Desiccation tolerance
શુષ્કતા સહનશીલતા એ અત્યંત શુષ્કતા અથવા દુષ્કાળ જેવી પરિસ્થિતિઓનો સામનો કરવાની અથવા સહન કરવાની જીવતંત્રની ક્ષમતાનો ઉલ્લેખ કરે છે. કામચલાઉ પ્રવાહો અથવા તળાવો જેવા શુષ્ક અથવા સમયાંતરે શુષ્ક વાતાવરણમાં રહેતા છોડ અને પ્રાણીઓને શુષ્કતાના પડકારનો સામનો કરવો પડી શકે છે, તેથી આ સમયગાળાનો સામનો કરવા માટે શારીરિક અથવા વર્તણૂકીય અનુકૂલન અસ્તિત્વ સુનિશ્ચિત કરવા માટે જરૂરી છે. ખાસ કરીને, જંતુઓ પર્યાવરણીય રીતે વૈવિધ્યસભર સ્થળોની વિશાળ શ્રેણી પર કબજો કરે છે અને તેથી, સૂકવણી ટાળવા માટે વિવિધ વ્યૂહરચનાઓનું પ્રદર્શન કરે છે. સામાન્ય રીતે, જંતુઓમાં શુષ્કતા પ્રતિકાર શુષ્ક પરિસ્થિતિઓ દરમિયાન સમૂહમાં ફેરફાર દ્વારા માપવામાં આવે છે. શુષ્કતાના સંપર્ક પહેલા અને પછીના માપ વચ્ચેનો એકંદર સામૂહિક તફાવત શરીરના પાણીના નુકશાનને આભારી છે, કારણ કે શ્વસન પાણીના નુકસાનને સામાન્ય રીતે નગણ્ય માનવામાં આવે છે. નિર્જલીકરણ અને છોડ નિર્જલીકરણ સહિષ્ણુ છોડમાં ક્રેટરોસ્ટિગ્મા પ્લાન્ટાજિનિયમ, લિન્ડર્નિયા બ્રેવિડેન્સ અને રામોન્ડા સર્બિકાનો સમાવેશ થાય છે. નિર્જલીકરણ સંવેદનશીલ છોડમાં અરેબિડોપ્સિસ જાતિના સભ્યો, લિન્ડર્નિયા સબરેસમોસા, ગોસીપિયમ હિરસુટમ, ટ્રિટિકમ એસ્ટિવમ અને ઝિયા મેઝનો સમાવેશ થાય છે. સૂકવણી પ્રતિકારના પ્રકાર ત્રણ મુખ્ય રીતો છે જેમાં જંતુઓ સૂકવણી પ્રત્યે તેમની સહનશીલતામાં વધારો કરી શકે છેઃ તેમના શરીરની કુલ પાણીની માત્રા વધારીને; શરીરની પાણીની ખોટના દરને ઘટાડીને; અને શરીરમાંથી એકંદર પાણીની ખોટના મોટા પ્રમાણને સહન કરીને. જીવન ટકાવી રાખવાનો સમય પ્રારંભિક પાણીની માત્રા દ્વારા નક્કી થાય છે, અને પાણીની ખોટ સહનશીલતા (પાણીની મહત્તમ માત્રા કે જે મૃત્યુમાં પરિણમ્યા વિના દૂર કરી શકાય છે) ને પાણીની ખોટ દર દ્વારા વિભાજિત કરીને ગણતરી કરી શકાય છે. શરીરમાં પાણીની માત્રામાં વધારો શરીરની પ્રારંભિક પાણીની માત્રામાં વધારો ધરાવતા જંતુઓ શુષ્ક પરિસ્થિતિઓ દરમિયાન શરીરના પ્રારંભિક પાણીની માત્રામાં ઓછી માત્રામાં રહેલા જંતુઓ કરતાં વધુ સારી રીતે ટકી રહે છે. શરીરના આંતરિક પાણીની વધુ માત્રા જીવતંત્રને મારવા માટે જરૂરી પાણીની માત્રાને દૂર કરવા માટે જરૂરી સમયને લંબાવે છે. જે રીતે શરીરમાં પાણીનું પ્રમાણ વધે છે તે પ્રજાતિઓના આધારે અલગ અલગ હોઈ શકે છે. જંતુના લાર્વાના તબક્કા દરમિયાન ગ્લાયકોજનનું સંચય શરીરના પાણીની માત્રામાં વધારો સાથે સંકળાયેલું છે અને તે સૂકી પરિસ્થિતિઓ દરમિયાન મેટાબોલિક પાણીનો સ્ત્રોત હોવાની શક્યતા છે. ગ્લાયકોજન, ગ્લુકોઝ પોલિસેકરાઇડ, શારીરિક તણાવના સમયમાં ઓક્સિડેટીવ ઊર્જા સ્ત્રોત તરીકે કામ કરે છે. કારણ કે તે જથ્થાબંધ પાણીમાં તેના વજનના પાંચ ગણા સુધી જોડાય છે, શરીરના ગ્લાયકોજનના વધેલા સ્તરવાળા જંતુઓમાં પણ આંતરિક પાણીની માત્રા વધારે હોય છે. સામાન્ય રીતે, સૂકવણી પ્રતિકાર માટે પસંદ કરાયેલા જંતુઓ પણ સૂકવણી પ્રત્યે સંવેદનશીલ કરતા લાંબા લાર્વાના તબક્કાઓ દર્શાવે છે. વિકાસના સમયમાં આ વધારો સંભવતઃ પર્યાવરણને પ્રતિભાવ છે, જે લાર્વાને ગ્લાયકોજન એકઠા કરવા માટે વધુ સમય આપે છે, અને તેથી ગ્રહણ પહેલાં વધુ પાણી આપે છે. જંતુઓમાં શરીરના પ્રારંભિક પાણીના ઊંચા સ્તરમાં ફાળો આપતો અન્ય સંભવિત સ્રોત હેમોલિમ્ફ વોલ્યુમ છે. રક્તની સમકક્ષ જંતુ, હેમોલિમ્ફ એ હિમોકોલની અંદર જોવા મળતું પ્રવાહી છે, અને તે જંતુના શરીરની અંદર બાહ્યકોષીય પાણીનું સૌથી મોટું પૂલ છે. ફળ-માખી ડ્રોસોફિલા મેલાનોગાસ્ટરમાં, સૂકવણી પ્રતિકાર માટે પસંદ કરેલી માખીઓમાં પણ હેમોલિમ્ફની માત્રા વધુ જોવા મળે છે. હેમોલિમ્ફનું ઊંચું પ્રમાણ કાર્બોહાઈડ્રેટ્સમાં વધારો સાથે સંકળાયેલું છે, ખાસ કરીને ટ્રેહેલોઝ, જે ઉચ્ચ શુષ્કતા પ્રતિકાર ધરાવતા ઘણા છોડ અને પ્રાણીઓમાં જોવા મળતી સામાન્ય ખાંડ છે. શુષ્કતા પ્રતિકાર માટે પસંદ કરાયેલી ડ્રોસોફિલા મેલાનોગાસ્ટર માખીઓ નિયંત્રિત માખીઓની સરખામણીમાં હેમોલિમ્ફ વોલ્યુમમાં 300% વધારો દર્શાવે છે, જે ટ્રેહેલોઝના સ્તરમાં સમાન વધારો સાથે સંબંધિત છે. શુષ્કતાના સમયગાળા દરમિયાન, કોષો નિર્જલીકૃત થાય છે અને અંતઃકોશિક પાણીને ફરીથી ભરવા માટે હેમોલિમ્ફ સ્ટોર્સ પર ખેંચે છે; તેથી, આ પ્રવાહીના ઉચ્ચ સ્તરવાળા જંતુઓ સૂકવવાની શક્યતા ઓછી હોય છે. જંતુઓ માત્ર વધુ વખત ખવડાવીને શરીરના પાણીની માત્રામાં વધારો કરી શકે છે. કારણ કે દરેક ભોજનમાં ખાંડ ધીમે ધીમે હેમોલિમ્ફમાં શોષાય છે, જે આવર્તન પર જંતુ ખાંડના સ્ત્રોતને ગ્રહણ કરે છે તે પણ તેની શુષ્કતા સહનશીલતામાં વધારો કરે છે. વધુમાં, પાક માત્ર પાચન પહેલાં ખોરાકનો સંગ્રહ કરવા માટે જ નહીં પરંતુ પાણી અને ખાંડ માટે વધારાનો ભંડાર પૂરો પાડવા માટે પણ કાર્ય કરી શકે છે. પાણીની ખોટનો દર ઘટાડવો નિર્જલીકરણ દ્વારા મૃત્યુનું જોખમ ઘટાડવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતી અન્ય વ્યૂહરચના એ છે કે જે દરે પાણી વેડફાય છે તે ઘટાડવું. જંતુઓ જે ત્રણ મુખ્ય રીતો દ્વારા પાણી ગુમાવી શકે છે તે છે (1) શરીરની સપાટી (પૂર્ણાંક); (2) શ્વાસનળી (શ્વસન); અને (3) વિસર્જન અથવા નકામા ઉત્પાદનો. નિષ્ક્રિયતા દરમિયાન જમીનના ગોકળગાયમાં પાણીની ખોટ ઘટાડવાનું મહત્વનું લક્ષણ એપિફ્રેમ છે. ઇન્ટીગ્યુમેંટ એક્સોસ્કેલેટન અથવા જંતુઓનું ઇન્ટીગ્યુમેંટ નિર્જલીકરણ સામે અભેદ્ય, રક્ષણાત્મક સ્તર તરીકે કામ કરે છે. તે બાહ્ય એપિકટિકલથી બનેલું છે, જે પ્રોક્યુટિકલ દ્વારા આધાર આપે છે જેને આગળ એક એક્સો-અને એન્ડોક્યુટિકલમાં વિભાજિત કરી શકાય છે. એન્ડોક્યુટિકલ જંતુને કઠિનતા અને લવચીકતા પ્રદાન કરે છે અને હાર્ડ એક્સોક્યુટિકલ શરીરના નબળા ભાગોનું રક્ષણ કરે છે. જો કે, બાહ્ય ક્યુટિક્યુલર સ્તર (એપીકટિકલ) એ પ્રોટીન-પોલિફીનોલ સંકુલ છે જે લિપોપ્રોટીન, ફેટી એસિડ અને મીણના અણુઓથી બનેલું છે, અને પાણીના નુકશાન સામે જંતુની પ્રાથમિક સુરક્ષા છે. ઘણા જંતુઓ તેમના મીણના સ્તર પર વધારાના સિમેન્ટ સ્તરને સ્ત્રાવ કરે છે, જે ઘર્ષણ અથવા મીણના અણુઓને દૂર કરવાથી રક્ષણ આપે તેવી શક્યતા છે. આ સ્તર પોલિફીનોલિક સંયોજનો દ્વારા એકસાથે રાખવામાં આવેલા લિપિડ્સ અને પ્રોટીનથી બનેલું છે અને ત્વચીય ગ્રંથીઓ દ્વારા સ્ત્રાવ થાય છે. સામાન્ય રીતે, મધ્યમ તાપમાને જંતુઓમાં પાણીના નુકશાનનો દર ઓછો હોય છે. એકવાર પ્રજાતિ-વિશિષ્ટ નિર્ણાયક તાપમાન (ટી. સી.) સુધી પહોંચી જાય પછી, જેમ જેમ તાપમાનમાં વધારો થતો રહે છે, તેમ તેમ પાણીનું ઝડપી નુકસાન થાય છે. "લિપિડ મેલ્ટિંગ મોડેલ" નો ઉપયોગ પાણીના નુકશાનના દરમાં આ અચાનક વધારાને સમજાવવા માટે થાય છે. લિપિડ ગલન મોડેલ જણાવે છે કે ક્યુટિક્યુલર પાણીના ઘટાડામાં વધારો એ સપાટીના લિપિડ્સના ગલન સાથે સીધો સંબંધ ધરાવે છે. પહેલેથી જ વધુ શુષ્ક વાતાવરણમાં અનુકૂળ થયેલા જંતુઓમાં ઉચ્ચ Tc હોય છે; એટલે કે, તેમના ક્યુટિક્યુલર ગુણધર્મો બદલાય છે અને લિપિડ માળખાં ઊંચા નિર્ણાયક તાપમાને પીગળી જાય છે. કેટલાક જંતુઓમાં, ક્યુટિક્યુલર પાણીના નુકશાનનો દર અમુક અંશે ન્યુરોએન્ડોક્રાઇન સિસ્ટમ દ્વારા નિયંત્રિત થાય છે. માથું દૂર કર્યા પછી તરત જ, શિરચ્છેદ કરાયેલા વંદો સમગ્ર ત્વચામાં બાષ્પીભવનમાં મોટો વધારો દર્શાવે છે, જે ગંભીર નિર્જલીકરણ તરફ દોરી જાય છે. તાજા અલગ થયેલા શરીરમાં મગજના હોર્મોન્સનું ઈન્જેક્શન કરવાથી ક્યુટિક્યુલર પાણીના નુકશાનમાં તીવ્ર ઘટાડો થાય છે. સામાન્ય રીતે, શુષ્ક વાતાવરણમાં અનુકૂળ જંતુઓમાં અભેદ્ય ક્યુટિક્યુલર પટલ પણ હોય છે જે પાણીના નુકશાનને અટકાવે છે. તેથી, વાતાવરણમાં ગુમાવેલું મોટાભાગનું પાણી હવાથી ભરેલા શ્વાસનળી દ્વારા થાય છે. પાણીના નુકશાનને ઘટાડવામાં મદદ કરવા માટે, ઘણા જંતુઓ તેમના શ્વાસનળી અથવા સર્પાકારમાં બાહ્ય આવરણ ધરાવે છે, જે ખુલ્લા શ્વસન બિનજરૂરી હોય ત્યારે બંધ થાય છે અને પાણીને બહાર નીકળતા અટકાવે છે. પાણીની ખોટ માટે વધુ જોખમ ધરાવતા જંતુઓ કાં તો ક્ષીણ ઓક્સિજન પુરવઠો અથવા શુષ્કતાના પડકારનો સામનો કરે છે, જે વધુ ઓક્સિજન મેળવવા માટે શ્વાસનળીના જથ્થામાં અનુકૂલનશીલ વધારો તરફ દોરી જાય છે. ખોરાક આપ્યા પછી, મોટાભાગના જંતુઓ તેમના શરીરને સંપૂર્ણપણે હાઇડ્રેટ કરવા માટે પૂરતું પાણી જાળવી રાખે છે, બાકીનું વિસર્જન કરે છે. જો કે, ઉત્સર્જિત પાણીનું પ્રમાણ પ્રજાતિઓ વચ્ચે અલગ અલગ હોય છે, અને તે સાપેક્ષ ભેજ અને પર્યાવરણની શુષ્કતા પર આધાર રાખે છે. ઉદાહરણ તરીકે, ત્સેત્સે માખીઓ ઉચ્ચ સાપેક્ષ ભેજ જાળવી રાખે છે, અને આમ બિન-શુષ્ક પરિસ્થિતિઓમાં, આશરે 75 ટકા પાણીની માત્રા સાથે મળ પદાર્થનું વિસર્જન કરે છે, જ્યારે ત્સેત્સે માખીઓ ઓછી સાપેક્ષ ભેજ જાળવી રાખે છે, અને આમ શુષ્ક પરિસ્થિતિઓમાં, માત્ર 35 ટકા પાણીની માત્રા સાથે મલ પદાર્થનું વિસર્જન કરે છે. આ અનુકૂલન પ્રતિકૂળ પરિસ્થિતિઓમાં પાણીની ખોટ ઘટાડવામાં અને અસ્તિત્વ ટકાવી રાખવાની શક્યતાઓમાં વધારો કરવામાં મદદ કરે છે. મોટાભાગના જંતુઓ શરીરના પાણીના 30-50% નુકસાનને સહન કરી શકે છે; જો કે, શુષ્ક વાતાવરણમાં અનુકૂળ જંતુઓ શરીરના પાણીના 40-60% નુકસાનને સહન કરી શકે છે. પ્રારંભિક શરીરનું કદ પણ પાણીની કેટલી ખોટ સહન કરી શકાય છે તેમાં મોટી ભૂમિકા ભજવે છે, અને સામાન્ય રીતે, મોટા જંતુઓ નાના જંતુઓ કરતાં શરીરના પાણીની ખોટની મોટી ટકાવારી સહન કરી શકે છે. ઉદાહરણ તરીકે, માદા ભમરો આલ્ફિટોબિયસ ડાયપેરિનસ તેના પુરુષ પ્રતિરૂપ કરતાં મોટો હોય છે અને આમ 4 ટકા વધુ પાણીની ખોટ સહન કરી શકે છે. એવી ધારણા કરવામાં આવે છે કે મોટા જંતુઓ લિપિડ ભંડારમાં વધારો કરે છે, જે નિર્જલીકરણ અને શુષ્કતાને અટકાવે છે. વર્તણૂકમાં ફેરફાર શારીરિક અનુકૂલન ઉપરાંત જે શુષ્કતા પ્રતિકારમાં વધારો કરે છે, શુષ્ક વાતાવરણમાં જંતુઓની વર્તણૂકીય પ્રતિક્રિયાઓ નિર્જલીકરણની ક્ષમતામાં નોંધપાત્ર ઘટાડો કરે છે. ઉદાહરણ તરીકે, ડ્રોસોફિલા મેલાનોગાસ્ટર ફળની માખીઓ જ્યારે સૂકા વાતાવરણમાં મૂકવામાં આવે ત્યારે તે વાતાવરણીય પાણીની માત્રા વધારે હોય તેવા વિસ્તારોમાં સક્રિય રીતે આગળ વધશે. ઉપરાંત, છાણ ભમરો ખોરાકને ભૂગર્ભ ચેમ્બરમાં દફનાવે છે, જેનાથી સમયાંતરે સૂકી પરિસ્થિતિઓ દરમિયાન પાણી અને ઉર્જાના સ્ત્રોતો સુનિશ્ચિત થાય છે. શરીરના હાઇડ્રેશનની ખાતરી કરવા માટે ખોરાકનું સ્થાન પણ બદલી શકાય છે. કેટલાક કેટરપિલર પ્રાધાન્યમાં પાંદડાઓની નીચેની બાજુએ ખાય છે, જ્યાં માઇક્રોક્લેમેટમાં સાપેક્ષ ભેજ વધારે હોય છે. ખોરાક જેવી ખૂબ જ સમય માંગી લેતી પ્રવૃત્તિમાં, આ જંતુઓ તેમના સૂકવવાની શક્યતાઓને નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડે છે. ક્રિપ્ટોબાયોસિસ (એનહાઇડ્રોબાયોસિસ) એ એવી જીવતંત્રની સ્થિતિનો ઉલ્લેખ કરે છે જેમાં કોઈ શોધી શકાય તેવી ચયાપચયની પ્રવૃત્તિ નથી, જે આત્યંતિક અને પ્રતિકૂળ પર્યાવરણીય પરિસ્થિતિઓના પરિણામે થાય છે; એનહાઇડ્રોબાયોસિસ એ (લગભગ) શરીરના તમામ પાણીના નુકસાનમાંથી બચી જવાની સ્થિતિનો ઉલ્લેખ કરે છે. આ સ્થિતિ સામાન્ય રીતે અપૃષ્ઠવંશી પ્રાણીઓમાં જોવા મળે છે, તેમ છતાં માત્ર એક જ જંતુ ક્રિપ્ટોબાયોટિક (એનહાઇડ્રોબાયોટિક) તરીકે ઓળખાય છે, જે આફ્રિકન ચિરોનોમિડ પોલીપેડીલમ વેન્ડરપ્લાંકી છે. પોલીપેડીલમ વેન્ડરપ્લાંકી એન્હાઇડ્રોબાયોસિસમાંથી પસાર થાય છે, જે એક ક્રિપ્ટોબાયોટિક સ્થિતિ છે જેમાં શરીર સંપૂર્ણપણે નિર્જલીકૃત થાય છે. પી. વાન્ડરપ્લાંકીના લાર્વા ખડકના તળાવોમાં રહે છે જે સામાન્ય રીતે સંપૂર્ણપણે સુકાઈ જાય છે. જવાબમાં, પી. વાન્ડરપ્લાંકી લાર્વા એનહાઇડ્રોબાયોટિક સ્થિતિમાં પ્રવેશ કરે છે, જે દરમિયાન શરીરની ઓસ્મોલારિટીમાં ફેરફારો મોટા પ્રમાણમાં ટ્રેહેલોઝનું ઉત્પાદન કરે છે. પાણી બદલવાની અને વિટ્રિફિકેશન માટેની તેની ક્ષમતાને કારણે, ટ્રેહેલોઝનું સંચય પાણીના નુકશાનથી લાર્વાના મૃત્યુને અટકાવે છે. સંદર્ભો દુષ્કાળ શરીરવિજ્ઞાન