Sıcaklık: bir sistemin taneciklerinin ortalama kinetik enerjisinin göstergesidir. Derece ile ölçülür. Sıcaklık, bir cismin sıcaklığının ya da soğukluğunun bir ölçüsüdür. Isı ise; bir cismin sıcaklığının artmasına, uzamasına, genişlemesine, erimesine, buharlaşmasına, bir iş yapmasına yol açan fiziksel enerjiye denilmektedir.
Isı enerjisinin aracı bir maddeye gerek kalmadan dalgalar halinde yayılmasına Radyasyon denir. Isı dalgaları güneşten atmosferi geçerek gelirse buna güneş radyasyonu=Solar radyasyon adı verilir. Isı dalgaları dünyadan atmosfere doğru giderse buna da karasal radyasyon adı verilir. Sıcaklık ve ısı kavramları aynı değildir. Sıcaklık yoğunluğu ya da cismin sıcaklık derecesini gösterir.
Gazlar için kinetik enerji, mutlak sıcaklık dereceleriyle orantılıdır. Duyularla algılanmakta ve genellikle sıcak ya da soğuk terimleri ile ifade edilmektedir.
Sıcaklık, bitki gelişim hızını etkileyen birincil faktördür. Sıcaklık bitkileri bütün yaşamları süresince etkiler. Her bitki türünün yaşamlarını sürdürebildiği, en düşük ve en yüksek sıcaklık değerleri vardır. Bitkilerin dağılışında esas etkili olan aylık veya yıllık sıcaklıklardan çok, kısa süreli de olsa ekstrem sıcaklık değerleridir.
Sıcaklık bitkileri ve diğer bütün canlıları kısaca çevreyi etkiler. Yörede sıcaklık özellikle enlem derecelerine bağlı olarak önemli farklılıklar gösterir. Toprak sıcaklığı; bölgenin güneşlenme durumuna, bitki örtüsüne, rengine, su içeriğine, fiziksel ve kimyasal özelliklerine ve hava hareketlerine göre değişiklik göstermektedir. Yörede deniz, göl, gölet ve akarsu gibi su bulunan ortamlara, bölgenin topoğrafyasına, mevsimler ve ortamdaki bitki örtüsü gibi birçok faktöre göre minimum, maksimum ve toplam sıcaklık değerleri değişim göstermektedir.
Canlılar -200ºc ile +100ºc arasında yaşayabilmekle birlikte, genelde hayatsal faaliyetlerini 0ºc ile 50ºc arasında sürdürürler. Bölgemizde kültür bitkilerinin gelişme sıcaklık değerleri 0ºc ile 35ºc arasında değişmektedir. Her organizmanın sıcaklığa karşı olan toleransı farklılık gösterir. Canlıların yeryüzündeki dağılışları ile yıllık sıcaklık arasında yakın ilgi bulunur ve kendileri için en uygun bölgelerde toplanırlar. Canlı için uygun olmayan sıcak dönemlerinde o canlı ya uyku durumunda geçirir, ya ölür, ya da bir başka bölgeye göç ederler. Bitkilerde göç söz konusu değildir. Çok yıllık bitkilerde bu kış uykusu veya büyüme durgunluğu bölgemizde görülmektedir.
Bitkiler için minimum sıcaklığa dayanma dereceleri de farklıdır. Düşük sıcaklıklara karşı bitkilerin dayanması içerdikleri su miktarına göre değişir. Tohumlar kuru iken -80°C ye kadar dayandıkları halde ıslak iken çok daha önce donarlar. Ağaçlar düşük sıcaklıklara kışın hatta sonbaharda (dona bile) dayandıkları halde ilkbahar yaz aylarında dayanıksızdır. Bitkilerin gelişme dönemlerine göre düşük sıcaklıklara dayanma dereceleri de değişmektedir.
Sıcaklık değişimine bağlı olarak morfolojik, fizyolojik ve ekolojik uyumlar vardır. Bitki ekosistemi içerisinde ve yetiştirilmelerinde bitkilerin çimlenme, gelişme ve dağılımında etkili olan faktörler mevcuttur. Bu faktörlerin en önemlilerinden birisi de sıcaklıktır. Bu faktörlerin bitkinin istediği optimum koşullarda gerçekleşmesi durumunda, sağlıklı bir büyüme ve üst düzeyde verim gerçekleşir. Bitkinin sıcaklık ihtiyacını karşılamada yaşanacak ekstrem durumlar, bitkilerde olumsuz etkilere neden olmaktadır. İklim değişikliği, tarımsal ekosistemlerdeki dengeleri bozarak bitki sağlığını, gıda güvenliğini ve ekosistem sürdürülebilirliğini tehdit eden önemli bir çevresel sorun haline gelir.
Bitki türleri arasında gelişme dönemleri boyunca sıcaklık farklılıklarına karşı farklı olup bu tepkilerin başında fenolojik tepkileri gelmektedir. Her bitki türü için, tanımlanmış bir maksimum ve minimum sıcaklık aralığı büyüme ve gelişmenin sınırlarını oluşturur. Vejetatif gelişim (çimlenmeden başlayıp çiçeklenmeye kadar olan dönem), bitki türü için istenilen optimum sıcaklık seviyesine yükseldikçe artar. Minimum veya maksimuma yaklaşıldıkça bitkide büyüme azalmaktadır. Bitkilerin tepkisi gelişme dönemi boyunca görülen aşırı sıcaklıklara, tek yıllık veya çok yıllık bitki olmasına, serin ve sıcak iklim (mevsim) bitkisi olmasına ve türe bağlı olarak değişim göstermektedir. Tek yıllık olanlara çok yıllık bitkilere göre daha fazla etkilenmektedirler. Tek yıllık bitkiler aşırı sıcaklıkla karşılaştığında neslini devam ettirebilmek için veyatatif dönemden hemen generatif (çiçeklenme ve sonrası) döneme geçerler. Çok yıllık olmayan bitkilerin böyle daha hızlı gelişme göstermesi vejetasyon süresinin ve bitki boyunun kısalmasına yol açar ve bu durum daha küçük bitkiler, daha kısa üreme süresi ve daha düşük verim potansiyeli ile sonuçlanır. Gelişim sırasında kritik zamanlarda belirli sıcaklık değerlerinin altına düşen veya üstüne çıkan sıcaklıklar verimliliği önemli ölçüde etkilemektedir. Genel olarak, üreme aşamasındaki aşırı yüksek sıcaklıklar polen canlılığını, döllenmeyi ve tane veya meyve oluşumunu etkiler
Bitkilerin büyüme dönemi içindeki çimlenme, çiçek açma, yapraklanma, meyve verme, meyvelerinin olgunlaşması, otsu bitkilerde sap oluşması ve çiçeklenme gibi olaylar ile sıcaklık arasında yakın bir ilişkilidir. Bitki büyüme ve gelişme hızı, bitkiyi çevreleyen sıcaklığa bağlıdır ve her türün minimum, maksimum ve optimum ile temsil edilen belirli bir sıcaklık aralığı vardır. Bu değerler bitkilere özgü farklılıklar göstermektedir.
Bitkilerin gelişme süresince minimum ve maksimum sıcaklık değerlerinden daha az etkilenmek için, günün daha serin saatlerinde polen döken veya büyüme mevsiminde daha uzun çiçeklenme periyodunda olan bitkiler seçilmelidir. Kontrollü ortamlarda (seralarda) sıcaklık değerleri bitkini isteğine uygun ayarlama imkânı var iken açık yetiştirme ortamlarında bu mümkün değildir.
Küresel iklim değişikliğine bağlı olarak artan sıcaklık faktörünün bitkiler üzerindeki etkilerinin bilinmesi ve bitkinin buna karşı oluşturduğu cevap mekanizmalarının iyi anlaşılması oldukça önemlidir. Bununla birlikte artan sıcaklık stresinin bitkilerde morfolojik, fizyolojik ve verim açısından meydana getirdiği etkileri anlamak ve bitkilerin buna karşı verdikleri tepkileri öğrenmek, sıcaklığa toleranslı genotiplerin geliştirilmesine yönelik adımları atmada önem arz etmektedir. Güncel sıcaklık değişimlerinin etkisine ilişkin değerlendirmelere bakıldığında ortalama hava sıcaklığı değişimlerinin etkisi bakımından minimum hava sıcaklığındaki artışlar büyüme ve fenoloji üzerindeki etkilerinde daha önemli olmaktadır. Özellikle ilk gelişme dönemlerinde donlar bitkiye daha fazla zarar vermektedir.
İklim değişikliğiyle beklenen daha sıcak sıcaklıklar ve daha aşırı sıcaklık olaylarının potansiyeli, bitki verimliliğini etkileyecektir. Tozlaşma, tüm türler arasında sıcaklık uçlarına karşı en hassas fenolojik aşamalardan biridir ve bu gelişim aşaması sırasında günlük sıcaklık uç değerleri üretimi büyük ölçüde etkiler. Artan iklim değişikliği senaryosunda, birçok tür için hava sıcaklıklarının bölge bitkileri için optimum aralığı aşma ihtimali de yüksek görülmektedir.
İklim değişikliği nedeniyle önümüzdeki 30-50 yıl içinde beklenen sıcaklık değişikliklerinin 2-3 °C aralığında olması öngörülmektedir. Ayrıca sıcak hava dalgaları veya aşırı sıcaklık olaylarının, son yıllarda gözlemlenenlerden daha yoğun, daha sık ve daha uzun süreceği tahmin edilmektedir. Son günlerde yaşanılan yüksek sıcaklıklar özellikle Konya’nın ilçelerinde orman varlığı en az olanlarında yüksek sıcaklık değerleri daha fazla görülmektedir. Aşırı sıcaklık olayları, normal sıcaklıkların 5 °C üzerinde sıcaklık artışlarıyla birkaç günlük kısa süreli olabilir. Yaz döneminde meydana gelen aşırı olaylar, bitki verimliliği üzerinde önemli azalmaya neden olacaktır. Ancak bu etkileri tespit etmek için araştırıcı kurulaşların bölgemizde araştırma yapmaları gerekmektedir. Barlow ve ark. (2015) tarafından buğdayda ( Triticum aestivum L.) yapılan bir araştırmada düşük sıcaklığın (don) oluşan tanelerin kısırlığına ve düşmesine neden olduğunu, aşırı sıcaklığın ise tane sayısında azalmaya ve tane doldurma süresinin kısalmasına neden olduğunu ortaya konulmuştur.
Yüksek sıcaklıklar fenolojik gelişim hızını artırmakta iken bitki normal sıcaklıklarla karşılaştırıldığında yaprak alanı veya vejetatif biyokütle üzerinde bir etki görülmemektedir. Aşırı sıcaklıkların en büyük etkisi bitkilerin gelişim süresine daha çok üreme aşamasında görülmektedir. Yüksek sıcaklıklara karşı daha hassas fenolojik aşamalardan biri tozlaşma aşamasıdır. Örneğin mısır poleni canlılığı 35 °C'nin üzerindeki sıcaklıklara maruz kaldıkça azalır Mısır bitkisinin üreme aşamasında aşırı sıcaklıkların görülmesi mısırda tane verimi normal bir sıcaklık rejimine göre %80-90'a kadar varan önemli ölçüde azalmıştır. Bitkilerde sıcaklık etkileri, su açığı ve aşırı toprak suyu kaybı nedeniyle artmaktadır. İnsanlarda olduğu gibi yüksek sıcaklıklarda bitkilerde daha fazla suya ihtiyaç duyarlar. Sıcaklık ve su arasındaki etkileşim ve ilişki bitkilerde büyüme ve verimliliği etkilemektedir. İklimle ilişkili daha yüksek sıcaklık aşırı olaylarının etkilerini dengelemek için daha etkili uyum stratejileri geliştirmek için gerekli olduğunu göstermektedir.
Yüksek sıcaklıkların etkisi, verimde önemli bir düşüşe yol açmaktadır. Yüksek sıcaklığın ürünler üzerinde yaygın bir olumsuz etkiye sahip olması beklenmekte iken dünya nüfusu hızla artmakta ve 2100 yılında 11 milyara ulaşacağı tahmin edilmektedir. Küresel gıda üretiminin %70'inin artması, artan nüfusu beslemek için zorlu bir görevdir. Gıda ürünü verimini artırmak, küresel gıda talebini karşılamak ve gıda güvenliğini sağlamak için hayati önem taşımaktadır.
Sıcaklık uç noktalarının daha sık meydana geleceği beklentisi, bitki üretimi üzerinde giderek artan olumsuz etkilere sahip olmaya devam edecektir. Artan sıcaklığın etkileri, minimum ve maksimum sıcaklıkların artması nedeniyle vejetatif büyümeye kıyasla tane verimi üzerinde daha büyük bir etki göstermektedir. Bu etkiler, ürünün taneyi veya meyveyi verimli bir şekilde doldurma yeteneğini azaltan artan yaşlanma oranında belirgindir. Kontrollü ortam çalışmalarındaki gözlemler, mısır tane veriminin tane doldurma döneminde normalin üzerindeki sıcaklıklar tarafından büyük ölçüde azaldığını göstermektedir.
Sıcaklık etkileri toprak su durumu ile etkileşime girer ve bu da yağıştaki değişimin sıcak sıcaklıklarla birleşmesinin tane üretimi üzerindeki olumsuz etkileri artıracağını düşündürmektedir. Bu gözlemler ve literatürden elde edilen önceki sonuçlar, aşırı sıcaklık olaylarının olumsuz etkilerini dengelemek için olası adaptasyon stratejilerini belirlemek amacıyla bir tür içindeki ve türler arasında germplazm boyunca sıcaklık ve toprak suyu bulunabilirliği arasındaki etkileşimleri ölçmek için daha fazla araştırma yapılması gerektiğini göstermektedir. Bölgemizde su yetersizliği de giderilmez ise yüksek sıcaklıklardan üreticilerimiz daha fazla etkileneceği de dikkate alınmalıdır.
İklim değişikliğinin etkileri en çok ürün verimliliğinde belirgindir, çünkü bu parametre hem üreticiler hem de tüketiciler için en büyük endişe kaynağıdır.
Bazı araştırıcılar tarafından yapılan analizlerde, günlük minimum sıcaklıkların ve günlük maksimum sıcaklıklardan daha hızlı artacağını, bunun da günlük ortalama sıcaklıkların artmasına ve aşırı olayların olma ihtimalinin artmasına yol açacağını ve bu değişikliklerin zirai ürünlerde tane verimi üzerinde olumsuz etkilere sahip olabileceğini ortaya koymuştur. Sıcaklıktaki bu değişikliklerin önümüzdeki 30 yıl içinde meydana gelmesi bekleniyorsa da bu günlerde yaşamakta olduğumuz aşırı sıcaklıklar bitki büyümesi ve gelişimi üzerindeki olumsuz etkiler yapmaktadır. Bu etkilerin anlaşılması, bu etkileri dengelenmesi ve karşı tedbirler alınması için adaptasyon stratejilerinin geliştirilmesi ve araştırmaların çalışmalar yapılmalıdır.
Artan sıcaklık, değişen yağış rejimleri ve aşırı hava olayları, bitki hastalıklarının ve zararlıların yayılma alanlarını genişletirken, bitkilerin abiyotik ve biyotik stres koşullarına karşı direncini zayıflatmaktadır. Küresel ısınma ve sera gazlarındaki artış nedeniyle her yıl artan yüksek sıcaklıklar, sıcaklık artışına neden olur. Sıcaklık artışı verimi önemli ölçüde etkilediğinden, gıda ürünleri üzerindeki yüksek sıcaklığın mekanizmasını ve nasıl önleneceğini anlamak önemlidir.
Gelecek günlerde yüksek sıcaklığın gıda ürünleri üzerindeki etkisini nötralize etmek ve yüksek sıcaklığın etkisini en aza indirerek ve ısıya dayanıklı veya toleranslı çeşitler geliştirerek verimi artırmak fevkalade önemlidir. Gelecek nesiller için yüksek verim ve gıda güvenliği sağlayabilecek araştırmalar sonucu ortaya konulacak gıda ürünleri geliştirmek esastır.