Azərbaycan Milli Elmlər Akademiyası

Bitkilərin həyatında işıq mühüm ekoloji amillərdən biridir. Təbiətdə əsas işıq mənbəyi günəşdir. Günəş şüası fiziki amil olub, ağ işıqdır. Ağ işıq şüası mürəkkəb xassəli olub, monospektrlərdən ibarətdir. Ağ işığın 7 monospektri olduğu da bəllidir. Hər bir işıq dalğası, yəni monospektrləri özünəməxsus kvant enejiyə malikdir. Günəşin fırlanma hərəkətini, yer kürəsinin hərəkətini və yaşıl yarpaqların xloroplastlarındakı xlorofilin hərəkətini qəbul etsək, o zaman bitki yarpaqlarına düşən işıq spektrlərinin necə dəyişdiyini dərk etmək çətin olmaz. Ekoloji amillərin bəzi formaları haqqında qısa olaraq diqqətinizə çatdırmaq istərdik. Problemin həllində müəyyən eksperimental təcrübələr aparmaq, bitkilərin iqlim dəyişmələri təsirindən morfoloji, bioloji dəyişkənliklərin  araşdırılması tələb olunur. Bu məqsədlə laboratoriya şəraitində işıq selinin müxtəlif monospektrlərinin - mavi, yaşıl, qırmızı, sarı, infra qırmızı və s. şüa spektlərinin bitkilərə təsiri araşdırılır. Kvant enerjisi müxtəlif olduğundan, onların bitkilərin boy və inkişafına təsiri eyni olmur. İşıq və işıqlanma bitkilərin həyatında əvəzsiz əhəmiyyəti olan enerji mənbəyidir. Termodinamika qanunlarına əsaslanaraq bitkilərin yarpaq orqanları bir enerji formasına cevirən yeganə canlı sistemdir. Bitkilərə təsir edən enerji dəyişdikcə onlarda maddələr mübadiləsinin sürəti dəyişər. Yarpaq orqanlarına düşmüş günəş şüaları xloroplastlara daxil olaraq oradakı xlorofil molekulalarını həyəcanlandırır və xlorofil energetik səviyyəyə yüksəlir. Bu dövrdə yarpaq orqanlarının ağızcığından daxil olmuş karbon dioksid (CO2) və kök sistemindən yarpağa gələn su (H2O) molekulası arasındakı kimyəvi reaksiyalar nəticəsində üzvi birləşmələrin (C6H12O6) sintezi və toplanması, oksigenin atom halında (O) atmosfer havasına daxil olma imkanı artır, havadakı atom halındakı oksigenlər birləşərək tənəffüs üçün yararlı olan oksigen molekulu yaranır (O+O →O2).

Yer kürəsinə 2,5% günəş şüası daxil olur, bu miqdar atmosfer və fəsillərə görə dəyişir. Onların 1%-i yer səthinin dəniz və okeanlarından atmosferə əks olur, 0,5% isə dəniz və okeanda yaşayan heyvanların  enerji ehtiyacına sərf olur, 1%-i isə yer kürəsindəki yaşıl bitkilərdə gedən fotosintez prosesinə  sərf olunur. Bu miqdar fəsillərə görə də dəyişkəndir.Yer kürəsində yarpaqlarını tökən bitkilərin say tərkibi də bəlli olduğundan fotosintez prosesinin məhdud olduğunu dərk etmək çətin olmaz.

İşıq şüasının- ultrabənövşəyi, bənövşəyi, sarı, yaşıl, qırmızı, mavi, infraqırmızı və yaşıl şüalarının kvant enerjisi xlorofilin energetik həssaslığını nəzərə alsaq, hər bir monospektrin (şüanın) təsir qüvvəsinin mexanizmini aşkar etmiş olarıq.

Eksperiment təcrübələri qoyularkən xüsusi kameralardakı bitkilər işıq axının təsirinə məruz qalması üçün işıq lampalarından istifadə edirlər. İşıq axını – lyümen, işıqlanma isə - lyüksla ifadə olunur. Işıq axını işıq mənbəyini xarakterizə edir. Işıqlanma isə səthə düşən işığı ifadə edir. 1 Lm 1 m2 səthə düşən işıqlanmadır.

Qırmızı işığa 14% mavi spektr əlavə etdikdə yarpaq səthi genişlənir, yaşıl və mavi işıq almış bitkilərdən fərqli olaraq meyvələr daha tez yetişir. Yaşıl işıq spektrin təsirindən məhsuldarlıq azalır, yarpaqları nazik, xlorofili isə az toplanır, fotosintezin sürəti aşağı düşür. Yaşıl spektr təsirindən xlorofil 60% azalır, mavi spektrlərdə isə artır.  Yaşıl spektrlərdə xlorofil fəal olsada CO2 qazının mənimsənilməsi normaldır. Mavi işıq təsirindən yarpaq və zoğların boyatması zəifləyir, amma fotosintez əmsalı yüksəkdir, piqmentlərin miqdarı çox, yarpaq ayası isə kiçik olur, qırmızı spektrlərlə müqayisədə meyvələrin kütləsi azalır. Mavi spektr təsirindən 1 sm2 səthdə xloroplastların sayı artır. Qırmızı və yaşıl spektrlərdan xeyli çoxdur. Bu spektrlərin təsirindən yarpaqlarda inqibitorlar (dayandırıcı birləşmələr) abssiz turşusu, oksixardal turşusu və s. artır. Belə olduqda gövdə və zöğların boyu qısalır. Yarpaq qalınlaşır. Mavi və yaşıl spektrlərdən fərqli olaraq ağ işıq təsirindən məhsuldarlıq 22-26% artır. 640-670 nµ dalğası olaraq qırmızı spektr yarpaqların inkişafını artırır, boyatma sürətlənir, mavi spektr gövdənin boyatma və yarpaq səthini azaldır. Az məhsul verir. 520-550 nµ yaşıl işıq təsirindən yarpaq nazik olur, xloroplast sayı az, fotosintezi zəifdir, məhsuldarlıq aşağı düşür. 3 əsas spektr (mavi, yaşıl, qırmızı) ayrı ayrılıqda bitkilərə təsir edərsə effekt az olar. Yalnız müəyyən nisbət qarşılığında inkişaf etmiş bitki almaq mümkündür. Maksimal olaraq yalnız bir spektrlə işıqlanma apardıqda mavi spektrlərın təsiri yüksək olar. Yalnız qısa boy yüksək fotosintez edə bilər bitki formalaşar, məhsuldarlığı isə az olar, əgər qırmızı işıq spektr sahəsi üstünlük təşkil edərsə vegetativ orqanlar sürətlə boy atar, generativ orqanlar yaranmaz. Işıq spektrlərinin intensivliyi infrogenetik amildir, həm boy prosesini, həm də bütün bitki orqanizminin fotosintetik reaksiyalarının təmin edir. Belə hallarda yaşıl spektrin (450-700 nµ), 20% qırmızı spektrin (600-700 nµ) enerjisi mavi spektr (380-400 nµ) 25-40% olmalıdır. Bu enerji bitkilərin genetik potensialını təmin edir. Bitkilərdə monospektrlər təsirindən baş verən dəyişkənliyi öyrənmək məqsədi ilə eksperimental təcrübələrə ehtiyac vardır. Bu məqsədə  ayrı-ayrı kameralara eyni yaşlı ağac və kol bitkiləri yerləşdirilmiş, onlara ayrı-ayrılıqda ağ işıq və digər monospektrlər olan kameraya yerləşdirilmişdir. Təcrübə bitkiləri kameraya yerləşdirilmədən əvvəl bitkilərin vegetativ orqanlarının boyu, yarpaqlarının sayı, yarpaqlarda xlorofilin ümumi miqdarı - 5 mm2 sahəyə görə xlorofilometrlə təyin edildikdən sonra bitkilər kameraya yerləşdirilmişdir.

Tərəfimizdən müxtəlif bitki növlərində vegetasiya ərzində yarpaqda xlorofil “a” və “b” –nin miqdarına ayrı-ayrı monospektrlərin təsiri öyrənilmişdir. Zəif işıqlanma təsirindən protoxlorofilin enerji udması kvant  ölçüsündən asılı olaraq ədəbiyyatda  az  işıqlandırılır. Məhz buna görə də  hesabat ili dövründə mavi, yaşıl, qırmızı və ağ işıq spektrlərinin təsir mexanizmini araşdırmağa səy göstərmişik. Bəlli tədqiqatlarda işıqlanma mənbəyi 1 lk qəbul olunduğu halda apardığımız eksperimental təcrübələrdə işıqlanma şiddəti 8 saat ərzində monospektrlərin kvant enerjisini sabit saxlayaraq icra edilmişdir. Təcrübələrin əsas məqsədi xloroplastlarda kvant enerji təsirindən protoxlorofilindən xlorofil “a” və “b” –nin sintez dinamikasını araşdırmaqdan ibarət olmuşdur. Bitki yarpaqlarında piqmentlərinin sonraki çevrilmələrində protoxrolofil xlorofil “a” yaranması üçün zəif işıqlanma kifayətdir və bu zaman daha az enerji sərf olunur. Əmələ gəlmiş xlorofil  “a”energetik təsirə məruz qaldıqda xlorofil “b” –nin əmələ gəlməsi baş verir. İşıqlanma müddəti 2 saatdan çox olarsa, o zaman xlorofil “a”-nın sintezi yüksəlir.

Təcrübə qoyulduqdan 10, 20 və 30 gün sonra ağac və kol bitkilərinin müxtəlif orqanlarında biomorfoloji təyinatlar aparılmışdır. Eksperiment  zamanı başlandığı dövrdən indiki dövrə qədər bitkilər daima (8 saat ərzində) monospektrlərlə işıqlandırılmış, kameraların nisbi rütubəti stabil olaraq 60-65% arası saxlanılmış, yerüstü hissələri ardıcıl olaraq, su ilə çilənmiş, dibçəklərdəki torpaq suvarılmışdır.    

Avropa zeytununun ( Olea europaea L.) formalaşmış 5-ci yarpaqlarında təyin olunmuş piqmentlərin miqdarı nəcib dəfnə  (Laurus nobilis L.) növündə müşahidə olunan parametrlərlə uzlaşır. Lakin daş palıd (Quércus  ilex L.) növündə xlorofil “a”-nın miqdarı günorta saatlarında nisbətən fərqlidir. Belə ki, saat 1300 – da daş palıdın (Quércus  ilex L.) sərt yarpaqlarında xlorofil

 “a”-nın miqdarı səhər saatlarına görə 0,75,axşam saatlarında təxminən 1,0 mq/l yüksək olmuşdur. Bu göstəricilər isbat edir ki, daş palıd (Quércus ilex L.) Abşeron yarımadasının quraqlıq  və isti iqlim şəraitinə uyğunlaşmış və xeyli davamlı növlər sırasına daxil edilə bilər. Keçi buynuzu( Seratonia siliqua L.) növündə səhər saatlarından günortaya qədər xlorofil “a”-nın miqdarında artım olsa da, axşam saatlarında isə onun miqdarı səhər saatlarında təyin edilmiş səviyyəyə düşür. Yapon birğözündə (Liqustrum japonicum L.) yaşıl piqmentlərin miqdarında ciddi dəyişkənlik olmamışdır. Lakin onu da qeyd etməliyik ki, Abşeron yarımadası şəraitində eksperiment olaraq götürülmüş növlərin yarpaqlarında xlorofil ”b”-nin dəyişkənlik dinamikası xlorofil “a”-dan fərqlidir. Təyinat apardığımız  nəcib dəfnə (Laurus nobilis L.), avropa zeytunu (Olea europaea L.), daş palıd (Quércus  ilex L.), keçi buynuzu (Seratonia siliqua L.) xlorofil“b” 4,00-4,42 mq/l olaraq səhər saatlarında, günorta saatlarında 4,00-4,80 mq/l, axşam saatlarında 4,00-4,59 mq/l olaraq dəyişir.Yalnız yapon birgözü (Liqustrum japonicum L.) növündə xlororfil “b”-nin miqdarı 5,02-5,64 mq/l olaraq təyin edilmişdir. Bu amil ilk növbədə bitkinin bioloji xassəsi ilə əlaqədar olması qəbul edilməlidir. Çünki yapon birğözü (Liqustrum japonicum L.) kölgəsevən bitkidir, işıqlanma az olduqda, daha çox  xlorofil “b” toplamağa meyl göstərir.

Bitkilərin səthinə düşmüş işıq şüasının enerjisinin bir hissəsi əks olunur, bir hissəsi isə yarpaq orqanındakı xloroplastlar tərəfindən tutulur və fotosintez prosesinə sərf olunur,fiziki enerji təsirindən kimyəvi enerji məhsulları sintez olunur.Müxtəlif növ ağac və kollarda işıq şüasını udma qabiliyyəti bitkinin hündürlüyü və təbəqələrindən asılı olaraq eyni paylanmır.

Tədqiqat zamanı həm işıqsevən bitkilərdə müxtəlif spektlər altında xlorofilin sintezi, həm də  kölgəsevən bitkilərdə nisbətən orta səviyyədə getmişdir. Tədqiqat müddəti zaqmanı bitkilər üçün tam optimal şərait olmadığı üçün  tədqiqatın hər seriyası qismən qısa müddətli olmuşdur və  eyni bitki növləri ilə 5 seriya təkrarlar aparılmışdır. Monospektrlər altında bitkilərin yarpaqlarında sintez olunan  xlorofilin “b”-nin miqdarı “a” ya nisbətən yüksək olmuşdur ki. bu da səthə düşən kvant enerjisinin yetərincə olmadığını göstərir. Hesabat dövründə cari mərhələ üzrə aparılan eksperimental təcrübələrdə 3-5 illik bitkilərdə monospektrlərin yaşıl, sarı, mavi, qırmızı və ağ spektrlərdən istifadə edilmiş və spektrlərin ayrı-ayrılıqda təsir intensivliyi müəyyən edilmişdir. Tədqiqatlarda ağ işıq mürəkkəb spektrli olduğundan, kontrol olaraq qəbul edilmişdir. Yaşıl spektr ayrı-ayrı kol və ağac növlərinin cavan yarpaqlarının formalaşmasına, eləcə də yarpaqlarda xlorofilin sintezinə müsbət təsir göstərir, mavi və qırmızı işıq spektrləri zoğların intensiv boy artımına, sarı spektr yarpağın eninə boy artımına müsbət təsir edir.

Eyni zamanda aşkar edilmişdir ki, monospektral lampaların kvant enerjisi aşağı səviyyədə olduğundan müşahidə edilən bitkilərin inkişafı qənaətbəxş hesab edilməmişdir. Eyni zamanda ehtimal olunur ki, bitkilərin yarpaqlarında fotosintez prosesinin fəallaşdırılması üçün kvant enerjisi yüksək olan mənbələrdən istifadə edilərsə, yarpaqlardakı xlorofilin enerji effekti yüksələr və bitkilərin boy və inkişafı optimal təmin oluna bilər.

Aparılmış tədqiqatlar nəticəsində aydın olmuşdur ki, eksperimental şəraitdə monospektrlərin (yaşıl və qırmızı şüalar 54 watt lampalar və mavi işıq lampası 18 watt )  kvant enerjisi az olduğundan xlorofilin sintezi xeyli zəifdir. Xlorofil “b” -nin sintezi hər 4 spektr altında xlorofil “a”-ya nisbətən yüksək olmuşdur .

İlhamə MİRCƏLLALLI, Dendrologiya İnstitutunun Mərkəzləşdirilmiş eksperimental laboratoriyasının böyük elmi işçisi

© Bütün hüquqlar qorunur. Xəbərlərdən istifadə edərkən www.science.gov.az saytına istinad zəruridir.