धडा 10: वनस्पतींतील जीवनप्रक्रिया

वाढणारे झाड उंच होते, खोड जाड होते आणि नवी पाने व फांद्या येतात. प्राण्यांसारखी झाडे अन्न खात नाहीत; ती स्वतःचे अन्न तयार करतात. झाडाला वाढीसाठी काय लागते हे शोधायला झेंडूची सारख्या आकाराची रोपे असलेल्या तीन सारख्या कुंड्या घेता येतात. कुंडी A ला सूर्यप्रकाश आणि पाणी मिळते, कुंडी B ला सूर्यप्रकाश पण पाणी नाही, आणि कुंडी C ला पाणी मिळते पण ती अंधारात ठेवली आहे. सुमारे 15 दिवसांनी कुंडी A ची वाढ सर्वोत्तम झालेली असते, B मधले रोप कोमेजले असते आणि कदाचित मेले असते, आणि C मधले रोप फिकट, बारीक आणि कमजोर असते. म्हणजे वाढीसाठी झाडाला सूर्यप्रकाश आणि पाणी दोन्ही लागतात. हा निःपक्षपाती प्रयोग आहे: एका वेळी फक्त एकच परिस्थिती बदलली जाते आणि बाकी सर्व (माती, कुंडीचा आकार, रोपाचा आकार) तसेच ठेवले जाते.

झाडे अन्न स्टार्च (पिष्टमय पदार्थ, एक कार्बोदक) स्वरूपात साठवतात. स्टार्च पानांत तयार होतो; पाने सहसा रुंद आणि चपटी असतात म्हणजे ती भरपूर प्रकाश घेऊ शकतात. बहुतेक पाने हरितद्रव्य (क्लोरोफिल) नावाच्या रंगद्रव्यामुळे हिरवी असतात; ते सूर्यप्रकाश टिपते. स्टार्चची चाचणी आयोडिन द्रावणाने करतात; स्टार्च असेल तर ते निळसर-काळे होते. हा रंग नीट दिसावा म्हणून आधी हिरवा रंग काढतात: पान पाण्यात उकळून मऊ करतात, मग गरम पाण्याच्या भांड्यातल्या परीक्षानळीतील अल्कोहोलमध्ये रंगहीन होईपर्यंत तापवतात; नंतर विरल आयोडिनचे थेंब घालतात. काळजी: अल्कोहोलला लवकर आग लागते, म्हणून ते कधीच थेट तापवू नये, आणि हे प्रात्यक्षिक शिक्षक करतात. हिरवे आणि बिनहिरवे ठिपके असलेल्या पानाचे झाड सूर्यप्रकाशात ठेवले तर फक्त हिरवे ठिपके निळसर-काळे होतात. दोन दिवस अंधारात ठेवलेल्या झाडाच्या तसल्याच पानावर कुठेच निळसर-काळा रंग येत नाही. म्हणजे स्टार्च बनायला हरितद्रव्य आणि सूर्यप्रकाश दोन्ही लागतात, आणि पानांना झाडांचे अन्नाचे कारखाने म्हणतात.

हवेची काही भूमिका आहे का हे शोधायला शिक्षक हिरवे झाड घेतात आणि दोन ते तीन दिवस अंधारात ठेवून ते स्टार्चमुक्त करतात, म्हणजे झाड साठवलेला स्टार्च वापरून संपवते. या झाडाचे एक पान दुभंगलेल्या बुचातून अर्धे कॉस्टिक सोडा द्रावण असलेल्या बाटलीत घालतात; कॉस्टिक सोडा कार्बन डायऑक्साइड शोषून घेतो. उरलेले अर्धे पान हवेत बाहेर राहते. काही तास सूर्यप्रकाशात ठेवल्यावर आयोडिन चाचणीत बाटलीच्या बाहेरचे अर्धे पान निळसर-काळे होते, पण आतले अर्धे होत नाही. दोन्ही अर्ध्यांना पाणी, सूर्यप्रकाश आणि हरितद्रव्य सारखे होते; फक्त कार्बन डायऑक्साइड वेगळा होता. म्हणजे स्टार्च बनायला कार्बन डायऑक्साइड लागतो. कॉस्टिक सोडा त्वचा भाजू शकतो, म्हणून फक्त शिक्षकांनीच हाताळावा. झाडे सूर्यप्रकाश, हरितद्रव्य, कार्बन डायऑक्साइड आणि पाणी वापरून अन्न बनवतात त्या प्रक्रियेला प्रकाशसंश्लेषण म्हणतात. पान हे प्रकाशसंश्लेषणाचे मुख्य स्थान आहे, पण हरितद्रव्य असलेले इतर हिरवे भागही ते करतात.

झाडे काय सोडतात हे शोधायला हायड्रिलासारखे जलवनस्पती पाण्याच्या बीकरमधील उलट्या फनेलखाली ठेवतात आणि फनेलच्या नळीवर उलटी परीक्षानळी ठेवतात. ही रचना सूर्यप्रकाशात असली की बुडबुडे वर येऊन परीक्षानळीत साठतात; अंधारात ठेवलेल्या तशाच रचनेत जवळजवळ बुडबुडे येत नाहीत. पुरेसा वायू साठला की परीक्षानळी अंगठ्याने बंद करून बाहेर काढतात आणि पेटती काडी पटकन आत घालतात. ती जास्त तेजाने जळते, म्हणजे हा वायू ऑक्सिजनने समृद्ध आहे. म्हणजे प्रकाशसंश्लेषणात ऑक्सिजन सोडला जातो आणि त्यासाठी प्रकाश लागतो. प्रत्यक्षात तयार होणारे अन्न ग्लुकोज हे साधे कार्बोदक आहे; ते तात्काळ ऊर्जा देते आणि नंतर साठवणीसाठी स्टार्चमध्ये बदलते. शब्दसमीकरण असे: कार्बन डायऑक्साइड + पाणी = ग्लुकोज + ऑक्सिजन, सूर्यप्रकाश आणि हरितद्रव्याच्या उपस्थितीत. भारतात वनस्पतीशास्त्रज्ञ रुस्तम होर्मसजी दस्तूर (1896 ते 1961) यांनी पाणी, तापमान आणि प्रकाशाचा रंग यांचा प्रकाशसंश्लेषणावर होणारा परिणाम अभ्यासला.

ही छिद्रे पाहण्यासाठी रोव्हिया, मनीप्लांट, जास्वंद किंवा कोणत्याही गवताच्या पानाच्या खालच्या पृष्ठभागावरून पातळ पापुद्रा काळजीपूर्वक सोलतात. तो पाण्यात ठेवतात, पाण्याचा थेंब असलेल्या काचपट्टीवर ठेवतात, छिद्रे अधिक स्पष्ट दिसावीत म्हणून शाईचा थेंब घालतात, आच्छादन काचेने झाकतात आणि सूक्ष्मदर्शकाखाली पाहतात. आपल्याला पर्णरंध्रे (एक छिद्र म्हणजे एक रंध्र) नावाची लहान छिद्रे दिसतात. पर्णरंध्रे पानांच्या पृष्ठभागावर असतात आणि वायूंची देवाणघेवाण घडवतात. प्रकाशसंश्लेषणात त्यांतून कार्बन डायऑक्साइड आत येतो आणि ऑक्सिजन बाहेर जातो. श्वसनात त्याच छिद्रांतून ऑक्सिजन आत येतो आणि कार्बन डायऑक्साइड बाहेर जातो. म्हणजे पर्णरंध्रे ही प्रकाशसंश्लेषण आणि श्वसन या दोन्हींच्या वायूंसाठी पानांची प्रवेशद्वारे आहेत.

झाडाची मुळे जमिनीतून पाणी आणि खनिजे शोषून घेतात. खनिजे ही वाढीसाठी महत्त्वाची पोषकद्रव्ये आहेत आणि पाणी इतर कामांसोबत प्रकाशसंश्लेषणालाही लागते. ते कसे जातात हे पाहण्यासाठी पानांसकट ताजा सेलरीचा देठ तळाशी पाण्यातच तिरका कापतात आणि निळ्या रंगाच्या पाण्याच्या ग्लासात ठेवतात; तुलनेसाठी दुसरा देठ साध्या पाण्यात ठेवतात. दुसऱ्या दिवशी पहिल्या देठाच्या खोडात आणि पानांत निळा रंग दिसतो आणि भिंगाखाली देठाचा आडवा छेद पाहिला तर त्यात निळे ठिपके दिसतात. हा रंग जलवाहिनी (झायलेम) नावाच्या मुळे, खोड, फांद्या आणि पाने यांमध्ये असलेल्या पातळ नळीसारख्या रचनांतून वर चढतो. तसेच पाण्यात विरघळलेली खनिजे जलवाहिनीतून पानांपर्यंत आणि इतर भागांपर्यंत जातात.

पानांत प्रकाशसंश्लेषणाने बनलेले अन्न अन्नवाहिनी (फ्लोएम) नावाच्या दुसऱ्या पातळ नळीसारख्या रचनांमधून झाडाच्या सर्व भागांपर्यंत नेले जाते. म्हणूनच मुळे, खोड, फुले आणि फळे स्वतः अन्न बनवत नसली तरी त्यांना अन्न मिळते. काही अन्न लगेच ऊर्जा आणि वाढीसाठी वापरले जाते; बाकीचे स्टार्चमध्ये बदलून बिया, मुळे आणि जमिनीखालील खोड अशा भागांत साठवले जाते. उदाहरणार्थ बटाटा स्टार्च साठवतो, जो पानांत बनला आणि अन्नवाहिनीतून बटाट्यापर्यंत पोहोचला. म्हणजे झाडात वाहतुकीच्या नळ्यांचे दोन संच असतात: जलवाहिनी पाणी आणि खनिजे मुळांपासून वर नेते, आणि अन्नवाहिनी पानांतून अन्न झाडाच्या बाकीच्या भागांना नेते.

झाडेही श्वसन करतात. हे तपासायला भिजवलेले मूग दोन नळ्या असलेल्या बुचाने बंद केलेल्या फ्लास्कमध्ये ओल्या कापसावर ठेवतात आणि 24 तास अंधारात ठेवतात. मग फ्लास्कमधील हवा परीक्षानळीतील चुन्याच्या निवळीतून जाऊ देतात, आणि तुलनेसाठी दुसरी चुन्याच्या निवळीची परीक्षानळी हवेसाठी उघडी ठेवतात. फ्लास्कला जोडलेली निवळी दुधट होते, म्हणजे बियांनी जास्त कार्बन डायऑक्साइड सोडला आहे. श्वसनात ऑक्सिजन वापरून ग्लुकोज फोडले जाते आणि ऊर्जा सुटते: ग्लुकोज + ऑक्सिजन = कार्बन डायऑक्साइड + पाणी + ऊर्जा. ही ऊर्जा वाढ आणि विकासासाठी वापरली जाते. झाडाचे सर्व भाग, हिरवे असोत वा बिनहिरवे, श्वसन करतात. भारतीय शास्त्रज्ञ कमला सोहोनी (1911 ते 1998) यांनी झाडांतील श्वसनावर संशोधन केले आणि नारळाच्या झाडाचा रस, नीरा, पौष्टिक पेय म्हणूनही काम केले. प्रकाशसंश्लेषण आणि श्वसन मिळून निसर्गातील ऑक्सिजन आणि कार्बन डायऑक्साइडचा समतोल राखतात.