23पादपों का जल और खनिज पोषण

हल — समस्या 23.1.

1. $-0.9 + 0.5 = -0.4\,\mathrm{MPa}$। 2. $-0.2 > -0.4 > -0.6 > -1.3$: हर चरण नीचा, इसलिए जल मिट्टी $\to$ वल्कुट $\to$ जाइलम $\to$ पत्ती चलता है। 3. $137\ln 0.5 = -95\,\mathrm{MPa}$। 4. मिट्टी से पत्ती तक $1.1\,\mathrm{MPa}$; पत्ती से हवा तक $94\,\mathrm{MPa}$: कुल का $99\,\%$ अंतिम चरण है। 5. $-0.9$ पर मिट्टी वल्कुट कोशिकाओं के $-0.4$ से नीचे है: जल कोशिकाओं से तब तक निकलता है जब तक वे $-0.9$ पर न आ जाएँ, यानी उनकी स्फीति शून्य पर गिर जाती है; और ग्रहण तब तक रुका रहता है जब तक कोशिकाएँ विलेय जमा करके अपना $\Psi_s$ न गिरा लें। 6. मिट्टी अब पत्तियों के $-1.3$ से नीचे है: जल पौधे से बाहर बहता है; पत्तियाँ स्फीति खोकर मुरझा जाती हैं। पानी देने से मिट्टी का $\Psi$ जड़ वाले से ऊपर चढ़ जाता है और बहाव फिर चल पड़ता है; पत्तियाँ, जिनकी भित्तियाँ अक्षत थीं, फिर भर जाती हैं। 7. $2\times 10^{-7}\times 0.2\times(-0.2 - (-0.6)) = 1.6 \times 10^{-8}\,\mathrm{m}^{3}/\mathrm{s}$। 8. प्रति दिन $1.6\times 10^{-8}\times 86\,400 = 1.4 \times 10^{-3}\,\mathrm{m}^{3} = 1.4\,\mathrm{L}$। 9. $0.5\,\mathrm{m}^{2}$ पर और उजाले के $12\,\mathrm{h}$ भर $1400\,\mathrm{g}$ (उसका अधिकांश): यानी प्रति वर्ग मीटर प्रति घंटा लगभग $230\,\mathrm{g}$। 10. प्रति वर्ग मीटर प्रति घंटा $230/18 = 12.8\,\mathrm{mol}$, यानी प्रति वर्ग मीटर प्रति सेकंड $3.5\,\mathrm{mmol}$ — यानी $4\,\text{µ}\mathrm{mol}$ पर बँधी हर $\mathrm{CO_2}$ के लिए हज़ार जल-अणु। 11. अंतर $-0.2 - (-0.4) = 0.2$: अभिवाह आधा, यानी दिन में $0.7\,\mathrm{L}$। रंध्र बंद करने से हानि कट गई है, तनाव ढीला पड़ गया है, और समूची सीढ़ी चढ़ गई है: हवा सबसे सूखी होने पर पौधा जल के बदले कार्बन की कमाई का सौदा कर लेता है। 12. जल अपनी ही विभव-प्रवणता के नीचे चलता है, जो पत्ती के वाष्पन से बनती है, इसलिए जड़ निष्क्रिय रहती है; नाइट्रेट को सांद्रता और विद्युत दोनों प्रवणताओं के विरुद्ध सांद्रित करना पड़ता है, जिसकी कीमत केवल प्रोटॉन पंप से युग्मन चुका सकता है। 13. $1.4\,\mathrm{L}\times2\,\mathrm{mmol}/\mathrm{L} = 2.8\,\mathrm{mmol}$, यानी $39\,\mathrm{mg}$ नाइट्रोजन। 14. हाँ, और एक-तिहाई बचत के साथ; अधिशेष रसधानियों में नाइट्रेट के रूप में संचित होता है या अंतस्त्वचा पर बाहर कर दिया जाता है। 15. $\Delta G = RT\ln(5/2) + zFV = 2.48\times 0.92 + (-1)(96.5)(-0.15) = 2.3 + 14.5 = 16.8\,\mathrm{kJ}/\mathrm{mol}$। 16. प्रति प्रोटॉन: $RT\ln(10^{-7.5}/10^{-5.5}) + F(-0.15) = -11.4 - 14.5 = -25.9\,\mathrm{kJ}$; दो प्रोटॉन: $-52\,\mathrm{kJ}$, यानी ज़रूरत का तीन गुना। 17. इलेक्ट्रॉनों की $2.14\,\mathrm{mmol}\times 8 = 17\,\mathrm{mmol}$। 18. $0.5\times 4\times 10^{-6}\times 43\,200 = 86\,\mathrm{mmol}$ $\mathrm{CO_2}$, यानी $346\,\mathrm{mmol}$ इलेक्ट्रॉन: नाइट्रेट को $5\,\%$। 19. उससे प्रति नाइट्रोजन 8 इलेक्ट्रॉन बच जाते; पर हर एक के लिए कोई धनायन लेना और कोई प्रोटॉन छोड़ना जड़ के चारों ओर की मिट्टी को अम्लीय कर देता है और कोशिका को अम्ल बाहर करना पड़ता है, और अमोनियम जमा हो जाए तो विषैला है, इसलिए उसका जड़ में ही तुरंत स्वांगीकरण करना पड़ता है। 20. $\mathrm{N_2}$ की $1.07\,\mathrm{mmol}$ $\times 16 = 17\,\mathrm{mmol}$ ATP. 21. $6\times 0.03 = 0.18\,\mathrm{g}$ शर्करा, यानी $3\,\mathrm{g}$ का $6\,\%$। जब $2\,\mathrm{mmol}/\mathrm{L}$ नाइट्रेट उसके अपचयन की कीमत (इलेक्ट्रॉनों का $5\,\%$) पर उपलब्ध हो, तो स्थिरीकरण खराब सौदा है और कोई शिंबी कम ग्रंथिकाएँ बनाती है; और नाइट्रेट न हो तो यही एकमात्र रास्ता है, और पौधे के समूचे प्रोटीन के लिए उत्पादन का $6\,\%$ सस्ता है। 22. $1.4\times 2\times 10^{-6} = 2.8\,\text{µ}\mathrm{mol}$, यानी $0.09\,\mathrm{mg}$ फ़ॉस्फ़ोरस — ज़रूरत का चालीसवाँ भाग; पौधे को अपने मूलरोमों तक विसरण पर निर्भर रहना पड़ता है, जो जल्दी ही अपने आसपास चुका देते हैं, और सबसे बढ़कर अपने कवकमूली कवक पर। 23. पट्टी अपप्रवेश्य पथ रोक देती है, इसलिए नाइट्रेट जाइलम में केवल उन अंतस्त्वचीय झिल्लियों से घुस सकता है जो उसे भीतर पंप करती हैं; और वह सांद्र जाइलम-रस को भित्तियों के साथ वापस रिसने से रोकती है, इसलिए प्रवणता थमी रहती है। 24. उसका जाइलम-रस मिट्टी के विलयन जैसा होता — तनु, बिना चुना, सोडियम और दूसरे अनचाहे आयनों के साथ — और उसे सांद्र नहीं रखा जा सकता; नमकीन मिट्टी में सोडियम स्वच्छंद पत्तियों तक पहुँच जाता और पौधा विषाक्त हो जाता, जबकि कोई सामान्य पौधा उसे अंतस्त्वचा पर बाहर रखता है। 25. जड़ के $0.2\,\mathrm{m}^{2}$ से होकर दिन में लगभग $1.4\,\mathrm{L}$ जल, जो $30\,$ की ज़रूरत के सामने $39\,\mathrm{mg}$ नाइट्रोजन ढोता है, और जिसका अपचयन पत्ती के प्रकाश-संश्लेषी इलेक्ट्रॉनों का लगभग $5\,\%$ लेता है।