Yangına Eğilimli Ekosistemlerde Allelopatik Mekanizmalar

Yangına eğilimli kurak bölge çam türleri ve maki vejetasyonlarını oluşturan bitkilerin yangına karşı geliştirdikleri tepkileri anlamak, bu türlerin ekolojisini ve evrimini ortaya çıkarmak adına oldukça önemlidir. Vejetasyonun süksesyon sürecinde, allelopatik metabolitler ile yangınlar arasında karmaşık ilişkiler bulunduğu ve yangının; maki, savanalar ve ormanlık alanlar gibi birçok bitki topluluğunun süksesyon gelişiminde kritik bir rol oynadığı bilinmektedir. Ancak yangına eğilimli ekosistemlerdeki süksesyon süreçleri ve allelopatik mekanizmalar arasındaki ilişkiyi ortaya koyan çalışmalar oldukça sınırlıdır. Geneli herdem yeşil maki vejetasyonları en çok çalışılan yangın ekosistemlerinden birisidir. Maki vejetasyonlarında yangın; bitkiler tarafından üretilen allelokimyasallarla birlikte en iyi şekilde yetişen ve devamlılık gösteren bitki topluluklarının oluşmasına neden olarak o bölgenin klimaksının oluşmasını sağlar. Bir canlı türünün toksik bileşikler salgılayarak, başka bir canlı türünü engellemesi olayı allelopati olarak ifade edilmektedir. Bu toksik bileşikler genel olarak allelokimyasal olarak nitelendirilir. Yangına eğilimli ekosistemlerde yetişen birçok maki türü sahip oldukları allelokimyasalları dışarı salgılayarak çevrelerinde bulunan otsu türlerin gelişimini engellemekte ve habitatlarını işgal etmektedirler. Kurak mevsimde toprakta biriken bu kimyasallar da herhangi bir yangın anında vejetasyondaki süksesyon süreçlerini etkileyerek, hangi türlerin birbirini izleyeceği konusunda belirleyici olmaktadır. Bu ilişkiler göz önüne alındığında, allelopatik bitkilerin, fonksiyonel bitki karakterlerini değiştirerek vejetasyondaki bitki çeşitliliğini değiştirme potansiyeline sahip olduğu söylenebilir. Bu derlemenin amacı, yangına karşı eğilimli olan ekosistemlerde bulunan bitki türlerinin sahip olduğu allelokimyasallar ve yangın arasındaki ilişkinin belirlenmesi ve bu durumun süksesyon süreçlerine nasıl bir etkisi olduğunun ortaya çıkarılmasıdır.

Allelopathic Mechanisms in Fire-Prone Ecosystems

Understanding the fire-prone arid-zone pine species and maquis vegetation's response to fire is veryimportant to reveal the ecology and evolution of these species. During the succession of vegetation,there are complex relationships between allelopathic metabolites and fires. Many plant communitiessuch as pines, maquis, savannas and woodlands are known to play a critical role in the developmentof succession. However, studies revealing the relationship between succession processes andallelopathic mechanisms in fire-prone ecosystems are quite limited. Most evergreen maquisvegetations are one of the most studied fire ecosystems. In maquis vegetation, fire causes theformation of plant communities that continue with allelochemicals produced by plants, as well asshaping the climate of the region. The event of a living species inhibiting another species by secretingtoxic compounds is expressed as allelopathy. These toxic compounds are generally referred to asallelochemicals. Many maquis species that grow in fire-prone ecosystems excrete theirallelochemicals, preventing the development of herbaceous species around them and invade theirhabitats. These chemicals, which accumulate in the soil during the dry season, affect the successionprocesses in vegetation in the event of a fire and determine which species will follow each other.Considering these relationships, it can be said that allelopathic plants have the potential to changeplant diversity in vegetation by changing their functional plant characteristics. The purpose of thisreview is to determine the relationship between allelochemicals and fire of plant species in fire-proneecosystems, and to reveal how this affects the succession processes.

PDF

___

Abou El-Enin MM, Abdel-Ghffa MAF. 2017. Allelopathic effect of peanut, sunflower and corn crops on germination and growth of some winter weeds. Archives of Agriculture and Environmental Science, 2(4): 257-263.
Aguilar-Franco Zoila, Alejandro Flores-Palacios, FloresMorales, Alejandro, Perea-arango I, Arellano Jesus, Valencia Díaz Susana. 2019. Density-dependent effect of allelopathy on germination and seedling emergence in two Ipomoea species. Revista Chilena de Historia Natural 92: 7.
Akın B, Akanıl Bingöl N, Leblebici S. 2017. Lythrum salicaria L. Ekstraktlarının Marul Tohumlarının Çimlenmesi ve Fide Gelişimi Üzerine Allelopatik Etkisi. Akademia Disiplinlerarası Bilimsel Araştırmalar Dergisi, 3(1): 23-30.
Aktepe N. 2021. Kızılçam (Pinus brutia Ten.) ormanlarında bitkilerin yanabilirliğinin popülasyon, tür ve komünite düzeyindeki değişkenliği ve bu değişkenliğin yangın rejimi ile ilişkisi. Doktora Tezi, Hacettepe Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
Arıkan N, Elibüyük İ. 2015. Yabancı Otlarla Mücadelede Allelopatinin Kullanımı. Türk Bilimsel Derlemeler Dergisi, (1): 46-50
Axelrod DI. 1958. Evolution of the Madro-Tertiary geo flora. The Botanical Review, 24: 433-509.
Banthorpe DV, Charlwood BV, Francis MJO. 1972. The biosynthesis of monoterpenes, Chemical Reviews 72: 115- 155.
Bingöl Ö, Battal P. 2017. Verbascum cheiranthifolium Boiss. var. asperulum (Boiss.) Murb. ve Salvia limbata C. A. Mey. Ekstraktlarının Zea mays L. ve Portulaca oleraceae L. Tohumlarının Çimlenmesi Üzerine Allelopatik Etkisinin Araştırılması. Türkiye Tarımsal Araştırmalar Dergisi, 4(2): 176-185.
Cheng F, Cheng Z. 2015. Research Progress on the use of Plant Allelopathy in Agriculture and the Physiological and Ecological Mechanisms of Allelopathy. Frontiers in Plant Science, 6:1020.
Einhellig FA. 1995a. Allelopathy - Current Status and Future Goals. In Allelopathy: Organisms, Processes and Applications. (ed. Inderjit, KMM Dakshini and FA Einhellig). American Chemical Society, 1-24
Einhellig FA. 1995b. Mechanisms of action of allelochemicals in allelopathy. In Allelopathy. Organisms, processes, and applications. ACS Symposium Series 582 (ed. Inderjit, KMM Dakshini and FA Einhellig). American Chemical Society, Washington, DC.,96-116.
Fernandez C, Monnier Y, Santonja M, Gallet C, Weston LA, Prévosto B, Bousquet-Mélou A. 2016. The impact of competition and allelopathy on the trade-off between plant defense and growth in two contrasting tree species. Frontiers in Plant Science, 7: 594.
Gallet C, Pellissier F. 1997. Phenolic compounds in natural solutions of a coniferous forest. Journal of Chemical Ecology, 23: 2401-2412.
Gildemeister E, Hoffman F. 1955-1960. Die atherischen Ole. Akademie Verlag, Berlin, 8 vol.
Gniazdowska A, Bogatek R. 2005. Allelopathic interactions between plants. Multisite action of allelochemicals, Acta Physiologiae Plantarum, 27: 395–407.
Gopal B, Goel U. 1993. Competition and allelopathy in aquatic plant communities. Botanical Review, 59: 155-210.
Gouinguene SP, Turlings TCJ. 2002.The effects of abiotic factors on induced volatile emissions in corn plants, Plant Physiology, 129:1296– 1307.
Gülsoy S, Özkan K, Mert A, Eser Y. 2008. Ardıç Juniperus excelsa meyvesinden ve Yayla Kekiği Origanum minutiflorum yapraklarından elde edilen uçucu yağların kimyasal bileşimleri ve Karaçam Pinus nigra subsp. pallasiana tohumunun çimlenmesi üzerine allelopatik etkileri. Biyolojik Çeşitlilik ve Koruma, 1(2): 105-114.
Gürsoy M, Balkan A, Ulukan H. 2013. Bitkisel Üretimde Allelopati. Uludağ Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 27(2): 115-122.
Hanes TL. 1977. California chaparral. Terrestrial Vegetation of California (Ed. by M. G. Barbour & J. Major), Wiley, New York, 414-470.
Harborne JB. 1988. Introduction to Ecological Biochemistry (Academic, London), pp. 302-337.
Horton JS, Kraebel CJ. 1955. Development of veg etation after fire in the chamise chaparral of southern California. Ecology, 36: 244-262.
Hunter ME, Menges ES. 2002. Allelopathic Effects and Root Distribution of Ceratiola ericoides (Empetraceae) On Seven Rosemary Scrub Species. American Journal of Botany, 89(7): 1113–1118.
Inderjit, Keating KI. 1999b. Allelopathy: Principles, Procedures, Procecesses, and Promises for Biological Control. In: Advances in Agronomy. (Eds.) Sparks D.L. Academic Press, 67: 141-231.
Karakuş S, Tiryaki D, Aydın İ, Atıcı Ö. 2019. Nepeta transcaucasica Grossh. Esansiyel Yağının Bazı Kültür Bitkileri ve Zararlı Otlar Üzerinde Herbisidal Etkisinin İncelenmesi. Doğu Fen Bilimleri Dergisi, 2(2): 69-79.
Keeley JE, Keeley SC. 1988. Chaparral. North American Terrestrial Vegetation (eds MG Barbour and WD Billings), Cambridge University Press, Cambridge.pp. 165-207.
Keeley JE, Morton BA, Pedrosa A, Trotter P. 1985. Role of allelopathy, heat, and charred wood in the ger mination of chaparral herbs and suffrutescents. Journal of Ecology, 73: 445-458.
Keeley JE, Pausas JG, Rundel PW, Bond WJ, Bradstock RA. 2011. Fire as an evolutionary pressure shaping plant traits, Trends in Plant Science, 16: 406–411,
Kı̇tı̇ş Y, Kolören O, Uygur F. 2016. Allelopathic Effects of Common Vetch (Vicia sativa L.) on Seed Germination and Development of Some Weed Species. Tarla Bitkileri Merkez Araştırma Enstitüsü Dergisi, 25(1): 100-106.
Kruse M, Strandberg M, Strandberg B. 2000. Ecological Effects of Allelopathic Plants- A Review. NERI Technical Report, No. 315, Ministry of Environment and Energy National Environmental Research Institute.
Küçük Ö, Sağlam B. 2004. Orman yangınları ve hava halleri. Kastamonu Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi, 4(2): 220- 231.
Küçük Ö, Bilgili E, Dinç Durmaz, B. 2005. Yangın potansiyelinin belirlenmesinde yanıcı madde haritalarının önemi. Türkiye Ormancılık Dergisi, 6(1): 104-116.
Küçük Ö, Bilgili E. 2006. The conveyance of fire behavior characteristics into practice by using Geographical Information Sysyems (GIS): A case study in Kastamonu. Kastamonu University, Journal of Forestry Faculty, 6(2): 262-273.
Küçük Ö, Aktepe N. 2017. Effect Of Phenolic Compounds on the Flammability in Forest Fires. International Journal of Engineering Sciences & Research Technology, 6(4): 320- 327.
Langenheim JH. 1994. Higher plant terpenoids: a phytocentric overview of their ecological roles, Journal of Chemical Ecology, 20: 1223– 1280.
Mcpherson JK, Muller CH. 1969. Allelopathic Effects of Adenostoma F Asciculatum ' "Chamise", In the California Chaparral. Ecological Monographs, 39: 177-198.
Molisch H. 1937. Der Einfluss Einer Pflanze Auf Die Andereallelopathie. Jena: Fischer. Muller CH. 1969. Allelopathy as a factor in ecological process. Vegetatio 18: 348–357.
Muller CH, Hanawelt RB, McPherson JK. 1968. Allelopathic control of herb growth in the fire cycle of California chaparral. Bulletin of the Torrey Botanical Club 95: 225-231.
Muller CH, WH Muller, Haines BL. 1964. Volatile growth inhibitors produced by aromatic shrubs. Science 143:471- 473.
Muller CH. 1966. The role of chemical inhibition (allelopathy) in vegetational composition. Bulletin of the Torrey Botanical Club 93:332-351.
Mutch RW. 1970. Wildland fires and ecosystems- A hypothesis, Ecology 51.6: 1046-1051.
Odum EP, Barrett GW. 2005. Fundamentals of Ecology, 5th ed. Brooks / Cole, a Thomson Learning Company.
Özbay N. 2018. Bazı Tıbbi Bitki ve Yabancı Ot Ekstraktlarının Biberin Çimlenme ve Fide Gelişimi Üzerine Etkisi. Türk Tarım ve Doğa Bilimleri Dergisi, 5(1): 81-85.
Özen F, Yaldız G, Çamlıca M. 2017. Yabancı Ot Mücadelesinde Bazı Aromatik Bitkilerinin Uçucu Yağlarının Allelopatik Etkisi. Uluslararası Tarım ve Yaban Hayatı Bilimleri Dergisi, 3(1): 40-48.
Pausas JG. 2015. Bark thickness and fire regime, Functional Ecology, 29: 315-327.
Pausas JG, Alessio GA, Moreira B, Segarra-Moragues JG. 2016. Secondary compounds enhance flammability in a Mediterranean plant, Oecologia, 180: 103–110.
Peñaflor MFGV, Bento JMS. 2013. Herbivore-Induced Plant Volatiles to Enhance Biological Control in Agriculture. Neotropical Entomology, 42: 331–343.
Platt WJ, Evans GW, Rathbun SJ. 1988. The population dynamics of a long-lived conifer (Pinus palustris). The American Naturalist, 131: 491-525.
Putman AR, Tang CS. 1986. The science of allelopathy. John Wiley and Sons, New York, New York, USA.
Rebertus AJ, Williamson GB, Moser EB. 1989. Longleaf pine and turkey oak mortality in Florida xeric sandhills. Ecology, 70: 60-70.
Rice EL. 1974. Allelopathy. New York: Academic Press. Rice EL, Kozlowsk TT. 1974. Allelopathy. New York: Academic Press. 104-125.
Sağlam B, Küçük Ö, Bilgili E, Dinç Durmaz B, Baysal İ. 2008. Estimating fuel biomass of some shrub species (Maquis) in Turkey. Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 32(4): 349-356.
Sampson AW. 1944. Plant succession and burned chaparral lands in northern California. Agricultural Experiment Station, University of California, Berkeley, Bulletin 685.
Sardans J, Roda F, Penuelas J. 2004. Phosphorus limitation and competitive capacities of Pinus halepensis and Quercus ilex subsp rotundifolia on different soils, Plant Ecology, 174: 305–317.
Schluter D. 2000. Ecological character displacement in adaptive radiation. The American Naturalist, 156: 4-16.
Seigler DS. 1996. Chemistry and mechanisms of allelopathic interactions. Agronomy Journal, 88: 876-885.
Staudt M, Kotzias D, Sparta C, Ciccioli P. 1993. Holm oak (Quercus ilex), a strong emitter of monoterpenes, In ‘Proceedings of the First Italian Symposium on the Strategies and Techniques for the Monitoring of the Atmosphere’, Rome, Italy. (Ed. P Ciccioli) 579–586.
Tilman D. 1982. Resource Competition and Community Structure. Princeton, NJ: Princeton University Press.
Tyler C. 1995. Factors Contributing to Postfire Seedling Establishment in Chaparral: Direct and Indirect Effects of Fire. Journal of Ecology, 83(6): 1009-1020.
Uddin Nazim, Robinson Randall. 2017. Allelopathy and resource competition: the effects of Phragmites australis invasion in plant communities. Botanical Sciences.
Wang LW, Showalter AM, Ungar IA. 2005. Effects of intraspecific competition on growth and photosynthesis of Atriplex prostrata, Aquatic Botany, 83: 187–192.
Whittaker RH, Feeny PP. 1971. Allelechemics: Chemical interaction between species. Science, 171: 757-770.
Williamson GB, Richardson DR, Fischer H. 1992. Allelopathic mechanism in fire-prone communities. In Allelopathy. Basic and applied aspects (ed. SJH. Rizvi and V. Rizvi), Chapman and Hall, London, 59-73.
Willis RJ. 1985. The historical bases of the concept of allelopathy. Journal of the Historty of Biology, 18: 71–102.
Wink M, Schmeller T, Latz-Bruning B. 1998. Modes of action of allelochemical alkaloids: Interaction with neuroreceptors, DNA, and other molecular targets. Journal of Chemical Ecology, 24: 1881-1937.
Yarnıa M, İkincikarakaya S, Rezaei F, Khawar K. 2011. Çavdar Kalıntılarının, Horoz İbiğinin (Amaranthus retroflexus L.) Toprakta Bulunan Tohum Miktarı ve Bitki Gelişimi Üzerine Etkisi. Journal of the Institute of Science and Technology, 1(2): 91-96.
Yorulmaz M, Yergin Özkan R. 2020. Allelopathic Effect of Jimson Weed (Datura stramonium L.) on Seed Germination. Türk Tarım ve Doğa Bilimleri Dergisi, 7(3): 793-797.
Zhang Z, Liu Y, Yuan L, Weber E, Van Kleunen M. 2021. Effect of allelopathy on plant performance.