તમે પહેલેથી જ પ્રકરણ 5 માં ફૂલદાર વનસ્પતિની સંગઠન રચના અભ્યાસી છે. શું તમે ક્યારેય વિચાર્યું છે કે મૂળ, દાંડી, પાંદડા, ફૂલો, ફળો અને બીજ જેવી રચનાઓ ક્યાં અને કેવી રીતે ઉદ્ભવે છે અને તે પણ ક્રમબદ્ધ રીતે? તમે, અત્યાર સુધીમાં, બીજ, અંકુર, છોડ, પરિપક્વ વનસ્પતિ જેવા શબ્દોથી પરિચિત છો. તમે એ પણ જોયું છે કે વૃક્ષો સમય જતાં ઊંચાઈ અથવા પરિઘમાં વધારો કરતાં રહે છે. જો કે, એ જ વૃક્ષના પાંદડા, ફૂલો અને ફળો માત્ર મર્યાદિત પરિમાણો ધરાવતા નથી પણ સમયાંતરે દેખાય છે અને ખરી પડે છે અને ક્યારેક વારંવાર. વનસ્પતિમાં ફૂલ આવતા પહેલા વનસ્પતિક (વેજીટેટિવ) અવસ્થા કેમ આવે છે? બધા વનસ્પતિ અંગો વિવિધ પેશીઓથી બનેલા છે; કોષ, પેશી, અંગની રચના અને તેઓ કરે છે તે કાર્ય વચ્ચે કોઈ સંબંધ છે? શું આની રચના અને કાર્ય બદલી શકાય? વનસ્પતિના બધા કોષો યુગ્મનજ (ઝાયગોટ)ના વંશજ છે. પ્રશ્ન એ છે કે, તો પછી તેઓની માળખાકીય અને કાર્યાત્મક લાક્ષણિકતાઓ જુદી-જુદી કેમ અને કેવી રીતે હોય છે? વિકાસ એ બે પ્રક્રિયાઓનો સરવાળો છે: વૃદ્ધિ અને વિભેદન. શરૂઆતમાં, યુગ્મનજ (ફલિત અંડકોષ)માંથી પરિપક્વ વનસ્પતિનો વિકાસ ચોક્કસ અને અત્યંત ક્રમબદ્ધ ઘટનાઓનો ક્રમ અનુસરે છે તે જાણવું આવશ્યક અને પર્યાપ્ત છે. આ પ્રક્રિયા દરમિયાન એક જટિલ શરીર સંગઠન રચાય છે જે મૂળ, પાંદડા, શાખાઓ, ફૂલો, ફળો અને બીજ ઉત્પન્ન કરે છે, અને છેવટે તેઓ મૃત્યુ પામે છે (આકૃતિ 15.1). વનસ્પતિ વૃદ્ધિની પ્રક્રિયાનું પ્રથમ પગલું બીજ અંકુરણ છે. જ્યારે વૃદ્ધિ માટે પ્રસંગુ પરિસ્થિતિઓ પર્યાવરણમાં હોય ત્યારે બીજ અંકુરિત થાય છે. આવી પ્રસંગુ પરિસ્થિતિઓની ગેરહાજરીમાં બીજ અંકુરિત થતાં નથી અને સસ્પેન્ડેડ વૃદ્ધિ અથવા વિશ્રામની અવધિમાં જાય છે. એકવાર પ્રસંગુ પરિસ્થિતિઓ પાછી આવે, તો બીજ ચયાપચયીય પ્રવૃત્તિઓ ફરી શરૂ કરે છે અને વૃદ્ધિ થાય છે.

આ પ્રકરણમાં, તમે આ વિકાસ પ્રક્રિયાઓને નિયંત્રિત અને નિયંત્રણ કરતા કેટલાક પરિબળોનો પણ અભ્યાસ કરશો. આ પરિબળો વનસ્પતિ માટે આંતરિક (અંદરના) અને બાહ્ય બંને છે.

15.1 વૃદ્ધિ

વૃદ્ધિ એ જીવંત પ્રાણીની સૌથી મૂળભૂત અને સ્પષ્ટ લાક્ષણિકતાઓમાંની એક ગણવામાં આવે છે. વૃદ્ધિ શું છે? વૃદ્ધિને અંગ અથવા તેના ભાગો અથવા એક વ્યક્તિગત કોષના કદમાં અપરિવર્તનીય કાયમી વધારો તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરી શકાય છે. સામાન્ય રીતે, વૃદ્ધિ ચયાપચયીય પ્રક્રિયાઓ (બંને સંશ્લેષણાત્મક અને વિઘટનાત્મક) સાથે સંકળાયેલી હોય છે, જે ઊર્જાના ખર્ચે થાય છે. તેથી, ઉદાહરણ તરીકે, પાંદડાનું વિસ્તરણ વૃદ્ધિ છે. પાણીમાં મૂકેલા લાકડાના ટુકડાનું સોજો તમે કેવી રીતે વર્ણવશો?

15.1.1 વનસ્પતિ વૃદ્ધિ સામાન્ય રીતે અનિશ્ચિત હોય છે

વનસ્પતિ વૃદ્ધિ અનન્ય છે કારણ કે વનસ્પતિઓ તેમના આખા જીવન દરમિયાન અમર્યાદિત વૃદ્ધિ માટેની ક્ષમતા જાળવી રાખે છે. વનસ્પતિઓની આ ક્ષમતા તેમના શરીરમાં ચોક્કસ સ્થાનોએ મેરિસ્ટેમની હાજરીને કારણે છે. આવા મેરિસ્ટેમના કોષોમાં વિભાજન અને સ્વ-સ્થાયીકરણની ક્ષમતા હોય છે. જો કે, ઉત્પાદન ટૂંક સમયમાં જ વિભાજનની ક્ષમતા ગુમાવે છે અને આવા કોષો વનસ્પતિ શરીર બનાવે છે. વૃદ્ધિનું આ સ્વરૂપ જેમાં મેરિસ્ટેમની પ્રવૃત્તિ દ્વારા નવા કોષો હંમેશા વનસ્પતિ શરીરમાં ઉમેરવામાં આવે છે તેને વૃદ્ધિનું ખુલ્લું સ્વરૂપ કહેવામાં આવે છે. જો મેરિસ્ટેમ વિભાજન બંધ કરી દે તો શું થશે? શું આ ક્યારેય થાય છે?

પ્રકરણ 6 માં, તમે મૂળ શિખર મેરિસ્ટેમ અને પ્રરોહ શિખર મેરિસ્ટેમ વિશે અભ્યાસ કર્યો છે. તમે જાણો છો કે તેઓ વનસ્પતિઓની પ્રાથમિક વૃદ્ધિ માટે જવાબદાર છે અને મુખ્યત્વે તેમની અક્ષ સાથે વનસ્પતિઓના લંબાઈ વધારામાં ફાળો આપે છે. તમે એ પણ જાણો છો કે દ્વિદળી વનસ્પતિઓ અને જિમ્નોસ્પર્મ્સમાં, પાર્શ્વીય મેરિસ્ટેમ, વાહિનીય કેમ્બિયમ અને કોર્ક-કેમ્બિયમ જીવનમાં પછી દેખાય છે. આ એવા મેરિસ્ટેમ છે જે તેમની સક્રિયતા ધરાવતા અંગોના પરિઘમાં વધારો કરે છે. આને વનસ્પતિની દ્વિતીયક વૃદ્ધિ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે (આકૃતિ 15.2 જુઓ).

આકૃતિ 15.2 મૂળ શિખર મેરિસ્ટેમ, પ્રરોહ શિખર મેરિસ્ટેમ અને વાહિનીય કેમ્બિયમના સ્થાનોનું રેખાકૃતિ નિરૂપણ. તીરો કોષો અને અંગની વૃદ્ધિની દિશા દર્શાવે છે.

15.1.2 વૃદ્ધિ માપી શકાય તેવી છે

કોષીય સ્તરે, વૃદ્ધિ મુખ્યત્વે પ્રોટોપ્લાઝમની માત્રામાં વધારાનું પરિણામ છે. કારણ કે પ્રોટોપ્લાઝમમાં વધારાને સીધું માપવું મુશ્કેલ છે, સામાન્ય રીતે કોઈ એવી કેટલીક માત્રા માપે છે જે તેના સમપ્રમાણમાં હોય છે. તેથી, વૃદ્ધિ વિવિધ પરિમાણો દ્વારા માપવામાં આવે છે જેમાંથી કેટલાક છે: તાજા વજન, શુષ્ક વજન, લંબાઈ, ક્ષેત્રફળ, કદ અને કોષ સંખ્યામાં વધારો. તમને એ જાણીને આશ્ચર્ય થશે કે એક જ મકાઈના મૂળ શિખર મેરિસ્ટેમ પ્રતિ કલાકે 17,500 થી વધુ નવા કોષો ઉત્પન્ન કરી શકે છે, જ્યારે તરબૂચમાં કોષોનું કદ 3,50,000 ગણું સુધી વધી શકે છે. પહેલા કિસ્સામાં, વૃદ્ધિ કોષ સંખ્યામાં વધારો તરીકે વ્યક્ત થાય છે; બાદમાં કોષના કદમાં વધારો તરીકે વૃદ્ધિ વ્યક્ત કરે છે. જ્યારે પરાગનલિકાની વૃદ્ધિ તેની લંબાઈના સંદર્ભમાં માપવામાં આવે છે, ત્યારે સપાટીના ક્ષેત્રફળમાં વધારો ડોર્સિવેન્ટ્રલ પાંદડામાં વૃદ્ધિ દર્શાવે છે.

15.1.3 વૃદ્ધિના તબક્કાઓ

વૃદ્ધિનો સમયગાળો સામાન્ય રીતે ત્રણ તબક્કાઓમાં વહેંચાયેલો છે, એટલે કે, મેરિસ્ટેમેટિક, લંબાઈ વધારો અને પરિપક્વતા (આકૃતિ 15.3). ચાલો મૂળની ટોચ જોઈને આ સમજીએ. સતત વિભાજિત થતા કોષો, મૂળ શિખર અને પ્રરોહ શિખર બંને પર, વૃદ્ધિના મેરિસ્ટેમેટિક તબક્કાનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. આ પ્રદેશના કોષો પ્રોટોપ્લાઝમથી સમૃદ્ધ હોય છે, મોટા સ્પષ્ટ કેન્દ્રકો ધરાવે છે. તેમની કોષદીવાલો પ્રાથમિક પ્રકૃતિની, પાતળી અને સેલ્યુલોઝિક હોય છે જેમાં પ્રચુર પ્લાઝમોડેસ્મેટા જોડાણો હોય છે. મેરિસ્ટેમેટિક ક્ષેત્રની નજીકના (ટોચથી દૂર, આગળના) કોષો લંબાઈ વધારાના તબક્કાનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. વધેલી રસધાની નિર્માણ, કોષ વિસ્તરણ અને નવી કોષદીવાલ જમા થવી આ તબક્કાના કોષોની લાક્ષણિકતાઓ છે. શિખરથી વધુ દૂર, એટલે કે, લંબાઈ વધારાના તબક્કાની વધુ નજીક, અક્ષનો ભાગ આવેલો છે જે પરિપક્વતાના તબક્કામાંથી પસાર થઈ રહ્યો છે. આ ક્ષેત્રના કોષો, દીવાલ જાડાઈ અને પ્રોટોપ્લાઝમિક રૂપાંતરણની દ્રષ્ટિએ તેમનું મહત્તમ કદ પ્રાપ્ત કરે છે. પ્રકરણ 6 માં તમે અભ્યાસ કરેલી મોટાભાગની પેશીઓ અને કોષ પ્રકારો આ તબક્કાનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે.

આકૃતિ 15.3 સમાંતર રેખા તકનીક દ્વારા લંબાઈ વધારાના ક્ષેત્રોની શોધ. શિખરની તરત જ પાછળના ક્ષેત્રો A, B, C, D સૌથી વધુ લંબાઈ પામ્યા છે.

15.1.4 વૃદ્ધિ દર

પ્રતિ એકમ સમયમાં વધેલી વૃદ્ધિને વૃદ્ધિ દર કહેવામાં આવે છે. આમ, વૃદ્ધિ દરને ગાણિતિક રીતે વ્યક્ત કરી શકાય છે. એક જીવ, અથવા જીવનો એક ભાગ વિવિધ રીતે વધુ કોષો ઉત્પન્ન કરી શકે છે.

આકૃતિ 15.4. વૃદ્ધિ દર એક વધારો દર્શાવે છે જે અંકગણિત અથવા ભૌમિતિક હોઈ શકે છે.

આકૃતિ 15.5 સતત રેખીય વૃદ્ધિ, લંબાઈ L નો સમય t સામેનો આલેખ

અંકગણિત વૃદ્ધિમાં, માઇટોટિક કોષ વિભાજન પછી, માત્ર એક પુત્રી કોષ વિભાજન ચાલુ રાખે છે જ્યારે બીજો વિભેદિત અને પરિપક્વ થાય છે. અંકગણિત વૃદ્ધિની સૌથી સરળ અભિવ્યક્તિ એક મૂળ દ્વારા સતત દરે લંબાઈ પામવાથી દર્શાવવામાં આવે છે. આકૃતિ 15.5 જુઓ. અંગની લંબાઈને સમય સામે આલેખિત કરતાં, એક રેખીય વક્ર પ્રાપ્ત થાય છે. ગાણિતિક રીતે, તે આ રીતે વ્યક્ત થાય છે

L_t = L₀ + r_t

L_t = સમય ’t’ પર લંબાઈ

L₀ = સમય ‘શૂન્ય’ પર લંબાઈ

r = વૃદ્ધિ દર / પ્રતિ એકમ સમયે લંબાઈ વધારો.

ચાલો હવે જોઈએ કે ભૌમિતિક વૃદ્ધિમાં શું થાય છે. મોટાભાગની પ્રણાલીઓમાં, પ્રારંભિક વૃદ્ધિ ધીમી હોય છે (લેગ તબક્કો), અને તે પછી તે ઝડપથી વધે છે - ઘાતાંકીય દરે (લોગ અથવા ઘાતાંકીય તબક્કો). અહીં, માઇટોટિક કોષ વિભાજન પછીના બંને સંતતિ કોષો વિભાજનની ક્ષમતા જાળવી રાખે છે અને તેમ કરતા રહે છે. જો કે, મર્યાદિત પોષક તત્વોના પુરવઠા સાથે, વૃદ્ધિ ધીમી પડે છે જે સ્થિર તબક્કા તરફ દોરી જાય છે. જો આપણે વૃદ્ધિના પરિમાણને સમય સામે આલેખિત કરીએ, તો આપણને એક લાક્ષણિક સિગ્મોઇડ અથવા S-વક્ર મળે છે (આકૃતિ 15.6).

આકૃતિ 15.6 કલ્ચરમાં કોષો અને ઘણી ઉચ્ચ વનસ્પતિઓ અને વનસ્પતિ અંગ માટે લાક્ષણિક એક આદર્શ સિગ્મોઇડ વૃદ્ધિ વક્ર

સિગ્મોઇડ વક્ર એ કુદરતી વાતાવરણમાં વધતા જીવંત જીવની લાક્ષણિકતા છે. તે વનસ્પતિના બધા કોષો, પેશીઓ અને અંગો માટે લાઋણિક છે. શું તમે આવા વધુ ઉદાહરણો વિચારી શકો છો? ઋતુઓની પ્રવૃત્તિઓ દર્શાવતા વૃક્ષમાં તમે કેવા પ્રકારનો વક્ર અપેક્ષા રાખી શકો છો? ઘાતાંકીય વૃદ્ધિ આ રીતે વ્યક્ત કરી શકાય છે

W₁ = W₀ e_rt

W₁ = અંતિમ કદ (વજન, ઊંચાઈ, સંખ્યા વગેરે.)

W₀ = સમયગાળાની શરૂઆતમાં પ્રારંભિક કદ

r = વૃદ્ધિ દર

t = વૃદ્ધિનો સમય

e = કુદરતી લઘુગણકનો આધાર

અહીં, r એ સાપેક્ષ વૃદ્ધિ દર છે અને તે વનસ્પતિની નવી વનસ્પતિ સામગ્રી ઉત્પન્ન કરવાની ક્ષમતાનું પણ માપ છે, જેને કાર્યક્ષમતા સૂચકાંક તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. તેથી, W1 નું અંતિમ કદ પ્રારંભિક કદ, W0 પર આધારિત છે.

જીવંત પ્રણાલીઓની વૃદ્ધિ વચ્ચેના માત્રાત્મક સરખામણી બે રીતે પણ કરી શકાય છે: (i) માપ અને કુલ વૃદ્ધિની પ્રતિ એકમ સમય સરખામણીને સંપૂર્ણ વૃદ્ધિ દર કહેવામાં આવે છે. (ii) આપેલ પ્રણાલીની વૃદ્ધિ પ્રતિ એકમ સમયે સામાન્ય આધાર પર વ્યક્ત, ઉદા. તરીકે, પ્રતિ એકમ પ્રારંભિક પરિમાણને સાપેક્ષ વૃદ્ધિ દર કહેવામાં આવે છે. આકૃતિ 15.7 માં બે પાંદડા, A અને B, દર્શાવેલ છે જે વિવિધ કદના છે પરંતુ આપેલ સમયમાં ક્ષેત્રફળમાં સંપૂર્ણ વધારો દર્શાવે છે જે પાંદડા A1 અને B1 આપે છે. જો કે, તેમાંથી એક ઘણો વધારે સાપેક્ષ વૃદ્ધિ દર દર્શાવે છે. કયું અને કેમ?

આકૃતિ 15.7 સંપૂર્ણ અને સાપેક્ષ વૃદ્ધિ દરોની રેખાકૃતિ સરખામણી. બંને પાંદડા A અને B એ આપેલ સમયમાં તેમનું ક્ષેત્રફળ 5 cm2 વધાર્યું છે જેથી A1, B1 પાંદડા બને છે.

15.1.5 વૃદ્ધિ માટેની શરતો

વૃદ્ધિ માટે જરૂરી શરતો તમે શું વિચારો છો તે લખવાનો પ્રયાસ કેમ નથી કરતા? આ યાદીમાં પાણી, ઓક્સિજન અને પોષક તત્વો વૃદ્ધિ માટે ખૂબ જ આવશ્યક તત્વો તરીકે હોઈ શકે છે. વનસ્પતિ કોષો કોષ વિસ્તરણ દ્વારા કદમાં વધે છે જે બદલામાં પાણીની જરૂરિયાત રાખે છે. કોષોની તંગી વિસ્તરણ વૃદ્ધિમાં મદદ કરે છે. આમ, વનસ્પતિ વૃદ્ધિ અને આગળનો વિકાસ વનસ્પતિની પાણીની સ્થિતિ સાથે ગાઢ રીતે જોડાયેલો છે. પાણી વૃદ્ધિ માટે જરૂરી ઉચ્ચબળીય પ્રવૃત્તિઓ માટે માધ્યમ પણ પૂરું પાડે છે. ઓક્સિજન વૃદ્ધિ પ્રવૃત્તિઓ માટે આવશ્યક ચયાપચયીય ઊર્જા મુક્ત કરવામાં મદદ કરે છે. પોષક તત્વો (મેક્રો અને માઇક્રો આવશ્યક તત્વો) પ્રોટોપ્લાઝમના સંશ્લેષણ માટે વનસ્પતિઓ દ્વારા જરૂરી છે અને ઊર્જાના સ્ત્રોત તરીકે કાર્ય કરે છે.

ઉપરાંત, દરેક વનસ્પતિ જીવનું વૃદ્ધિ માટે શ્રેષ્ઠ રીતે યોગ્ય ઑપ્ટિમમ તાપમાન શ્રેણી હોય છે. આ શ્રેણીથી કોઈપણ વિચલન તેના અસ્તિત્વ માટે હાનિકારક હોઈ શકે છે. પર્યાવરણીય સંકેતો જેમ કે પ્રકાશ અને ગુરુત્વાકર્ષણ પણ વૃદ્ધિના ચોક્કસ તબક્કાઓ/સ્ટેજને અસર કરે છે.

15.2 વિભેદન, પુનર્વિભેદન અને પુનઃવિભેદન

મૂળ શિખર અને પ્રરોહ-શિખર મેરિસ્ટેમ અને કેમ્બિયમમાંથી ઉતરી આવેલા કોષો વિભેદિત અને પરિપક્વ થઈને ચોક્કસ કાર્યો કરે છે. પરિપક્વતા તરફ દોરી જતી આ ક્રિયાને વિભેદન કહેવામાં આવે છે. વિભેદન દરમિયાન, કોષો તેમની કોષદીવાલો અને પ્રોટોપ્લાઝમ બંનેમાં થોડાથી મુખ્ય માળખાકીય ફેરફારોનો અનુભવ કરે છે. ઉદાહરણ તરીકે, એક વાહિનીય તત્વ બનાવવા માટે, કોષો તેમનો પ્રોટોપ્લાઝમ ગુમાવશે. તેઓ ખૂબ જ મજબૂત, સ્થિતિસ્થાપક, લિગ્નોસેલ્યુલોઝિક દ્વિતીયક કોષદીવાલો પણ વિકસિત કરે છે, જેથી અત્યંત તણાવ હેઠળ પણ લાંબા અંતર સુધી પાણી લઈ જઈ શકે. વનસ્પતિઓમાં તમે જે વિવિધ શારીરિક લાક્ષણિકતાઓનો સામનો કરો છો તેને તેઓ કરે છે તે કાર્યો સાથે સંબંધિત કરવાનો પ્રયાસ કરો.

વનસ્પતિઓ બીજી રસપ્રદ ઘટના દર્શાવ