पुष्पी पादपों का शारीर | Anatomy of Flowering Plants
ऊतक
संवहनी तंत्र
पादप शारीरिकी
द्वितीयक वृद्धि
पुष्पी पादपों का शारीर
(Anatomy of Flowering Plants)
(Anatomy of Flowering Plants)
पौधों के भीतर छिपी जटिल कोशिकाओं, ऊतकों और लकड़ी के निर्माण का वैज्ञानिक अध्ययन
पौधों का आंतरिक रहस्य
जिस प्रकार मानव शरीर में हड्डियां और नसें होती हैं, उसी प्रकार पौधों में जाइलम और फ्लोएम होते हैं।
प्रस्तावना और ऊतक (The Tissues)
आकारिकी (Morphology) में हम पौधों के बाहरी रूप का अध्ययन करते हैं, जबकि शारीरिकी (Anatomy) में हम पौधों की आंतरिक संरचना (Internal structure) और संगठन का अध्ययन करते हैं। पौधे कोशिकाओं (Cells) से बने होते हैं, कोशिकाएं ऊतकों (Tissues) में व्यवस्थित होती हैं और ऊतक अंगों (Organs) में।
ऊतक (Tissue) कोशिकाओं का एक ऐसा समूह है जिनकी उत्पत्ति एक समान होती है और जो आमतौर पर एक सामान्य कार्य करते हैं। पौधों के ऊतकों को मुख्य रूप से दो समूहों में बांटा जाता है: विभज्योतकी (Meristematic) और स्थायी (Permanent) ऊतक।
विभज्योतकी ऊतक (Meristematic Tissues)
पौधों में वृद्धि मुख्य रूप से कुछ विशिष्ट क्षेत्रों तक ही सीमित होती है जहाँ कोशिकाएं सक्रिय रूप से विभाजित (Divide) होती हैं। इन क्षेत्रों को विभज्योतक (Meristem) कहते हैं। ये तीन प्रकार के होते हैं:
- शीर्षस्थ विभज्योतक (Apical Meristem): यह जड़ों और तनों के शीर्ष (Tips) पर होता है और पौधे की प्राथमिक लंबाई बढ़ाता है (मूल शीर्षस्थ और प्ररोह शीर्षस्थ विभज्योतक)।
- अंतर्वेशी विभज्योतक (Intercalary Meristem): यह स्थायी ऊतकों के बीच पाया जाता है (उदा: घास में)। यह शाकाहारियों द्वारा खाए गए भागों को फिर से उगाने में मदद करता है। (शीर्षस्थ और अंतर्वेशी दोनों प्राथमिक विभज्योतक हैं)।
- पार्श्व विभज्योतक (Lateral Meristem): यह परिपक्व क्षेत्रों में पाया जाता है और पौधे की मोटाई (Girth) बढ़ाने के लिए जिम्मेदार है। यह द्वितीयक विभज्योतक है। उदा: संवहनी कैम्बियम (Fascicular vascular cambium) और कॉर्क कैम्बियम।
स्थायी ऊतक (Permanent Tissues)
विभाजन के बाद बनने वाली नई कोशिकाएं संरचनात्मक रूप से विशिष्ट हो जाती हैं और विभाजन की क्षमता खो देती हैं। इन्हें स्थायी ऊतक कहते हैं।
सरल स्थायी ऊतक (Simple Tissues)
ये केवल एक ही प्रकार की कोशिकाओं से बने होते हैं:
1. पैरेन्काइमा (Parenchyma): यह सबसे प्रमुख अंग बनाता है। कोशिकाएं जीवित, पतली भित्ति वाली (सेल्युलोज की बनी) होती हैं। कार्य: प्रकाश संश्लेषण, संचय, स्राव।
2. कोलेंकाइमा (Collenchyma): द्विबीजपत्री पौधों की बाह्यत्वचा के नीचे पाया जाता है। कोशिकाओं के कोनों पर सेल्यूलोज, हेमीसेल्यूलोज और पेक्टिन का जमाव होता है, जिससे ये मोटी हो जाती हैं। कार्य: बढ़ती हुई टहनियों को यांत्रिक सहारा देना।
3. स्क्लेरेंकाइमा (Sclerenchyma): लंबी, संकरी, मृत कोशिकाएं जिनकी भित्ति मोटी और लिग्निन (Lignin) युक्त होती है। यह तंतु (Fibers) या स्क्लेरीड्स (Sclereids - जैसे अमरूद और नाशपाती के गूदे में) के रूप में हो सकता है। यह पौधे को कठोरता प्रदान करता है।
1. पैरेन्काइमा (Parenchyma): यह सबसे प्रमुख अंग बनाता है। कोशिकाएं जीवित, पतली भित्ति वाली (सेल्युलोज की बनी) होती हैं। कार्य: प्रकाश संश्लेषण, संचय, स्राव।
2. कोलेंकाइमा (Collenchyma): द्विबीजपत्री पौधों की बाह्यत्वचा के नीचे पाया जाता है। कोशिकाओं के कोनों पर सेल्यूलोज, हेमीसेल्यूलोज और पेक्टिन का जमाव होता है, जिससे ये मोटी हो जाती हैं। कार्य: बढ़ती हुई टहनियों को यांत्रिक सहारा देना।
3. स्क्लेरेंकाइमा (Sclerenchyma): लंबी, संकरी, मृत कोशिकाएं जिनकी भित्ति मोटी और लिग्निन (Lignin) युक्त होती है। यह तंतु (Fibers) या स्क्लेरीड्स (Sclereids - जैसे अमरूद और नाशपाती के गूदे में) के रूप में हो सकता है। यह पौधे को कठोरता प्रदान करता है।
जटिल स्थायी ऊतक (Complex Tissues)
ये एक से अधिक प्रकार की कोशिकाओं से बने होते हैं जो एक इकाई के रूप में काम करते हैं:
1. जाइलम (Xylem): पानी और खनिजों को जड़ों से पत्तियों तक पहुंचाता है। इसके 4 तत्व हैं: वाहिनिकाएं (Tracheids), वाहिकाएं (Vessels - एंजियोस्पर्म की विशेषता), जाइलम तंतु और जाइलम पैरेन्काइमा (केवल यही जीवित है)।
2. फ्लोएम (Phloem): पत्तियों से पौधे के अन्य भागों में भोजन (शर्करा) पहुंचाता है। इसके 4 तत्व हैं: चालनी नलिका (Sieve tube elements), सहचर कोशिकाएं (Companion cells), फ्लोएम पैरेन्काइमा और फ्लोएम तंतु (बास्ट फाइबर)। (जिम्नोस्पर्म में चालनी नलिका और सहचर कोशिकाओं का अभाव होता है)।
1. जाइलम (Xylem): पानी और खनिजों को जड़ों से पत्तियों तक पहुंचाता है। इसके 4 तत्व हैं: वाहिनिकाएं (Tracheids), वाहिकाएं (Vessels - एंजियोस्पर्म की विशेषता), जाइलम तंतु और जाइलम पैरेन्काइमा (केवल यही जीवित है)।
2. फ्लोएम (Phloem): पत्तियों से पौधे के अन्य भागों में भोजन (शर्करा) पहुंचाता है। इसके 4 तत्व हैं: चालनी नलिका (Sieve tube elements), सहचर कोशिकाएं (Companion cells), फ्लोएम पैरेन्काइमा और फ्लोएम तंतु (बास्ट फाइबर)। (जिम्नोस्पर्म में चालनी नलिका और सहचर कोशिकाओं का अभाव होता है)।
जाइलम का विकास (Endarch vs Exarch)
प्राथमिक जाइलम दो प्रकार का होता है: प्रोटोजाइलम (Protoxylem - पहला बना) और मेटाजाइलम (Metaxylem - बाद में बना)।
• तनों (Stems) में: प्रोटोजाइलम केंद्र (मज्जा) की ओर और मेटाजाइलम परिधि की ओर होता है। इस व्यवस्था को एंडार्क (Endarch) कहते हैं।
• जड़ों (Roots) में: प्रोटोजाइलम परिधि की ओर और मेटाजाइलम केंद्र की ओर होता है। इस व्यवस्था को एक्जार्क (Exarch) कहते हैं।
• तनों (Stems) में: प्रोटोजाइलम केंद्र (मज्जा) की ओर और मेटाजाइलम परिधि की ओर होता है। इस व्यवस्था को एंडार्क (Endarch) कहते हैं।
• जड़ों (Roots) में: प्रोटोजाइलम परिधि की ओर और मेटाजाइलम केंद्र की ओर होता है। इस व्यवस्था को एक्जार्क (Exarch) कहते हैं।
ऊतक तंत्र (The Tissue System)
स्थान और कार्य के आधार पर, पौधों में तीन प्रकार के ऊतक तंत्र होते हैं:
1. बाह्यत्वचीय ऊतक तंत्र (Epidermal)
यह पौधे का सबसे बाहरी आवरण है। इसमें बाह्यत्वचा (Epidermis), रंध्र (Stomata) और बाह्यत्वचीय उपांग (Epidermal appendages) शामिल हैं। तने और पत्तियों पर पानी की कमी को रोकने के लिए एक मोमी परत क्यूटिकल (Cuticle) होती है (जड़ों में अनुपस्थित)। पत्तियों पर रंध्र (Stomata) होते हैं जो वाष्पोत्सर्जन और गैस विनिमय को नियंत्रित करते हैं। रंध्र दो गार्ड कोशिकाओं (Guard cells) से घिरे होते हैं (द्विबीजपत्री में बीन के आकार के, एकबीजपत्री/घास में डंबेल के आकार के)। जड़ों पर मूल रोम (Root hairs) और तने पर बहुकोशिकीय रोम ट्राइकोम (Trichomes) होते हैं।
2. भरण ऊतक तंत्र (Ground Tissue)
बाह्यत्वचा और संवहनी बंडलों को छोड़कर बाकी सभी ऊतक भरण ऊतक बनाते हैं। इसमें मुख्य रूप से पैरेन्काइमा, कोलेंकाइमा और स्क्लेरेंकाइमा होते हैं। तने और जड़ों में कॉर्टेक्स, पेरीसाइकिल, मज्जा (Pith) और मज्जा किरणें भरण ऊतक का हिस्सा हैं। पत्तियों में, यह ऊतक क्लोरोप्लास्ट से भरा होता है और इसे मीसोफिल (Mesophyll) कहा जाता है, जहाँ प्रकाश संश्लेषण होता है।
3. संवहनी ऊतक तंत्र (Vascular Tissue System)
इसमें जटिल ऊतक - जाइलम और फ्लोएम शामिल हैं। जाइलम और फ्लोएम मिलकर संवहनी बंडल (Vascular Bundles) बनाते हैं। व्यवस्था के आधार पर ये निम्न प्रकार के होते हैं:
- अरीय (Radial): जाइलम और फ्लोएम अलग-अलग त्रिज्या (Radius) पर एकांतर क्रम में व्यवस्थित होते हैं। यह जड़ों (Roots) में पाया जाता है।
- संयुक्त (Conjoint): जाइलम और फ्लोएम एक ही त्रिज्या पर एक साथ स्थित होते हैं। यह तनों और पत्तियों में पाया जाता है। यह दो प्रकार का होता है:
• खुला (Open): जाइलम और फ्लोएम के बीच कैम्बियम (Cambium) मौजूद होता है, जो द्वितीयक वृद्धि कर सकता है (द्विबीजपत्री तनों में)।
• बंद (Closed): कैम्बियम अनुपस्थित होता है (एकबीजपत्री तनों में)।
मूल और तने की आंतरिक संरचना (Anatomy of Root & Stem)
द्विबीजपत्री मूल (Dicot Root) vs एकबीजपत्री मूल (Monocot Root)
बाह्यत्वचा (Epiblema): सबसे बाहरी परत जिससे एककोशिकीय मूल रोम निकलते हैं।
कॉर्टेक्स (Cortex) और अंतस्त्वचा (Endodermis): कॉर्टेक्स के अंदर की परत अंतस्त्वचा है। इसमें पानी के रिसाव को रोकने के लिए सुबेरिन (Suberin) की बनी कैस्पेरियन पट्टियां (Casparian strips) होती हैं।
परिरंभ (Pericycle): यह एंडोडर्मिस के ठीक नीचे होती है। द्विबीजपत्री मूल में पार्श्व जड़ें और संवहनी कैम्बियम यहीं से उत्पन्न होते हैं।
मुख्य अंतर (Key Differences):
• संवहनी बंडलों की संख्या: द्विबीजपत्री मूल में 2 से 4 (Diarch to Tetrarch) जाइलम बंडल होते हैं। एकबीजपत्री मूल में 6 से अधिक (Polyarch) होते हैं।
• मज्जा (Pith): द्विबीजपत्री मूल में मज्जा बहुत छोटी या अस्पष्ट होती है। एकबीजपत्री मूल में मज्जा बड़ी और अच्छी तरह विकसित होती है।
• एकबीजपत्री मूल में कोई द्वितीयक वृद्धि (Secondary growth) नहीं होती है।
द्विबीजपत्री तना (Dicot Stem) vs एकबीजपत्री तना (Monocot Stem)
द्विबीजपत्री तना (उदा: सूरजमुखी):
• हाइपोडर्मिस (Hypodermis): कोलेंकाइमा (Collenchyma) कोशिकाओं से बनी होती है जो यांत्रिक शक्ति देती है।
• अंतस्त्वचा (Endodermis): इसमें स्टार्च के कण होते हैं, इसलिए इसे स्टार्च आच्छद (Starch sheath) भी कहते हैं।
• संवहनी बंडल: एक छल्ले (Ring) में व्यवस्थित होते हैं। ये संयुक्त, खुले (Conjoint, open) और एंडार्क (Endarch) होते हैं। मज्जा (Pith) बड़ी होती है।
एकबीजपत्री तना (उदा: मक्का):
• हाइपोडर्मिस: स्क्लेरेंकाइमा (Sclerenchyma - मृत और कठोर) कोशिकाओं से बनी होती है।
• संवहनी बंडल: भरण ऊतक में बिखरे हुए (Scattered) होते हैं। कोई छल्ला नहीं बनता।
• बंडल आच्छद (Bundle Sheath): प्रत्येक संवहनी बंडल स्क्लेरेंकाइमा कोशिकाओं के आच्छद से घिरा होता है।
• संवहनी बंडल संयुक्त और बंद (Closed - कैम्बियम रहित) होते हैं। जाइलम पैरेन्काइमा का अभाव होता है और पानी से भरी गुहाएं (Water-containing cavities) मौजूद होती हैं। मज्जा और कॉर्टेक्स में कोई स्पष्ट भेद नहीं होता।
पत्ती की आंतरिक संरचना (Anatomy of Leaf)
द्विबीजपत्री (पृष्ठाधर) पत्ती
इसे Dorsiventral Leaf कहते हैं क्योंकि ऊपरी (Adaxial) और निचली (Abaxial) सतहों में अंतर होता है।
• रंध्र (Stomata): निचली सतह (Abaxial epidermis) पर अधिक होते हैं, ऊपरी सतह पर कम या नहीं होते।
• मीसोफिल (Mesophyll): दो प्रकार की कोशिकाओं में विभेदित होता है: ऊपर की ओर लंबी खंभ ऊतक (Palisade parenchyma) और नीचे की ओर ढीली, गोल स्पंजी ऊतक (Spongy parenchyma)।
• संवहनी बंडल: मध्यशिरा (Midrib) में बड़े होते हैं और एक मोटी बंडल आच्छद (Bundle sheath) से घिरे होते हैं।
• रंध्र (Stomata): निचली सतह (Abaxial epidermis) पर अधिक होते हैं, ऊपरी सतह पर कम या नहीं होते।
• मीसोफिल (Mesophyll): दो प्रकार की कोशिकाओं में विभेदित होता है: ऊपर की ओर लंबी खंभ ऊतक (Palisade parenchyma) और नीचे की ओर ढीली, गोल स्पंजी ऊतक (Spongy parenchyma)।
• संवहनी बंडल: मध्यशिरा (Midrib) में बड़े होते हैं और एक मोटी बंडल आच्छद (Bundle sheath) से घिरे होते हैं।
एकबीजपत्री (समद्विपार्श्विक) पत्ती
इसे Isobilateral Leaf कहते हैं क्योंकि दोनों सतहें एक जैसी दिखती हैं।
• रंध्र (Stomata): ऊपरी और निचली दोनों सतहों पर लगभग समान संख्या में होते हैं।
• मीसोफिल (Mesophyll): खंभ और स्पंजी ऊतक में विभेदित नहीं होता है; सभी कोशिकाएं एक जैसी होती हैं।
• बुलीफॉर्म कोशिकाएं (Bulliform Cells): घासों में, ऊपरी बाह्यत्वचा की कुछ कोशिकाएं बड़ी, खाली और रंगहीन हो जाती हैं। पानी की कमी होने पर ये पत्ती को अंदर की ओर मुड़ने (Curl) में मदद करती हैं ताकि वाष्पोत्सर्जन कम हो सके।
• रंध्र (Stomata): ऊपरी और निचली दोनों सतहों पर लगभग समान संख्या में होते हैं।
• मीसोफिल (Mesophyll): खंभ और स्पंजी ऊतक में विभेदित नहीं होता है; सभी कोशिकाएं एक जैसी होती हैं।
• बुलीफॉर्म कोशिकाएं (Bulliform Cells): घासों में, ऊपरी बाह्यत्वचा की कुछ कोशिकाएं बड़ी, खाली और रंगहीन हो जाती हैं। पानी की कमी होने पर ये पत्ती को अंदर की ओर मुड़ने (Curl) में मदद करती हैं ताकि वाष्पोत्सर्जन कम हो सके।
द्वितीयक वृद्धि (Secondary Growth)
प्राथमिक वृद्धि (शीर्षस्थ विभज्योतक के कारण) पौधे की लंबाई बढ़ाती है। अधिकांश द्विबीजपत्री (Dicots) और जिम्नोस्पर्म के तनों और जड़ों की मोटाई (Girth) भी बढ़ती है। इस मोटाई में वृद्धि को द्वितीयक वृद्धि कहते हैं। एकबीजपत्री (Monocots) पौधों में द्वितीयक वृद्धि नहीं होती है। द्वितीयक वृद्धि के लिए दो पार्श्व विभज्योतक (Lateral meristems) जिम्मेदार हैं: संवहनी कैम्बियम (Vascular Cambium) और कॉर्क कैम्बियम (Cork Cambium)।
1. संवहनी कैम्बियम (Vascular Cambium)
तने में, जाइलम और फ्लोएम के बीच का कैम्बियम (Intrafascicular) और मज्जा किरणों की कोशिकाएं (Interfascicular) मिलकर कैम्बियम का एक पूरा छल्ला (Cambial ring) बनाती हैं। यह छल्ला अंदर की ओर नई कोशिकाएं (द्वितीयक जाइलम) और बाहर की ओर नई कोशिकाएं (द्वितीयक फ्लोएम) काटता है। कैम्बियम आमतौर पर बाहर की तुलना में अंदर की ओर अधिक सक्रिय होता है, इसलिए द्वितीयक जाइलम (लकड़ी) का एक बड़ा द्रव्यमान बनता है।
A
वसंत काष्ठ (Spring Wood) और शरद काष्ठ (Autumn Wood): कैम्बियम की गतिविधि जलवायु पर निर्भर करती है। वसंत ऋतु (Spring) में, कैम्बियम बहुत सक्रिय होता है और चौड़ी गुहाओं वाली बड़ी संख्या में जाइलम वाहिकाएं बनाता है (इसे वसंत काष्ठ या Early wood कहते हैं, जिसका रंग हल्का और घनत्व कम होता है)। सर्दियों (Autumn) में, कैम्बियम कम सक्रिय होता है और संकरी वाहिकाओं वाला काष्ठ बनाता है (शरद काष्ठ या Late wood, रंग गहरा और घनत्व अधिक)। ये दोनों मिलकर एक वार्षिक वलय (Annual Ring) बनाते हैं। पेड़ के तने में इन छल्लों को गिनकर उसकी उम्र का अनुमान लगाया जा सकता है (Dendrochronology)।
B
अंतःकाष्ठ (Heartwood) और रसकाष्ठ (Sapwood): पुराने पेड़ों में, द्वितीयक जाइलम का अधिकांश आंतरिक भाग टैनिन, रेजिन और तेल के जमाव के कारण गहरा भूरा, कठोर और मृत हो जाता है। इसे अंतःकाष्ठ कहते हैं। यह पानी का संवहन नहीं करता, बल्कि तने को यांत्रिक सहारा देता है। द्वितीयक जाइलम के परिधीय, हल्के रंग के और जीवित भाग को रसकाष्ठ (Sapwood) कहते हैं, जो जड़ से पत्ती तक पानी और खनिजों का संवहन करता है।
2. कॉर्क कैम्बियम (Cork Cambium / Phellogen)
जैसे-जैसे तने की मोटाई बढ़ती है, बाहरी बाह्यत्वचा (Epidermis) और कॉर्टेक्स टूट जाते हैं। उनकी जगह लेने के लिए कॉर्टेक्स क्षेत्र में एक नया मेरिस्टेमेटिक ऊतक विकसित होता है जिसे कॉर्क कैम्बियम या फेलोजेन (Phellogen) कहते हैं।
• यह बाहर की ओर कोशिकाएं काटता है जो कॉर्क (Cork / Phellem) बनाती हैं। कॉर्क कोशिकाएं मृत होती हैं और उनकी भित्तियों में सुबेरिन (Suberin) का जमाव होता है, जो उन्हें पानी और गैसों के लिए अभेद्य (Impervious) बनाता है।
• अंदर की ओर कटने वाली कोशिकाएं द्वितीयक कॉर्टेक्स (Secondary cortex / Phelloderm) बनाती हैं।
फेलोजेन, फेलम और फेलोडर्म को सामूहिक रूप से पेरिडर्म (Periderm) कहा जाता है। छाल (Bark) में पेरिडर्म और द्वितीयक फ्लोएम शामिल हैं। गैसों के आदान-प्रदान के लिए छाल पर लेंस के आकार के छिद्र बन जाते हैं जिन्हें वातरंध्र (Lenticels) कहा जाता है।
• यह बाहर की ओर कोशिकाएं काटता है जो कॉर्क (Cork / Phellem) बनाती हैं। कॉर्क कोशिकाएं मृत होती हैं और उनकी भित्तियों में सुबेरिन (Suberin) का जमाव होता है, जो उन्हें पानी और गैसों के लिए अभेद्य (Impervious) बनाता है।
• अंदर की ओर कटने वाली कोशिकाएं द्वितीयक कॉर्टेक्स (Secondary cortex / Phelloderm) बनाती हैं।
फेलोजेन, फेलम और फेलोडर्म को सामूहिक रूप से पेरिडर्म (Periderm) कहा जाता है। छाल (Bark) में पेरिडर्म और द्वितीयक फ्लोएम शामिल हैं। गैसों के आदान-प्रदान के लिए छाल पर लेंस के आकार के छिद्र बन जाते हैं जिन्हें वातरंध्र (Lenticels) कहा जाता है।
मूल में द्वितीयक वृद्धि: द्विबीजपत्री मूल में संवहनी कैम्बियम पूरी तरह से द्वितीयक उत्पत्ति (Secondary in origin) का होता है। यह फ्लोएम बंडलों के ठीक नीचे पेरीसाइकिल ऊतक से उत्पन्न होता है। एकबीजपत्री जड़ों में यह नहीं होता है।
अध्याय का संपूर्ण सारांश (Chapter Summary)
पुष्पी पादपों की शारीरिकी कोशिकाओं और ऊतकों के उस अद्भुत नेटवर्क को उजागर करती है जो एक छोटे पौधे को एक विशाल और मजबूत पेड़ में बदल देता है।
विभज्योतक व स्थायी ऊतक
मेरिस्टेम वृद्धि करते हैं; जाइलम (जल) और फ्लोएम (भोजन) स्थायी संवहनी ऊतक हैं।
आंतरिक संरचना
द्विबीजपत्री तने में संवहनी बंडल छल्ले में होते हैं; एकबीजपत्री में बिखरे हुए होते हैं।
पत्ती शारीरिकी
द्विबीजपत्री में स्पंजी और खंभ मीसोफिल; एकबीजपत्री में समरूप मीसोफिल और बुलीफॉर्म कोशिकाएं।
द्वितीयक वृद्धि
कैम्बियम द्वारा लकड़ी (वार्षिक वलय) और कॉर्क का निर्माण तने की मोटाई बढ़ाता है।