पादप कार्यिकी: वाष्पोत्सर्जन, परिवहन और श्वसन

पौधे के पास हृदय नहीं होता, फिर भी मृदा के मूलरोम से जल सौ फुट ऊंची पत्ती तक पहुंचता है और उसी पत्ती में बनी शर्करा उसी दिन बढ़ते मूलशिखर तक पहुंच जाती है। यह अध्याय बताता है कि ऐसा कैसे होता है: जड़ों द्वारा जल का अवशोषण, जाइलम से रस का ऊपर चढ़ना, वाष्प रूप में जल की हानि, जिसे वाष्पोत्सर्जन कहते हैं, फ्लोएम से भोजन का परिवहन तथा श्वसन, जिससे पौधा उस भोजन में संचित ऊर्जा मुक्त करता है। परीक्षाएं इसे एक पंक्ति के तथ्यों के रूप में पूछती हैं, इसलिए प्रत्येक प्रक्रिया के साथ ऊतक, कोशिकांग, सिद्धांत और वैज्ञानिक का नाम याद कीजिए।

जल का अवशोषण और रस का आरोहण

जल मूलरोमों में परासरण द्वारा प्रवेश करता है, अर्थात अर्धपारगम्य झिल्ली के आर-पार तनु विलयन से सांद्र विलयन की ओर जल की गति से। खनिज अधिकतर सक्रिय परिवहन द्वारा आते हैं, जिसमें ऊर्जा खर्च होती है। इसके बाद जल वल्कुट पार करके जाइलम तक पहुंचता है, जहां से उसे चढ़ना होता है। इसके तीन स्पष्टीकरण दिए जाते हैं। मूल दाब, जो जड़ों में बनने वाला धनात्मक धक्का है, जल को कुछ ही मीटर ऊपर उठा सकता है। जाइलम की पतली नलिकाओं में केशिकत्व भी थोड़ी ऊंचाई तक उत्तरदायी है। मान्य स्पष्टीकरण डिक्सन और जॉली का संसंजन तनाव सिद्धांत है: जल अणु संसंजन से परस्पर मजबूती से बंधे रहते हैं, आसंजन से जाइलम की भित्तियों से चिपके रहते हैं और एक अखंड स्तंभ बनाते हैं, जिसे पत्ती से जल के वाष्पन से उत्पन्न चूषण ऊपर खींचता है। यही चूषण वाष्पोत्सर्जन कर्षण है और यह सबसे ऊंचे वृक्ष के शिखर तक रस पहुंचाने में समर्थ है। जाइलम जल और खनिज केवल एक दिशा में, ऊपर की ओर ले जाता है, जबकि फ्लोएम भोजन को ऊपर और नीचे, दोनों दिशाओं में ले जाता है।

वाष्पोत्सर्जन

वाष्पोत्सर्जन पौधे के वायवीय भागों से वाष्प के रूप में जल की हानि है। इसका लगभग दस में नौ भाग रंध्रों से होता है, शेष उपत्वचा से और काष्ठीय तनों में वातरंध्रों से। प्रत्येक रंध्र दो वृक्काकार द्वार कोशिकाओं से घिरा होता है; जब पोटैशियम आयन द्वार कोशिकाओं में जाते हैं, तो परासरण से जल भी जाता है, कोशिकाएं स्फीत हो जाती हैं और छिद्र खुल जाता है, तथा इसके विपरीत होने पर वह बंद हो जाता है। वाष्पोत्सर्जन की दर प्रकाश, तापमान और वायु की गति बढ़ने से बढ़ती है तथा वायु की आर्द्रता बढ़ने से घटती है। दर मापने के लिए पोटोमीटर, जैसे गैनोंग का पोटोमीटर, प्रयोग होता है, जो कटे प्ररोह द्वारा लिए गए जल को मापता है।

वाष्पोत्सर्जन पत्ती को ठंडा करता है, जल उठाने वाला कर्षण उत्पन्न करता है और घुले खनिजों का वितरण करता है, परंतु इसमें पौधे का अवशोषित जल का बड़ा भाग व्यय भी होता है, इसी कारण इसे आवश्यक बुराई कहा जाता है। इसे दो मिलती-जुलती परिघटनाओं से अलग समझिए। जल स्रवण में पत्ती के किनारे स्थित जलरंध्र नामक विशेष छिद्रों से द्रव जल, घुले लवणों के साथ, बाहर निकलता है, जो प्रातःकाल कोलोकेसिया और घासों में दिखता है। स्रवण कटे या क्षतिग्रस्त भाग से रस का निकलना है।

भोजन का स्थानांतरण

भोजन, जो मुख्यतः सुक्रोज होता है, फ्लोएम की चालनी नलिकाओं से स्रोत, जैसे परिपक्व पत्ती, से सिंक, जैसे फल, जड़ अथवा कलिका तक जाता है। मान्य स्पष्टीकरण मुंच की दाब प्रवाह अथवा पुंज प्रवाह परिकल्पना है: स्रोत पर शर्करा भरने से वह सिरा सांद्र हो जाता है, जाइलम से परासरण द्वारा जल उसमें आता है और उत्पन्न दाब विलयन को सिंक की ओर धकेलता है, जहां शर्करा उतार ली जाती है। इसका शास्त्रीय प्रमाण वलयन प्रयोग है, जिसमें छाल का वलय, और उसके साथ फ्लोएम, हटा देने से भोजन का नीचे की ओर जाना रुक जाता है और वलय के ऊपर तना फूल जाता है।

पौधों में श्वसन

श्वसन भोजन का विघटन करके ऊर्जा को एटीपी के रूप में मुक्त करता है। ऑक्सी श्वसन की तीन अवस्थाएं हैं। ग्लाइकोलिसिस, जिसे एंब्डन माएरहॉफ पारनास पथ भी कहते हैं, कोशिकाद्रव्य में ग्लूकोज के एक अणु को पाइरुविक अम्ल के दो अणुओं में तोड़ता है और शुद्ध दो एटीपी देता है। क्रेब्स चक्र, जिसे सिट्रिक अम्ल अथवा ट्राइकार्बोक्सिलिक अम्ल चक्र भी कहा जाता है और जो हैंस क्रेब्स के नाम पर है, माइटोकॉन्ड्रिया के आधात्री में पाइरुवेट का पूर्ण ऑक्सीकरण करके कार्बन डाइऑक्साइड मुक्त करता है। माइटोकॉन्ड्रिया की भीतरी झिल्ली पर स्थित इलेक्ट्रॉन परिवहन तंत्र इलेक्ट्रॉन ऑक्सीजन तक पहुंचाकर जल बनाता है और अधिकांश एटीपी यहीं ऑक्सीकारी फॉस्फोरिलीकरण से बनता है। अनॉक्सी श्वसन अथवा किण्वन यीस्ट में एथेनॉल और कार्बन डाइऑक्साइड तक तथा पेशी एवं कुछ जीवाणुओं में लैक्टिक अम्ल तक ही जाता है और प्रति ग्लूकोज केवल दो एटीपी देता है, इसी कारण वह अत्यंत अपव्ययी है।

श्वसन गुणांक, अर्थात मुक्त कार्बन डाइऑक्साइड और प्रयुक्त ऑक्सीजन का अनुपात, क्रियाधार की पहचान कराता है: कार्बोहाइड्रेट के लिए यह एक, वसा के लिए एक से कम, प्रोटीन के लिए एक से कुछ कम और कार्बनिक अम्लों के लिए एक से अधिक होता है। किण्वन में यह शून्य होता है, क्योंकि वहां ऑक्सीजन प्रयोग नहीं होती। क्षतिपूर्ति बिंदु वह प्रकाश तीव्रता है जिस पर प्रकाश संश्लेषण और श्वसन बराबर हो जाते हैं, अतः गैसों का शुद्ध विनिमय शून्य रहता है।

प्रक्रिया, स्थान और सिद्धांत