নবম শ্রেণী জীবন বিজ্ঞান: অধ্যায় তিন জৈবনিক প্রক্রিয়া, উদ্ভিদ শারীরবিদ্যা (সালোকসংশ্লেষ, খনিজ পুষ্টি, বাষ্পমোচন ও সংবহন) সংক্ষিপ্ত প্রশ্নোত্তর মান ২

জীববিজ্ঞানের যে শাখায় উদ্ভিদের বিভিন্ন জৈবনিক ক্রিয়াকলাপ, যেমন—সালোকসংশ্লেষ, শ্বসন, বাষ্পমোচন, পুষ্টি, বৃদ্ধি ও চলন ইত্যাদি নিয়ে আলোচনা করা হয়, তাকে উদ্ভিদ শারীরবিদ্যা বা প্ল্যান্ট ফিজিওলজি বলে।

সালোকসংশ্লেষ প্রক্রিয়ায় উদ্ভিদদেহে সরল অজৈব বস্তু থেকে জটিল জৈব খাদ্য (শর্করা) তৈরি হয়। এর ফলে উদ্ভিদদেহের শুষ্ক ওজন বৃদ্ধি পায়। তাই সালোকসংশ্লেষকে উপচিতি বিপাক বা গঠনমূলক বিপাক বলা হয়।

পাতার মেসোফিল কলায় (প্যালিসেড ও স্পঞ্জি প্যারেনকাইমা) প্রচুর পরিমাণে ক্লোরোপ্লাস্ট থাকে যা সূর্যালোক শোষণে সক্ষম। এছাড়া এই কলার কোশগুলির মাঝে বায়ু চলাচলের ও জল ধারণের যথেষ্ট সুযোগ থাকে, যা সালোকসংশ্লেষের জন্য আদর্শ।

ক্লোরোপ্লাস্টের থাইলাকয়েডের পর্দায় অবস্থিত প্রায় ২৩০-২৫০টি ক্লোরোফিল অণু ও অন্যান্য রঞ্জক নিয়ে গঠিত যে দানাগুলি সালোকসংশ্লেষের আলোক বিক্রিয়া শুরু করে, তাদের কোয়ান্টাজোম বা সালোকসংশ্লেষীয় একক বলে।

সূর্যালোকের দৃশ্যমান বর্ণালির যে নির্দিষ্ট তরঙ্গদৈর্ঘ্যের আলোগুলি ক্লোরোফিল বা অন্যান্য রঞ্জক দ্বারা শোষিত হয়, তাকে ঐ রঞ্জকের শোষণ বর্ণালি বলে। যেমন—ক্লোরোফিল নীল ও লাল আলো বেশি শোষণ করে।

দৃশ্যমান আলোক বর্ণালির যে নির্দিষ্ট তরঙ্গদৈর্ঘ্যের আলোতে সালোকসংশ্লেষের হার বা অক্সিজেন উৎপাদনের হার সর্বাধিক হয়, তাকে সালোকসংশ্লেষের কার্যবর্ণালি বলে। লাল ও নীল আলো হলো প্রধান কার্যবর্ণালি।

১. ক্লোরোফিল অণুকে ইলেকট্রন (e⁻) প্রদান করা।
২. কার্বন ডাই-অক্সাইডকে বিজারিত করার জন্য প্রয়োজনীয় হাইড্রোজেন ($H^+$) সরবরাহ করা।

সালোকসংশ্লেষের আলোক দশায় সক্রিয় ক্লোরোফিল ও সূর্যালোকের উপস্থিতিতে জলের অণু বিশ্লিষ্ট হয়ে হাইড্রোজেন আয়ন ($H^+$) ও হাইড্রক্সিল আয়নে ($OH^-$) পরিণত হয়। বিজ্ঞানী রবিন হিল এটি পর্যবেক্ষণ করেন বলে একে হিল বিক্রিয়া বা ফোটোলাইসিস বলে।

আলোক দশায় সূর্যালোকের উপস্থিতিতে কোশস্থ ADP (অ্যাডিনোসিন ডাইফসফেট) অজৈব ফসফেটের ($Pi$) সঙ্গে যুক্ত হয়ে উচ্চশক্তি সম্পন্ন ATP (অ্যাডিনোসিন ট্রাইফসফেট) অণু গঠন করে। এই পদ্ধতিকে ফোটোফসফোরাইলেশন বলে।

সালোকসংশ্লেষের অন্ধকার দশায় পরিবেশ থেকে গৃহীত কার্বন ডাই-অক্সাইডের কার্বন প্রোটোপ্লাজমের জৈব যৌগে (গ্লুকোজ) অঙ্গীভূত বা যুক্ত হওয়ার ঘটনাকে কার্বন আত্তীকরণ বা অঙ্গজ আত্তীকরণ বলে।

কেলভিন চক্রে কার্বন ডাই-অক্সাইড বিজারণের ফলে উৎপন্ন প্রথম স্থায়ী যৌগটি হলো ৩-কার্বনযুক্ত ফসফোগ্লিসারিক অ্যাসিড (PGA)। এই কারণে এই চক্রকে $C_3$ চক্র বলা হয়।

RuBiSco (Ribulose Bisphosphate Carboxylase Oxygenase) হলো অন্ধকার দশার প্রধান উৎসেচক। এটি পরিবেশের $CO_2$-কে RuBP-এর সঙ্গে যুক্ত করে PGA (ফসফোগ্লিসারিক অ্যাসিড) উৎপন্ন করতে সাহায্য করে।

সালোকসংশ্লেষের অন্ধকার দশাটি আলোক-নিরপেক্ষ এবং উৎসেচক নির্ভর একটি ধীর গতির প্রক্রিয়া। ১৯০৫ সালে বিজ্ঞানী ব্ল্যাকম্যান এই দশাটি ব্যাখ্যা করেন বলে অন্ধকার দশাকে ‘ব্ল্যাকম্যান বিক্রিয়া’ বলা হয়।

ভোর ও গোধূলিতে আলোর তীব্রতা কম থাকায় সালোকসংশ্লেষে গৃহীত $CO_2$ এবং শ্বসনে বর্জিত $CO_2$-এর পরিমাণ সমান হয়। ফলে বাহ্যিকভাবে গ্যাসের আদান-প্রদান বোঝা যায় না। এই অবস্থাকে কমপেনসেশন পয়েন্ট বা পূর্তিবিন্দু বলে।

সালোকসংশ্লেষকালে নির্গত অক্সিজেন ($O_2$) এবং গৃহীত কার্বন ডাই-অক্সাইডের ($CO_2$) আয়তনের অনুপাতকে সালোকসংশ্লেষীয় অনুপাত বা Photosynthetic Quotient (PQ) বলে। এর মান সাধারণত ১ হয়।

অত্যধিক তীব্র আলোতে ক্লোরোফিল অণু জারিত হয়ে নষ্ট হয়ে যায় (Photo-oxidation), যার ফলে সালোকসংশ্লেষ প্রক্রিয়া বন্ধ হয়ে যায়। এই ঘটনাকে সোলারাইজেশন বলে।

উদ্ভিদের স্বাভাবিক বৃদ্ধি, বিপাক ও জনন কার্যের জন্য মাটি বা পরিবেশ থেকে যে সমস্ত খনিজ মৌল বা উপাদান সংগ্রহ করা একান্ত প্রয়োজন, তাদের উদ্ভিদ পুষ্টি উপাদান বলে। যেমন—নাইট্রোজেন, ফসফরাস, আয়রন ইত্যাদি।

যে সমস্ত খনিজ উপাদান উদ্ভিদের পুষ্টি ও বৃদ্ধির জন্য বেশি পরিমাণে (1-10 mg/gm dry weight) প্রয়োজন হয়, তাদের ম্যাক্রো-নিউট্রিয়েন্ট বা অতিমাত্রিক উপাদান বলে।
উদাহরণ: নাইট্রোজেন (N), ফসফরাস (P), পটাশিয়াম (K)।

যে সমস্ত খনিজ উপাদান উদ্ভিদের পুষ্টির জন্য খুব সামান্য পরিমাণে (0.1 mg/gm dry weight-এর কম) প্রয়োজন হয়, তাদের মাইক্রো-নিউট্রিয়েন্ট বা ট্রেস এলিমেন্ট বলে।
উদাহরণ: জিঙ্ক (Zn), বোরন (B), মলিবডেনাম (Mo)।

নাইট্রোজেন উদ্ভিদের প্রোটিন সংশ্লেষের প্রধান উপাদান। এটি ক্লোরোফিল, নিউক্লিক অ্যাসিড (DNA, RNA), হরমোন ও উৎসেচক গঠনে অপরিহার্য ভূমিকা পালন করে। এর অভাবে উদ্ভিদের বৃদ্ধি ব্যাহত হয়।

ম্যাগনেসিয়াম হলো ক্লোরোফিল অণুর কেন্দ্রীয় ধাতব উপাদান। এটি ক্লোরোফিল সংশ্লেষে এবং রাইবোজোমের দুটি উপককে যুক্ত রাখতে সাহায্য করে। এর অভাবে পাতায় ক্লোরোসিস হয়।

মাটিতে লোহা (Fe), ম্যাগনেসিয়াম (Mg) বা নাইট্রোজেনের অভাবে উদ্ভিদের পাতায় ক্লোরোফিল গঠন ব্যাহত হয়। এর ফলে পাতা হলুদ হয়ে যায়। পাতার এই বিবর্ণ হওয়ার রোগকে ক্লোরোসিস বলে।

কিছু খনিজ উপাদানের অভাবে (যেমন—ক্যালসিয়াম, ম্যাগনেসিয়াম, পটাশিয়াম) উদ্ভিদের পাতার নির্দিষ্ট অংশের কলা বা কোষ মারা যায় বা পচে যায়। একে নেক্রোসিস বলে।

যেসব খনিজ মৌল উদ্ভিদের বৃদ্ধি, গঠন ও জননের জন্য একান্ত অপরিহার্য এবং যেগুলির অভাব অন্য কোনো মৌল দ্বারা পূরণ করা সম্ভব নয়, তাদের অপরিহার্য খনিজ মৌল বলে। বিজ্ঞানী আর্নন ও স্টাউট ১৬টি মৌলকে অপরিহার্য বলেছিলেন।

সংজ্ঞা: যে ভৌত প্রক্রিয়ায় কোনো পদার্থের অণু বা আয়নগুলো তাদের নিজস্ব গতিশক্তির প্রভাবে বেশি ঘনত্বের অঞ্চল থেকে কম ঘনত্বের অঞ্চলের দিকে স্বতঃস্ফূর্তভাবে ছড়িয়ে পড়ে, তাকে ব্যাপন বলে।
উদাহরণ: ঘরের এক কোণে সুগন্ধি বা ধূপকাঠি জ্বালালে তার সুগন্ধ কিছুক্ষণের মধ্যেই সারা ঘরে ছড়িয়ে পড়া হলো ব্যাপনের একটি বাস্তব উদাহরণ।

যে ভৌত প্রক্রিয়ায় দুটি ভিন্ন ঘনত্বের দ্রবণ একটি অর্ধভেদ্য পর্দা দ্বারা পৃথক থাকলে, কম ঘনত্বের দ্রবণ থেকে দ্রাবক অণু (যেমন—জল) অর্ধভেদ্য পর্দা ভেদ করে বেশি ঘনত্বের দ্রবণের দিকে প্রবাহিত হয়, তাকে অভিস্রবণ বলে।
দ্রষ্টব্য: এটি উদ্ভিদদেহে জল শোষণের প্রধান প্রক্রিয়া।

যে শারীরবৃত্তীয় প্রক্রিয়ায় উদ্ভিদ তার দেহের প্রয়োজনের অতিরিক্ত জল পাতার পত্ররন্ধ্র, কাণ্ডের লেন্টিসেল বা কিউটিকলের মাধ্যমে বাষ্পাকারে বায়ুমণ্ডলে ত্যাগ করে, তাকে বাষ্পমোচন বা প্রস্বেদন বলে। এটি প্রধানত দিনের বেলা বা আলোর উপস্থিতিতে ঘটে।

১. গ্যাসীয় বিনিময়: সালোকসংশ্লেষ ও শ্বসনের সময় পরিবেশের সঙ্গে $O_2$ ও $CO_2$ গ্যাসের আদান-প্রদান ব্যাপন প্রক্রিয়ায় ঘটে।
২. বাষ্পমোচন: পত্ররন্ধ্রের মাধ্যমে জলীয় বাষ্পের দেহ থেকে নির্গমন ব্যাপন প্রক্রিয়ার মাধ্যমেই সম্পন্ন হয়।

১. জল শোষণ: মূলরোম দ্বারা মাটির কৈশিক জল শোষণ প্রধানত অভিস্রবণ প্রক্রিয়ায় ঘটে।
২. রসস্ফীতি: কোশের রসস্ফীতি চাপ বজায় রাখতে এবং এর ফলে পত্ররন্ধ্র খোলা ও বন্ধ হওয়ায় অভিস্রবণ গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে।

সক্রিয় পরিবহনে বিপাকীয় শক্তি বা ATP-এর প্রয়োজন হয় এবং এটি ঘনত্বের নতিমাত্রার বিপরীতে ঘটতে পারে। অন্যদিকে, নিষ্ক্রিয় পরিবহনে (যেমন—ব্যাপন) কোনো ATP খরচ হয় না এবং এটি ঘনত্বের নতিমাত্রার অনুকূলে ঘটে।

উদ্ভিদকোশকে তার নিজের কোষরসের ঘনত্বের চেয়ে বেশি ঘনত্বের দ্রবণে (অতিসারক দ্রবণ) রাখলে, বহিঃঅভিস্রবণ প্রক্রিয়ায় কোষ থেকে জল বেরিয়ে যায়। এর ফলে প্রোটোপ্লাজম সংকুচিত হয়ে কোষপ্রাচীর থেকে সরে আসে। এই ঘটনাকে প্লাজমোলাইসিস বলে।

জাইলেমের প্রধান কাজ হলো:
১. মূলরোম দ্বারা শোষিত জল ও খনিজ লবণকে উদ্ভিদের পাতায় পৌঁছে দেওয়া (ঊর্ধ্বমুখী পরিবহন)।
২. উদ্ভিদকে যান্ত্রিক দৃঢ়তা প্রদান করা।

ফ্লোয়েমের প্রধান কাজ হলো:
১. পাতায় প্রস্তুত করা খাদ্য (শর্করা) উদ্ভিদের বিভিন্ন অংশে (মূল, কাণ্ড, ফল) পরিবহন করা (উভমুখী পরিবহন)।
২. খাদ্য সঞ্চয় করে রাখা।

বিজ্ঞানী কার্টিস এই উক্তিটি করেন। বাষ্পমোচনের ফলে উদ্ভিদের রসের উৎস্রোত ঘটে এবং দেহ শীতল থাকে, যা উদ্ভিদের জন্য প্রয়োজনীয়। কিন্তু অত্যধিক বাষ্পমোচনের ফলে দেহে জলের ঘাটতি দেখা দিলে উদ্ভিদটি নেতিয়ে পড়ে এবং মৃত্যুও হতে পারে, যা ক্ষতিকারক।

গুল্ম ও বৃক্ষজাতীয় উদ্ভিদের কাণ্ডের ত্বকে বা বাকলে অবস্থিত লেন্টিসেল নামক ছিদ্রপথ দিয়ে যে বাষ্পমোচন ঘটে, তাকে লেন্টিকুলার বাষ্পমোচন বলে। মোট বাষ্পমোচনের খুব সামান্য অংশ (প্রায় ১%) এই পথে ঘটে এবং এটি দিন-রাত সবসময় চলতে পারে।

বাষ্পমোচনের ফলে পাতার মেসোফিল কলায় ব্যাপন চাপের ঘাটতি সৃষ্টি হয়, যা জাইলেম বাহিকার জলস্তম্ভে একটি ঊর্ধ্বমুখী টানের সৃষ্টি করে। এই টান মূল থেকে পাতা পর্যন্ত বিস্তৃত থাকে এবং জলকে উপরে টেনে তোলে। একে বাষ্পমোচন টান বলে।

যে প্রক্রিয়ায় মূলরোম দ্বারা শোষিত জল ও খনিজ লবণ (রস) অভিকর্ষের বিপরীতে জাইলেম বাহিকার মাধ্যমে উদ্ভিদের কাণ্ড বেয়ে পাতায় পৌঁছায়, তাকে রসের উৎস্রোত বলে। এতে মূলজ চাপ ও বাষ্পমোচন টান প্রধান ভূমিকা নেয়।

সংজ্ঞা: যে ভৌত প্রক্রিয়ায় কলয়েড জাতীয় শুষ্ক বা আংশিক শুষ্ক পদার্থ (যেমন—কোষপ্রাচীর, স্টার্চ) তরল পদার্থ শোষণ করে স্ফীত হয়ে ওঠে, তাকে ইম্বাইবিশন বলে।
উদাহরণ: বর্ষাকালে কাঠের দরজা বা জানলা জল শোষণ করে ফুলে গিয়ে আঁটকে যায়, যা ইম্বাইবিশনের ফল।

বাষ্পমোচন হলো একটি শারীরবৃত্তীয় প্রক্রিয়া যা উদ্ভিদদেহের সজীব কোষে ঘটে এবং এটি প্রোটোপ্লাজম দ্বারা নিয়ন্ত্রিত। অন্যদিকে, বাষ্পীভবন হলো একটি ভৌত প্রক্রিয়া যা যেকোনো উন্মুক্ত জলতলে ঘটে এবং কোনো জীবন্ত কোষের প্রয়োজন হয় না।

মূলজ চাপের প্রভাবে কিছু কিছু উদ্ভিদের (যেমন—টমেটো, ঘাস, কচু) পাতার কিনারে অবস্থিত জলরন্ধ্র বা হাইডাথোড দিয়ে অতিরিক্ত জল তরল আকারে বিন্দু বিন্দু ফোঁটায় নির্গত হয়। এই প্রক্রিয়াকে গাটেশন বা নিঃস্রাবণ বলে। এটি সাধারণত ভোরবেলায় দেখা যায়।

বিজ্ঞানী মুনচ্-এর এই মতবাদ অনুযায়ী, খাদ্যের উৎসস্থল (পাতা) এবং খাদ্যের ব্যবহারস্থল বা সঞ্চয়স্থলের (মূল বা কাণ্ড) মধ্যে অভিস্রবণ চাপের পার্থক্যের কারণে ফ্লোয়েমের সিভনলের মধ্য দিয়ে দ্রবীভূত খাদ্য বা শর্করা ‘ম্যাস’ বা ‘ভর’ হিসেবে প্রবাহিত হয়।

বাষ্পমোচনের ফলে জাইলেম বাহিকায় যে ঊর্ধ্বমুখী টানের সৃষ্টি হয়, তা জলের অণুগুলির পারস্পরিক আকর্ষণ বা সমসংযোগ বলের (Cohesion Force) কারণে বিচ্ছিন্ন না হয়ে একটি নিরবচ্ছিন্ন জলস্তম্ভ তৈরি করে এবং জলকে মূল থেকে পাতায় পৌঁছে দেয়।

আলোর উপস্থিতিতে পত্ররন্ধ্র উন্মুক্ত হয়, ফলে বাষ্পমোচনের হার বৃদ্ধি পায়। অন্ধকারের সময় পত্ররন্ধ্র বন্ধ হয়ে যায় বলে বাষ্পমোচন বা পত্ররন্ধ্রীয় প্রস্বেদন প্রায় বন্ধ থাকে। তবে খুব তীব্র আলোতে অনেক সময় পত্ররন্ধ্র বন্ধ হয়ে বাষ্পমোচন কমে যেতে পারে।

মূলের কর্টেক্স কোশের স্ফীতজনিত চাপের ফলে জাইলেম বাহিকার জলস্তম্ভের ওপর যে ঊর্ধ্বমুখী চাপের সৃষ্টি হয়, তাকে মূলজ চাপ বলে। এটি জলকে জাইলেম বাহিকার মধ্য দিয়ে কিছুটা উপরে ঠেলে তুলতে সাহায্য করে, বিশেষ করে ছোট বিরুৎ জাতীয় উদ্ভিদের ক্ষেত্রে এটি গুরুত্বপূর্ণ।

বাষ্পমোচনে জল বাষ্পাকারে পত্ররন্ধ্র দিয়ে নির্গত হয় এবং এটি দিনের বেলায় ঘটে। কিন্তু নিঃস্রাবণে জল তরল আকারে জলরন্ধ্র দিয়ে নির্গত হয় এবং এটি সাধারণত রাতের শেষে বা ভোরে ঘটে।

বায়ুমণ্ডলে আর্দ্রতা বা জলীয় বাষ্পের পরিমাণ বাড়লে বাষ্পমোচনের হার কমে যায়, কারণ ভেজা বাতাসে জলীয় বাষ্প গ্রহণ করার ক্ষমতা কম থাকে। বিপরীতভাবে, শুষ্ক বাতাসে বা কম আর্দ্রতায় বাষ্পমোচনের হার বৃদ্ধি পায়।

গ্রীষ্মের দুপুরে বা মাটির কৈশিক জলের অভাব ঘটলে, উদ্ভিদ মূল দিয়ে যে পরিমাণ জল শোষণ করে তার চেয়ে বাষ্পমোচনের মাধ্যমে বেশি জল হারিয়ে ফেলে। ফলে কোষের রসস্ফীতি চাপ কমে যায় এবং পাতা ও কচি কাণ্ড নেতিয়ে পড়ে। একে উইলটিং বলে।

যেসব রাসায়নিক পদার্থ বা হরমোন উদ্ভিদে প্রয়োগ করলে বা উপস্থিত থাকলে পত্ররন্ধ্র আংশিক বা পুরোপুরি বন্ধ হয়ে বাষ্পমোচনের হার কমে যায়, তাদের বাষ্পমোচন রোধক বলে।
উদাহরণ: অ্যাবসিসিক অ্যাসিড (ABA), ফিনাইল মারকিউরিক অ্যাসিটেট (PMA)।

বিজ্ঞানী কার্টিস বাষ্পমোচনকে এই নামে অভিহিত করেছেন। কারণ একদিকে বাষ্পমোচন উদ্ভিদের রসের উৎস্রোত ও দেহ শীতল রাখতে সাহায্য করে (প্রয়োজনীয় দিক), অন্যদিকে অতিরিক্ত বাষ্পমোচনের ফলে উদ্ভিদের জলের ঘাটতি ও মৃত্যু পর্যন্ত হতে পারে (ক্ষতিকারক দিক)।

• জাইলেম: মূল দ্বারা শোষিত জল ও খনিজ লবণকে উদ্ভিদের পাতায় পৌঁছে দেয় (ঊর্ধ্বমুখী পরিবহন)।
• ফ্লোয়েম: পাতায় তৈরি খাদ্য (শর্করা) উদ্ভিদের সারা দেহে পরিবহন করে (উভমুখী পরিবহন)।

সালোকসংশ্লেষের আলোক দশায় জলের ফোটোলাইসিসের ফলে উৎপন্ন ইলেকট্রন গ্রহণ করে যে জারক পদার্থ বিজারিত হয়, তাকে হিল বিকারক বলে। যেমন—NADP (প্রাকৃতিক) এবং পটাশিয়াম ফেরিক অক্সালেট (কৃত্রিম)।

• ম্যাক্রো-নিউট্রিয়েন্ট (অতিমাত্রিক): উদ্ভিদের পুষ্টিতে বেশি পরিমাণে প্রয়োজন হয়। যেমন— নাইট্রোজেন, ফসফরাস, পটাশিয়াম, ম্যাগনেসিয়াম।
• মাইক্রো-নিউট্রিয়েন্ট (স্বল্পমাত্রিক): খুব সামান্য পরিমাণে প্রয়োজন হয়। যেমন— জিঙ্ক, বোরন, তামা।

যে প্রক্রিয়ায় উদ্ভিদের মূলরোম দ্বারা শোষিত জল ও খনিজ লবণ (রস) অভিকর্ষের বিপরীতে জাইলেম বাহিকার মাধ্যমে কান্ড বেয়ে পাতায় পৌঁছায়, তাকে রসের উৎস্রোত বলে। এতে বাষ্পমোচন টান ও মূলজ চাপ প্রধান ভূমিকা নেয়।

প্লাজমোলাইসিস: উদ্ভিদকোশকে অতিসারক দ্রবণে রাখলে কোষ থেকে জল বেরিয়ে গিয়ে প্রোটোপ্লাজম সংকুচিত হয়। একে প্লাজমোলাইসিস বলে।
ডিপ্লাজমোলাইসিস: প্লাজমোলাইজড কোশকে লঘুসারক দ্রবণে বা জলে রাখলে কোশটি পুনরায় জল শোষণ করে আগের অবস্থায় ফিরে আসে। একে ডিপ্লাজমোলাইসিস বলে।