पादप जगत

पादप जगत के क्रमबद्ध अध्ययन हेतु वैज्ञानिकों ने समय-समय पर विभिन्न वर्गीकरण प्रणालियों का प्रतिपादन किया। प्रारंभिक सतही आकारिकी पर आधारित कृत्रिम प्रणालियों से लेकर आंतरिक शारीर पर आधारित प्राकृतिक प्रणालियों तथा विकासवादी जातिवृत्तीय प्रणालियों तक इसका क्रमिक विकास हुआ है।

• कृत्रिम वर्गीकरण प्रणाली (Artificial System): यह प्रणाली केवल एक या दो सतही आकारिकीय लक्षणों (जैसे पादप की प्रकृति, पत्तियों का रंग, आकार अथवा पुंकेसरों की संख्या) पर आधारित थी।
  कमियां: कैरोलस लिनियस ने पुंकेसरों की संख्या के आधार पर लैंगिक वर्गीकरण किया। इसने निकट संबंधी जातियों को अलग कर दिया क्योंकि यह केवल कुछ लक्षणों पर टिकी थी। साथ ही कायिक एवं लैंगिक लक्षणों को समान महत्व दिया गया, जबकि कायिक लक्षण पर्यावरण से आसानी से प्रभावित हो जाते हैं।
• प्राकृतिक वर्गीकरण प्रणाली (Natural System): यह प्रणाली जीवों के बीच संपूर्ण प्राकृतिक समानताओं पर आधारित है। इसमें न केवल बाह्य लक्षणों बल्कि आंतरिक संरचनाओं जैसे सूक्ष्म संरचना (Ultrastructure), शारीर (Anatomy), भ्रूणविज्ञान (Embryology) तथा पादप रसायन (Phytochemistry) का भी ध्यान रखा जाता है।
  बेंथम एवं हूकर की प्रणाली: जॉर्ज बेंथम एवं जोसेफ डाल्टन हूकर ने अपने ग्रंथ Genera Plantarum (1862–1883) में बीजीय पादपों का जो प्राकृतिक वर्गीकरण दिया, वह आज भी भारत और ब्रिटिश राष्ट्रमंडल के प्रमुख हर्बेरियमों में पादप नमूनों के व्यवस्थापन का मानक आधार है।
• जातिवृत्तीय वर्गीकरण प्रणाली (Phylogenetic System): विभिन्न जीवों के मध्य विकासवादी एवं पूर्वज संबंधों पर आधारित प्रणाली। प्रतिपादक: एडॉल्फ एंग्लर व कार्ल प्रैंटल (1887–1899) तथा जॉन हचिंसन (1926)।

जीवाश्म प्रमाणों के अभाव में पादप वर्गिकी के संशय दूर करने हेतु आधुनिक वैज्ञानिक इन आधुनिक शाखाओं का उपयोग करते हैं:

1. संख्यात्मक वर्गिकी (Numerical Taxonomy / Phenetics): यह कंप्यूटर द्वारा समस्त प्रेक्षणीय लक्षणों का मूल्यांकन करके की जाती है। प्रत्येक लक्षण को एक कोड और संख्या दी जाती है तथा सैकड़ों लक्षणों का एक साथ समान महत्व देकर विश्लेषण किया जाता है।
2. कोशिकीय वर्गिकी (Cytotaxonomy): गुणसूत्रों की संख्या, संरचना, आकारिकी तथा अर्धसूत्री विभाजन में गुणसूत्रों के व्यवहार पर आधारित वर्गिकी।
3. रसायन वर्गिकी (Chemotaxonomy): पादपों के रासायनिक अवयवों जैसे DNA अनुक्रम, अमीनो अम्ल क्रम, एल्केलॉइड्स, फ्लेवोनॉइड्स तथा सुगंधित तेलों के रासायनिक संघटन पर आधारित आधुनिक वर्गिकी।

शैवाल (Algae) पर्णहरित युक्त, सरल, थैलॉयड (समकाय), स्वपोषी तथा मुख्यतः जलीय (अलवणीय व समुद्री जल) जीव हैं। इनका आकार एककोशिकीय सूक्ष्मदर्शी (Chlamydomonas), कॉलोनी (Volvox), अशाखित तंतु (Spirogyra, Ulothrix) से लेकर 100 मीटर ऊंचे विशाल समुद्री केल्प (Macrocystis) तक होता है।

• कायिक जनन: विखंडन (Fragmentation) द्वारा; प्रत्येक खंड नए थैलस में विकसित होता है।
• अलैंगिक जनन: विभिन्न प्रकार के बीजाणुओं द्वारा होता है, जिनमें सबसे सामान्य कशाभिका युक्त गतिशील चलबीजाणु (Zoospores) हैं।
• लैंगिक जनन: दो युग्मकों के संलयन से होता है:
  1. समयुग्मकी (Isogamous): समान आकार व संरचना वाले युग्मकों का संलयन। यह कशाभिकायुक्त गतिशील (उदा. Chlamydomonas debaryanum, Ulothrix) अथवा कशाभिकारहित अचल (उदा. Spirogyra) हो सकते हैं।
  2. असमयुग्मकी (Anisogamous): दो भिन्न आकार वाले युग्मकों का संलयन (उदा. Eudorina तथा Chlamydomonas की कुछ जातियां)।
  3. विषमयुग्मकी (Oogamous): एक बड़े, अचल मादा युग्मक (अंड) तथा एक छोटे, गतिशील नर युग्मक का संलयन (उदा. Volvox तथा भूरा शैवाल Fucus)।

• वैश्विक कार्बन स्थिरीकरण: पृथ्वी पर होने वाले कुल प्रकाशसंश्लेषण का 50% से अधिक भाग समुद्री शैवालों द्वारा संपन्न होता है।
• व्यापारिक हाइड्रोकोलॉइड्स: जल-धारण करने वाले पॉलीसैकेराइड:
  • एल्जिन (Algin): भूरे शैवाल (जैसे Laminaria) से प्राप्त होता है।
  • कैरागीनन (Carrageenan): लाल शैवाल (Chondrus crispus) से निकाला जाता है।
  • अगर-अगर (Agar): लाल शैवाल Gelidium एवं Gracilaria से प्राप्त होता है, जो सूक्ष्मजीव संवर्धन माध्यम को जमाने तथा आइसक्रीम व जेली बनाने में अनिवार्य है।
• आहार एवं अंतरिक्ष अनुसंधान: Porphyra तथा Sargassum खाद्य रूप में खाए जाते हैं। एककोशिकीय हरा शैवाल Chlorella प्रोटीन से भरपूर होने के कारण अंतरिक्ष यात्रियों के पूरक आहार के रूप में प्रयुक्त होता है।

ब्रायोफाइटा में लिवरवर्ट तथा मॉस आते हैं जो प्रायः नम, छायादार पहाड़ियों पर पाए जाते हैं। इन्हें "पादप जगत के उभयचर" (Amphibians of the Plant Kingdom) कहा जाता है, क्योंकि ये भूमि पर जीवित रहते हैं किंतु लैंगिक जनन पूर्ण करने हेतु जल पर अनिवार्य रूप से निर्भर होते हैं (कशाभिकायुक्त नर युग्मक तैरकर स्त्रीधानी तक पहुंचते हैं)।

• मुख्य पादप शरीर: ब्रायोफाइटा का प्रमुख पौधा अगुणित युग्मकोद्भिद् (Gametophyte, n) होता है। यह स्वतंत्र, प्रकाशसंश्लेषी तथा थैलॉयड अथवा पर्णिल होता है। यह एककोशिकीय अथवा बहुकोशिकीय मूलाभासों (Rhizoids) द्वारा मिट्टी से जुड़ा रहता है। इनमें वास्तविक मूल, तना व पत्तियां नहीं होतीं (इनके स्थान पर मूलाभास, काउलॉइड व फाइलाइड होते हैं)। संवहन ऊतक (जाइलम व फ्लोएम) पूर्णतः अनुपस्थित होते हैं।
• जननांग: बहुकोशिकीय तथा बंध्य आवरण द्वारा सुरक्षित होते हैं:
  • पुंधानी (Antheridium): द्विकशाभिक गतिशील नर युग्मक (एन्थेरोज़ोइड) उत्पन्न करती है।
  • स्त्रीधानी (Archegonium): फ्लास्क के आकार की होती है, जिसमें एक अचल अंड कोशिका पाई जाती है।
• आश्रित बीजाणुद्भिद् (Sporophyte, 2n): युग्मनज तुरंत अर्धसूत्री विभाजन नहीं करता; बल्कि समसूत्री विभाजन द्वारा बहुकोशिकीय बीजाणुद्भिद् (2n) बनाता है। यह बीजाणुद्भिद् स्वतंत्र नहीं होता; यह पोषण व आश्रय हेतु प्रकाशसंश्लेषी युग्मकोद्भिद् से जुड़ा रहता है और उस पर पूर्णतः परजीवी होता है। यह तीन भागों में बंटा होता है:
  1. पाद (Foot): युग्मकोद्भिद् से पोषण अवशोषित करने वाला आधार।
  2. सीटा (Seta): कैप्सूल को ऊपर उठाने वाला डंठल।
  3. संपुटिका / कैप्सूल (Capsule): शीर्षस्थ भाग जिसकी बीजाणुजन कोशिकाओं में अर्धसूत्री विभाजन होकर अगुणित बीजाणु ($n$) बनते हैं।

1. लिवरवर्ट (Hepaticopsida, उदा. Marchantia):

• पादप शरीर पृष्ठाधर (Dorsoventral) रूप से चपटा और भूमि से सटा होता है।
• गेमा द्वारा अलैंगिक जनन: थैलस की ऊपरी सतह पर छोटे प्यालेनुमा गेमा कप (Gemma cups) पाए जाते हैं, जिनमें हरी, बहुकोशिकीय कलिकाएं यानी गेमा (Gemmae) बनती हैं। गेमा अलग होकर नए थैलस का निर्माण करती हैं।
• कैप्सूल में आर्द्रताग्राही इलेटर (Elaters) पाए जाते हैं जो ऐंठकर बीजाणुओं को बिखेरते हैं।

2. मॉस (Bryopsida, उदा. Funaria, Sphagnum):

• युग्मकोद्भिद् की दो क्रमिक अवस्थाएं होती हैं:
  1. प्रथम तंतु अवस्था (Protonema stage): बीजाणु के अंकुरण से सीधे बनने वाली विसर्पी, हरी, शाखित, तंतुमय प्राथमिक प्रावस्था।
  2. पत्तीदार अवस्था (Leafy stage): द्वितीयक प्रोटोनेमा से पार्श्व कली के रूप में विकसित होने वाला सीधा तना जिस पर सर्पिलाकार पत्तियां लगी होती हैं।
• पेरिस्टोम दंत: कैप्सूल के मुख पर 16 बाहरी और 16 भीतरी पेरिस्टोम दांत (Peristome teeth) होते हैं जो वायु की नमी के अनुसार बीजाणुओं का नियंत्रित प्रकीर्णन करते हैं।

• पीट ईंधन एवं स्फैग्नम: Sphagnum दलदली क्षेत्रों में जमा होकर पीट (Peat) बनाता है जिसे सुखाकर कोयले के विकल्प रूप में जलाया जाता है।
• जल-धारण क्षमता व पैकिंग: स्फैग्नम अपने शुष्क भार का 25 गुना जल अपनी मृत कोशिकाओं में रोक सकता है। अतः इसका उपयोग जीवित पौधों और ताजे फूलों के दूरस्थ परिवहन में पैकिंग सामग्री के रूप में किया जाता है।
• पारिस्थितिक अनुक्रमण: लाइकेन के साथ मॉस नग्न चट्टानों पर मिट्टी की परत बनाकर पादप अनुक्रमण (Lithosere) की नींव रखते हैं और मृदा अपरदन को रोकते हैं।

टेरिडोफाइटा पादप जगत के विकास का प्रथम संवहनी चरण हैं—ये संवहन ऊतक (जाइलम एवं फ्लोएम) धारण करने वाले प्रथम स्थलीय पादप हैं। फर्न एवं हॉर्सटेल इसके अंतर्गत आते हैं। ब्रायोफाइटा के विपरीत, इनका मुख्य एवं स्वतंत्र पौधा द्विगुणित बीजाणुद्भिद् (Sporophyte, 2n) होता है।

• अंगों का विभेदन: बीजाणुद्भिद् पौधा वास्तविक जड़, भूमिगत प्रकंद (Rhizome) अथवा वायवीय तने तथा पत्तियों में स्पष्ट विभेदित होता है।
• संवहन ऊतक: आदिम संवहन बंडल पाए जाते हैं। जाइलम में वाहिकाएं (Vessels) नहीं होतीं (केवल वाहिनिकाएं/Tracheids होती हैं); तथा फ्लोएम में सहकोशिकाएं (Companion cells) नहीं होतीं (केवल चालनी कोशिकाएं होती हैं)।
• पत्तियों के प्रकार:
  • लघुपर्ण (Microphylls): छोटी पत्तियां जिनमें केवल एक अशाखित शिरा होती है (उदा. Selaginella)।
  • गुरुपर्ण (Macrophylls): बड़ी, संयुक्त पिच्छाकार पत्तियां जिनमें शिराओं का जाल होता है (उदा. फर्न / Dryopteris)।

• पत्तियों की निचली सतह पर बीजाणुधानियां (Sporangia) पाई जाती हैं। बीजाणुधानी धारण करने वाली पत्तियों को बीजाणुपर्ण (Sporophylls) कहते हैं। Selaginella एवं Equisetum में बीजाणुपर्ण सघन होकर शंकु (Strobili) बनाते हैं।
• प्रोथैलस (Prothallus, n): बीजाणु अंकुरित होकर एक छोटा, बहुकोशिकीय, स्वतंत्र, हृदयाकार हरा प्रकाशसंश्लेषी युग्मकोद्भिद् बनाता है जिसे प्रोथैलस कहते हैं।
  भौगोलिक सीमा: प्रोथैलस में संवहन ऊतक व क्यूटिकल नहीं होते और इसके कशाभिकायुक्त शुक्राणुओं के निषेचन हेतु जल आवश्यक होता है। अतः टेरिडोफाइटा केवल सीमित नम एवं छायादार क्षेत्रों में ही पाए जाते हैं।

उच्च पादपों में बीज निर्माण की नींव टेरिडोफाइटा में ही पड़ी थी:

1. समबीजाणुक बनाम विषमबीजाणुकता (Heterospory): अधिकांश फर्न समबीजाणुक होते हैं (एक ही प्रकार के बीजाणु बनाते हैं)। किंतु सिलैजिनेला (Selaginella) तथा साल्वीनिया (Salvinia) विषमबीजाणुक होते हैं; ये दो प्रकार के बीजाणु उत्पन्न करते हैं:
   • लघुबीजाणु (Microspores): छोटे बीजाणु जो नर युग्मकोद्भिद् बनाते हैं।
   • गुरुबीजाणु (Megaspores): बड़े, खाद्य संचित बीजाणु जो मादा युग्मकोद्भिद् बनाते हैं।
2. मादा युग्मकोद्भिद् का जनक पौधे पर बने रहना: सिलैजिनेला में गुरुबीजाणु भूमि पर नहीं गिरता; यह जनक बीजाणुद्भिद् पौधे की गुरुबीजाणुधानी में ही टिका रहता है।
3. आंतरिक भ्रूण विकास: निषेचन गुरुबीजाणुधानी के भीतर ही होता है और युग्मनज से तरुण भ्रूण का विकास जनक पौधे पर टिके हुए मादा युग्मकोद्भिद् के अंदर ही संपन्न होता है।
4. निष्कर्ष: मादा युग्मकोद्भिद् का जनक पादप पर प्रतिधारण तथा आंतरिक भ्रूण विकास ही बीज प्रकृति की महत्वपूर्ण पूर्वगामी अवस्था (Precursor to the Seed Habit) मानी जाती है।

• सिलोप्सिडा (Psilopsida): सबसे आदिम जड़विहीन संवहनी पौधे (उदा. Psilotum)।
• लाइकोप्सिडा (Lycopsida): क्लब मॉस (उदा. Selaginella, Lycopodium)।
• स्फिनोप्सिडा (Sphenopsida): सिलिकायुक्त पर्वसंधियों वाले हॉर्सटेल (उदा. Equisetum)।
• टेरोप्सिडा (Pteropsida): वास्तविक फर्न (उदा. Dryopteris, Pteris, Adiantum - वाकिंग फर्न)।

जिम्नोस्पर्म (Gymnosperms) (ग्रीक: gymnos = नग्न, sperma = बीज) ऐसे बीजीय संवहनी पादप हैं जिनके बीजांड किसी अंडाशय भित्ति से ढके नहीं होते और निषेचन से पूर्व तथा पश्चात सदैव अनावृत (नग्न) रहते हैं। इनमें अंडाशय न होने के कारण फल कभी नहीं बनते।

• विशालकाय वृक्ष: ये बहुवर्षीय काष्ठीय वृक्ष अथवा झाड़ियां होते हैं। कैलिफोर्निया का रेडवुड वृक्ष Sequoia sempervirens विश्व के सबसे ऊंचे वृक्षों में से एक है (110 मीटर से अधिक ऊंचा)।
• विशिष्ट जड़ें: मूसला जड़ तंत्र।
  • पाइनस (Pinus): जड़ों में कवक तंतुओं का अनिवार्य सहजीवी संबंध यानी कवक मूल (Ectomycorrhiza) पाया जाता है (कवक के बिना पाइनस का बीज अंकुरित नहीं हो सकता)।
  • साइकस (Cycas): छोटी विशिष्ट जड़ें भूमि से ऊपर आकर प्रवाल के समान शाखित प्रवालाभ मूल (Coralloid roots) बनाती हैं, जिनमें नाइट्रोजन स्थिरीकरण करने वाले नील-हरित शैवाल (Anabaena, Nostoc) पाए जाते हैं।
• मरुद्भिदी अनुकूलन (Xerophytic adaptations): कोनिफर्स में जल हानि रोकने हेतु तीन प्रमुख अनुकूलन पाए जाते हैं:
  1. सुई जैसी पत्तियां (Needle-like leaves): सतही क्षेत्रफल को कम करके वाष्पोत्सर्जन घटाती हैं।
  2. मोटी क्यूटिकल: बाह्यत्वचा पर मोम की जलरोधी परत होती है।
  3. गर्तित रंध्र (Sunken Stomata): रंध्र गड्ढों में धंसे होते हैं जिससे वाष्पोत्सर्जन नगण्य हो जाता है।

जिम्नोस्पर्म विषमबीजाणुक होते हैं और बीजाणुपर्ण सघन होकर शंकु (Strobili) बनाते हैं:

• नर शंकु: लघुबीजाणुपर्णों से बने होते हैं, जिनमें लघुबीजाणु यानी पंखयुक्त परागकण (Pollen grains) बनते हैं।
• मादा शंकु: गुरुबीजाणुपर्णों से बने होते हैं, जिन पर नग्न बीजांड लगे होते हैं।
• पाइनस उभयलिंगाश्रयी या मोनोइशियस (Monoecious) है (एक ही वृक्ष पर नर व मादा शंकु होते हैं); जबकि साइकस एकलिंगाश्रयी या डायोइशियस (Dioecious) है (नर व मादा पौधे पृथक होते हैं)।

• वायु परागण (Anemophily): परागकण हवा द्वारा उड़कर बीजांड के बीजांडद्वार पर पहुंचते हैं। पाइनस के परागकणों में दो पंख (Wings) पाए जाते हैं (वसंत ऋतु में पीले परागकणों की 'सल्फर वर्षा' होती है)।
• नालियुग्मनी (Siphonogamy): परागकण अंकुरित होकर परागनलिका बनाता है जो नर युग्मकों को सीधे स्त्रीधानी तक पहुंचाती है; अतः निषेचन हेतु बाह्य जल की आवश्यकता समाप्त हो जाती है।

पादप जगत का सर्वोच्च विकसित प्रभाग आवृतबीजी (Angiosperms - पुष्पी पादप) है, जिनके बीज फल के अंदर बंद रहते हैं। प्रत्येक पादप के जीवन चक्र में अगुणित युग्मक-उत्पादक युग्मकोद्भिद् और द्विगुणित बीजाणु-उत्पादक बीजाणुद्भिद् का चक्रीय एकांतरण होता है जिसे पीढ़ी एकांतरण (Alternation of Generations) कहते हैं।

1898 में रूसी वैज्ञानिक एस. जी. नवाशिन (S.G. Nawaschin) ने आवृतबीजी में द्विनिषेचन की खोज की:

1. संयुग्मन (Syngamy): एक अगुणित नर युग्मक ($n$) अंड कोशिका ($n$) से संलयित होकर द्विगुणित युग्मनज ($2n$) बनाता है, जो आगे चलकर भ्रूण बनता है। $$ ext{नर युग्मक } (n) + ext{अंड कोशिका } (n) \longrightarrow ext{युग्मनज } (2n)$$
2. त्रिसंलयन (Triple Fusion): दूसरा अगुणित नर युग्मक ($n$) भ्रूणकोष के केंद्र में स्थित द्विगुणित द्वितीयक केंद्रक ($2n$) से संलयित होकर त्रिगुणित प्राथमिक भ्रूणपोष केंद्रक (PEN, $3n$) बनाता है। $$ ext{नर युग्मक } (n) + ext{द्वितीयक केंद्रक } (2n) \longrightarrow ext{PEN } (3n)$$

एक ही भ्रूणकोष में दो बार संलयन होने के कारण इसे द्विनिषेचन कहते हैं।