પ્રકાશ (જીવવિજ્ઞાન)

સજીવોના અસ્તિત્વ માટે જરૂરી પરિબળો પૈકીમાંનું એક સૌથી મહત્વનું પરિબળ. આજે જે પ્રકારે જીવન અસ્તિત્વ ધરાવે છે તે પ્રકાશ વિના શક્ય નથી. પૃથ્વીના વિવિધ વિસ્તારો પર પ્રકાશ એકસરખી રીતે પથરાતો હોવાથી વનસ્પતિસમાજના બંધારણ પર ખાસ પ્રભાવ જણાતો નથી; આમ છતાં, કેટલાક વિશિષ્ટ વિસ્તારોમાં પ્રકાશની અગત્ય ઘણી વધી જાય છે. પૃથ્વીના જુદા જુદા પ્રદેશો પ્રકાશની તીવ્રતા, સામયિકતા અને ગુણવત્તા બાબતે ભિન્નતા દર્શાવે છે. કુદરતી પ્રકાશના સ્રોત સૂર્ય, ચંદ્ર, તારા અને સ્વયંપ્રકાશિત સજીવો છે.

સૂર્યમાંથી પૃથ્વી પર વિદ્યુતચુંબકીય વિકિરણ (electromagnetic radiation) સ્વરૂપે પ્રકાશ આવે છે. આ કિરણોની તરંગલંબાઈ 290 મિલિમાઇક્રૉનથી 5,000 મિલિમાઇક્રૉન જેટલી હોય છે. સૂર્યપ્રકાશના વિકિરણમાં પારજાંબલી વિકિરણ (ultraviolet radiation), ર્દશ્ય વર્ણપટ (visible spectrum) અને પારરક્ત (infrared) વિકિરણનો સમાવેશ થાય છે. પૃથ્વી પર આવતા પ્રકાશનો લગભગ 39% ભાગ જ ર્દશ્ય વર્ણપટ, 60% પારરક્ત વિકિરણ અને 1.0% પારજાંબલી વિકિરણનો હોય છે. ર્દશ્ય વર્ણપટમાં 390 મિલિમાઇક્રૉનથી 760 મિલિમાઇક્રૉનની તરંગલંબાઈના વિકિરણનો સમાવેશ થાય છે. ર્દશ્ય વર્ણપટમાં વિવિધ રંગનાં કિરણોની તરંગલંબાઈઓ ‘વિબ્ગ્યોર’ (VIBGYOR) તરીકે દર્શાવાય છે. સૌથી ટૂંકી તરંગલંબાઈ ધરાવતાં કિરણો જાંબલી રંગનાં હોય છે. ત્યારબાદ ક્રમશ: તરંગલંબાઈ વધતી જાય છે અને તે મુજબ નીલા, ભૂરા, લીલા, પીળા, નારંગી અને લાલ રંગના પ્રકાશનાં કિરણો આવે છે. ર્દશ્ય વર્ણપટમાં લાલ રંગના પ્રકાશનાં કિરણોની તરંગલંબાઈ સૌથી વધારે હોય છે. જાંબલી રંગનાં કિરણો કરતાં ટૂંકી તરંગલંબાઈ ધરાવતું વિકિરણ પારજાંબલી વિકિરણ અને લાલ રંગનાં કિરણો કરતાં વધારે તરંગલંબાઈ ધરાવતું વિકિરણ પારરક્ત વિકિરણ કહેવાય છે.

પૃથ્વી પર પહોંચતા પ્રકાશના પ્રમાણનો આધાર ઋતુ, અક્ષાંશ, રેખાંશ અને આબોહવા પર રહે છે. તેના પ્રત્યેક સ્થળે નિશ્ચિત જીવપ્રકારને પોષી શકે તેટલા પ્રમાણમાં પ્રકાશ મળે છે. તેથી ઉત્તર ધ્રુવથી દક્ષિણ ધ્રુવ સુધી જીવન પાંગરેલું છે. કેટલીક ફૂગ અને લાઇકેન બરફની સપાટી પર થતી હોવાની માહિતી પ્રાપ્ય છે.

વનસ્પતિ પર પડતા પ્રકાશનો લગભગ 50% ભાગ ઉષ્માશક્તિમાં રૂપાંતર પામે છે. આ શક્તિ ઉત્સ્વેદન(traspiration)માં વપરાય છે. 30% જેટલો પ્રકાશ વનસ્પતિની સપાટીએથી પરાવર્તન પામે છે અને 19% જેટલો વાતાવરણમાં પુનર્વિકિરણ (reradiation) દ્વારા ચાલી જાય છે. આમ, વનસ્પતિ પર પડતા પ્રકાશનો લગભગ 1.0% જેટલો ભાગ ઉપયોગમાં લેવાય છે. આ પ્રકાશની પણ બધી તરંગલંબાઈ શોષાતી નથી. ક્લૉરોફિલ દ્વારા લીલા રંગનાં કિરણોનું અત્યંત અલ્પ શોષણ થાય છે. તે વાદળી અને લાલ રંગનાં કિરણોનું સૌથી વધારે શોષણ કરે છે. વનસ્પતિ દ્વારા પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયા લાલ કિરણોમાં સૌથી વધારે ક્ષમતાથી થાય છે. કોઈ પણ પદાર્થ નિશ્ચિત તરંગલંબાઈવાળાં પ્રકાશનાં કિરણો શોષે છે ત્યારે તેને તે તરંગલંબાઈ ધરાવતી પ્રકાશશક્તિ પ્રાપ્ત થાય છે. કોઈ પણ વનસ્પતિને મળતા પ્રકાશનો પ્રકાર પ્રકાશની સામયિકતા અને તીવ્રતા પર આધાર રાખે છે. શિયાળામાં લાલ પ્રકાશ વધારે પ્રમાણમાં અને ભૂરો પ્રકાશ ઓછા પ્રમાણમાં પ્રાપ્ત થાય છે. પ્રકાશના પ્રમાણ પર નીચે મુજબનાં પરિબળો અસર કરે છે.

(1) ભેજ : ભેજવાળું વાતાવરણ પ્રકાશનો અવરોધ કરે છે. પ્રકાશ શુષ્ક હવામાં વધારે ઉજ્જ્વળ અને ભેજવાળા વાતાવરણમાં ધૂંધળો હોય છે. ભેજ પારરક્ત કિરણોનું વધારે પ્રમાણમાં શોષણ કરે છે.

(2) જલસ્તર : પાણીના ઊંડા સ્તરોમાં પ્રકાશના પ્રમાણમાં થતો ઘટાડો વધારે ગંભીર પ્રશ્નો સર્જે છે. પાણીની ઊંડાઈમાં ગણિતીય પ્રમાણમાં વધારો થાય તો પ્રકાશ ભૌમિતિક પ્રમાણમાં ઘટે છે. પાણી પ્રકાશનું પરાવર્તન કરે છે. વળી, પાણીમાં પ્રવેશતા પ્રકાશનું વક્રીભવન થાય છે. પાણીની સપાટીએથી અલગ અલગ તરંગલંબાઈવાળાં કિરણો પાણીમાં જુદી જુદી ઊંડાઈએ વક્રીભવન પામે છે. તેથી જુદી જુદી ઊંડાઈએ પ્રકાશનાં જુદા જુદા રંગનાં કિરણો પ્રાપ્ય હોય છે. આમ, જલસ્તરની અસર પ્રકાશના પ્રમાણ અને પ્રકાર પર પડે છે.

(3) ભૂતલનો પ્રકાર : જો ઢાળ દર્શાવતું ભૂતલ હોય તો સૂર્યદર્શી ઢાળ તરફ વધારે પ્રકાશ અને તેના વિરુદ્ધના ઢાળ તરફ ઓછો પ્રકાશ હોય છે.

ગીચ વસ્તી ધરાવતા જંગલમાં ટોચ તરફથી તલપ્રદેશ તરફ જતાં પ્રકાશનું પ્રમાણ ઘટતું જાય છે. પ્રકાશના જથ્થામાં ફેરફાર ખૂબ ઝડપથી થાય છે. એક સમયે આકાશ સ્વચ્છ અને ભરપૂર પ્રકાશમય હોય છે તો થોડા સમય પછી વાદળ છવાઈ જતાં પ્રકાશ એકદમ ઘટી જાય છે. પૃથ્વીની સપાટી સુધી પહોંચતાં પ્રકાશની તીવ્રતા પર નાઇટ્રોજન અને ઑક્સિજન જેવા વાયુઓ અસર કરે છે. તેઓ ટૂંકી તરંગલંબાઈવાળાં કિરણોનું થોડા પ્રમાણમાં શોષણ અને પરિક્ષેપણ (dispersion) કરે છે. હવામાં પરિક્ષિપ્ત કે નિલંબિત (suspended) સૂક્ષ્મ ઘનકણો જેવા કે ધૂળ અને ધુમાડો, અથવા પાણીમાં ચીકણી માટી (clay), કાંપ (silt), પ્લવકો અને કળણના કલિલ કણોની આવરણ(screening) રૂપ અસર જોવા મળે છે.

પ્રત્યેક વનસ્પતિને નિશ્ચિત પ્રમાણમાં પ્રકાશ જરૂરી છે. આવશ્યક પ્રકાશ કરતાં થોડા વધારે કે ઓછા પ્રકાશ સાથે તે અનુકૂલન સાધી શકે છે.

પ્રકાશની વનસ્પતિ પર થતી અસરો : પારરક્ત વિકિરણ તાપમાનમાં નોંધપાત્ર વધારો કરે છે. તે કોષના વિકાસ દરમિયાન લંબવૃદ્ધિ પ્રેરે છે. પારરક્ત પ્રકાશ વનસ્પતિને ખાસ હાનિકારક નથી; જ્યારે પારજાંબલી પ્રકાશ વનસ્પતિને હાનિકારક છે. તે કોષની લંબવૃદ્ધિને અવરોધે છે. પારજાંબલી વિકિરણ ત્વચાની નીચે આવેલા કોષોમાં કેટલાક મેદીય પદાર્થોમાંથી વિટામિન-‘ડી’નું સંશ્લેષણ કરે છે. પૃથ્વી પર વધારે ઊંચાઈએ વિકિરણનું પ્રમાણ વધારે હોવાથી આવા સ્થળે થતી વનસ્પતિ વામનતા (nanism) દાખવે છે.

પ્રકાશસંશ્લેષણ, પ્રકાશાનુચલન (phototaxy), પ્રકાશાનુવર્તન (phototropism), વૃદ્ધિ અને પુષ્પોદભવ જેવી પ્રક્રિયાઓ પ્રકાશની ગેરહાજરીમાં શક્ય નથી. પ્રકાશની વનસ્પતિઓ પર થતી કેટલીક વિશિષ્ટ અસરો નીચે મુજબ છે :

(1) ક્લૉરોફિલ-સંશ્લેષણ : પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયા માટે ક્લૉરોફિલ નામના હરિત રંજકદ્રવ્યની હાજરી અનિવાર્ય ગણાય છે. તેના સંશ્લેષણ માટે પ્રકાશ જરૂરી છે. અમુક લઘુતમ પ્રમાણના પ્રકાશની હાજરીમાં જ ક્લૉરોફિલનું સંશ્લેષણ શક્ય બને છે. તેનું નિર્માણ મંદ પ્રકાશમાં થતું નથી. શંકુવૃક્ષ (conifer) પ્રકારની કેટલીક વનસ્પતિઓના અંકુર, કેટલીક શેવાળ (moss), હંસરાજનાં તરુણ પર્ણો અને કેટલીક લીલ પ્રકાશ વિના પણ ક્લૉરોફિલનું સંશ્લેષણ કરી શકે છે. લઘુતમ કરતાં પ્રકાશની તીવ્રતામાં વધારો થાય તો તેના સંશ્લેષણનો દર ઘટે છે. અતિતીવ્ર પ્રકાશમાં તેનું સંશ્લેષણ થતું નથી.

(2) હરિતકણોની સંખ્યા અને તેમનું હલનચલન : વનસ્પતિનાં અંગોનો જે ભાગ વધારે પ્રકાશ પ્રાપ્ત કરે છે; તે ભાગમાં હરિતકણોનું પ્રમાણ વધે છે. પર્ણના ઉપરી અધિસ્તર (upper epidermis) તરફ સીધો સૂર્યપ્રકાશ પડતો હોવાથી તે તરફના કોષોમાં હરિતકણોની સંખ્યા વધારે હોય છે; પરંતુ તીવ્ર પ્રકાશને લીધે ક્લૉરોફિલની સાંદ્રતા પ્રત્યેક હરિતકણમાં ઓછી હોય છે. ક્લૉરોફિલનું રક્ષણ કરવા હરિતકણો પ્રકાશને સમાંતરે સ્તરો બનાવી ગોઠવાય છે. જે ભાગને ઓછો પ્રકાશ મળે અથવા પરાવર્તિત પ્રકાશ મળે તેમાં હરિતકણોની સંખ્યા ઓછી હોય છે; પરંતુ પ્રત્યેક હરિતકણમાં ક્લૉરોફિલ વધારે હોય છે. આવી પરિસ્થિતિ જલજ વનસ્પતિઓમાં અને પર્ણના અધ:અધિસ્તર તરફના કોષોમાં જોવા મળે છે. હરિતકણોની ગોઠવણી વધારે સૂર્યપ્રકાશ પ્રાપ્ત થાય તે પ્રકારની હોય છે.

(3) મધ્યપર્ણ (mesophyll) પેશીનું વિભેદન અને પર્ણોનો આકાર : પર્ણની મધ્યપર્ણ-પેશી હરિતકણોતક પેશીની બનેલી હોય છે. તેનું લંબોતક અને શિથિલોતક પેશીમાં થતું વિભેદન પ્રકાશ દ્વારા નિયંત્રિત હોય છે. જોકે આ વિભેદન માટે ભૂમિ-જલ અને ભેજનું પ્રમાણ પણ મહત્વનો ભાગ ભજવે છે. તીવ્ર પ્રકાશ લંબોતક પેશીનું નિર્માણ પ્રેરે છે. આ કોષો ઉપરી-અધિસ્તરની સપાટીને કાટખૂણે ગોઠવાય છે. આ કોષોમાં હરિતકણોની સ્તરિત ગોઠવણી થાય છે. મંદ પ્રકાશ શિથિલોતક પેશીનું નિર્માણ પ્રેરે છે. આવા કોષો અધિસ્તરને સમાંતરે વિસ્તરતા હોઈ પ્રકાશના શોષણ માટે વધારે સપાટી ધરાવે છે. હરિતકણો આ સપાટી તરફ ગોઠવાય છે.

તીવ્ર પ્રકાશમાં લંબોતક પેશીનું પુષ્કળ પ્રમાણમાં સર્જન થતું હોવાથી બંને અધિસ્તરો વચ્ચે અંતર વધતાં પર્ણની જાડાઈમાં વધારો થાય છે. આ પર્ણોનાં દલ સાંકડાં અને જાડાં હોય છે. માત્ર શિથિલોતક પેશી ધરાવતાં પર્ણો પાતળાં અને પહોળાં હોય છે.

(4) રંધ્ર-ગતિનું નિયમન : રંધ્ર તેની રચનામાં મધ્યમાં છિદ્ર અને તેની ફરતે બે રક્ષકકોષો ધરાવે છે. રંધ્રના કદનું નિયમન રક્ષકકોષો દ્વારા થાય છે. રક્ષકકોષોની રંધ્ર તરફની કોષદીવાલ ખેંચાતાં રંધ્ર મોટું થાય છે. આ માટે રક્ષકકોષોની સ્ફીતિ(turgidity)થી થતો ફેરફાર જવાબદાર છે. વધારે સ્ફીતિ કોષરંધ્રનું કદ મોટું કરે છે. પ્રકાશની હાજરીમાં કાર્બનિક ઍસિડનું ઉપચયન (oxidation) થાય છે અને અંધકારમાં કાર્બન ડાયૉક્સાઇડની સાંદ્રતા વધવાથી કોષની અમ્લતામાં ફેરફાર થાય છે; જે સ્ફીતિ પર અસર કરે છે.

(5) તાપનક્રિયા (heating process) : વનસ્પતિનાં અંગોનું પ્રકાશમાં અનાવરણ થવાથી તેમનું તાપમાન વધે છે; જેથી તેમના દ્વારા થતી પ્રક્રિયાઓ પર અસર થાય છે.

(6) ઉત્સ્વેદનના દર પર અસર : પ્રકાશશક્તિનો મોટો ભાગ ઉષ્માશક્તિમાં પરિવર્તન પામતો હોવાથી વનસ્પતિ દ્વારા થતા ઉત્સ્વેદનના દરમાં વધારો થાય છે. વળી, પરોક્ષ રીતે પ્રકાશની હાજરી રંધ્રને વધારે ખુલ્લું કરે છે. તેથી વાયુઓનું પ્રસરણ ઝડપથી થવાને લીધે ઉત્સ્વેદનનો દર વધે છે; જે મૂળ દ્વારા પાણીના અભિશોષણની ક્રિયા પ્રેરે છે.

(7) પ્રકાશાનુવર્તન : વનસ્પતિના મુખ્ય અક્ષના સ્થાપનનું નિયમન ગુરુત્વાકર્ષણ દ્વારા થાય છે. તેનાં વિવિધ અંગોના વૃદ્ધિપ્રેરિત દિગ્વિન્યાસ(orientation)ને અનુવર્તન કહે છે. આ અનુવર્તન પ્રકાશપ્રેરિત હોય તો તેને પ્રકાશાનુવર્તન કહે છે. આ ક્રિયાનું પ્રેરણ ઑક્સિનની સાંદ્રતા પર આધાર રાખે છે. ઑક્સિનની સાંદ્રતાનું નિયંત્રણ પ્રકાશ દ્વારા થાય છે. આ પ્રક્રિયા દરમિયાન થતા ઑક્સિનના સ્થાનાંતરણ પર પણ પ્રકાશ અસર કરે છે.

(8) બીજાંકુરણ : કેટલાંક બીજના અંકુરણ પર પ્રકાશ અસર કરે છે. પ્રકાશની વિવિધ રીતે અસર અનુભવતાં બીજના પ્રકાર નીચે પ્રમાણે છે :

(અ) પ્રકાશાપેક્ષી (light demanding) બીજ : આ વર્ગમાં આવતાં બીજના અંકુરણ માટે પ્રકાશની હાજરી અનિવાર્ય છે. પ્રકાશની ગેરહાજરીમાં તેમનું અંકુરણ થતું નથી.

(આ) પ્રકાશાનુગ્રહી (light favouring) બીજ : આ વર્ગમાં આવતાં બીજને પ્રકાશ પ્રાપ્ત થતાં તેમનું ઝડપી અંકુરણ થાય છે. પ્રકાશની ગેરહાજરીમાં તેમનું અંકુરણ ધીમું હોય છે. બીજાવરણની પારગમ્યતા (permeability) પર પ્રકાશ અસર કરતો હોવાનું માનવામાં આવે છે.

(ઇ) પ્રકાશાવરોધી (light retarding) બીજ : આ વર્ગમાં આવતાં બીજનું અંકુરણ પ્રકાશની હાજરીમાં અવરોધાય છે. પ્રકાશની ગેરહાજરીમાં તેમનું અંકુરણ ઝડપી થાય છે.

(ઈ) પ્રકાશનિરોધી (light inhibiting) બીજ : આ વર્ગનાં બીજનું પ્રકાશની હાજરીમાં અંકુરણ થતું નથી. તે માત્ર અંધકારમાં જ અંકુરણ પામે છે.

(ઉ) પ્રકાશનિરપેક્ષ (light independent) બીજ : કેટલાંક બીજના અંકુરણ પર પ્રકાશની હાજરી કે ગેરહાજરીની કોઈ જ અસર હોતી નથી; તેમને આ વર્ગમાં મૂકવામાં આવે છે.

(9) પ્રકાશસંશ્લેષણ : સમગ્ર સજીવ સૃષ્ટિ માટે શક્તિનો મૂળભૂત સ્રોત સૂર્યપ્રકાશ છે. લીલી વનસ્પતિઓ પ્રકાશસંશ્લેષણ દ્વારા સૂર્યપ્રકાશની હાજરીમાં પાણી અને કાર્બન ડાયૉક્સાઇડ જેવાં અકાર્બનિક પોષક તત્વોનું હરિતકણની મદદ વડે કાર્બનિક પોષક તત્વોમાં રૂપાંતર કરે છે. પ્રકાશસંશ્લેષણ પર પ્રકાશની તીવ્રતા, તેના પ્રકાર અને કાલાવધિની ચોક્કસ અસર હોય છે.

(10) વનસ્પતિનું શુષ્ક વજન : પ્રકાશની હાજરીમાં વનસ્પતિના શુષ્ક વજનમાં વધારો થાય છે.

(11) પ્રકાશસામયિકતા : વનસ્પતિઓને પ્રાપ્ત થતા દૈનિક પ્રકાશસમયની લંબાઈને ‘પ્રકાશસમય’ કહે છે. વનસ્પતિની બીજાંકુરણ, વાનસ્પતિક વૃદ્ધિ (vegetative growth) અને પુષ્પોદભવની પ્રક્રિયા પર પ્રકાશસમયની નિશ્ચિત અસર હોય છે. પ્રકાશસમયની જરૂરિયાત જુદી જુદી વનસ્પતિઓમાં જુદી જુદી હોય છે. પુષ્પોદભવ માટે જરૂરી પ્રકાશ-સમયને અનુલક્ષીને સપુષ્પ વનસ્પતિઓનું નીચે પ્રમાણે વર્ગીકરણ કરવામાં આવે છે :

(અ) લઘુદિવસી વનસ્પતિઓ (short day plants) : તે સીમાંત મહત્તમ (critical maximum, 12થી 14 કલાકની વચ્ચે) કરતાં ઓછા પ્રકાશસમયમાં પુષ્પનિર્માણ કરે છે; દા.ત., Salvia splendens, Datura stramonimum (ધંતૂરો), Cannabis sativa (ભાંગ), Andropogon virginicus, Cosmos bipinnatus.

(આ) દીર્ઘદિવસી વનસ્પતિઓ (long day plants) : તે ચોક્કસ સીમાંત લઘુતમ (critical minimum) કરતાં વધારે પ્રકાશસમયમાં પુષ્પનિર્માણ કરે છે; દા.ત., Brassica rapa (સલગમ), Nigella avroensis, Secale cereale (રાય), Sonchus oleraceum (મિલ્ક થિસલ), Sorghum vulgare (જુવાર).

(ઇ) તટસ્થદિવસી વનસ્પતિઓ (day neutral plants) : કેટલીક વનસ્પતિઓ ઉપર્યુક્ત બંને સ્થિતિમાં પુષ્પોદભવ કરે છે; દા.ત., Cucumis sativus (કાકડી), Gossypium hirsutum (કપાસ), Nicotiana tabacu m. (તમાકુ), Phaseolus lunatus (દબલબીજ), Poa annua અને Solanum tuberosum (બટાટા).

આ ઉપરાંત, પ્રકાશસમયની લંબાઈ કરતાં તેને અનુસરતો અંધકારસમય વધારે અગત્યનો છે. પ્રત્યેક વનસ્પતિને નિશ્ચિત પ્રકાશની આવશ્યકતા હોય છે અને જો અન્ય પરિબળ સીમિત ન બને તો આ પ્રકાશ-આવશ્યકતાની મર્યાદા(range of light requirement)માં તે સૌથી સારી રીતે વિકાસ પામે છે. પ્રકાશ-આવશ્યકતાને આધારે વનસ્પતિઓને પ્રકાશચાહક (heliophyte) અને છાયાચાહક (sciophyte) – એમ બે પ્રકારોમાં વહેંચવામાં આવે છે.

પ્રકાશચાહક વનસ્પતિઓ પૂરા સૂર્યપ્રકાશમાં અને છાયાચાહક વનસ્પતિઓ પ્રકાશની ઓછી તીવ્રતાએ સારી રીતે વૃદ્ધિ પામે છે. કેટલીક પ્રકાશચાહક જાતિ સૂર્યપ્રકાશમાં ઊગતી હોવા છતાં છાંયડામાં પણ વિકસી શકે છે; તેમને ‘વૈકલ્પિક છાયાચાહક’ કહે છે. તે જ રીતે છાયામાં ખૂબ સારી રીતે ઊગતી જાતિઓ પૂરા સૂર્યપ્રકાશમાં પણ સારી રીતે થાય છે. તેને ‘વૈકલ્પિક પ્રકાશચાહક’ કહે છે.

પ્રકાશચાહક વનસ્પતિઓનાં નાનાં પ્રકાંડ મજબૂત, જાડાં, ટૂંકી આંતરગાંઠવાળાં અને સુવિકસિત શાખાવિન્યાસ ધરાવે છે. તેમનું મૂળતંત્ર સુવિકસિત હોય છે અને પર્ણો તીવ્ર પ્રકાશને ટાળવા પ્રકાશની દિશાને સમાંતરે ગોઠવાય છે. પર્ણો નાનાં, કડક, બરછટ, સાંકડાં અને સુવિકસિત યાંત્રિક પેશી ધરાવે છે. કોષો નાના હોય છે. તેમના જીવરસમાં કેટલીક વાર ઍન્થોસાયનિન નામનું રંજકદ્રવ્ય હોય છે. કોષો વચ્ચે આંતરકોષીય અવકાશ ઓછો હોય છે. વનસ્પતિનાં વાયવીય (aerial) અંગોની સપાટી પર સુવિકસિત રક્ષકત્વચા (cuticle) અને રોમ હોય છે. તે યાંત્રિક અને વાહકપેશી વધારે પ્રમાણમાં ધરાવે છે. પર્ણમાં લંબોતક પેશી સુવિકસિત હોય છે. રંધ્રો નાનાં, ખૂબ નજીક અને વધારે સંખ્યામાં હોય છે.

છાયાચાહક વનસ્પતિઓમાં પ્રકાંડ નબળાં, માંસલ, લાંબી આંતરગાંઠવાળાં અને અલ્પવિકસિત શાખાવિન્યાસ ધરાવે છે. તેમનું મૂળતંત્ર મર્યાદિત પ્રમાણમાં વિકસે છે અને પર્ણો ઓછાં હોય છે. તે વધારે પ્રકાશ પ્રાપ્ત થાય તે રીતે ગોઠવાય છે અને પાતળાં, પહોળાં અને મોટાં હોય છે. લંબોતક પેશી અલ્પવિકસિત હોય છે કે તેનો અભાવ હોય છે. શિથિલોતક પેશી સુવિકસિત હોય છે. કોષો મોટા કદના હોય છે. તેમની વચ્ચેના આંતરકોષીય અવકાશ મોટા હોય છે. યાંત્રિક પેશી પ્રમાણમાં ઓછી વિકસેલી હોય છે. કેટલીક જાતિઓ પરરોહી હોય છે.

(12) વનસ્પતિઓનું વિતરણ : પૃથ્વીના વિષુવવૃત્તીય પટથી શરૂ થઈ ધ્રુવ તરફ જતાં પ્રકાશની તીવ્રતા અને પ્રકાશનો પ્રાપ્ય કુલ જથ્થો જુદાં જુદાં હોય છે; તે મુજબ વનસ્પતિસમૂહોમાં પણ વિવિધતા જોવા મળે છે.

(13) અનુક્રમણ (succession) : પ્રકાશનું અનુક્રમણમાં પણ મહત્ત્વ છે. ચરમ જાતિઓ કરતાં અગ્રણી (pioneer) જાતિઓને પ્રમાણમાં ઘણો વધારે પ્રકાશ જરૂરી હોય છે. જોકે આ મંતવ્યને કોઈ પ્રાયોગિક અનુમોદન પ્રાપ્ત થયું નથી. કેટલાંક પરિબળો જેવાં કે તાપમાન અને ભૂમિ-ફળદ્રૂપતા નૈસર્ગિક સ્થિતિમાં પ્રકાશ દ્વારા ઉદભવેલી અસરોનું રૂપાંતર કરી શકે છે. વનસ્પતિ પર થતી મોટાભાગની પ્રકાશ અને તાપમાનની અસરો આંતરસંબંધિત હોય છે.

પ્રકાશની પ્રાણીઓ પર અસરો : વનસ્પતિઓની જેમ જ પ્રાણીઓ પર પણ પ્રકાશની લાંબી અસરો હોય છે. તે ચયાપચય (metabolism), વર્ણકતા (pigmentation), વૃદ્ધિ, વિકાસ (development), પ્રચલન, સ્થળાંતરણ (migration), પ્રજનન વગેરે પ્રક્રિયાઓ પર અસર કરે છે.

(1) ચયાપચય : પ્રકાશ વડે પેશીઓ તાપન-અસર અનુભવે છે અને જીવરસનું આયનન (ionisation) થાય છે. તેની પ્રાણીઓની ચયાપચયિક પ્રક્રિયાઓ પર અસર પડે છે. તાપન-અસર અને આયનનને પરિણામે ઉત્સેચકીય સક્રિયતા, સામાન્ય ચયાપચયિક દર અને ક્ષારો તેમજ ખનિજોની દ્રાવ્યતાની માત્રામાં વધારો થાય છે. ઓછો પ્રકાશ પ્રાપ્ત કરતાં ગુફાવાસી પ્રાણીઓનો ચયાપચયનો દર ધીમો હોય છે. તે પ્રકાશ-ઉપચયન (photo-oxidation) અને શ્વસનના દર પર પણ અસર કરે છે.

(2) પ્રજનન : પક્ષીઓ જેવાં પ્રાણીઓમાં પ્રજનન-સક્રિયતાના પ્રારંભ માટે પ્રકાશ જવાબદાર છે. ઉનાળા દરમિયાન વધતી જતી પ્રકાશની તીવ્રતાની સાથે કેટલાંક પક્ષીઓના જનનપિંડો સક્રિય બને છે. આમ, પ્રાણીઓ પ્રજનનના સંદર્ભમાં દીર્ઘદિવસી, લઘુદિવસી કે તટસ્થદિવસી હોય છે. ઘેટાંની કેટલીક જાત, હરણ અને બકરી લઘુદિવસી છે. દિવસના પ્રકાશની લંબાઈ ઘટાડતાં તેઓ પ્રજનનક્રિયા માટે સક્રિય બને છે. ફૅરેસ્ટ, મેના (starling) અને પીરુ (turkey) જેવાં પ્રાણીઓ દીર્ઘદિવસી છે. ભૌમિક ખિસકોલીઓ અને ગિનીપિગ તટસ્થદિવસી પ્રાણીઓ છે.

(3) વિકાસ : પૂરતા પ્રકાશવાળી સ્થિતિમાં જ સાલ્મૉનનાં ડિમ્ભ સામાન્ય વિકાસ પામે છે. પ્રકાશની ગેરહાજરીમાં ડિમ્ભ ઝડપથી મૃત્યુ પામે છે. Mytilusનાં ડિમ્ભ તેમના શરૂઆતના તબક્કાઓમાં પ્રકાશ કરતાં અંધકારમાં વધારે વૃદ્ધિ સાધે છે.

(4) આંખો : આંખોનો વિકાસ કેટલીક વાર પ્રાપ્ય પ્રકાશની  તીવ્રતા પર આધાર રાખે છે. Proteus anguinus જેવાં ગુફાવાસી પ્રાણીઓ અને દરિયાના ઊંડા પાણીમાં થતી માછલીઓમાં આંખો હોતી નથી અથવા અલ્પવિકસિત હોય છે. સપાટી પર થતાં સ્તરકવચીઓ (crustaceans) અને માછલીઓમાં આંખો અને શીર્ષનો ગુણોત્તર સામાન્ય હોય છે.

(5) ર્દષ્ટિ (vision) : મનુષ્ય સહિતનાં ઉચ્ચકક્ષાનાં પ્રાણીઓ પ્રકાશના એક કે બીજા સ્વરૂપની હાજરીમાં વિવિધ પદાર્થો જોઈ શકે છે. Lepomis જેવી કેટલીક માછલીઓ તેમના ખોરાકના સ્થાન-નિર્ણય માટે તેમની ર્દષ્ટિક્રિયા પર આધાર રાખે છે.

(6) વર્ણકતા : રંજકદ્રવ્યના સંશ્લેષણ દરમિયાન થતા મોટાભાગના જૈવરાસાયણિક ફેરફારો પ્રકાશ દ્વારા થાય છે. પ્રાણીઓમાં વર્ણકતાની પ્રક્રિયા પર પ્રકાશ ઘણી રીતે અસર કરે છે.

(અ) ત્વચાના રંગનો વિકાસ : પ્રકાશની ગેરહાજરીને કારણે ગુફાવાસી કેટલાંક ઉભયજીવીઓ અને કેટલીક માછલીઓની ત્વચામાં રંજકદ્રવ્યોનો અભાવ હોય છે.

(આ) રક્ષણાત્મક રંજન (protective colouration) : કેટલાંક પ્રાણીઓ પોતે જે પૃષ્ઠભૂમિ(background)માં વસવાટ ધરાવે છે, લગભગ તે જ પ્રકારનો તેઓ ત્વચાનો રંગ ઉત્પન્ન કરે છે; દા.ત., પર્ણકીટક (Phyllium), ઑસ્ટ્રેલિયન માછલી (Phyllopteryx eques) અને પતંગિયું (Kalima paralecta). આ પ્રકારની સ્થિતિથી પ્રાણીઓને દુશ્મનોથી રક્ષણ મળે છે. તે જ પ્રમાણે કેટલાંક પક્ષીઓ, સસ્તનો અને માછલીઓની ત્વચા વિવિધ રીતે છાયાંકિત થયેલી હોય છે. તેમને તેમની પીઠ પર વધારે ગાઢ અને નીચેની બાજુએ આછો રંગ હોવાથી રક્ષણ મળે છે.

(ઇ) રંગપરિવર્તન : કેટલાક કીટકો, સ્તરકવચીઓ, માછલીઓ, ઉભયજીવીઓ, સરીસૃપો અને શીર્ષપાદ (cephalopod) તેમની પર્યાવરણીય પરિસ્થિતિ મુજબ રંગપરિવર્તન કરી શકે છે. તેનાથી તાપનિયમનમાં મદદ થાય છે અને દુશ્મન પ્રાણીઓથી રક્ષણ મળે છે.

(7) પ્રચલન : કેટલાંક નીચલી કક્ષાનાં પ્રાણીઓના પ્રચલનના દરનું નિયમન પ્રકાશ દ્વારા થાય છે. તેને પ્રકાશગતિક્રમ (photokinesis) કહે છે. મુઝેલ કરચલાનું અંધ ડિમ્ભ પ્રકાશની વધારે તીવ્રતામાં વધારે ઝડપથી હલનચલન કરે છે. કેટલાંક જલજ અપૃષ્ઠવંશીઓ દ્વારા પ્રકાશની જુદી જુદી તીવ્રતાએ પ્રચલનનો દર બદલાય છે. કેટલાંક પ્રાણીઓમાં પ્રચલનના દિગ્વિન્યાસમાં પ્રકાશ મહત્વનો ભાગ ભજવે છે. પ્રકાશસંબંધી પ્રાણીઓના પ્રચલનની આ પરિઘટનાને પ્રકાશાનુચલન કહે છે. Euglena અને Rantara જેવાં પ્રાણીઓ ધન-પ્રકાશાનુચલિત છે. તેઓ પ્રકાશના સ્રોત તરફ પ્રચલન દાખવે છે; જ્યારે અળસિયાં, ગોકળગાય અને અરિત્રપાદ (copepod) જેવાં પ્રાણી-પ્લવકો ઋણપ્રકાશાનુચલિત છે. ઘણા નાલવાસી (tubicolous) કૃમિઓ, કોષ્ઠાંત્રિક પૉલિપ જેવાં પ્રાણીઓના શરીરનો કોઈ ભાગ પ્રકાશની ઉત્તેજનાની દિશાને અનુલક્ષીને હલનચલનની અનુક્રિયા દર્શાવે છે. તેને પ્રકાશાનુચલન કહે છે.

(8) પ્રકાશસામયિકતા : વનસ્પતિઓની જેમ પ્રાણીઓ પણ દિવસની લંબાઈને અનુલક્ષીને જનનપિંડની સક્રિયતા, પ્રજનન, રૂપાંતરણ, સ્થળાન્તરણ (migration) જેવી પ્રક્રિયાઓ બાબતે અનુક્રિયા દર્શાવે છે. બિડાલમત્સ્ય(catfish)માં લાંબા દિવસો દરમિયાન પરિપક્વતા વહેલી આવે છે. સર્પમીન, સાલ્મૉન અને પક્ષીઓનું સ્થાનાંતરણ પ્રકાશ-સામયિકતા દ્વારા અસર પામે છે. કેટલાંક પક્ષીઓ ઉનાળાના લાંબા દિવસોમાં ઉત્તર તરફ અને શિયાળાના ટૂંકા દિવસોમાં દક્ષિણ તરફ સ્થાનાંતર કરે છે. કેટલાંક પ્રાણીઓમાં રુવાંટી અને પીંછાંઓનો વિકાસ શિયાળાના દિવસોમાં થાય છે.

પ્રકાશને અનુલક્ષીને પ્રાણીઓની દૈનિક અનુક્રિયાને દૈનિક તાલ (circadian rhythm) અને વાર્ષિક અનુક્રિયાને વાર્ષિક તાલ (circannual rhythm) કહે છે. પ્રાણી-પ્લવકો, બહુલોમી(polychaete)-નૂપુરકો, ઘણા કીટકો, મોટાભાગનાં પક્ષીઓ અને કેટલાંક સસ્તનોમાં દૈનિક તાલ જોવા મળે છે. દરિયામાં અને સરોવરોમાં થતા પ્લવકો તેમના લંબવર્તી વિતરણની બાબતે દૈનિક પરિવર્તનો દાખવે છે. ભૌમિક ખિસકોલીઓ, કૂજિની ચકલી, અન્ય પક્ષીઓ, ક્રે ફિશ અને ગોકળગાયમાં વાર્ષિક તાલ જોવા મળે છે.

બળદેવભાઈ પટેલ

સંજય વેદિયા