Cuticle analysis
ક્યુટિકલ એનાલિસિસ, જેને અશ્મિભૂત ક્યુટિકલ એનાલિસિસ અને ક્યુટિક્યુલર એનાલિસિસ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, તે એક આર્કિયોબોટૅનિકલ પદ્ધતિ છે જે ભૂતકાળના ઘાસવાળા વાતાવરણની વનસ્પતિનું પુનઃનિર્માણ કરવા માટે છોડના ક્યુટિકલ્સનો ઉપયોગ કરે છે. ક્યુટિકલ્સમાં ઘાસના પાંદડાં અને બ્લેડના ત્વચાના રક્ષણાત્મક સ્તર અથવા બાહ્ય ત્વચાનો સમાવેશ થાય છે. તેઓ ક્યુટિનથી બનેલા હોય છે, જે એક સ્થિતિસ્થાપક પદાર્થ છે જે અંતર્ગત કોષોના આકારને જાળવી શકે છે, એક એવી ગુણવત્તા જે એવા છોડની ઓળખ કરવામાં મદદ કરે છે જે અન્યથા પુરાતત્વીય રેકોર્ડમાં દેખાતા નથી. આ પુરાતત્ત્વશાસ્ત્રીઓને ભૂતકાળના વાતાવરણની ફૂલોની રચના વિશે જાણ કરી શકે છે, ભલે છોડમાંથી બચેલા અવશેષો મર્યાદિત હોય. પી સ્તર અને પાણીની ખાધ અને સોડિયમ ક્લોરાઇડના સંપર્ક જેવા તણાવ જેવા પર્યાવરણીય પરિબળો પ્રત્યેની તેમની સંવેદનશીલતાના આધારે છોડના ક્યુટિકલ્સનો પણ પુરાતત્ત્વીય વનસ્પતિ સંશોધનના અન્ય ક્ષેત્રોમાં સમાવેશ કરવામાં આવ્યો છે. આવા સંશોધન ભૂતકાળના વાતાવરણનું પુનઃનિર્માણ કરવામાં અને પર્યાવરણીય ઘટનાઓને ઓળખવામાં મદદ કરી શકે છે. પદ્ધતિ ત્વચા વિશ્લેષણ માટે કોઈ એક સાર્વત્રિક પદ્ધતિ નથી. તેના બદલે, તે સહિયારા સિદ્ધાંત છે જેના પર ઉપયોગો આધારિત છે જે પદ્ધતિને આધાર આપે છે-એટલે કે, સારી રીતે સચવાયેલી છોડની છાલ, માઇક્રોસ્કોપીના ઉપયોગ દ્વારા, તે છોડની પ્રકૃતિ વિશેની માહિતી આપી શકે છે, જેમાંથી તેની ઉત્પત્તિ થઈ છે, જેમાં તેની પ્રજાતિઓ અને તેના પર કામ કરતા પર્યાવરણીય તાણનો સમાવેશ થાય છે. ઇચ્છિત પરિણામ પર આધાર રાખીને, સ્કેનીંગ ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપી (SEM) અને ટ્રાન્સમિશન ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપી (TEM) બંનેનો ઉપયોગ કરી શકાય છે, મુખ્ય તફાવત એ છે કે જ્યારે SEM જીવતંત્રની બાહ્ય લાક્ષણિકતાઓ સંબંધિત માહિતી પ્રદાન કરી શકે છે, TEM નો ઉપયોગ આંતરિક રચનાની વિગતો બતાવવા માટે કરી શકાય છે. SEM અભિગમોમાં, લેટેક્સ અથવા સિલિકોન કાસ્ટનો ઉપયોગ અપૂર્ણ રીતે સંરક્ષિત નમૂનાઓમાં બાહ્ય અને ક્યૂટિક્યુલર સુવિધાઓને ફરીથી બનાવવા માટે થઈ શકે છે. સબમાઇક્રોન સ્કેલ પર ઉચ્ચ-રીઝોલ્યુશન ટોપોગ્રાફિક ઇમેજિંગ પ્રદાન કરવા માટે અણુ બળ માઇક્રોસ્કોપી (એ. એફ. એમ.) નો ઉપયોગ પૂરક પદ્ધતિ તરીકે પણ થઈ શકે છે. જો ઇચ્છિત પરિણામ છોડની ઓળખ હોય, તો એક અથવા આ માઇક્રોસ્કોપી પદ્ધતિઓના સંયોજન દ્વારા બનાવવામાં આવેલી છબીની સરખામણી હાલની માહિતી સાથે કરી શકાય છે, જે અંતર્ગત કોષ માળખાના ત્વચામાં બાકી રહેલી છાપ અને ત્વચાના ગુણધર્મો બંનેને સંબંધિત છે. ક્યુટિકલ નિષ્કર્ષણ પદ્ધતિઓ જાળવણીની પરિસ્થિતિઓને આધારે, વિશ્લેષણ થઈ શકે તે પહેલાં અશ્મિભૂત ક્યુટિકલ માટે નિષ્કર્ષણની પદ્ધતિ જરૂરી છે. રોક મેટ્રિક્સમાંથી ક્યુટિકલ્સને અલગ કરવાની આવી જ એક પદ્ધતિ એસિડ મેકરેશન છે, જેમાં મેટ્રિક્સને તોડવા માટે નમૂનાને ડાયલ્યુટ હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ અથવા હાઇડ્રોક્લોરિક અને હાઇડ્રોફ્લોરિક એસિડ (એચસીઆઈ/એચએફ પ્રોટોકોલ તરીકે ઓળખાય છે) જેવા એજન્ટોમાં પલાળીને રાખવાનો સમાવેશ થાય છે. જો કે, આ પ્રક્રિયા વિનાશક છે અને જો શક્ય હોય તો ટાળી શકાય છે. ક્યુટિકલ ટ્રાન્સફર તકનીકોને સામાન્ય રીતે પસંદ કરવામાં આવે છે, કારણ કે આ પદ્ધતિઓ નમૂનાના શરીરવિજ્ઞાન અને આકારવિજ્ઞાનને જાળવી રાખે છે, પછી ભલે તે નમૂનો કેટલો ખંડિત હોય. આ તકનીકોમાં સૌથી વધુ વ્યવહારુ અને અસરકારક છે પોલિએસ્ટર ઓવરલે ટ્રાન્સપોઝિશન પદ્ધતિ, જે કોવેનબર્ગ એટ અલ દ્વારા વિકસાવવામાં આવી છે, જે સીધી અને બિન-વિનાશક બંને છેઃ ક્યુટિકલ, કાં તો પહેલેથી જ એડેક્સિયલ સપાટી પર સુલભ છે અથવા એબેક્સિયલ સપાટીથી સેલોફેન ટેપનો ઉપયોગ કરીને ખુલ્લી છે, તેને પોલિએસ્ટર ઓવરલેની એડહેસિવ બાજુ સામે દબાવવામાં આવે છે અને દૂર કરવામાં આવે છે. ઉપયોગો અશ્મિભૂત ત્વચાના વિશ્લેષણનો સૌથી સીધો ઉપયોગ એ છોડની ઓળખમાં છે જેમાં ભૂતકાળના વાતાવરણનો સમાવેશ થાય છે. આનું કારણ એ છે કે ક્યુટિન સ્તર છોડના અંતર્ગત કોષ માળખાની કેટલીક વ્યાખ્યાયિત લાક્ષણિકતાઓને જાળવી રાખે છે, જેનાથી તેને માઇક્રોસ્કોપિક સ્તરે નિષ્ણાતો દ્વારા ઓળખવામાં આવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, બે પ્રજાતિઓ પિનસ સિલ્વેસ્ટ્રિસ એલ. અને પિનસ યુનિનાટા રેમોન્ડ એક્સ ડીસી. ના બાહ્ય ત્વચામાં વર્ગીકરણ સંબંધી તફાવતો ઘણીવાર ત્વચાના વિશ્લેષણમાંથી જોઇ શકાય છે, જેનો અર્થ થાય છે કે પરાગ વિશ્લેષણ જેવી અન્ય પદ્ધતિઓ શક્ય ન હોય તેવા કિસ્સાઓમાં છોડ હજુ પણ વિશ્વસનીય રીતે ઓળખી શકાય છે અને એકબીજાથી અલગ કરી શકાય છે. ભૂતકાળની વનસ્પતિઓના વ્યાપક અભ્યાસોમાં, આ પદ્ધતિને માત્ર હાજર છોડની પ્રજાતિઓના સંશોધકોને જ નહીં પરંતુ આ વિતરણમાં અંતર્ગત પેટર્ન અને વલણોની પણ માહિતી આપવા માટે વિસ્તૃત કરી શકાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, 2003 માં, કેન્યામાં પ્લેઇસ્ટોસીન અને હોલોસીનના અંતમાં વનસ્પતિમાં થયેલા ફેરફારોના પુનઃનિર્માણ માટે બહુ-પ્રોક્સી અભ્યાસમાં ત્વચાના વિશ્લેષણનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો, ખાસ કરીને સી 4 પ્રકાશસંશ્લેષણ માર્ગને અનુસરતા છોડના પ્રમાણને ધ્યાનમાં રાખીને, અને ખાસ કરીને એન. એ. ડી. પી.-એમ. ઈ. સી 4 પેટા-માર્ગ. જો કે, આવી માહિતીનો ઉપયોગ કરવાની અન્ય ઘણી રીતો છે, જેમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છેઃ ભૂતકાળના વાતાવરણના પુનર્નિર્માણમાં ભૂતકાળના CO2 સ્તર અને અશ્મિભૂત ક્યુટિકલ્સ વચ્ચેનો સંબંધ, ખાસ કરીને છેલ્લા કેટલાક દાયકાઓમાં, ઐતિહાસિક વાતાવરણીય પરિવર્તન પર માહિતીનો એક મહત્વપૂર્ણ સ્રોત બની ગયો છે. તે લાંબા સમયથી જોવામાં આવ્યું છે કે પાંદડાનો સ્ટોમેટલ ઇન્ડેક્સ વૃદ્ધિ સમયે વાતાવરણીય CO2ના જથ્થા સાથે સીધો, વ્યસ્ત સહસંબંધ ધરાવે છે. છાલના ગુણધર્મોને કારણે, આનો અર્થ એ છે કે અશ્મિભૂત છાલ ઘણીવાર છોડના સ્ટોમેટલ ગુણો પર માહિતીનો શ્રેષ્ઠ-સંરક્ષિત સ્રોત છે, જેમાં તેની સ્ટોમેટલ ઇન્ડેક્સ, સ્ટોમેટલ રેશિયો અને સ્ટોમેટલ ઘનતા સામેલ છે. ત્વચાની જાડાઈ એ વાતાવરણના ગુણધર્મોને પણ સૂચવી શકે છે જેમાં છોડનો વિકાસ થયો હતો. ગ્રેગરી રીટાલેક દ્વારા ઉત્પાદિત વાતાવરણીય CO2 સ્તરના સતત રેકોર્ડમાં છેલ્લા 300 મિલિયન વર્ષોથી CO2 સ્તરનો હિસાબ તૈયાર કરવા માટે ઉપરોક્ત રીતે અશ્મિભૂત છોડના ક્યુટિકલ્સનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. કેટલીક પદ્ધતિસરની ટીકાને પહોંચી વળ્યા હોવા છતાં, અને સંરક્ષણ પૂર્વગ્રહ દ્વારા એકંદર ચોકસાઈમાં મર્યાદિત હોવા છતાં, અભ્યાસ ભૂતકાળના વાતાવરણના પુનર્નિર્માણની શોધમાં ભૂતકાળના CO2 સ્તરો માટે પેલિઓબરોમીટર તરીકે અશ્મિભૂત ક્યુટિકલ્સ દ્વારા સ્ટોમેટલ સૂચકાંકોનો ઉપયોગ કરવાની ગુણવત્તા દર્શાવે છે. પર્યાવરણીય તાણના અભ્યાસમાં દુષ્કાળ, જ્વાળામુખી ગેસનો સંપર્ક અને આબોહવાના પરિબળો જેવા પર્યાવરણીય તણાવને કેટલીકવાર પાંદડા અથવા ઘાસના બ્લેડની છાલ દ્વારા જોઇ શકાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, આફ્રિકન કાંપમાં બળી ગયેલા ઘાસના ક્યુટિકલ્સની હાજરી, આધુનિક આફ્રિકન સવાન્નામાં હજુ પણ સામાન્ય ઘાસની આગની પેટર્ન દર્શાવે છે. આ રીતે સંરક્ષિત ક્યુટિકલ્સનો ઉપયોગ બદલામાં કોઈ પ્રદેશમાં છોડની પ્રકૃતિ તેમજ વ્યાપક પર્યાવરણીય પરિબળો કે જેના દ્વારા તેઓ પ્રભાવિત થાય છે તેના સંબંધમાં તેઓ કયા બાયોમ્સ સાથે સંબંધિત છે તે અંગેના સંશોધનમાં થઈ શકે છે. જ્વાળામુખી સલ્ફર ડાયોક્સાઇડ (SO2) ઉત્સર્જનના કિસ્સામાં, અશ્મિભૂત ત્વચાના વિશ્લેષણને તાજેતરમાં અનન્ય ગુણવત્તાના સંભવિત પ્રતિનિધિ તરીકે ગણવામાં આવે છે. 2018ના એક અભ્યાસમાં, ટ્રાયસિક-જુરાસિક સંક્રમણ દરમિયાન નોંધપાત્ર SO2 એક્સપોઝર અને નજીકના છોડના ક્યુટિકલ્સને નુકસાન વચ્ચે મજબૂત સહસંબંધ જોવા મળ્યો હતો. આપેલ છે કે અગાઉના સંશોધનો સૂચવે છે કે આવા એક્સપોઝરથી પાંદડાં અને તેમના ક્યુટિકલ્સમાં અલગ આકારશાસ્ત્રીય ફેરફારો થઈ શકે છે, મુખ્ય નિષ્કર્ષ એ હતો કે જ્વાળામુખીની પ્રવૃત્તિ અને આગામી SO2 એક્સપોઝર એ યુગના પર્યાવરણીય પડકારોના વ્યાપક ઇકોસિસ્ટમ પ્રતિભાવમાં નોંધપાત્ર ભાગ ભજવ્યો હતો. પેલિયોઅલ્ટીમેટ્રીના અભ્યાસમાં 2004માં, જેનિફર મેકએલવેને અશ્મિભૂત ક્યુટિકલ્સનો ઉપયોગ કરીને પેલિયોઅલ્ટીમેટ્રીની ગણતરી કરવા માટે એક પદ્ધતિનો પ્રસ્તાવ મૂક્યો હતો અને CO2 આંશિક દબાણ (pCO2) માટે પ્રોક્સી તરીકે સ્ટોમેટલ ડેન્સિટીના તેમના રેકોર્ડની દરખાસ્ત કરી હતી. આ તકનીક તુલનાત્મક બેસાલ્ટિક લાવા પદ્ધતિમાં ±400 મીટરની સરખામણીમાં ±300 મીટરની સરેરાશ ભૂલ શ્રેણીની અંદર પેલિયો-એલિવેશનની ગણતરી કરવા માટે સ્ટોમેટલ ઘનતા અને પી. સી. ઓ. 2 વચ્ચેના વ્યસ્ત સહસંબંધનો ઉપયોગ કરે છે. જો કે, આ તકનીક સાર્વત્રિક રીતે લાગુ પડતી નથી, કારણ કે એવા ઘણા પ્રકારનાં છોડ છે જે CO2 પ્રત્યે સંવેદનશીલ નથી અને આમ pCO2 પેલિયોઅલ્ટીમીટર સાથે અસંગત છે. જીયોકેમિકલ ફિંગરપ્રિન્ટિંગ સાથે જોડાણમાં જીયોકેમિકલ ફિંગરપ્રિન્ટિંગ એ એક એવી તકનીક છે જે પેલિયોએનવાયરમેન્ટલ પરિસ્થિતિઓ અને વ્યક્તિગત છોડની પ્રજાતિઓના સંબંધમાં ફેરફારોને વધુ સારી રીતે સમજવા માટે અશ્મિભૂત અને અસ્તિત્વમાં રહેલા ક્યુટિકલ્સ બંનેમાંથી માહિતીનો સમાવેશ કરી શકે છે. જોચેન હોફ્સ દ્વારા "એક રાસાયણિક સંકેત કે જે ભૌગોલિક નમૂનાની ઉત્પત્તિ, રચના અને/અથવા પર્યાવરણ વિશે માહિતી પ્રદાન કરે છે" તરીકે વ્યાખ્યાયિત, ભૂ-રાસાયણિક ફિંગરપ્રિન્ટ એ ઓળખ માર્કરનો એક પ્રકાર છે જે સૌથી નોંધપાત્ર છે કારણ કે તે સામાન્ય રીતે સમય અથવા વય સાથે બદલાશે નહીં. ત્વચાના વિશ્લેષણના સંદર્ભમાં, આનો અર્થ એ છે કે છોડની મૂળ રાસાયણિક નિશાની અશ્મિભૂત ત્વચાના નમૂનામાંથી જોઈ શકાય છે. આ અન્ય બાબતોની સાથે, ઐતિહાસિક વનસ્પતિ ભૂ-રસાયણશાસ્ત્રમાં ફેરફારો અને અંત-ટ્રાયસિક લુપ્તતા જેવી ઘટનાઓ વચ્ચે સહસંબંધ સ્થાપિત કરવામાં મદદ કરી શકે છે. અશ્મિભૂત ત્વચાના વિશ્લેષણની ખામીઓમાંની એક ખામી એ છે કે છોડના ત્વચાના કુદરતી સંરક્ષણમાં રહેલા રાસાયણિક ફેરફારોની શ્રેણી છે. ઉદાહરણ તરીકે, આધુનિક અને પ્રાચીન બંને જિન્કગો ક્યુટિકલ્સના તુલનાત્મક અભ્યાસમાં સંખ્યાબંધ વિશિષ્ટ, સુસંગત ડાયજેનેટિક ફેરફારો બહાર આવ્યા છે જેણે સમય જતાં નમૂનાઓની લાક્ષણિકતાઓમાં ફેરફાર કર્યો છે. આખરે, આનો અર્થ એ છે કે, અવિશ્વસનીય રીતે માહિતીપ્રદ હોવા છતાં, અશ્મિભૂત ક્યુટિકલ્સનો ઉપયોગ માહિતીના અન્ય સ્રોતો, જેમ કે અન્ય સમકાલીન વનસ્પતિ પદાર્થ અથવા પ્રજાતિઓ અથવા તેની જાતિના આધુનિક વંશજોની સલાહ લીધા વિના ભૂતકાળના છોડની લાક્ષણિકતાઓને વિશ્વસનીય રીતે પુનઃનિર્માણ કરવા માટે કરી શકાતો નથી. સંદર્ભો વધુ વાંચન પેલિઓબોટેની