* 1860లో జూలియస్ వాన్ శాక్స్ అనే జర్మన్ శాస్త్రవేత్త మొదటిసారిగా మొక్కలను మృత్తిక లేకుండా నిర్దిష్ట మూలకాల ద్రావణంలో పరిపక్వత వరకూ పెంచొచ్చని నిరూపించారు.
* మొక్కలను నిర్దిష్ట మూలకాలు కలిగిన ద్రావణంలో పెంచే సాంకేతిక విధానాన్ని హైడ్రోపోనిక్స్ అంటారు. ఇది మృత్తికా రహితంగా మొక్కలను పెంచే విధానం.
మొక్కల్లో మూలకాలు
* ఇప్పటి వరకు వివిధ మొక్కల్లో సుమారు అరవై కంటే ఎక్కువ మూలకాలను కనుక్కున్నారు.
* మొక్కల్లో అనేక మూలకాలు ఉన్నప్పటికీ కేవలం 17 మాత్రమే మొక్కల పోషణలో చాలా ఆవశ్యకమైనవిగా పేరొందాయి.
* ఏ మూలకాన్నైనా ఆవశ్యక మూలకంగా పరిగణించాలంటే అది ఆవశ్యకతా నియమాలను పాటించాలి. అవి:
1. మూలకం మొదటగా మొక్క సాధారణ పెరుగుదలకు, ప్రత్యుత్పత్తికి చాలా అవసరమై ఉండాలి. ఈ మూలకం లోపిస్తే, మొక్కలు జీవిత చక్రాన్ని పూర్తిచేయలేవు లేదా విత్తనాలను ఏర్పర్చలేవు.
2. మూలకం ఆవశ్యకత విశిష్టంగా ఉండాలి. మరొక మూలకం దీనికి ప్రత్యామ్నాయంగా ఉండకూడదు. అంటే లోపించిన మూలకంతో కలిగే లోపాన్ని వేరే మూలకాన్ని ఉపయోగించి సవరించలేకుండా ఉండాలి.
3. ఆవశ్యక మూలకం ప్రత్యక్షంగా మొక్కల జీవక్రియలో పాల్గొనాలి. అది లోపిస్తే, సంబంధిత జీవక్రియ జరగకూడదు.
సమూహాలు: ఆవశ్యక నియమాల ప్రకారం మొక్క పెరుగుదల, జీవక్రియలకు కొన్ని మూలకాలు మాత్రమే అవసరం అని శాస్త్రవేత్తలు నిర్ధారించారు. వాటి పరిమాణాత్మక అవసరాలను ఆధారంగా చేసుకుని ఈ మూలకాలను రెండు సమూహాలుగా విభజించారు. అవి:
1. స్థూల పోషకాలు (మాక్రో న్యూట్రియంట్స్)
2. సూక్ష్మ పోషకాలు (మైక్రో న్యూట్రియంట్స్)
స్థూల పోషకాలు: ఇవి సాధారణంగా మొక్క కణజాలాల్లో అధిక మోతాదుల్లో (పొడి బరువులో 10 మి.మోల్/ కేజీ కంటే ఎక్కువగా) ఉంటాయి. అవి: కార్బన్, ఆక్సిజన్, నైట్రోజన్, ఫాస్ఫరస్, సల్ఫర్, పొటాషియం, కాల్షియం, మెగ్నిషియం.
* వీటిలో కార్బన్, హైడ్రోజన్, ఆక్సిజన్ లాంటి నిర్మాణాత్మక మూలకాలను CO2, H2O నుంచి గ్రహిస్తాయి. మిగిలిన వాటిని మృత్తిక నుంచి ఖనిజ మూలకాలుగా శోషిస్తాయి.
సూక్ష్మ పోషకాలు: వీటినే సూక్ష్మ మూలకాలు అని కూడా అంటారు. ఇవి చాలా తక్కువ మోతాదులో (పొడి బరువులో 10 మి.మోల్/ కేజీ కంటే తక్కువగా) మొక్కకు అవసరం. అవి: ఇనుము, మాంగనీస్, కాపర్, మాలిబ్డినం, జింక్, బోరాన్, క్లోరిన్, నికెల్.
విధుల ఆధారంగా..
ఆవశ్యక మూలకాలను వాటి విధులను అనుసరించి నాలుగు ప్రధాన సమూహాలుగా వర్గీకరించారు. అవి:
1. జీవ అణువుల్లో భాగంగా ఉన్న ఆవశ్యక మూలకాలు. కణాలన్నింటిలో ఇవి నిర్మాణాత్మక మూలకాలుగా ఉంటాయి. ఉదా: కార్బన్, హైడ్రోజన్, ఆక్సిజన్, నైట్రోజన్ మొదలైనవి.
2. మొక్కల్లో శక్తి సంబంధ రసాయన పదార్థాల్లో భాగాలుగా ఉండే ఆవశ్యక మూలకాలు. ఉదా: మెగ్నీషియం (పత్రహరితంలో భాగంగా ఉంటుంది), ఫాస్ఫరస్ మూలకం ATPలో భాగంగా ఉంటుంది.
3. కొన్ని ఆవశ్యక మూలకాలు ఎంజైమ్లను ఉత్తేజపరుస్తూ, నిరోధించేవిగా ఉంటాయి. ఉదా: RUBP, PEP కార్బాక్సిలేజ్ ఎంజైమ్లను Mg2+ ఉత్తేజపరుస్తుంది.
4. కొన్ని ఆవశ్యక మూలకాలు కణంలోని ద్రవాభిసరణ శక్మాన్ని మార్చగలవు. పత్రరంధ్రాలు తెరుచుకునే, మూసుకునే విధానంలో పొటాషియం ప్రధానపాత్ర వహిస్తుంది. కణంలో నీటిశక్మాన్ని నిర్ణయించడంలో కూడా ఖనిజాల పాత్ర ఉంటుంది.
* మొక్కల పెరుగుదల, అభివృద్ధికి కొన్ని సేంద్రీయ, అకర్బనిక పదార్థాలు చాలా అవసరం.
* మొక్కలు వివిధ అకర్బనిక మూలకాలు (అయాన్లు), లవణాలను తమ పరిసరాల ద్వారా ప్రత్యేకించి మృత్తిక నీటి నుంచి పొందుతాయి. ఈ పోషకాల రవాణా వాతావరణం నుంచి మొక్కల కణకవచానికి కణత్వచం ద్వారా జరుగుతుంది.
* త్వచం ద్వారా జరిగే రవాణా సామాన్య విసరణ, సులభతర విసరణ లేదా సక్రియ రవాణా పద్ధతుల్లో జరుగుతుంది.
* వేర్లు శోషించిన నీరు, ఖనిజాలు దారువు నుంచి; పత్రాల్లో సంశ్లేషణ చెందిన కర్బన పదార్థాలు పోషక కణజాలం నుంచి మొక్క ఇతర భాగాలకు రవాణా అవుతాయి.
* జీవుల్లో నిష్క్రియ (విసరణ, ద్రవాభిసరణ), సక్రియ రవాణా పద్ధతుల్లో ఖనిజశోషణ జరుగుతుంది.
ఆవశ్యక మూలకాల విధులు - రూపాలు
ఆవశ్యక ఖనిజ పోషక మూలకాల వివిధ రూపాలు, విధులు కింద పేర్కొన్న విధంగా ఉంటాయి.
* ఆవశ్యక మూలకాలు అనేక విధులను నిర్వర్తిస్తాయి. ఇవి మొక్కల్లో కణత్వచాల పారగమ్యత, కణరసంలో ద్రవాభిసరణక్రమత, ఎలక్ట్రాన్ రవాణా వ్యవస్థలో వాహకాలుగా, ఎంజైమ్ల క్రియాశీలత మొదలైన వివిధ జీవ క్రియలకు తోడ్పడతాయి. అంతేకాకుండా స్థూల అణువులు, సహఎంజైమ్లలో ముఖ్య అనుఘటకాలుగా ఉంటాయి.
నైట్రోజన్: మొక్కలకు నైట్రోజన్ ఎక్కువ మోతాదులో అవసరమైన ఖనిజ పోషక మూలకం. దీన్ని మొక్కలు నైట్రేట్, నైట్రైట్, అమ్మోనియం అయాన్ల రూపంలో శోషిస్తాయి.
* మొక్కల్లోని అన్ని భాగాలకు నత్రజని అవసరం. ప్రత్యేకంగా విభాజ్య కణజాలాలు, జీవక్రియలను జరిపే కణాలు.
* ప్రోటీన్లు, కేంద్రక ఆమ్లాలు, ఎంజైమ్లు, విటమిన్లు, హార్మోన్లలో నత్రజని ముఖ్య అనుఘటకంగా ఉంటుంది.
ఫాస్ఫరస్: మొక్కలు ఫాస్ఫరస్ మూలకాన్ని ఫాస్పేట్ అయాన్ల రూపంలో మృత్తిక నుంచి గ్రహిస్తాయి. ఇది కణత్వచాలు, కొన్ని ప్రోటీన్లు, కేంద్రక ఆమ్లాలు, న్యూక్లియోటైడ్ల రూపంలో అనుఘటంగా ఉంటుంది.
* ATPగా పేర్కొనే శక్తిరూప కరెన్సీకి ఫాస్ఫరస్ చాలా అవసరం.
పొటాషియం: పొటాషియాన్ని మొక్కలు K+ రూపంలో శోషిస్తాయి. విభాజ్య కణజాలాలు, కోరకాలు, పత్రాల వేరు కొనలకు ఇది ఎక్కువ మోతాదుల్లో అవసరం.
* కణాల్లో అయాన్ల సమతాస్థితికి ఇది సహకరిస్తుంది.
* ప్రోటీన్ సంశ్లేషణ, పత్రారంధ్రాలు మూసుకోవడం - తెరుచుకోవడం, ఎంజైమ్లను ఉత్తేజపరచడం, కణాల స్ఫీతస్థితికి ఇది ఆవశ్యకం.
కాల్షియం: మొక్కలు కాల్షియాన్ని Ca2+ రూపంలో మృత్తిక నుంచి గ్రహిస్తాయి. విభాజ్య కణాలకు, విభేదనం చెందే కణాలకు కాల్షియం చాలా అవసరం.
* కణవిభజన జరిగేటప్పుడు కణత్వచ సంశ్లేషణలో ప్రత్యేకంగా మధ్య పటలికల్లో కాల్షియం పెక్టేట్ల రూపంలో కాల్షియం ప్రముఖపాత్ర పోషిస్తుంది.
* సమవిభజన సమయంలో కండె పరికరం ఏర్పాటుకు కూడా ఇది అవసరం.
* కాల్షియం పండుటాకుల్లో ఎక్కువగా సంచయనం చెంది ఉంటుంది. కణత్వచాల సాధారణ విధుల్లో ఇది పాల్గొంటుంది.
* కాల్షియం కొన్ని ఎంజైమ్లను ఉత్తేజపరచడం ద్వారా జీవక్రియ చర్యల్లో ముఖ్యపాత్ర వహిస్తుంది.
* ఇది కిరణజన్యసంయోగక్రియ జరిగే సమయంలో కాంతి జల విశ్లేషణకు తోడ్పడుతుంది.
మెగ్నీషియం: మెగ్నీషియం మొక్కలకు Mg2+ రూపంలో అందుతుంది.
* ఇది కిరణజన్యసంయోగక్రియకు, కణశ్వాసక్రియకు తోడ్పడే అనేక ఎంజైమ్లను ఉత్తేజపరుస్తుంది.
* కేంద్రకామ్లాలైన DNA, RNAల సంశ్లేషణకు Mg2+ సహకరిస్తుంది.
* పత్రహరిత పార్ఫైరిన్ (Porphyrin) వలయ నిర్మాణంలో Mg2+ ఒక ప్రధానభాగం.
* ఇది రైబోసోమ్ నిర్మాణానికి సహాయపడుతుంది.
ఐరన్: మొక్కలు ఐరన్ను Fe3+ (ఫెర్రిక్ అయాన్) రూపంలో గ్రహిస్తాయి. ఇతర సూక్ష్మమూలకాలతో పోలిస్తే ఇది మొక్కలకు ఎక్కువ మొత్తంలో అవసరం.
* ఫెరిడాక్సిన్, సైటోక్రోమ్ లాంటి ఎలక్ట్రాన్ రవాణాకు తోడ్పడే ప్రోటీన్లలో ఇది ముఖ్య అనుఘటకం. ఎలక్ట్రాన్ రవాణా సమయంలో ఇది Fe2+ నుంచి Fe3+ గా ద్విగత మార్గంలో ఆక్సీకరణం చెందుతుంది.
* కేటలేజ్ అనే ఎంజైమ్ను ఉత్తేజపరచడానికి ఐరన్ అవసరం.
* పత్రహరితం ఏర్పడటానికీ ఇది ప్రధానం.
మాంగనీస్: మాంగనీస్ను మొక్కలు Mn2+ రూపంలో గ్రహిస్తాయి.
* కిరణజన్యసంయోగక్రియ, శ్వాసక్రియ, నత్రజని జీవక్రియలో పాల్గొనే అనేక ఎంజైమ్లను ఇది ఉత్తేజపరుస్తుంది. కిరణజన్య సంయోగక్రియలో నీటి కాంతి విశ్లేషణలో ఇది ప్రముఖపాత్ర పోషిస్తుంది.
జింక్: ఇది మొక్కలకు Zn2+ రూపంలో లభిస్తుంది. జింక్ అనేక ఎంజైమ్లను ఉత్తేజపరుస్తుంది.
ఉదా: కార్బాక్సీలేజ్ ఎంజైమ్
* ఆక్సిన్ల జీవసంశ్లేషణకు Zn2+ ముఖ్యం.
కాపర్: దీన్ని మొక్కలు క్యూప్రిక్ అయాన్ల రూపంలో గ్రహిస్తాయి. మొక్కల జీవక్రియకు ఇది అవసరం.
* ఇది ఐరన్లాగా అనేక క్షయకరణ చర్యల ఎంజైమ్లతో కూడి, Cu+ నుంచి Cu2+గా ద్విగతమార్గంలో ఆక్సీకరణం చెందుతుంది.
బోరాన్: బోరాన్ను మొక్కలు BO33- లేదా B4O72- అయాన్ల రూపంలో గ్రహిస్తాయి.
* Ca2+ను గ్రహించడానికి, త్వచాల విధి నిర్వహణకు, పరాగరేణువులు మొలకెత్తడానికి, కణవ్యాకోచం, కణవిభేదనం, కర్బనస్థానాంతరణకు బోరాన్ చాలా ముఖ్యం.
మాలిబ్డినం: దీన్ని మొక్కలు మాలిబ్డేట్ (MoO22+) అయాన్ల రూపంలో శోషిస్తాయి. నత్రజని జీవక్రియలో పాల్గొనే నైట్రోజినేజ్, నైట్రేట్ రిడక్టేజ్ లాంటి అనేక ఎంజైమ్లలో ఇది ముఖ్య అనుఘటకంగా ఉంటుంది.
క్లోరిన్: దీన్ని మొక్కలు క్లోరైడ్ అయాన్ల రూపంలో గ్రహిస్తాయి.
* ఇది Mn2+, K+ లతో పాటు కణాల్లో ద్రావిత గాఢతను, అయాన్ల సమతౌల్యాన్ని నిర్ధారించడంలో తోడ్పడుతుంది.
* కిరణజన్యసంయోగక్రియలో ఆక్సిజన్ విడుదలకు ఇది చాలా అవసరం.
నికెల్: శాస్త్రవేత్తలు దీన్ని సూక్ష్మ ఆవశ్యక మూలకంగా ఇటీవలే గుర్తించారు. ఇది నత్రజని జీవక్రియలో ముఖ్య ఎంజైమ్, అయితే యూరియేజ్కు ఉత్ప్రేరకం. అందుకే దీన్ని 17వ ఆవశ్యక మూలకంగా పరిగణించారు.
* ఇది కొన్ని మొక్కల్లో వ్యాధి నిరోధకతను పెంపొందిస్తుంది.