वनस्पतिविचार/क्षार, कार्बनवायु व हरित्वर्ण शरीरे
पुष्कळवेळा सांगण्यात आले आहे की, श्रमविभागाचे तत्त्व वनस्पतिजीवनचरित्रांत नेहमी आढळते. कांहीं पेशींनीं अन्न व पाणी मिळवावे, कांहींनी पौष्टिक वायु शोषण करावा, काहींनी त्यांची योग्य जागी ने-आण करून त्यापासून ऐंद्रिय पदार्थ बनवावेत, तसेच ज्या ठिकाणी त्या ऐंद्रिय वस्तूंची जरुरी असेल, त्या ठिकाणी पोचविण्याची तजवीज करावी. पाणी व निरिंद्रिय पदार्थ जमिनीतून कसे शोषिले जातात, व त्यांचे पानांत कसे
आगमन होते. तसेच पानांतून फाजील पाण्याची वाफ होऊन हवेत ती कशी मिसळते व त्या योगाने पुनः नवीन पाणी कसे जोराने चढते, ह्याचा विचार पूर्वी झाला आहे. आतां पौष्टिक वायु वनस्पतिशरीरांत कसे शिरतात व पुढे त्यांपासून कोणती कार्ये घडतात, वगैरे गोष्टींचा विचार अजून व्हावयाचा आहे. खरोखर पाणी व अन्नशोषण जितके कठीण व त्रासदायक असते, तितकें वायुशोषण कठीण नाहीं.
वनस्पतीची महत्त्वाची पौष्टिक आम्ले म्हणजे कार्बन व नायट्रिक आम्लें होत. पानांतील हिरवळ पेशीजालांत कार्बन वायूपासून आम्ल झाल्याशिवाय तो तो वायु वनस्पतीस निरुपयोगी असतो. त्याकरितां पानांत पाण्याचा एक थर अलग असतो. बाह्यत्वचेखाली आंतील अंगास हा थर असतो. हरित्वर्ण शरीरांकडून हवेतून कार्बन वायूचे शोषण होते. कार्बन वायु त्वचारंध्रातून आंत शिरल्यानंतर पाण्याचे थराशी मिळून त्यापासून कार्बन आम्ल तयार होते. हे आम्ल पुढे हरितवर्ण पेशीजालाकडे जाऊन मुळांतून शोषिलेलें प्राणी व निरिंद्रिय पदार्थ, यांशी रासायनिक संयोग होऊन त्यापासून इच्छित ऐंद्रिय पदार्थ तयार होतात. हरितवर्ण शरीराकडून ह्या कार्बन् आम्लाचे विघटीकरण सूर्यप्रकाशांत होते, व विघटीकरण स्थितीत रासायनिक संयोग पावून ऐंद्रिय वस्तु तयार होतात. म्हणूनच ऐंद्रिय पदार्थ बनविण्यास सुर्य प्रकाशाची अत्यंत जरूरी असते. गर्द छायेमध्ये अथवा अंधारांत हरित्वर्ण शरीराकडून कार्बन वायु आकर्षिला जात नाहीं, अथवा त्याचे विघटीकरणही होत नाही. म्हणून ही दोन्ही कार्ये होण्यास सूर्यप्रकाश हवा असतो. बाष्पीभवनास जशी सूर्यप्रकाशाची जरूरी असते, तद्वतच कार्बन वायूचे शोषण अथवा विघटीकरण यास प्रकाशाची जरूरी असते. म्हणून ऐंद्रिय पदार्थ बनणे तसेच बाष्पीभवन होणे, ही दोन्ही कार्ये दिवसाउजेडी घडत असतात. शिवाय बाष्पीभवनापासून जितकें अधिक निरिंद्रिय द्रव्यमिश्रित पाणी हृरितपेशीजालांत येईल, तितक्या अधिक प्रमाणांत त्यापासून सेंद्रिय पदार्थ तयार होतील. सेंद्रिय पदार्थ खरोखर वनस्पतींची खाद्ये आहेत. खाद्ये तयार करण्याचे काम दिवसा प्रकाशात चालत असते. रात्रीच्या वेळी बाष्पीभवन तसेच सेंद्रिय पदार्थ बनणे ही दोन्हीं कार्य बंद असतात.
शोषिली पाहिजेत असा निर्बध नाही. ज्या वनस्पतींची मुळे जमिनीत शिरून कोंब हवेत वाढतात, अशामध्ये श्रमविभाग स्पष्ट असते. जमिनीतून निरिंद्रिय द्रव्ये पाण्याबरोबर मुळांच्या द्वारे घेतली जातात; पण पाने अथवा पानांसारखे हिरवे भाग यांकडून वायु शोषिले जातात. येथे दोन्ही, मुळ्यांची व पानांची, कामें एकाच भागांत होत नाहीत.
प्रयोगांती असे सिद्ध झाले आहे की, पोटॅशियम, मॅग्नेशियम, कॅलशियम व लोह ह्या चार धातु कोणत्या ना कोणत्या प्रमाणांत जमिनीत असल्या पाहिजेत. कारण, त्यांशिवाय वनस्पतीची वाढ चांगली होत नाहीं. ह्या धातु आवश्यक आहेत खऱ्या, पण त्यांचे अस्तित्व वनस्पतिशरीरांत केवळ धातु असे आढळणार नाहीं. पण निरनिराळ्या रूपांत म्हणजे आम्लें अथवा क्षार ह्या स्थितीत त्या सांपडतील. शिवाय ह्या धातूचा अमुक एक भाग अमुक एक उपयोगाचा आहे, असे सांगता येणार नाही. पण त्यांचा प्रत्यक्ष नाहीं तरी अप्रत्यक्ष उपयोग असतो ह्यांत संशय नाही. ज्या जमिनींत लोखंडाचा अंश बिलकुल नाहीं, त्या जमिनीत बी पेरिले असतां ते उगवून त्यापासून चांगला रोपा तयार होत नाही. पाणी किंवा इतर द्रव्ये जमिनीत पुष्कळ असली, तथापि आवश्यक लागणाऱ्या लोखंडाच्या अंशाखेराज वनस्पतीमध्ये जोम येत नाही. पानांत असणारी हरिद्वर्ण शरीरे लोखंडाच्या अभावामुळे तयार होणार नाहींत. खरोखर हरिद्वर्ण शरीरे तपासून पाहिली, तरी त्यांत लोखंडी अंश यतकिंचितही नसतो; पण तो असल्याखेरीज हरिद्वर्ण शरीरेंच बनत नाहींत. म्हणजे ही शरीरें बनण्यांत कांहीं तरी लोखंडाचा अप्रत्यक्ष उपयोग होत असतो. हे कसे होते वगैरेसंबंधाने अजून आपले अज्ञान कायम आहे. असा एखादा दिवस येईल की, ह्या सर्व गोष्टींचाही उलगडा होऊन जाईल. पूर्वी ज्या गोष्टी माहीत नव्हत्या त्यांपैकी बऱ्याच प्रस्तुतकाली माहीत झाल्या आहेत. नेहमी प्रयोग व तत्संबंधी विचार चालले पाहिजेत. लोखंडाच्या अभावे हिरवा रंग न झाल्या
सोडियम, मॅंंगेनीझ, आयोडीन वगैरे वस्तु जरी वनस्पतीस आवश्यक नाहीत, तरी त्या पुष्कळ वेळां वनस्पतिशरीरांत सांपडतात. तांबे, जस्त, निकेल, अॅल्युमिनियम वगैरे धातुसुद्धा वनस्पतीमध्ये आढळतात. ह्यांचे प्रमाण किंवा अस्तित्व ज्या जमिनींत ती उगवते, तिच्या घटकावयवांवर अवलंबून असते. हे पदार्थ ऑसमॉसिस क्रियेने मुळांवरील केसांतून वनस्पतींत जातात. आतां असा प्रश्न उद्भवतो की, ज्या वस्तूंची वनस्पतीस जरूरी नाही. त्या वस्तु प्रथमपासुनच कां शोषिल्या जातात ? सजीवतत्त्व आपली पसंती अथवा नापसंती, पदार्थशोषणाच वेळीं का उपयोगांत आणत नाही ? खरोखर ऑसमॉसिस क्रियेने जे पदार्थ शरीरांत शोषिले जातात, त्यांवर सजीवतत्त्व प्रथम अम्मल करीत नसते; पण पदार्थ शोषिल्यावर त्यांमध्ये जरूरीचे कोणते व निरुपयोगी कोणते ह्याची विचक्षणा होऊन जरूर नसलेल्या पदार्थांस दूर एका जागी नेऊन ठेवण्याची व्यवस्था मात्र ते करते. ही व्यवस्था करण्यांत सजीवतत्व आपली पसंती दर्शविते. शिवाय ऑसमॉसिस क्रिया सुरू होण्याचे वेळेस असल्या पदार्थांचा दुसऱ्या पदार्थाशी अतिनिकट संयोग असल्यामुळे दुसऱ्या पदार्थांबरोबर तेही शोषिले जातात, त्याप्रमाणे ऑसमॉसिस क्रिया दोन भिन्न घनतेच्या द्रवांमध्ये सृष्टिनियमाने सुरू होते; पण पाणी केंसांत शिरल्यावर आंतील सजीवतत्त्व पाण्यामुळे उत्तेजित होऊन पुढे आलेल्या पदार्थात जीवनकार्यास उपयोगी पडणारे कोणते व निरुपयोगी कोणते, हे सर्व पाहून तजवीज करते, म्हणून ऑसमॉसिस क्रिया सुरू होण्यापूर्वी सजीवतत्त्वास पसंती अगर नापसंती दाखविता येत नाहीं; येवढेच ह्यासंबंधाने तूर्त उत्तर देता येते. ह्याविषयी पूर्ण ज्ञान नाहीं हे कबूल करणे भाग आहे.
फॉस्फरस व गंधक ह्या दोन वस्तु सजीवतत्त्वाच्या घटकावयवांत आढळतात. ह्याही वस्तु आवश्यक आहेत. सजीव पदार्थात गंधक असते. फॉस्फरस केवळ केंद्रबिंदूमध्ये ( Nucleius ) असतो. कार्बन, हायड्रोजन, ऑक्सिजन व नायट्रोजन तसेच गंधक व फॉस्फरस हे पदार्थ एकमेकांशी मिसळून सजीव पदार्थ तयार होतात. सात्विक सेंद्रिय पदार्थ पहिल्या तिन्हींचेच बनतात.पोटेशियमचे क्षार मुळाकडून शोषिले जातात. सोरा, मीठ, पोटॅशियमक्लोराईड वगैरे क्षार वनस्पतीस फायदेशीर असतात. तसेच मॅग्नेशियम अथवा कॅलशियम निरनिराळ्या मिश्रणस्वरूपांत वनस्पतींत शोषिले जातात. ह्या धातूंचे खास काम काय असते हे सांगता येत नाही. सात्विक सेंद्रिय पदार्थ ( Carbohydrates ) बनण्यामध्ये पोटॅशियम उपयोगी पडतो असे म्हणतात. लोहाविषयी पूर्वी सांगितलेंच अहे की, त्याच्या अस्तित्वाशिवाय पानांतील हरिद्वर्ण पदार्थ तयार होणार नाहीं. खरोखर लोह व प्रकाश ह्या दोहोंचा अप्रत्यक्ष परिणाम हरित्वर्ण शरीरावर होत असतो. सोडियम नेहमी जमिनींत असतो, पण तो आवश्यक वस्तूंपैकीं नाहीं. जेव्हां पोटॅशियम् वनस्पतीस भरपूर मिळत नाही, अशा वेळेस सोडियमचे योगाने त्याची जागा भरून येते. पोटॅशियममुळे खोड, फुले, चांगली वाढतात. पण पोटॅशियम नसून नुसते कॅलशियम अथवा सोडियम असेल, तर वनस्पतीची साधी वाढ पूर्ण होते, पण फुले चांगली वाढत नाहींत.
तसेच नायट्रिक आम्ल धातूशी मिसळून निरनिराळे क्षार बनतात. जेव्हा हे क्षार शरीरांत शोषिले जातात, तेव्हां त्यांचे नायट्रोजन आम्ल वेगळे होऊन नायट्रोजन पौष्टिक द्रव्ये वनस्पतिशरीरांत तयार होतात. हा उपयोग फार महत्त्वाचा आहे. कारण, हवेत नायट्रोजनवायु जरी पुष्कळ आहे, तरी तो वनस्पतीस उपयोगी पडत नाही. नायट्रोजन आम्ल जमिनीतून क्षारस्वरूपांत मिळवावे लागते. कांहीं वनस्पति हवेतून नायट्रोजन आम्ल शोषून घेतात, क्षुद्र वर्गातील शैवालतंतूपैकी काहींना ही शक्ति असते. वाल, वाटाणे वर्गांपैकी कांहीं झाडांस ( Leguminous plents ) हवेतून नायट्रोजन वायु अप्रत्यक्ष रीतीने, मिळतो. त्यांच्या मुळ्यांवर सुक्ष्म बॅक्टिरिया जंतूचा संबंध येऊन फोडासारख्या लहान लहान ग्रंथीही आढळतात. त्यांच्या साहाय्याने मुळांस हवेतून नायट्रोजन वायू मिळतो. पण हे कसे होते हे अझून पूर्णपणे कळले नाही. पानाच्या अथवा हिरवळ खोडाच्या भागांतून हे शोषणहोत नाही खास. गंधक व फॉस्फरस, सलपेटस अथवा फॉसपेट्स मधून वनस्पतिशरीरांत येते. विशेषेकरून उच्चवर्गातील वनस्पति-शरीरांत गंधक आढळते. फॉस्फरस हें सजीव केंद्रभागांत असते खरे, पण ह्याचा उपयोग नायट्रोजनयुक्त शरीरे तयार करविण्याकडे होतो. कांहीं बीजांत फास्फरंस अधिक असते. जसे, एरंडी, ब्राझिलनट, वगैरे.
सेंद्रियपदार्थ सूर्यप्रकाशांत हरितवर्ण शरीरांकडून बनविले जातात. हरितवर्ण शरीरे जीवनकणाची बनलेली असतात. हा हरितवर्ण पानांपासून अथवा पानांतील हरितवर्ण शरीरांपासून वेगळा करितां येतो. हिरवे पान आलकोहलमध्ये ठेवून दिले असता, हरितवर्ण पानापासून वेगळा होऊन अलकोहलचे बुडीं राहतो. जशी हरितवर्ण शरीरे वनस्पतिशरीरांत आढळतात, त्याचप्रकारची शुभ्र शरीरेही असतात. शुभ्र शरीरापासून हरितवर्ण शरीरें अथवा उलट हरितवर्ण शरीरांपासून शुभ्र शरीरें बनतात. हरितवर्ण शरीरे बनण्यास सूर्यप्रकाशाची जरूरी असते, व शुभ्र शरीरें बनण्यास अंधःकार लागतो. पूर्वी असा समज होता की, हरितवर्ण पिवळ्या व अस्मानी रंगाच्या मिश्रणाने तयार होतो; पण अलीकडील प्रयोगांनी हा समज चुकीचा आहे असे सिद्ध झाले आहे. हरितवर्ण शरीरातील हिरवे कण निरनिराळ्या आकाराचे असतात. तसेच हिंरवळ खोड व पाने ह्यांमधील हरितवर्ण कण निराळे असतात, स्ह्णजे एकाच वनस्पतीचे सर्व भागांत सारख्या आकाराचे कण असत नाहीत, मळसूत्री, नक्षत्राकृति, अथवा कधी कधी पट्टेदार हिरवे कण आढळतात. त्याचप्रमाणे हरितवर्ण शरीरांत कणांची संख्या एकापासून ते शेंकडों गणती असते, पानाच्या रचनेत वरील बाजूकडे असणाऱ्या लोखंडी गजासारख्या पेशी जालांतील हरितवर्ण शरीरांत हे कण खालील स्पंजासारख्या पेशीजालापेक्षां चौपट अथवा सहापट अधिक असतात. असले हरितवर्ण कण जितके अधिक व्यवस्थित रीतीनें सूर्यप्रकाशाकडे उघडे राहतील, तितकें सेंद्रिय पदार्थ बनण्याचे अधिक कार्य होत असते. पण जर त्या कणांचा अव्यवस्थित ढीग बनून राहील च चांगल्या रीतीनें सूर्यप्रकाश त्यास न मिळेल, तर त्यापासून अधिक कार्य होणार नाही. सूर्यप्रकाशांत हरितरंजक शरीरांत एकप्रकारची उत्तेजित शक्ति उत्पन्न होऊन तिचे योगाने हवेतून कार्बनूवायु शोषिला जातो. हरित पेशीजालांमध्ये कार्बन आम्लाचे पृथक्करण होते, व त्यांचा मिलाफ निरिंद्रियद्रव्यांशी
नायट्रोजनयुक्त पदार्थ बनण्यास हरितवर्ण शरीरांची अप्रत्यक्ष जरूरी असते. नायट्रोजनयुक्त क्षारापासून नायट्रिक आम्ल वनस्पति शरीरांत तयार होते. नायट्रोजन क्षार मुळातून खोडांत व खोडांतून वरचे बाजूस जात असतात. वर जात जातां त्यांचे आम्ल तयार होत असते. वनस्पतिशरीरांतील इतर सेंद्रिय आम्लांचा नायट्रोजन-क्षारांवर परिणाम होऊन त्यापासून नायट्रिक आम्ल तयार होते. पानांत तयार झालेल्या सात्विक सेंद्रियपदार्थांशीही नायट्रिक व सल्फ्यूरिक आम्लें संयोग पावून त्यापासून नायट्रोजनयुक्त सेंद्रिय पदार्थ तयार होतात.
नायट्रोजनयुक्त सेंद्रिय पदार्थ बनण्याविषयीं दुसरी एक कल्पना अशी आहे की, प्रथम जमिनीत अमोनियाक्षारापासून नायट्रेट्स् तयार होतात. ह्या स्थितीत ते शोषिले जाऊन वनस्पतिशरीरांत पुनः त्यापासून अमोनिया उत्पन्न होऊन सात्त्विक सेंद्रिय पदार्थावर आपला अंम्मल गाजविण्यापूर्वी तो अॅमिडो अॅसिड ( amido-acid ) तयार करतो. हे अॅमिडो-अॅसिड सात्त्विकपदार्थाशी मिसळून नायट्रोजनयुक्त सेंद्रिय पदार्थ बनतात. सात्विक, सेंद्रिय पदार्थ ज्या अर्थी हरित रंजक शरीरांकडून बनविले जातात, त्याअर्थी अप्रत्यक्ष रीतीने त्यांचा नायट्रोजनयुक्त सेंद्रिय पदार्थांशी संबंध येतो. बाकी नायट्रोजनयुक्त सेंद्रिय पदार्थ स्वतंत्र रीतीने तयार होतात. त्यास सूर्यप्रकाशाची
हरितवर्ण शरीरें सूर्यप्रकाशाकडे वळलेली असून त्यांमधील सजीव तत्त्व आपणांस योग्य प्रकाश पाहिजे तितका घेण्याची व्यवस्था करिते. जेव्हां सूर्यप्रकाश मंद असतो, अशा वेळेस अधिक हरितरंजक कण उघडे राहून सूर्यप्रकाशाचा पूर्ण फायदा घेतात. पानाचे पूर्ण पत्र सूर्यप्रकाशाकडे वळते खरे, पण ज्या वेळेस सूर्यप्रकाश अति कडक असतो, त्यावेळेस हरितवर्ण कण किनाऱ्याकडे वेगवेगळे न राहतां आतील बाजूस जाऊन, त्यांचे पुंजके बनतात. अशा रीतीनें सजीव तत्त्व, प्रकाशाची कडकपणा हरित वर्ण शरीरांवर होऊ न देतां आपलें इच्छित कार्य करून देते. कडक उन्हांत पानाची पत्रे पूर्ण उघडी न राहतां वळविलेली असतात. ह्याचे कारण सर्व भाग सूर्यप्रकाशाकडे उघडा असण्याची जरूरी नसून जितके सूर्यकिरण पाहिजे असतील, तितके पानांवर पडण्याची तजवीज सजीव तत्त्व करीत असते. हरितवर्ण कणाचे पुंजके बनविणे अथवा त्यांच्या वेगळ्या सारख्या रांगा तयार करणे वगैरे, कमी अधिक प्रकाशाच्या कडकपणावर अवलंबून असते.
आतां आपण सुर्यकिरण जेव्हां पानावर पडते त्या वेळेस त्याची काय स्थिति होते हे पाहूं. सूर्यकिरण पानांवर पडल्याचरोबर परावर्तन * होऊन त्याचे निर्-
वनस्पतीमधील हरितवर्ण कण त्यावर परावर्तन होणाऱ्या किरणाचे दोष काढून गुण तेवढे वाढवितात, म्हणूनच वनस्पतिजीवनक्रमांत हरितवर्ण शरीराचे इतकें महत्त्व मानिले आहे. दोषी किरणांची परावर्तनशक्ति कमी करून न थांबता त्यांस पुढल्या उपयुक्त पायरीस हरितवर्ण कण पोहोंचवितात, म्हणजे प्रकाशापासुन उष्णता उत्पन्न करणारी शक्ति त्यामध्ये असते, यावरून हरितरंजक शरीरें प्रकाशास उष्णता स्वरूप देऊ शकतात, व शेवटी हे उष्णता स्वरूप पदार्थांमध्ये गुप्त राहते. ह्या गुप्त शक्तीचा वनस्पती वाटेल तेव्हां उपयोग करून घेतात.
कीं, प्रकाश सूर्यबिंबापासून लहरीप्रमाणे निघतो; पण त्याची चलनशक्ती फार भयंकर मोठी असल्यामुळे सूर्यबिंबापासून प्रकाश आपणास पोहोचण्यास फार वेळ लागत नाही. परावर्तन पावणाऱ्या किराणाचे निरनिराळे रंग कमी अधिक लांबीच्या लहरीचे असतात. म्हणून प्रत्येक रंगाची परावर्तनशक्ति कमी अधिक असते. इंद्रधनुष्यांत सात प्रकारचे रंग आढळतात, ते येणेप्रमाणे:- तांबडा, ( Red ) हिरवा, (Green ) पिवळा, (Yellow ) पिंगट, ( Violet ) अस्मानी, ( Blue ) नारिंगी, ( Orange ) व निळा, (Indigo) लवलक उन्हाकडे धरिला असतां सूर्यकिरणे त्यावर पडून परावर्तित निरनिराळी रंगीबेरंगी विचित्र किरणें लहरीप्रमाणे लांब आंखूड दिसू लागतात.