वनस्पतींमधील प्राणवायू विरहित श्वसनास ‘विनॅाक्सिश्वसन’ अथवा ‘अवायु-श्वसन’ असे म्हणतात. जमीन पाण्याखाली गेली म्हणजे जमिनीतील हवेची जागा पाणी घेते. वातावरणातील ऑक्सिजन जितक्या सहजतेने जमिनीतील हवेमध्ये सामावू शकतो तितक्या सहजतेने तो पाण्यामध्ये मिसळू शकत नाही. हवेच्या तुलनेत पाण्याची ऑक्सिजन सामावून घेण्याची क्षमता हजारो पटींनी कमी आहे. त्यामुळे पाण्याखाली जमीन गेली की, जमिनीतल्या ऑक्सिजनचे प्रमाण मोठ्या प्रमाणात घटू लागते. अशा जमिनीवर जर पिके अथवा जंगली वनस्पती उभ्या असतील, तर त्यांची मुळे आणि जमिनीतील इतर जीवाणू शिल्लक राहिलेला ऑाक्सिजन श्वसनासाठी वापरतात आणि शेवटी दीर्घकाळ पाण्याखाली गेलेल्या जमिनीतील ऑक्सिजनचे प्रमाण शून्यावर जाऊन पोहोचते.
परिणामी नायट्रेट (NO3), सल्फेट (SO4), कार्बन डाय-ऑक्साइड (CO2), लोखंड (Fe), मँगनीज (Mn) असे पर्याय वापरणार्‍या जीवाणूंची संख्या प्रचंड प्रमाणात वाढू लागते. या जीवाणूंच्या श्वसनामुळे नायट्राइड (NO2), सल्फाइड (H2S), मिथेन (CH4) असे अनावश्यक आणि उपद्रवकारक घटक जमिनीमध्ये तयार होऊ लागतात. याखेरीज दीर्घकाळ पाण्याखाली असलेल्या जमिनीमध्ये सेंद्रिय पदार्थांचे अपुरे विघटन होते आणि त्यामुळे फिनॅालिक आम्ले, विविध मेदाम्ले (Fatty Acids) व एथिलीन वायू यांची निर्मिती होते.
जमीन पाण्याखाली गेली म्हणजे सर्वाधिक अडचण होते ती वनस्पतींच्या मुळांची. कारण अशा प्रतिकूल वातावरणात राहून चयापचय व्यवस्थितपणे पार पाडण्याचे आव्हान त्यांच्यासमोर असते. त्यामध्ये सर्वात महत्त्वाची समस्या ऑक्सिजनचा अभाव हीच असते. मुळांच्या वाढीसाठी आवश्यक असलेली सारी ऊर्जा उष्मांकाच्या (ATP) स्वरूपात श्वसनामुळेच निर्माण होते आणि श्वसनासाठी ऑक्सिजनची नितांत आवश्यकता असते. ऑक्सिजनचा तुटवडा पडू लागल्यामुळे मुळांच्या श्वसन प्रक्रियेत महत्त्वाचा बदल होतो व ही सर्व मुळे आता विनॅाक्सिश्वसन करू लागतात. त्यामुळे ऊर्जेवर अवलंबून असणार्‍या अनेक चयापचयाच्या क्रिया मंदावू लागतात. नायट्रोजन, पोटॅशियम, फॅास्फरस (N, P, K) अशी द्रव्ये जमिनीतून शोषून घेण्याची मुळांची क्षमता हळूहळू संपुष्टात येते.
विनॅाक्सिश्वसनाच्या प्रक्रियेमुळे मुळामध्ये ‘लॅक्टिक अम्ल’ व ‘एथिल अल्कोहॉल’ ही दोन विनाशकारी द्रव्ये मोठया प्रमाणात साठू लागतात. लॅक्टिक अम्लामुळे पेशीद्रव्याची अम्लता वाढून तिचा मृत्यू ओढवतो. यामुळे मुळे निकामी बनतात आणि वनस्पतींच्या पानांना व खोडाला मुळापासून होणारा पाणी आणि त्यांद्वारे होणारा नत्र, पालाश व स्फुरद (N, P, K) आदि आवश्यक मूलद्रव्यांचा पुरवठा थांबतो. वनस्पतीच्या वाढीसाठी आवश्यक असलेले ‘सायटोकायनीन’ हे संप्रेरक मुळामध्येच निर्माण होत असते. पाण्याखाली गेलेल्या जमिनीत कशीबशी जगणारी मुळे सायटोकायनिनच्या निर्मितीस अकार्यक्षम होतात. याउलट अशा मुळांमध्ये ‘ॲबसिसिक अम्ल’ हे मुख्यत: निरोधकाचे कार्य करणारे संप्रेरक आणि ‘एथिलीन’ या संप्रेरकाचा स्त्रोत असलेले ‘ॲमिनोसायक्लोप्रोपेन कार्बोझायलिक ॲसिड’ विपुल प्रमाणात निर्माण होतात आणि ती खोड व पानांकडे पाठवली जातात. परिणामी हिरवी पाने पिवळी पडतात आणि वनस्पती कोमेजू लागतात. जमिनीवरचे पाण्याचे आक्रमण दीर्घकाळ चालू राहिले म्हणजे अशा वनस्पतींचा मृत्यू अपरिहार्य ठरतो.
संदर्भ:
- Slonczewski, Joan L & Foster,John W. Microbiology : An Evolving Science, Second Edition, NewYork, W.W.Norton. p.166,2011.
- Anaerobic Respiration :https://www.youtube.com/watch?V=XnrASUyNgFE.
समीक्षक : नागेश टेकाळे