पौधों में परिवहन - सत्र 2

पौधों को बढ़ने और फलने-फूलने के लिए पानी और पोषक तत्वों की आवश्यकता होती है। ये महत्वपूर्ण संसाधन उनकी जड़ों के आसपास की मिट्टी में मौजूद हैं। लेकिन ये पोषक तत्व और पानी पौधों के अन्य भागों तक कैसे पहुंचते हैं?। पौधों के ऊतकों में जल और विलेय का संचलन दो मुख्य मार्गों से होता है। ये एपोप्लास्ट मार्ग और सिम्प्लास्ट मार्ग हैं। आइये इन मार्गों को समझें.

एपोप्लास्ट मार्ग अंतरकोशिकीय स्थानों, बाह्यकोशिकीय मैट्रिक्स और कोशिका भित्तियों की एक जटिल प्रणाली है जो पूरे पौधे में जल, पोषक तत्वों और संकेत अणुओं की आवाजाही की अनुमति देता है। जड़ों के माध्यम से जल का अवशोषण एपोप्लास्ट मार्ग का प्राथमिक कार्य है। पानी जड़ के रोमों में प्रवेश करता है और जड़ कोशिकाओं की कोशिका भित्ति से होकर गुजरता है। इसके बाद यह अंतरकोशिकीय स्थानों से होकर एक कोशिका से दूसरी कोशिका में जाता है। एपोप्लास्ट मार्ग में किसी भी कोशिका झिल्ली को पार करना शामिल नहीं है। इससे यह परिवहन के लिए एक तेज़ मार्ग बन जाता है।

सिम्प्लास्ट मार्ग में पौधों की जीवित कोशिकाओं के माध्यम से पदार्थों की आवाजाही शामिल होती है। यह सिम्प्लास्ट नामक परस्पर जुड़े कोशिकाद्रव्यी तंतुओं पर निर्भर करता है। सिम्प्लास्ट प्लाज्मोडेस्माटा के माध्यम से जुड़ा हुआ कोशिकाद्रव्य का एक सतत नेटवर्क है। प्लास्मोडेसमाटा छोटे चैनल होते हैं जो पौधों की कोशिकाओं को आपस में जोड़ते हैं। वे छोटी सुरंगों की तरह कार्य करते हैं जो पदार्थों को कोशिकाओं के बीच आवागमन की अनुमति देते हैं। ये चैनल पौधों की कोशिकाओं की कोशिका भित्ति में पाए जाते हैं।

वाष्पोत्सर्जन एक प्राकृतिक प्रक्रिया है जिसमें पौधे अपने पौधों की पत्तियों पर स्थित छोटे छिद्रों, जिन्हें रंध्र (स्टोमेटा) कहते हैं, के माध्यम से जलवाष्प को हवा में छोड़ते हैं। ये रंध्र छोटे छिद्रों की तरह कार्य करते हैं जो जल वाष्प सहित गैसों को पौधे के अंदर और बाहर जाने देते हैं। जब पौधे की जड़ें मिट्टी से पानी सोखती हैं, तो वह तने से होकर पौधे की पत्तियों तक पहुँचता है। एक बार पौधे की पत्तियों में पहुंचने के बाद, जल के अणु कोशिकाओं की सतह से वाष्पित हो जाते हैं और रंध्रों के माध्यम से बाहर निकल जाते हैं। जल वाष्प के निकलने से पौधों को ठंडा रहने, अपना आकार बनाए रखने, तथा उनके ऊतकों में पोषक तत्वों के परिवहन में मदद मिलती है।

वाष्पोत्सर्जन के दौरान, पौधे-पत्तियों से पानी की हानि एक नकारात्मक दबाव प्रवणता पैदा करती है। इस नकारात्मक दबाव प्रवणता को तनाव के नाम से भी जाना जाता है। यह तनाव जाइलम वाहिकाओं के माध्यम से पानी को जड़ों से पौधे की पत्तियों तक ऊपर की ओर खींचता है। जाइलम के भीतर पानी का सतत स्तंभ इस प्रवाह को बनाए रखने में मदद करता है। पानी की इस ऊपर की ओर गति को वाष्पोत्सर्जन खिंचाव कहा जाता है। यह जड़ों से शेष पौधों की कोशिकाओं तक आवश्यक खनिजों और पोषक तत्वों के परिवहन को सक्षम बनाता है। इसके अतिरिक्त, जब पौधे की पत्तियों से पानी वाष्पित होता है, तो यह पौधे को ठंडा बनाकर उसके तापमान को नियंत्रित करने में मदद करता है। यह उसी प्रकार है जैसे पसीना हमारे शरीर को ठंडा करता है।

संसंजन तनाव सिद्धांत जाइलम वाहिकाओं के माध्यम से पानी के परिवहन की व्याख्या करता है। यह जल के गुणों और जल के अणुओं के बीच संसंजक बलों पर आधारित है। सिद्धांत के अनुसार, जल के अणु एकजुट होते हैं। एकजुट का अर्थ है कि वे एक साथ चिपके रहते हैं। यह संसजन जल के अणुओं के बीच हाइड्रोजन बंध के कारण होता है। यह संसंजक बल जाइलम वाहिकाओं के भीतर पानी का एक सतत स्तंभ बनाता है। जल के अणु भी हाइड्रोजन बंध के माध्यम से जाइलम की दीवारों से चिपक जाते हैं। इस प्रक्रिया को आसंजन कहा जाता है।

हम जानते हैं कि पौधे वाष्पोत्सर्जन के माध्यम से जल की हानि करते हैं। वाष्पोत्सर्जन जाइलम में नकारात्मक दबाव या तनाव पैदा करता है। यह तनाव, संयोजक शक्तियों के साथ मिलकर, पानी को जड़ों से ऊपर की ओर पौधे-पत्तियों की ओर खींचता है। संसंजन तनाव सिद्धांत बताता है कि जब पत्ती कोशिकाओं की सतह से जल के अणु वाष्पित होते हैं, तो यह जाइलम में जल स्तंभ पर खिंचाव उत्पन्न करता है। यह खिंचाव पत्ती कोशिकाओं से नीचे की ओर जड़ कोशिकाओं की ओर संसंजक बलों के माध्यम से प्रेषित होता है। जैसे-जैसे पौधे की पत्तियों से जल के अणु नष्ट होते जाते हैं, उनकी जगह जड़ों से अधिक जल के अणु खींच लिए जाते हैं।

पौधों में, स्रोत सिंक संबंध का तात्पर्य उत्पादन क्षेत्रों से उपयोग या भंडारण क्षेत्रों तक शर्करा के संचलन से है। इस शर्करा को एसिमिलेट (assimilate) कहते हैं। आत्मसात के उत्पादन के क्षेत्र को स्रोत कहा जाता है। अपशिष्ट के उपयोग या भंडारण के क्षेत्र को सिंक कहा जाता है। स्रोत सिंक संबंध पूरे पौधे में पोषक तत्वों और ऊर्जा के वितरण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

स्रोत ऊतक वे क्षेत्र हैं जहां प्रकाश संश्लेषण के माध्यम से शर्करा का उत्पादन होता है। इन स्रोत ऊतकों में शर्करा की उच्च सांद्रता होती है। प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के माध्यम से पौधे सूर्य के प्रकाश, कार्बन डाइऑक्साइड और पानी को शर्करा में परिवर्तित करते हैं। ये शर्कराएं मुख्यतः ग्लूकोज़ होती हैं। फिर इन शर्कराओं को स्रोत ऊतकों से पौधे के अन्य भागों में ले जाया जाता है।

दूसरी ओर, सिंक ऊतक वे क्षेत्र हैं जहां शर्करा का सक्रिय रूप से उपभोग या भंडारण होता है, जैसे फूल, फल या विकसित होती जड़ें। इन सिंक ऊतकों को अपनी वृद्धि, विकास और प्रजनन प्रक्रियाओं के समर्थन के लिए ऊर्जा और पोषक तत्वों की अत्यधिक आवश्यकता होती है।

स्रोत से सिंक तक शर्करा का स्थानांतरण स्थानांतरण नामक प्रक्रिया के माध्यम से होता है। शर्करा का परिवहन मुख्यतः फ्लोएम के माध्यम से होता है। फ्लोएम पौधों में एक विशिष्ट संवहनी ऊतक है। फ्लोएम में चालनी नलिकाएं, साथी कोशिकाएं और अन्य सहायक कोशिकाएं होती हैं।

फ्लोएम में शर्कराओं का संचलन दबाव प्रवाह तंत्र द्वारा सुगम होता है। शर्करा का उत्पादन स्रोत ऊतकों में होता है, जैसे कि परिपक्व पौधे की पत्तियां, जहां प्रकाश संश्लेषण होता है। स्रोत ऊतकों के भीतर, शर्करा को सक्रिय रूप से साथी कोशिकाओं में ले जाया जाता है। सहयोगी कोशिकाएं छलनी ट्यूब तत्वों के बगल में स्थित होती हैं। शर्करा का यह सक्रिय परिवहन, साथी कोशिकाओं में शर्करा की उच्च सांद्रता उत्पन्न करता है।

साथी कोशिकाओं में शर्करा की उच्च सांद्रता एक आसमाटिक प्रवणता पैदा करती है। हम जानते हैं कि परासरण वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा जल के अणु कम विलेय सांद्रता वाले क्षेत्र से उच्च विलेय सांद्रता वाले क्षेत्र में चले जाते हैं। इस मामले में, पानी निकटवर्ती कोशिकाओं या जाइलम से साथी कोशिकाओं में चला जाता है। साथी कोशिकाओं में पानी के प्रवेश से उनका स्फीत दाब बढ़ जाता है। यह बढ़ा हुआ दबाव छलनी ट्यूब तत्वों तक प्रेषित होता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि साथी कोशिकाओं का कोशिकाद्रव्य प्लास्मोडेसमाटा के माध्यम से छलनी नलिकाओं से जुड़ा होता है।

स्रोत ऊतकों पर छलनी नलिकाओं में उच्च स्फीत दाब, स्रोत से सिंक तक फ्लोएम नलिका के साथ-साथ एक दाब प्रवणता का निर्माण करता है। यह दाब प्रवणता फ्लोएम में शर्करा और जल के द्रव्यमान प्रवाह को संचालित करती है। अब हम जानते हैं कि स्रोत ऊतकों में दबाव अधिक होता है, तथा सिंक ऊतकों में दबाव कम होता है। शर्कराएं उच्च दबाव वाले क्षेत्रों से निम्न दबाव वाले क्षेत्रों की ओर जाती हैं।

सिंक ऊतकों में शर्करा को फ्लोएम से उतार दिया जाता है। शर्करा को सर्वप्रथम परासरण और विसरण के माध्यम से साथी कोशिकाओं में छोड़ा जाता है। इसके बाद यह सिंक कोशिकाओं की ओर बढ़ता है। फिर शर्करा का उपयोग विकास, भंडारण या ऊर्जा उत्पादन के लिए किया जाता है।