मुळांच्या वाढीवर अन्य रोपांच्या स्पर्धेचा परिणाम तपासला

वनस्पतीच्या मुळांमध्ये कार्बनची साठवण कशा प्रकारे होते, त्यावर परिणाम करणारे घटक कोणते, याचा मागोवा प्रिन्सटन विद्यापीठातील संशोधकांनी घेतला आहे. मुळांसाठी ऊर्जा पुरवताना वनस्पती मुळांना अन्य झाडांशी अन्नद्रव्ये मिळवण्यासाठी करावी लागणारी स्पर्धाही लक्षात घेत असल्याचे दिसून आले आहे. जेव्हा झाडांची जास्त गर्दी असते, त्यावेळी मुळांमध्ये अधिक ऊर्जेची गुंतवणूक केली जाते. जेव्हा मुळांना अधिक स्पर्धा नसते, त्यावेळी मुळांकडे पाठवली जाणारी ऊर्जा ही कमी असते.

जागतिक पातळीवर उपलब्ध जैविक वस्तुमान ( बायोमास) आणि कार्बन यांचा विचार केला असता जमिनीवरील बायोमासपेक्षा जमिनीखालील बायोमासचे प्रमाण लक्षणीय अधिक (एकूण जैविक वस्तुमानाचा तिसरा भाग) असल्याचे दिसून येते. जमिनीमध्ये एखाद्या झाडांची मुळांची वाढ नेमक्या कशा प्रकारे होईल, याविषयी आपण सर्वसामान्यपणे अज्ञानी असतो. मात्र, शास्त्रज्ञांच्या पातळीवर मुळांच्या वाढीच्या विविध घटकांचा अभ्यास करण्याचा किंवा अंदाज लावण्याचा प्रयत्न सातत्याने होत असतो. सर्वसामान्यपणे प्रकाश संश्लेषण किंवा सूर्यप्रकाशाच्या उपलब्धतेसाठी एकमेकांशी स्पर्धा करणारी झाडे आपण नेहमी पाहत असतो. मातीमध्येही अशाच प्रकारची एक स्पर्धा अन्नद्रव्ये मिळवण्यासाठी मुळांद्वारे सातत्याने सुरू असते. या स्पर्धेसाठी आवश्यक ती ऊर्जा ही पुन्हा झाडांकडून मुळांना पुरवली जाणे आवश्यक असते. म्हणजेच आजूबाजूला असलेल्या अन्य झाडांच्या मुळांच्या स्पर्धेनुसार हे ऊर्जेचे प्रमाण कमी जास्त होत असते. प्रिन्सटन विद्यापीठातील पीएच. डी. चे विद्यार्थी किरो कॅबल व सहकाऱ्यांनी मुळांच्या जमिनीखालील या जीवनशैलीचा अभ्यास केला आहे. त्याचे निष्कर्ष सायन्स या संशोधन पत्रिकेमध्ये प्रकाशित करण्यात आले आहेत.
मुळांच्या विविध संरचना आणि त्यामध्ये झाडांद्वारे होणारी ऊर्जेची गुंतवणूक याचा अभ्यास करण्यात आला. हरितगृहामधील प्रयोगांमध्ये झाडांच्या एकट्या अवस्थेत (कमी स्पर्धेमध्ये) किंवा शेजारी अन्य झाडे असताना नोंदी व निरिक्षणे करण्यात आली. त्याविषयी माहिती देताना पर्यावरण आणि उत्क्रांती जीवशास्त्राचे प्रो. स्टिपन पॅकला यांनी सांगितले, की आजवर शास्त्रीय संशोधनापेक्षाही वेगळी निरीक्षणे त्यातून उपलब्ध होत गेली. प्रयोगामध्ये मुळांच्या संरचनांचे निरीक्षण करण्याची आम्ही एक नवीन पद्धतीही तयार केली. मातीला अजिबात धक्का न लावताही साध्या गणितीय पद्धतीने मुळांचा विस्तार जाणून घेता येतो.
कॅबल यांनी सांगितले, की वनस्पतींच्या जमिनीच्या वर असलेल्या विविध अवयवांचा मोठ्या प्रमाणात अभ्यास झाला आहे. त्यातून मोठ्या प्रमाणात बायोमास मिळवण्याचा प्रयत्नही होतो. मात्र, जमिनीखाली सर्वांत महत्त्वाचा अवयव म्हणजे मुळे, विशेषतः मुळांद्वारे साठवल्या जाणाऱ्या कार्बन या विषयी फारच कमी अभ्यास झाला आहे. मुळांच्या एकूण विस्ताराचा विचार केला असता एकूण जैविक वस्तूमानापैकी तिसरा भाग हा मुळांचा भरतो.

मुळांचे सामान्यतः दोन प्रकार पडतात. एक म्हणजे पांढरी किंवा बारीक मुळे, जी मातीतून पाणी आणि अन्नद्रव्यांचे शोषण करतात. मोठी किंवा जुनी मुळे ही अन्नद्रव्ये झाडांच्या अन्य अवयवापर्यंत पोचवण्याचे काम करतात. एकूण मुळांचे आकारमान किंवा जैविक वस्तुमान नेमके किती असावे, त्यासाठी किती ऊर्जा गुंतवायची हे त्या झाडाकडून कळत न कळत ठरवले जाते. त्यामध्ये या मुळांना अन्य झाडांशी कराव्या लागणाऱ्या स्पर्धेचाही विचार केला जात असावा. त्यानुसार दोन संभाव्य प्रारुपांचा संशोधकांनी विचार केला.

१) शेजारी झाडांसोबत सहकार्याच्या भावनेतून होणारी मुळांची वाढ व संरचना निर्मिती ः या पद्धतीमध्ये स्पर्धेची गरज नसल्यामुळे कमी प्रमाणात मुळे तयार केली जातात. त्यांची गुंतागुंत कमी राहील.
२) अन्नद्रव्यांची उपलब्धता मर्यादित असताना वनस्पतींना त्याची जाणीव होते. विशेषतः अन्य एखाद्या शेजारच्या झाडाकडून अधिक प्रमाणात अन्नद्रव्यांचे शोषण होत असल्याची स्थिती असताना. अशा स्थितीत मुळांची संरचना आखूड केली जाते. प्रत्यक्ष खोडाखालीच मुळांची वाढ करण्याची रणनीती झाडांकडून राबवली जाते.
नैसर्गिक निवडीच्या तत्त्वामध्ये दुसरी बाब अधिक वेळा घडते. प्रत्येक झाड आपल्या स्वतःच्या वाढीला प्रथम प्राधान्य देते. त्यातून तयार होणारी स्पर्धेमुळे मुळांमधील त्या वनस्पतींची गुंतवणूकही वाढते.

असे आहेत निष्कर्ष ः

• मुळांच्या वाढीचा प्रारूप व अंदाज मिळवण्यासाठी संशोधकांनी हरितगृहामध्ये मिरची एकटी आणि जोडीमध्ये झाडे वाढवली. या दोन्ही प्रकारामध्ये मुळांची वाढ नेमक्या कशा प्रकारे होते, याचा दोन वेगवेगळ्या रंगाद्वारे नोंदी घेण्यात आल्या. त्यानंतर प्रत्येक रोपांच्या मुळांच्या संरचनेचे एकूण जैविक वस्तुमान मोजण्यात आला. त्याचा मुळे आणि फुटवे यांच्या गुणोत्तर मांडण्यात आले. त्यातून वनस्पतींने फुटवे आणि मुळे यामध्ये कशा प्रकारे गुंतवणूक केली, याचा अंदाज मिळाला. वनस्पतीने जमिनीखालील मुळांच्या वाढीसाठी ऊर्जा आणि कार्बन वापराचे प्रमाण कसे बदलले, याच्या नोंदी घेतल्या.
• रोपे एकमेकाच्या अधिक जवळ लावली असता, त्यांच्या मुळांची वाढ अधिक वेगाने होते. त्यातून मातीखालील अन्नद्रव्यांसाठी एकमेकांशी स्पर्धा करू शकतात. रोपे जर एकमेकापासून दूर लावली तर मुळांची वाढ त्या तुलनेमध्ये कमी होते.
• वनस्पती अन्य जातीच्या वनस्पतींसह वाढवून पाहिली. मिरची रोपांनी मुळांमध्ये स्थानिक पातळीवर अधिक गुंतवणूक केली. म्हणजेच दूरवर पसरण्याऐवजी खोडाखालीच खोलवर जाऊन अन्न मिळवले. अन्य शेजाऱ्यांच्या मुळांशी स्पर्धा कमी होईल, असे पाहिले. वास्तविक संशोधकांना एकापेक्षा जास्त वनस्पतींमध्ये अधिक स्पर्धा होऊन अन्नद्रव्यांची कमतरता भासेल, अशा अपेक्षा होती. मुळांची संरचना बदलली असली तरी त्यांचे बायोमास वाढलेले होते. मात्र, एकूण बियांचे उत्पादनाशी या बायोमासची तुलना केली असताना फारसा फरक पडला नसल्याचे स्पष्ट झाले.
• वनस्पती हवेतील कार्बन डायऑक्साईडचे शोषण करून विविध प्रकारे वापर किंवा साठवण करते. पानांसह मुळांमध्ये कार्बनची साठवण होत असते.