فصل 12 معدنی تغذیہ

تمام جاندار کی بنیادی ضروریات میں کچھ اختلاف نہیں ہوتا۔ ان کے روزمرہ جنم اور ترقی کے لیے ان کی ضرورت ہوتی ہے کہ انہیں کربوہائیڈریٹس، پروٹین اور چربیوں جیسے ماکرومولیکیولز، پانی اور معدنی عناصر فراہم کیے جائیں۔

اس فصل میں بنیادی طور پر غیر عضوی پیداوار کی تغذیہ کا ذکر کیا جائے گا، جس میں آپ پیداوار کی روزمرہ جنم اور ترقی کے لیے ضروری عناصر کی شناخت کے طریقے اور ضروریات کی تصدیق کے معیارات کا سیکھیں گے۔ آپ ان ضروری عناصر کے کردار، ان کے بڑے نقصان کے علامات اور ان کی ضروریات کو حاصل کرنے کے ذریعے کس طرح حاصل ہوتے ہیں، اس کے مکانیسم کا بھی سیکھیں گے۔ اس فصل میں آپ کو بیولوجیکل نائٹروجن فائکشن کی اہمیت اور مکانیسم کے بارے میں بھی مختصر ذکر کیا جائے گا۔

12.1 پیداوار کی معدنی ضروریات کے سوالات کے طریقے#

1860 میں، ایک مشہور جرمن بوٹنسٹ، جولیس فون ساکس نے پہلی بار ڈھالی ہوئی پیداوار کو مختلف معدنی مدافع میں خالی زمین کے بغیر خالصہ کے ساتھ پوری طرح تکمیل کرنے کا اظہار کیا۔ پیداوار کو معدنی مدافع میں پیدا کرنے کا یہ طریقہ ہیڈروپونکس کہلاتا ہے۔ اس کے بعد، پیداوار کے لیے ضروری معدنی عناصر کا تعین کرنے کی کوشش میں کچھ بہترین طریقے استعمال کئے گئے ہیں۔ ان تمام طریقوں کا مقصد زمین کے بغیر معینہ معدنی مدافع میں پیداوار کو پیدا کرنا ہے۔ ان طریقوں کے لیے خالص پانی اور معدنی عناصر کے ملح کی ضرورت ہوتی ہے۔ آپ اس بات کی وجہ کیا سبق کر سکتے ہیں کہ یہ کیوں بہت ضروری ہے؟

پیداوار کے ریشوں کو معدنی مدافع میں غمر کرنے اور ایک عنصر کو شامل کرنے / بدلنے / ہٹانے یا مختلف تراکیب میں فراہم کرنے کے سلسلے میں کچھ تجربات کے بعد، پیداوار کی روزمرہ جنم کے لیے مناسب معدنی مدافع حاصل ہوا۔ اس طریقے کے ذریعے ضروری عناصر کی شناخت اور ان کے نقصان کے علامات کی جانچ پڑتال کی گئی۔ ہیڈروپونکس کو کمرشیل ٹھوس پھلوں جیسے ٹماٹر، ناموں کے پینے اور لیوٹس کی پیداوار کے لیے ایک طریقہ کے طور پر کامیابی کے ساتھ استعمال کیا جاتا ہے۔ معدنی مدافع کو بہترین روزمرہ جنم کے لیے کافی موٹر کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔ مدافع کو ضعیف موٹر کرنے سے کیا ہوگا؟ ہیڈروپونکس کے طریقے کی تصویری تصورات شکل 12.1 اور 12.2 میں دی گئی ہیں۔

12.2 ضروری معدنی عناصر#

زمین میں موجود زیادہ تر معدنی عناصر ریشوں کے ذریعے پیداوار کے اندر داخل ہو جاتے ہیں۔ درحقیقت میں 105 عناصر میں سے 60 سے زیادہ عناصر مختلف پیداوار میں ملتے ہیں۔ کچھ پیداواری جنسیتیں سیلینیم، کچھ دیگر زہریلا، اور کچھ جنسیتیں نیوکلیئر ٹیسٹ سائٹس کے قریب پیدا ہونے والے ریڈیو ایکٹو ایسٹرنٹیم کو حاصل کرتی ہیں۔ چند طریقے ہیں جو ایسے معدنی عناصر کو ایسے بہت چھوٹے تراکیب میں (10-8 g/ mL) بھی شناخت کر سکتے ہیں۔ اس سوال کا جواب ہے کہ پیداوار میں موجود تمام مختلف معدنی عناصر، جیسے اوپر ذکر کردہ زہریلا اور سیلینیم، کو پیداوار کے لیے واقعی ضروری ہیں؟ پیداوار کے لیے کیا ضروری ہے اور کیا نہیں؟ ہم اس بات کو کیسے تصدیق کرتے ہیں؟

12.2.1 ضروریات کے معیارات#

ایک عنصر کی ضروریات کے معیارات درج ذیل ہیں:

(أ) عنصر کو روزمرہ جنم اور تکثیر کو مداومت دینے کے لیے کامل ضروری ہونا چاہیے۔ اس عنصر کے غیاب میں پیداوار اپنی زندگی کا سلسلہ نہیں ختم کرتی یا سیڈز فراہم نہیں کرتی۔

(ب) عنصر کی ضرورت کو مخصوص اور دوسرے عنصر کی جگہ نہیں لگانا چاہیے۔ دوسری تبصرے میں، کسی بھی ایک عنصر کے نقصان کو دوسرے عنصر فراہم کرکے مدد مل سکتی ہے۔

(ج) عنصر کو پیداوار کے میٹابولکسم میں براہ راست شرکت کرنے کے لیے ضروری ہونا چاہیے۔

مذکورہ بالا معیارات کے استعمال سے صرف کچھ عناصر کے پاس ضروریات کے لیے کامل ضروری ہونے کا اظہار کیا جاتا ہے۔ ان عناصر کو ان کی مقدار کی ضروریات کے استعمال سے دو عمومی زمرے میں تقسیم کیا جاتا ہے۔

(١) میکرونیوٹرینٹس، اور

(٢) میکرونیوٹرینٹس

میکرونیوٹرینٹس عام طور پر پیداواری رسوں میں بہت زیادہ مقدار میں (10 mmole Kg –1 خشک مادہ کی براہ راست مقدار میں) موجود ہوتے ہیں۔ میکرونیوٹرینٹس میں کربن، ہائیڈروجن، اکسیجن، نائٹروجن، فوسفور، سلفر، پاویریم، کیلشیم اور میگنیشیم شامل ہوتے ہیں۔ ان میں سے کربن، ہائیڈروجن اور اکسیجن کربن ایڈیکس (CO2) اور ہائیڈروجن اوٹر (H2O) سے زیادہ تر حاصل ہوتے ہیں، دوسرے عناصر زمین سے معدنی تغذیہ کے ذریعے حاصل ہوتے ہیں۔

میکرونیوٹرینٹس یا ٹریس عناصر، بہت چھوٹی مقدار میں (10 mmole Kg –1 خشک مادہ کی براہ راست مقدار سے کم) ضروری ہوتے ہیں۔ ان میں آہن، مینگنیز، کاپلر، مولڈیبڈیم، زنک، بورون، کلورائیڈ اور نائکلی شامل ہوتے ہیں۔

مذکورہ بالا 17 ضروری عناصر کے علاوہ، کچھ مفید عناصر جیسے نوشاد، سلیکون، کوبلٹ اور سیلینیم بھی موجود ہیں۔ ان کی ضرورت اہم پیداواری جنسیتوں کے لیے ہوتی ہے۔

ضروری عناصر کو ان کے مختلف کام کے استعمال کے استعمال سے دیگر دو عمومی زمرے میں بھی تقسیم کیا جا سکتا ہے۔ ان زمریں یہ ہیں:

(١) ضروری عناصر جو بیومولیکیولز کے اجزاء ہوتے ہیں اور اس لیے سیلز کے بنیادی اجزاء ہوتے ہیں (مثال کے طور پر، کربن، ہائیڈروجن، اکسیجن اور نائٹروجن)۔

(٢) ضروری عناصر جو پیداوار میں انرجی سے متعلق مولیکیولز کے اجزاء ہوتے ہیں (مثال کے طور پر، کلوروفل کے میگنیشیم اور ATP میں فوسفور)۔

(٣) ضروری عناصر جو انزائم کو فعال یا غیر فعال کرتے ہیں، مثال کے طور پر Mg2+ دونوں ریبولوز بائی فوسفیٹ کاربوکسلیز اور فوسفوئنول پیویریٹ کاربوکسلیز کے لیے فعال کارکردگی فراہم کرتا ہے، جو دونوں فوٹوسنتھیسس میں کربن فائکشن کے لیے ضروری انزائم ہیں؛ Zn2+ ایڈیل ڈی ہائیڈروجنیز کے فعال کارکردگی کے لیے اور نائٹروجن میٹابولکسم کے دوران نائٹروجینائز کے لیے Mo کو فعال کرتا ہے۔ آپ اس زمرے میں کچھ دیگر عناصر کا نام کر سکتے ہیں؟ اس کے لیے آپ پچھلے دوران سیکھے ہوئے کچھ بائیوکیمیکل پیپ لینز کو دوبارہ یاد کرنا پڑے گا۔

(٤) کچھ ضروری عناصر سیل کو مائیکروپوٹنشل کو تبدیل کر سکتے ہیں۔ پاویریم سٹوما کی کھلنی اور بند کرنے میں ایک اہم کردار ادا کرتا ہے۔ آپ معدنی عناصر کے سولیوٹس کے استعمال کے ذریعے سیل کی پانی کی مقدار کو تعین کرنے کا کردار ادا کرنے کا کردار ادا کر سکتے ہیں۔

12.2.2 میکرو اور میکرونیوٹرینٹس کا کردار#

ضروری عناصر کچھ کام کرتے ہیں۔ انہیں پیداواری سیلز میں مختلف میٹابولک پروسیسز میں شرکت ہوتی ہے جیسے سیل میمبرن کی پیپرمیبلٹی، سیل سیپ کی مائیکروپوٹنشل کی مداومت، ایکٹران ٹرانسپورٹ سسٹمز، بچپن کا کردار، انزائم کی فعالیت اور سیلز کے بنیادی اجزاء کے طور پر ماکرومولیکیولز اور کو-انزائم کے طور پر کام کرنا۔

ضروری نیوٹرینٹ عناصر کے مختلف شکلیں اور کردار درج ذیل ہیں۔

نائٹروجن: یہ پیداوار کے لیے ضروری نیوٹرینٹ عنصر ہے جو پیداوار کے لیے زیادہ تر ضروری ہے۔ یہ بنیادی طور پر NO3– کے شکل میں حاصل ہوتا ہے، علیحدہ کچھ مقدار NO2– یا NH4+ کے طور پر بھی حاصل ہوتا ہے۔ نائٹروجن پیداوار کے تمام حصوں کے لیے ضروری ہے، خاص طور پر میریسٹمیٹک رسوں اور میٹابولکلی فعال سیلز کے لیے۔ نائٹروجن پروٹینز، نیوکلیک ایسڈز، ویٹامنز اور ہرمونز کے میں سے ایک بڑا اجزاء ہے۔

فوسفور: پیداوار زمین سے فوسفیٹ اینیونز کے شکل میں (یا ہو سکتا ہے ہو یا HPO2−) حاصل کرتی ہے۔ فوسفور سیل میمبرنز، کچھ پروٹینز، تمام نیوکلیک ایسڈز اور نیوکلیوٹائیڈز کے 4 اجزاء ہے، اور تمام فوسفوریشن پروسیسز کے لیے ضروری ہے۔

پاویریم: یہ پاویریم اینیون (K+) کے شکل میں حاصل ہوتا ہے۔ پیداوار میں یہ میریسٹمیٹک رسوں، بڈز، پتے اور ریشے کے ٹائپز میں زیادہ تر ضروری ہے۔ پاویریم سیلز میں اینیون-سیٹریون بیلنس کو مداومت دیتا ہے اور پروٹین سنٹھیزس، سٹوما کی کھلنی اور بند کرنے میں مدد کرتا ہے، انزائم کو فعال کرتا ہے اور سیلز کی تیرکاب پر مدد کرتا ہے۔

کیلشیم: پیداوار زمین سے کیلشیم اینیونز (Ca2+) کے شکل میں حاصل کرتی ہے۔ کیلشیم میریسٹمیٹک اور ترقی کرنے والے رسوں کے لیے ضروری ہے۔ سیل شناخت کے دوران یہ سیل وال کی سنٹھیزس کے لیے استعمال ہوتا ہے، خاص طور پر میڈل لیملہ میں کیلشیم پیکتیٹ کے طور پر۔ یہ مائٹوٹک ٹینپل کی تشکیل کے دوران بھی ضروری ہے۔ یہ پرانے پتوں میں تراکم ہوتا ہے۔ یہ سیل میمبرنز کے طور پر روزمرہ جنم کے لیے ضروری ہے۔ یہ کچھ انزائم کو فعال کرتا ہے اور میٹابولک فعالیت کو کنٹرول کرنے میں ایک اہم کردار ادا کرتا ہے۔

میگنیشیم: یہ پیداوار دو ایکٹرون میگنیشیم (Mg2+) کے شکل میں حاصل ہوتا ہے۔ یہ تنفس، فوٹوسنتھیسس کے انزائم کو فعال کرتا ہے اور DNA اور RNA کی سنٹھیزس میں شرکت کرتا ہے۔ میگنیشیم کلوروفل کے رنگ کے سائیکل کے اجزاء ہے اور ریبوزوم کی ساخت کو مداومت دیتا ہے۔

سلفر: پیداوار سلفیٹ (SO2− 4) کے شکل میں سلفر حاصل کرتی ہے۔ سلفر دو ایمینو ایسڈز میں موجود ہے - سسٹیائین اور میٹیونائن اور کچھ کو-انزائم، ویٹامنز (تھیئیمائن، بائیٹین، کو-انزائن A) اور فریڈوکسن کے بنیادی اجزاء ہے۔

آہن: پیداوار آہن اینیونز (Fe3+) کے شکل میں حاصل کرتی ہے۔ یہ دوسرے میکرونیوٹرینٹس کے مقابلے میں بڑی مقدار میں ضروری ہے۔ یہ ایمینو ٹرانسفر کرنے والے پروٹینز کے میں سے ایک اہم اجزاء ہے جیسے فریڈوکسن اور سائیٹوکرومز۔ ایکٹران ٹرانسفر کے دوران یہ Fe2+ سے Fe3+ کے طور پر بدل جاتا ہے۔ یہ کیٹیلیس کو فعال کرتا ہے، اور کلوروفل کی تشکیل کے لیے ضروری ہے۔

مینگنیز: یہ مینگنوس اینیونز (Mn2+) کے شکل میں حاصل ہوتا ہے۔ یہ فوٹوسنتھیسس، تنفس اور نائٹروجن میٹابولکسم میں شرکت کرنے والے کچھ انزائم کو فعال کرتا ہے۔ مینگنیز کا بہترین تعین شدہ کردار فوٹوسنتھیسس کے دوران پانی کو جھگڑنے میں ہے جس کے نتیجے میں اکسیجن کی تشکیل ہوتی ہے۔

زنک: پیداوار زنک کو Zn2+ اینیونز کے طور پر حاصل کرتی ہے۔ یہ کچھ انزائم کو فعال کرتا ہے، خاص طور پر کاربوکسلیزز۔ یہ ایکسین کی سنٹھیزس میں بھی ضروری ہے۔

کاپلر: یہ کاپلر اینیونز (Cu2+) کے طور پر حاصل ہوتا ہے۔ یہ پیداوار کے تمام میٹابولک فعالیت کے لیے ضروری ہے۔ آہن کی طرح، یہ کچھ انزائم میں ریڈوکس پروسیسز میں شرکت کرتا ہے اور Cu+ سے Cu2+ کے طور پر بدل جاتا ہے۔

بورون: یہ BO3− یا B4O2− کے طور پر ح