पौधे लाखों छोटे “मुंह” से सांस लेते हैं जिसका पता वैज्ञानिकों ने लेज़र की मदद से लगाया

जब हम पौधों को देखते हैं, तो उनकी गतिविधियाँ हमें जानवरों की तुलना में बहुत धीमी और उबाऊ लग सकती हैं। लेकिन क्या आप जानते हैं कि ये हरे दोस्त, जो पूरी जैवमंडल (biosphere) को भोजन उपलब्ध कराते हैं, लगातार कई अद्भुत प्रक्रियाओं से गुजरते हैं? इन प्रक्रियाओं को समझने के लिए हमें बस थोड़ा और ध्यान देने की जरूरत है।

पौधों के लाखों छोटे “मुंह” जो सांस लेते हैं

हर पत्ते पर लाखों छोटे-छोटे छिद्र होते हैं, जिन्हें “स्टोमेटा” (Stomata) कहा जाता है। ये पौधों के सांस लेने का जरिया होते हैं। जब ये छिद्र खुलते हैं, तो पौधा मिट्टी से खींचे गए पानी को बाहर छोड़ता है और बदले में हवा से कार्बन डाइऑक्साइड (CO₂) लेता है। यह प्रक्रिया पौधों के लिए बहुत जरूरी है क्योंकि इसी से वे प्रकाश-संश्लेषण (Photosynthesis) द्वारा अपनी ऊर्जा का उत्पादन करते हैं।

लेकिन यदि पौधा गलत समय पर अपने स्टोमेटा खोल दे, तो वह बहुमूल्य पानी को व्यर्थ कर सकता है। इससे उसका जल-संचरण तंत्र (vascular system) सूखने का खतरा बढ़ जाता है। इसलिए, लगभग सभी स्थलीय पौधे प्रकाश और नमी के अनुसार स्टोमेटा को बहुत सटीक रूप से नियंत्रित करते हैं, ताकि वे बढ़ सकें लेकिन पानी की हानि को न्यूनतम कर सकें।

स्टोमेटा: छोटे वॉल्व, बड़े प्रभाव

स्टोमेटा की गतिविधियाँ सिर्फ पौधों के लिए ही नहीं, बल्कि पूरी दुनिया के लिए महत्वपूर्ण हैं। इनसे जुड़े कई पहलू हैं:
पौधों की उत्पादकता (Plant Productivity)
सूखे के प्रति पौधों की संवेदनशीलता (Sensitivity to Drought)
वैश्विक कार्बन और जल चक्र की गति (Global Carbon and Water Cycles)

हालांकि, स्टोमेटा के कार्य को प्रत्यक्ष रूप से देखना बहुत कठिन होता है। इनकी संरचना एक छोटे दबाव-संचालित वॉल्व (pressure-operated valve) की तरह होती है। इसमें गार्ड सेल (Guard Cells) नामक विशेष कोशिकाएँ होती हैं, जो एक छिद्र के चारों ओर स्थित होती हैं। जब गार्ड सेल्स के भीतर द्रव-दबाव (fluid pressure) बढ़ता है, तो वे फूलकर छिद्र को खोल देती हैं, और जब दबाव कम होता है, तो छिद्र बंद हो जाता है।

लेजर तकनीक से स्टोमेटा का रहस्य खोलना

स्टोमेटा के इस व्यवहार को समझने के लिए वैज्ञानिकों को उनके अंदर के दबाव को मापने की जरूरत थी, जो आसान नहीं था। लेकिन इसी दिशा में एक नया कदम बढ़ाया गया जब येल यूनिवर्सिटी के वैज्ञानिक क्रेग ब्रोडरसन (Craig Brodersen) ने एक माइक्रोस्कोप-निर्देशित लेजर तकनीक विकसित की।

जब ब्रोडरसन, तस्मानिया विश्वविद्यालय (University of Tasmania) में अपने एक अध्ययन-कार्यक्रम के दौरान आए, तो उन्होंने इस लेजर को स्टोमेटा कोशिकाओं के अंदर माइक्रोस्कोपिक बबल्स (सूक्ष्म बुलबुले) बनाने के लिए इस्तेमाल किया। फिर इन बुलबुलों के आकार और उनके सिकुड़ने की गति को देखकर यह पता लगाया गया कि गार्ड सेल के अंदर का दबाव कितना है।

इस अध्ययन में फ्रांस के नेशनल सेंटर फॉर साइंटिफिक रिसर्च (CNRS) के वैज्ञानिक फिलिप मारमोटेंट (Philippe Marmottant) ने भी सहयोग दिया। इस तकनीक ने वैज्ञानिकों को पौधों के विकासक्रम (Evolution) में स्टोमेटा के बदलावों को समझने का मौका दिया।

450 मिलियन वर्षों में स्टोमेटा का विकास

इस तकनीक की मदद से वैज्ञानिकों ने कई महत्वपूर्ण निष्कर्ष निकाले:

📌 सबसे पहला निष्कर्ष: लेजर दबाव जांच तकनीक बेहद प्रभावी रही। कुछ ही महीनों में करीब 500 माप लिए गए, जबकि पिछले 45 वर्षों में केवल 30 ऐसे माप किए गए थे।

📌 दूसरा निष्कर्ष: सबसे आदिम पौधों (bryophytes – जैसे काई और हॉर्नवर्ट्स) के स्टोमेटा में प्रकाश के प्रति कोई प्रतिक्रिया नहीं दिखी, जबकि अन्य सभी पौधों में यह क्षमता पाई जाती है।

इससे यह निष्कर्ष निकला कि लगभग 450 मिलियन वर्ष पहले, जब स्थलीय पौधे विकसित होने लगे थे, तब उनके स्टोमेटा बहुत साधारण वॉल्व की तरह काम करते थे। यह जटिल प्रतिक्रियाएँ देने में सक्षम नहीं थे।

समय के साथ, विकास की प्रक्रिया में फर्न्स (Ferns) और लाइकोफाइट्स (Lycophytes) में साधारण नियंत्रण तंत्र विकसित हुआ, जबकि कोनिफर्स (Conifers) और फूलों वाले पौधे (Flowering Plants) अधिक सक्रिय हार्मोन-नियंत्रित तंत्र विकसित करने में सक्षम हुए।

भविष्य में पौधे कैसे जीवित रहेंगे?

अब हम यह सुनिश्चित कर सकते हैं कि स्टोमेटा अलग-अलग पौधों में अलग-अलग तरीके से काम करते हैं। इसलिए, जब जलवायु परिवर्तन के कारण तापमान और जल की उपलब्धता में उतार-चढ़ाव होगा, तो प्रत्येक पौधा अलग तरीके से प्रतिक्रिया देगा।

कृषि में उपयोगिता: इस नई लेजर तकनीक का इस्तेमाल फसलों की जल उपयोग दक्षता (Water Use Efficiency) का आकलन करने में किया जा सकता है। इससे किसानों और वैज्ञानिकों को उन पौधों की पहचान करने में मदद मिलेगी जो कम पानी में भी अधिक उत्पादन कर सकते हैं।

जलवायु परिवर्तन पर प्रभाव: विभिन्न पौधों में स्टोमेटा के व्यवहार को समझकर, वैज्ञानिक अनुमान लगा सकते हैं कि जंगलों और फसलों पर जलवायु परिवर्तन का क्या असर पड़ेगा। इससे हमें बेहतर समाधान खोजने में मदद मिलेगी।

अब जब भी आप किसी पत्ते को देखें, तो याद रखें कि वह केवल हरा-भरा टुकड़ा नहीं है। उसमें लाखों छोटे-छोटे “मुंह” (स्टोमेटा) लगातार खुल और बंद हो रहे हैं, आपके द्वारा छोड़ी गई सांस को महसूस कर रहे हैं, और अपनी प्रतिक्रिया दे रहे हैं।

हमारी पूरी दुनिया, हमारे जंगल, हमारी फसलें, और यहाँ तक कि हमारी भविष्य की खाद्य सुरक्षा – सब कुछ स्टोमेटा के व्यवहार पर निर्भर करता है। इसलिए, इन छोटे-छोटे वॉल्व को समझना हमारी खुद की सुरक्षा के लिए भी जरूरी है। 🌿🌍