitkilerin güneş tutulmalarına nasıl tepki verdiği hakkında çok az bilgiye sahipti. Bazı araştırmalar, tutulma sırasındaki hızlı karanlıktan aydınlığa geçişlerin bitki davranışını değiştirebileceğini öne sürüyordu, ancak bu araştırmalar bireysel bitkilerin tepkilerine odaklanıyordu.
Son çalışma, ağaçların bir güneş tutulmasına yaşayan bir kolektif olarak birlikte mi tepki verdiğini ortaya çıkarmayı hedefledi.
Araştırma Neleri İçeriyordu?
Yüklü moleküller tüm canlı organizmaların hücrelerinde hareket ederek elektriksel sinyaller iletir. Bu elektriksel aktivitenin tamamı, organizmanın 'elektriği' olarak bilinir.
Bu elektriksel aktivite öncelikle iyonların hücre zarları boyunca hareketiyle sağlanır. Bu hareket, insan dahil tüm organizmaların vücutlarını koordine etmelerine ve iletişim kurmalarına olanak tanıyan küçük akımlar yaratır.
Araştırmacılar, 25 Ekim 2022'deki kısmi güneş tutulması sırasında ladin ağaçlarının (Picea abies) elektriksel sinyallerini incelemek istediler. Çalışma, İtalya'nın Dolomitler bölgesindeki Paneveggio yakınlarındaki Costa Bocche ormanında yapıldı.
Bilim insanları, bir saat süren tutulma boyunca ağaçların elektriksel aktivitesini anlamak için yola çıktılar. Özel olarak tasarlanmış sensörler kullandılar ve bunları üç ağaca bağladılar. İkisi yaklaşık 70 yaşında sağlıklı ağaçlardı; biri tam güneşte, diğeri tam gölgedeydi. Üçüncüsü ise yaklaşık 20 yaşında sağlıklı bir ağaçtı ve tam gölgedeydi.
Ayrıca, sensörleri beş ağaç kütüğüne de bağladılar – bunlar, birkaç yıl önce şiddetli bir fırtına tarafından yok edilen, orijinalde bakir bir ormanın parçası olan yaşlı ağaçların kalıntılarıydı.
Her ağaç ve kütük için araştırmacılar, ağacın iç ve dış katmanlarına, ayrıca açıkta kalan köklere, dallara ve gövdelere yerleştirilen beş çift elektrot kullandılar. Elektrotlar sensörlere bağlandı.
Bu düzenek, bilim insanlarının güneş tutulması sırasında dört farklı alanda bulunan birden fazla ağaç ve kütüğün bioelektriksel aktivitesini izlemelerine olanak sağladı. Hem bireysel ağaç tepkilerini hem de ağaçlar arasındaki bioelektriksel sinyalleri incelediler.
Özellikle, bilim insanları ağaçların 'bioelektriksel potansiyellerindeki' değişimleri ölçtüler. Bu terim, hücre zarları arasındaki voltaj farklarını ifade eder.
Ne Buldular?
Her üç ağacın elektriksel aktivitesi, tutulma civarında – hem bir saatlik olaydan önce hem de olay sırasında – önemli ölçüde daha senkronize hale geldi. Bu değişiklikler, ağacın içindeki su ve lenf molekülleri gibi mikroskobik düzeyde gerçekleşiyor.
Araştırmadaki iki yaşlı ağaç, yaklaşan tutulmaya genç ağaçtan çok daha belirgin bir erken tepki gösterdi. Bu, yaşlı ağaçların mevsimsel değişikliklere verdikleri tepkilere benzer şekilde, bu tür olayları tahmin etme ve yanıt verme mekanizmaları geliştirmiş olabileceğini düşündürüyor.
Güneş tutulmaları insan perspektifinden nadir gibi görünse de, uzun ömürlü ağaçların yaşam süresi içinde meydana gelebilecek döngüleri takip ederler. Bilim insanları ayrıca ağaçlar arasında yayılan bioelektriksel dalgalar tespit ettiler. Bu, yaşlı ağaçların ekolojik bilgilerini genç ağaçlara aktarabileceğini düşündürüyor.
Böyle bir dinamik, bitkiler arasındaki uzun mesafeli sinyalleşmenin çevresel değişikliklere yanıt olarak çeşitli fizyolojik fonksiyonları koordine etmelerine yardımcı olabileceğini gösteren çalışmalarla uyumludur.
Araştırmacılar, tutulma sırasında kütüklerin bioelektriksel tepkilerinde de değişiklikler tespit ettiler, ancak bu değişiklikler ayakta duran ağaçlardakilerden daha az belirgindi. Bu, kütüklerin hala canlı olduğunu düşündürüyor.
Araştırma ekibi daha sonra, fiziksel deneyin bulgularını test etmek için bilgisayar modellemesi ve kuantum alan teorisi dahil olmak üzere gelişmiş analitik yöntemler kullandı.
Sonuçlar, deneysel sonuçları pekiştirdi. Yani, tutulma sadece bireysel ağaçların bioelektriksel tepkilerini etkilemekle kalmadı, aktivite birbiriyle ilişkiliydi. Bu, orman ölçeğinde yapışkan, organizma benzeri bir reaksiyon olduğunu düşündürüyor.
Orman Bağlantılarını Anlamak
Bu bulgular, orman ekosistemlerindeki ağaçların ne ölçüde birbirine bağlı olduğunu vurgulayan kapsamlı önceki araştırmalarla örtüşmektedir.
Bu davranışlar, orman ekosisteminin hızlı ve öngörülemeyen değişikliklerle başa çıkmasına yardımcı olarak nihayetinde ekosistemin dayanıklılığını, biyolojik çeşitliliğini ve genel işlevini etkileyebilir.
Bulgular ayrıca, ekosistem dayanıklılığının temel direkleri olarak hizmet eden yaşlı ormanların korunmasının önemini de vurguluyor – potansiyel olarak paha biçilmez ekolojik bilgiyi koruyarak ve aktararak.
