છોડ છે વિશાળ બહુમતી વસાહત પૃથ્વીની સપાટીની. તો તેમની સફળતાની ચાવી શું છે?
લોકો ઘણીવાર છોડને સરળ, અણસમજુ જીવન સ્વરૂપો માને છે. તેઓ એક જ જગ્યાએ મૂળ રહી શકે છે, પરંતુ વધુ વૈજ્ઞાનિકો છોડ વિશે શીખે છે, વધુ જટિલ અને પ્રતિભાવશીલ અમને ખ્યાલ આવે છે કે તેઓ છે. તેઓ સ્થાનિક પરિસ્થિતિઓને સ્વીકારવામાં ઉત્તમ છે. છોડ નિષ્ણાતો છે, જ્યાં તેઓ અંકુરિત થાય છે તેની નજીકમાં જે છે તેનો મહત્તમ ઉપયોગ કરે છે.
છોડના જીવનની ગૂંચવણો વિશે શીખવું એ લોકો માટે પ્રેરણાદાયક અજાયબી કરતાં વધુ છે. છોડનો અભ્યાસ એ ખાતરી કરવા વિશે પણ છે આપણે હજુ પણ પાક ઉગાડી શકીએ છીએ ભવિષ્યમાં કારણ કે આબોહવા પરિવર્તન આપણા હવામાનને વધુને વધુ આત્યંતિક બનાવે છે.
પર્યાવરણીય સંકેતો છોડના વિકાસ અને વિકાસને આકાર આપે છે. ઉદાહરણ તરીકે, ઘણા છોડ ઉપયોગ કરે છે સંકેત તરીકે દિવસની લંબાઈ ફૂલોને ટ્રિગર કરવા માટે. છોડનો છુપાયેલો અડધો ભાગ, મૂળ પણ તેમની આસપાસના ચિહ્નોનો ઉપયોગ કરે છે તેની ખાતરી કરવા માટે કે તેમનો આકાર પાણી અને પોષક તત્ત્વો માટે ચારો માટે શ્રેષ્ઠ છે.
મૂળ તેમના છોડને તેમના આકારને અનુકૂલિત કરીને દુષ્કાળ જેવા તાણથી રક્ષણ આપે છે (તેમના વિકાસ માટે શાખાઓ સપાટી વિસ્તાર, ઉદાહરણ તરીકે) વધુ પાણી શોધવા માટે. પરંતુ તાજેતરમાં સુધી, અમે સમજી શક્યા નથી કે મૂળ કેવી રીતે સમજે છે કે આસપાસની જમીનમાં પાણી ઉપલબ્ધ છે કે નહીં.
પાણી એ પૃથ્વી પરનો સૌથી મહત્વપૂર્ણ પરમાણુ છે. ખૂબ વધારે અથવા ખૂબ ઓછું ઇકોસિસ્ટમનો નાશ કરી શકે છે. આબોહવા પરિવર્તનની વિનાશક અસર (જેમ કે તાજેતરમાં યુરોપ અને પૂર્વ આફ્રિકામાં જોવા મળે છે) બનાવી રહી છે પૂર અને દુષ્કાળ બંને વધુ સામાન્ય છે. ત્યારથી વાતાવરણ મા ફેરફાર is વરસાદની પેટર્ન બનાવવી વધુને વધુ અનિયમિત, છોડ કેવી રીતે પ્રતિક્રિયા આપે છે તે શીખવું પાણીની તંગી પાકને વધુ સ્થિતિસ્થાપક બનાવવા માટે મહત્વપૂર્ણ છે.
છોડ અને માટીના વૈજ્ઞાનિકો અને ગણિતશાસ્ત્રીઓની અમારી ટીમ તાજેતરમાં શોધાયેલ કેવી રીતે છોડના મૂળ પાણીના શોષણને મહત્તમ કરવા માટે તેમના આકારને અનુકૂલિત કરો. મૂળ સામાન્ય રીતે આડી શાખા કરે છે. પરંતુ જ્યારે તેઓ પાણી સાથે સંપર્ક ગુમાવે છે ત્યારે તેઓ શાખાઓ બંધ કરે છે (જેમ કે જમીનમાં હવાથી ભરેલા અંતર દ્વારા વૃદ્ધિ પામે છે) અને જ્યારે તેઓ ભેજવાળી જમીન સાથે પુનઃજોડાણ કરે છે ત્યારે જ મૂળ ફક્ત શાખાઓ ફરી શરૂ કરે છે.
અમારી ટીમે શોધી કાઢ્યું કે છોડ નામની સિસ્ટમનો ઉપયોગ કરે છે હાઇડ્રોસિગ્નલિંગ મેનેજ કરવા માટે જ્યાં મૂળના પ્રતિભાવમાં શાખા છે પાણીની ઉપલબ્ધતા જમીનમાં
હાઇડ્રોસિગ્નલિંગ એ રીતે છોડને પાણી ક્યાં છે તે સમજાય છે, ભેજનું પ્રમાણ સીધું માપીને નહીં પરંતુ છોડની અંદર પાણી સાથે ફરતા અન્ય દ્રાવ્ય પરમાણુઓને સેન્સ કરીને. આ ફક્ત શક્ય છે કારણ કે (વિપરિત પ્રાણી કોષો) છોડના કોષો એકબીજા સાથે જોડાયેલા હોય છે નાના છિદ્રો દ્વારા.
આ છિદ્રો પાણી અને નાના દ્રાવ્ય અણુઓ (હોર્મોન્સ સહિત)ને એકસાથે ખસેડવા સક્ષમ કરે છે. રુટ કોષો અને પેશીઓ. જ્યારે છોડના મૂળ દ્વારા પાણી લેવામાં આવે છે, ત્યારે તે બાહ્યતમ બાહ્ય કોષોમાંથી પસાર થાય છે.
બાહ્ય મૂળના કોષોમાં પણ એ હોય છે ઓક્સિન નામનું હોર્મોન કે જે શાખાઓને પ્રોત્સાહન આપે છે. પાણીનો શોષણ ઓક્સિનને આંતરિક મૂળની પેશીઓની અંદરની તરફ એકત્ર કરીને શાખાઓને ઉત્તેજિત કરે છે. જ્યારે બહારથી પાણી ઉપલબ્ધ ન હોય, ત્યારે કહો કે જ્યારે રુટ હવાથી ભરેલા અંતરમાંથી વધે છે, ત્યારે મૂળની ટોચને હજુ પણ વધવા માટે પાણીની જરૂર છે.
તેથી જ્યારે મૂળ જમીનમાંથી પાણી લઈ શકતું નથી ત્યારે તેમને મૂળની અંદર ઊંડે સુધી પોતાની નસોના પાણી પર આધાર રાખવો પડે છે. આનાથી પાણીની હિલચાલની દિશા બદલાય છે, જેનાથી તે હવે બહારની તરફ જાય છે, જે બ્રાન્ચિંગ હોર્મોન ઓક્સિનના પ્રવાહને અવરોધે છે.
છોડ પણ બનાવે છે ABA નામનું એન્ટિ-બ્રાન્ચિંગ હોર્મોન તેની મૂળ નસોમાં. ABA પાણીના પ્રવાહ સાથે પણ ઓક્સિનની વિરુદ્ધ દિશામાં આગળ વધે છે. તેથી જ્યારે મૂળ છોડની નસમાંથી પાણી પર ખેંચે છે, ત્યારે મૂળ પણ શાખા વિરોધી હોર્મોનને પોતાની તરફ ખેંચે છે.
એબીએ મૂળ કોષોને જોડતા તમામ નાના છિદ્રોને બંધ કરીને મૂળની શાખાઓ બંધ કરે છે - થોડીક જહાજ પરના વિસ્ફોટના દરવાજા જેવા. આ રુટ કોષોને એકબીજાથી સીલ કરે છે અને ઓક્સિનને પાણી સાથે મુક્તપણે ફરતા અટકાવે છે, મૂળની શાખાઓને અવરોધે છે. આ સરળ પ્રણાલી છોડના મૂળને સ્થાનિક પાણીની સ્થિતિ સાથે તેમના આકારને સુંદર બનાવવા દે છે. તે છે ઝેરોબ્રાન્ચિંગ કહેવાય છે (ઉચ્ચારણ ઝીરોબ્રાન્ચિંગ).
અમારા અભ્યાસમાં એ પણ જાણવા મળ્યું છે કે છોડના મૂળ તેના અંકુરની જેમ પાણીની ખોટ ઘટાડવા માટે સમાન સિસ્ટમનો ઉપયોગ કરે છે. પાંદડા પાણીની ખોટ અટકાવે છે દુષ્કાળની સ્થિતિમાં તેમની સપાટી પર સ્ટોમાટા નામના સૂક્ષ્મ છિદ્રો બંધ કરીને. ABA હોર્મોન દ્વારા પણ સ્ટોમાટા બંધ થાય છે. એ જ રીતે, મૂળમાં ABA ઘટે છે પાણીની ખોટ પ્લાઝમોડેસમાટા નામના નેનો-છિદ્રોને બંધ કરીને જે દરેક મૂળ કોષને એકબીજા સાથે જોડે છે.
ટામેટા, થેલે ક્રેસ, મકાઈ, ઘઉં અને જવના મૂળ અલગ-અલગ જમીન અને આબોહવામાં વિકસિત હોવા છતાં આ રીતે ભેજને પ્રતિભાવ આપે છે. દાખ્લા તરીકે, ટામેટાં દક્ષિણ અમેરિકાના રણમાં ઉદ્ભવ્યા છે, જ્યારે થેલ ક્રેસ મધ્ય એશિયાઈ સમશીતોષ્ણ પ્રદેશોમાંથી આવે છે. આ સૂચવે છે કે ઝેરોબ્રાન્ચિંગ એ ફૂલોના છોડમાં એક સામાન્ય લક્ષણ છે, જે ફર્ન જેવા બિન-ફૂલોવાળા છોડ કરતાં 200 મિલિયન વર્ષ નાના હોય છે.
ફર્નના મૂળ, પ્રારંભિક વિકસિત જમીન છોડની પ્રજાતિ, આ રીતે પાણીને પ્રતિસાદ આપતા નથી. તેમના મૂળ વધુ સમાનરૂપે વધે છે. આ સૂચવે છે કે ફૂલોની પ્રજાતિઓ અનુકૂલન કરવામાં વધુ સારી છે પાણી ફર્ન જેવા અગાઉના જમીનના છોડ કરતાં તણાવ.
ફૂલોના છોડ બિન-ફૂલોવાળી પ્રજાતિઓ કરતાં ઇકોસિસ્ટમ અને પર્યાવરણની વિશાળ શ્રેણીમાં વસાહત કરી શકે છે. સમગ્ર વિશ્વમાં વરસાદની પેટર્નમાં ઝડપી ફેરફારોને જોતાં, ની ક્ષમતા છોડ જમીનની ભેજની વિશાળ શ્રેણીને સમજવી અને અનુકૂલન કરવું એ પહેલા કરતાં હવે વધુ મહત્વનું છે.