Model Answer
0 min readIntroduction
पौधों में, वातावरण से गैसों का आदान-प्रदान और जल का वाष्पोत्सर्जन सरंध्रों (Stomata) के माध्यम से होता है। ये सूक्ष्म छिद्र पत्तियों की सतह पर पाए जाते हैं, मुख्य रूप से निचली सतह पर, और पौधों के श्वसन और जल संतुलन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। सरंध्रों की गतिशीलता (Stomatal movement) एक जटिल प्रक्रिया है जो प्रकाश, जल उपलब्धता, कार्बन डाइऑक्साइड की सांद्रता और तापमान जैसे पर्यावरणीय कारकों से प्रभावित होती है। हाल के वर्षों में, जलवायु परिवर्तन और जल संकट के कारण पौधों की जल उपयोग दक्षता (Water Use Efficiency - WUE) में सुधार के लिए सरंध्रों के नियंत्रण तंत्र को समझना महत्वपूर्ण हो गया है। इस उत्तर में, हम सरंध्रों की संरचना, गतिशीलता और पर्यावरणीय कारकों के प्रभाव का विस्तृत विवरण प्रस्तुत करेंगे।
सरंध्र शारीरिकी (Stomatal Anatomy)
सरंध्र विशेष कोशिकाएं हैं, जिन्हें गार्ड कोशिकाएं (Guard cells) कहा जाता है, जो पत्तियों की सतह पर पाई जाती हैं। ये कोशिकाएं पत्तियों की निचली सतह पर पंक्तिबद्ध होती हैं और एक छिद्र (Stoma) बनाती हैं। अधिकांश द्विबीजपत्री (Dicot) पौधों में, प्रत्येक सरंध्र दो गार्ड कोशिकाओं से घिरा होता है, जबकि कुछ एकबीजपत्री (Monocot) पौधों में, सरंध्र कई कोशिकाओं से घिरे होते हैं। गार्ड कोशिकाओं में क्लोरोप्लास्ट (Chloroplast) होते हैं, जो प्रकाश संश्लेषण (Photosynthesis) के लिए आवश्यक होते हैं। इन कोशिकाओं में विशेष रूप से थाइलोइड्स (Thylakoids) की व्यवस्था होती है जो उनकी आकृति परिवर्तन में सहायक होती है।
कोशिकी (Cellular Mechanism)
सरंध्रों की गतिशीलता मुख्य रूप से गार्ड कोशिकाओं के अंदर जल की गति पर निर्भर करती है। जब गार्ड कोशिकाएं पानी से भरी होती हैं, तो वे फूल जाती हैं और सरंध्र खुल जाता है। जब गार्ड कोशिकाएं पानी खो देती हैं, तो वे सिकुड़ जाती हैं और सरंध्र बंद हो जाता है। यह प्रक्रिया कोशिका झिल्ली में आयन (Ions) की गति और जल संभावित (Water potential) में परिवर्तन के कारण होती है।
पर्यावरणीय कारकों का प्रभाव
प्रकाश (Light)
प्रकाश सरंध्रों के खुलने को बढ़ावा देता है। प्रकाश की उपस्थिति में, गार्ड कोशिकाओं में क्लोरोप्लास्ट सक्रिय हो जाते हैं और प्रोटॉन (Proton) पंप (H+-ATPase) द्वारा आयन परिवहन शुरू करते हैं। यह आयन परिवहन गार्ड कोशिकाओं में विद्युत संभावित (Electrical potential) में परिवर्तन लाता है, जिससे क्लोराइड आयनों (Chloride ions - Cl-) और मैलिक एसिड (Malic acid) का अवशोषण होता है। यह आयनों का अवशोषण गार्ड कोशिकाओं को नकारात्मक बनाता है, जिससे पोटेशियम आयनों (Potassium ions - K+) का अवशोषण होता है और जल का प्रवेश होता है, जिसके परिणामस्वरूप सरंध्र खुल जाता है।
जल न्यूनता (Water Deficiency)
जब पौधे को पानी की कमी होती है, तो एब्सिसिक एसिड (Abscisic Acid - ABA) नामक हार्मोन का उत्पादन होता है। ABA गार्ड कोशिकाओं में कैल्शियम आयनों (Calcium ions - Ca2+) के प्रवाह को प्रेरित करता है, जो आयन चैनलों को सक्रिय करता है और पोटेशियम आयनों को बाहर निकालता है। इससे गार्ड कोशिकाओं में जल का नुकसान होता है, जिसके परिणामस्वरूप सरंध्र बंद हो जाते हैं। यह प्रक्रिया पौधे को जल के नुकसान को कम करने में मदद करती है।
कार्बन डाइऑक्साइड सान्द्रता (Carbon Dioxide Concentration)
कार्बन डाइऑक्साइड की उच्च सांद्रता सरंध्रों को बंद करने की ओर ले जाती है। ऐसा इसलिए है क्योंकि उच्च CO2 स्तर प्रकाश संश्लेषण की दर को कम कर देता है, जिससे क्लोरोप्लास्ट द्वारा आयन परिवहन कम हो जाता है। कम CO2 स्तर सरंध्रों को खोलने की ओर ले जाता है।
तापमान (Temperature)
तापमान का सरंध्रों की गतिशीलता पर जटिल प्रभाव पड़ता है। कम तापमान पर, सरंध्रों की गतिशीलता धीमी हो जाती है, जबकि उच्च तापमान पर, सरंध्रों के खुलने की दर बढ़ सकती है। हालांकि, बहुत अधिक तापमान ABA के उत्पादन को भी बढ़ा सकता है, जिससे सरंध्र बंद हो सकते हैं।
सरंध्र गतिशीलता का सारणीबद्ध विवरण
| कारक | प्रभाव | क्रियाविधि |
|---|---|---|
| प्रकाश | सरंध्र खुलते हैं | H+-ATPase पंप सक्रिय होता है, आयन अवशोषण, जल प्रवेश |
| जल न्यूनता | सरंध्र बंद होते हैं | ABA उत्पादन, Ca2+ प्रवाह, K+ का बहिर्वाह, जल हानि |
| CO2 | उच्च सांद्रता: सरंध्र बंद, निम्न सांद्रता: सरंध्र खुलते हैं | प्रकाश संश्लेषण दर पर प्रभाव |
| तापमान | जटिल प्रभाव, अत्यधिक तापमान सरंध्र बंद कर सकता है | एंजाइम गतिविधि, ABA उत्पादन |
Conclusion
संक्षेप में, सरंध्रों की गतिशीलता एक जटिल प्रक्रिया है जो प्रकाश, जल उपलब्धता, कार्बन डाइऑक्साइड की सांद्रता और तापमान जैसे विभिन्न पर्यावरणीय कारकों से प्रभावित होती है। सरंध्रों की गतिशीलता को समझने से हमें पौधों की जल उपयोग दक्षता में सुधार करने और जलवायु परिवर्तन के प्रभावों को कम करने में मदद मिल सकती है। भविष्य में, आनुवंशिक इंजीनियरिंग (Genetic engineering) के माध्यम से सरंध्रों की गतिशीलता को नियंत्रित करने के लिए नई तकनीकों का विकास किया जा सकता है, जिससे फसलों की उत्पादकता में वृद्धि हो सकती है।
Answer Length
This is a comprehensive model answer for learning purposes and may exceed the word limit. In the exam, always adhere to the prescribed word count.