Desiccation tolerance
निर्जलीकरण सहिष्णुता किसी जीव की अत्यधिक सूखापन या सूखे जैसी स्थितियों का सामना करने या सहन करने की क्षमता को संदर्भित करती है। अस्थायी धाराओं या तालाबों जैसे शुष्क या समय-समय पर शुष्क वातावरण में रहने वाले पौधों और जानवरों को सूख जाने की चुनौती का सामना करना पड़ सकता है, इसलिए जीवित रहने के लिए इन अवधियों का सामना करने के लिए शारीरिक या व्यवहार संबंधी अनुकूलन आवश्यक हैं। विशेष रूप से, कीट पारिस्थितिक रूप से विविध स्थानों की एक विस्तृत श्रृंखला पर कब्जा करते हैं और इसलिए, सूखापन से बचने के लिए विभिन्न रणनीतियों का प्रदर्शन करते हैं। आम तौर पर, कीटों में शुष्कता प्रतिरोध को शुष्क परिस्थितियों के दौरान द्रव्यमान में परिवर्तन से मापा जाता है। शुष्कता संपर्क से पहले और बाद में माप के बीच समग्र द्रव्यमान अंतर को शरीर के पानी के नुकसान के लिए जिम्मेदार ठहराया जाता है, क्योंकि श्वसन जल के नुकसान को आम तौर पर नगण्य माना जाता है। निर्जलीकरण और पौधे निर्जलीकरण सहिष्णु पौधों में क्रेटरोस्टिग्मा प्लांटेजिनियम, लिंडर्निया ब्रीविडेंस और रामोंडा सर्बिका शामिल हैं। निर्जलीकरण के प्रति संवेदनशील पौधों में अरेबिडोप्सिस जीनस, लिंडरनिया सबरेसमोसा, गॉसिपियम हिर्सुटम, ट्रिटिकम एस्टिवम और ज़ी मेज़ के सदस्य शामिल हैं। निर्जलीकरण प्रतिरोध के प्रकार तीन मुख्य तरीके हैं जिनसे कीट निर्जलीकरण के प्रति अपनी सहिष्णुता बढ़ा सकते हैंः अपने शरीर में पानी की कुल मात्रा को बढ़ाकर; शरीर में पानी के नुकसान की दर को कम करके; और शरीर से कुल पानी के नुकसान के एक बड़े अनुपात को सहन करके। जीवित रहने का समय प्रारंभिक जल मात्रा द्वारा निर्धारित किया जाता है, और इसकी गणना जल हानि सहिष्णुता (पानी की अधिकतम मात्रा जिसे बिना मृत्यु के हटाया जा सकता है) को जल हानि दर से विभाजित करके की जा सकती है। शरीर में पानी की मात्रा में वृद्धि शरीर में पानी की मात्रा में उच्च प्रारंभिक मात्रा वाले कीटों में शुष्क स्थितियों के दौरान जीवित रहने की दर कम प्रारंभिक मात्रा वाले कीटों की तुलना में बेहतर होती है। आंतरिक शरीर के पानी की अधिक मात्रा जीव को मारने के लिए आवश्यक पानी की मात्रा को हटाने के लिए आवश्यक समय को बढ़ाती है। जिस तरह से शरीर में पानी की मात्रा बढ़ाई जाती है, वह प्रजातियों के आधार पर भिन्न हो सकती है। कीट लार्वा चरण के दौरान ग्लाइकोजन के संचय को शरीर में पानी की मात्रा में वृद्धि से जोड़ा गया है और यह शुष्क परिस्थितियों के दौरान चयापचय जल का स्रोत होने की संभावना है। ग्लाइकोजन, एक ग्लूकोज पॉलीसेकेराइड, शारीरिक तनाव के समय एक ऑक्सीडेटिव ऊर्जा स्रोत के रूप में कार्य करता है। चूंकि यह थोक पानी में अपने वजन का पाँच गुना तक बांधता है, इसलिए शरीर में ग्लाइकोजन के बढ़े हुए स्तर वाले कीड़ों में भी आंतरिक पानी की मात्रा अधिक होती है। सामान्य तौर पर, निर्जलीकरण प्रतिरोध के लिए चुने गए कीट भी निर्जलीकरण के प्रति संवेदनशील की तुलना में लंबे लार्वा चरणों को प्रदर्शित करते हैं। विकास के समय में यह वृद्धि संभवतः पर्यावरण के प्रति एक प्रतिक्रिया है, जिससे लार्वा को ग्लाइकोजन जमा करने के लिए अधिक समय मिलता है, और इसलिए ग्रहण से पहले अधिक पानी मिलता है। कीड़ों में प्रारंभिक शरीर के पानी के उच्च स्तर में योगदान करने वाला एक अन्य संभावित स्रोत हेमोलिम्फ मात्रा है। रक्त के समतुल्य कीट, हेमोलिम्फ हीमोकोल के भीतर पाया जाने वाला तरल पदार्थ है, और कीट के शरीर के भीतर बाह्य कोशिकीय पानी का सबसे बड़ा पूल है। फल-मक्खी ड्रोसोफिला मेलानोगास्टर में, निर्जलीकरण प्रतिरोध के लिए चुनी गई मक्खियों से भी अधिक मात्रा में हेमोलिम्फ प्राप्त होता है। हेमोलिम्फ की उच्च मात्रा कार्बोहाइड्रेट में वृद्धि से जुड़ी हुई है, विशेष रूप से ट्रेहैलोज, जो कई पौधों और जानवरों में उच्च निर्जलीकरण प्रतिरोध के साथ पाई जाने वाली एक सामान्य चीनी है। निर्जलीकरण प्रतिरोध के लिए चुनी गई ड्रोसोफिला मेलानोगास्टर मक्खियाँ नियंत्रित मक्खियों की तुलना में हेमोलिम्फ मात्रा में 300% वृद्धि दिखाती हैं, जो ट्रेहैलोज के स्तर में समान वृद्धि से संबंधित है। शुष्कता की अवधि के दौरान, कोशिकाएं निर्जलीकृत होती हैं और अंतःकोशिकीय पानी को फिर से भरने के लिए हेमोलिम्फ भंडारों पर आकर्षित होती हैं; इसलिए, इस तरल पदार्थ के उच्च स्तर वाले कीटों में सूखापन की संभावना कम होती है। कीट भी अधिक बार खाने से शरीर में पानी की मात्रा बढ़ा सकते हैं। क्योंकि चीनी धीरे-धीरे प्रत्येक भोजन में हेमोलिम्फ में अवशोषित हो जाती है, जिस आवृत्ति पर कीट चीनी के स्रोत को ग्रहण करता है, वह इसकी शुष्कता सहिष्णुता को भी बढ़ाता है। इसके अलावा, फसल न केवल पाचन से पहले भोजन को संग्रहीत करने के लिए काम कर सकती है, बल्कि पानी और चीनी के लिए एक अतिरिक्त भंडार प्रदान करने के लिए भी काम कर सकती है। पानी के नुकसान की दर को कम करना निर्जलीकरण द्वारा मृत्यु के जोखिम को कम करने के लिए उपयोग की जाने वाली एक अन्य रणनीति पानी के नुकसान की दर को कम करना है। तीन मुख्य तरीके जिनके माध्यम से कीड़े पानी खो सकते हैं वे हैं (1) शरीर की सतह (पूर्णांक); (2) श्वासनली (श्वसन); और (3) उत्सर्जन, या अपशिष्ट उत्पाद। निष्क्रियता के दौरान भूमि के घोंघों में पानी के नुकसान को कम करने में महत्वपूर्ण विशेषता एक एपिफ्राम है। पूर्णांक एक्सोस्केलेटन या कीटों का पूर्णांक निर्जलीकरण के खिलाफ एक अभेद्य, सुरक्षात्मक परत के रूप में कार्य करता है। यह एक बाहरी एपिकटिकल से बना है, जो एक प्रोक्युटिकल द्वारा रेखांकित होता है जिसे आगे एक एक्सो-और एंडोक्युटिकल में विभाजित किया जा सकता है। एंडोक्युटिकल कीट को कठोरता और लचीलापन प्रदान करता है और कठोर एक्सोक्युटिकल शरीर के कमजोर अंगों की रक्षा करने का काम करता है। हालांकि, बाहरी क्यूटिकुलर परत (एपिकटिकल) एक प्रोटीन-पॉलीफेनॉल कॉम्प्लेक्स है जो लिपोप्रोटीन, फैटी एसिड और मोम अणुओं से बना है, और पानी के नुकसान के खिलाफ कीट की प्राथमिक रक्षा है। कई कीट आदेश अपनी मोम परत के ऊपर एक अतिरिक्त सीमेंट परत का स्राव करते हैं, जो घर्षण या मोम अणुओं को हटाने से बचाने की संभावना रखता है। यह परत पॉलीफेनोलिक यौगिकों द्वारा एक साथ रखे गए लिपिड और प्रोटीन से बनी होती है और त्वचीय ग्रंथियों द्वारा स्रावित होती है। आम तौर पर, मध्यम तापमान पर कीड़ों में पानी की कमी की दर कम होती है। एक बार जब एक प्रजाति-विशिष्ट महत्वपूर्ण तापमान (टी. सी.) तक पहुँच जाता है, जैसे-जैसे तापमान बढ़ता जाता है, पानी का तेजी से नुकसान होता है। "लिपिड पिघलने वाले मॉडल" का उपयोग पानी के नुकसान की दर में इस अचानक वृद्धि को समझाने के लिए किया जाता है। लिपिड पिघलने के मॉडल में कहा गया है कि क्यूटिकुलर पानी के नुकसान में वृद्धि सीधे सतह के लिपिड के पिघलने से संबंधित है। पहले से ही अधिक शुष्क वातावरण में अनुकूलित कीटों में उच्च टी. सी. होता है; यानी, उनके क्यूटिकुलर गुण बदलते हैं और लिपिड संरचनाएं उच्च महत्वपूर्ण तापमान पर पिघलती हैं। कुछ कीटों में, न्यूरोएंडोक्राइन प्रणाली द्वारा क्यूटिकुलर पानी के नुकसान की दर को कुछ हद तक नियंत्रित किया जाता है। सिर हटाने के तुरंत बाद, सिर कटा हुआ तिलचट्टे छल्ली के पार वाष्पोत्सर्जन में बड़ी वृद्धि प्रदर्शित करते हैं, जिससे गंभीर निर्जलीकरण होता है। ताजा रूप से अलग शरीर में मस्तिष्क हार्मोन के इंजेक्शन के परिणामस्वरूप क्यूटिकुलर पानी के नुकसान में तेज कमी आती है। सामान्य तौर पर, शुष्क वातावरण के अनुकूल कीटों में एक अभेद्य क्यूटिकुलर झिल्ली भी होती है जो पानी के नुकसान को रोकती है। इसलिए, वायुमंडल में खोए हुए अधिकांश पानी हवा से भरे श्वासनली के माध्यम से होता है। पानी के नुकसान को कम करने में मदद करने के लिए, कई कीटों में उनके श्वासनली, या सर्पिल के लिए बाहरी आवरण होते हैं, जो खुले श्वसन के अनावश्यक होने पर बंद हो जाते हैं और पानी को निकलने से रोकते हैं। पानी के नुकसान के लिए अधिक जोखिम वाले कीटों को या तो कम ऑक्सीजन की आपूर्ति या सूख जाने की चुनौती का सामना करना पड़ता है, जिससे अधिक ऑक्सीजन प्राप्त करने के लिए श्वासनली की मात्रा में अनुकूली वृद्धि होती है। भोजन के बाद, अधिकांश कीट अपने शरीर को पूरी तरह से हाइड्रेट करने के लिए पर्याप्त पानी रखते हैं, शेष को उत्सर्जित करते हैं। हालांकि, उत्सर्जित पानी की मात्रा प्रजातियों के बीच भिन्न होती है, और पर्यावरण की सापेक्ष आर्द्रता और सूखापन पर निर्भर करती है। उदाहरण के लिए, त्सेत्से मक्खियाँ उच्च सापेक्ष आर्द्रता पर बनी रहती हैं, और इस प्रकार गैर-शुष्क स्थितियों में, लगभग 75 प्रतिशत पानी की मात्रा के साथ मल पदार्थ का उत्सर्जन करती हैं, जबकि त्सेत्से मक्खियाँ कम सापेक्ष आर्द्रता पर बनी रहती हैं, और इस प्रकार शुष्क परिस्थितियों में, केवल 35 प्रतिशत पानी की मात्रा के साथ मल पदार्थ का उत्सर्जन करती हैं। यह अनुकूलन प्रतिकूल परिस्थितियों में पानी के नुकसान को कम करने और जीवित रहने की संभावनाओं को बढ़ाने में मदद करता है। अधिकांश कीट शरीर के पानी के 30-50% नुकसान को सहन कर सकते हैं; हालाँकि, शुष्क वातावरण के अनुकूल कीट शरीर के पानी के 40-60% नुकसान को सहन कर सकते हैं। प्रारंभिक शरीर का आकार भी एक बड़ी भूमिका निभाता है कि कितना पानी का नुकसान सहन किया जा सकता है, और सामान्य रूप से, बड़े कीड़े छोटे कीड़ों की तुलना में शरीर के पानी के नुकसान का एक बड़ा प्रतिशत सहन कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, मादा भृंग अल्फिटोबियस डायपेरिनस अपने पुरुष समकक्ष की तुलना में बड़ा होता है और इस प्रकार 4 प्रतिशत अधिक पानी के नुकसान को सहन कर सकता है। यह परिकल्पना की गई है कि बड़े कीटों में लिपिड भंडार में वृद्धि हुई है, जो निर्जलीकरण और निर्जलीकरण को रोकता है। व्यवहार संशोधन शारीरिक अनुकूलन के अलावा जो शुष्कता प्रतिरोध को बढ़ाते हैं, शुष्क वातावरण के लिए कीड़ों की व्यवहार प्रतिक्रियाएं निर्जलीकरण क्षमता को काफी कम कर देती हैं। उदाहरण के लिए, ड्रोसोफिला मेलानोगास्टर फल मक्खियाँ शुष्क वातावरण में रखे जाने पर उच्च वायुमंडलीय जल सामग्री वाले क्षेत्रों में सक्रिय रूप से आगे बढ़ेंगी। इसके अलावा, गोबर भृंग भोजन को भूमिगत कक्षों में दफना देता है, जिससे समय-समय पर शुष्क परिस्थितियों के दौरान पानी और ऊर्जा के स्रोत सुनिश्चित होते हैं। शरीर के जलयोजन को सुनिश्चित करने के लिए भोजन के स्थान में भी बदलाव किया जा सकता है। कुछ कैटरपिलर अधिमानतः पत्तियों के नीचे की ओर खाते हैं, जहाँ सूक्ष्म जलवायु में सापेक्ष आर्द्रता अधिक होती है। खिलाने जैसी अत्यधिक समय लेने वाली गतिविधि में, ये कीट सूख जाने की संभावना को काफी कम कर देते हैं। क्रिप्टोबायोसिस (एनहाइड्रोबायोसिस) एक ऐसे जीव की स्थिति को संदर्भित करता है जिसमें कोई पता लगाने योग्य चयापचय गतिविधि नहीं होती है, जो चरम और प्रतिकूल पर्यावरणीय स्थितियों के परिणामस्वरूप होती है; एनहाइड्रोबायोसिस (लगभग) शरीर के सभी पानी के नुकसान से बचने की स्थिति को संदर्भित करता है। हालाँकि यह स्थिति आमतौर पर अकशेरुकी जीवों में देखी जाती है, लेकिन केवल एक कीट को क्रिप्टोबायोटिक (एनहाइड्रोबायोटिक) के रूप में जाना जाता है, जो अफ्रीकी चिरोनोमिड पॉलीपीडिलम वैंडरप्लांकी है। पॉलीपीडिलम वैंडरप्लांकी एनहाइड्रोबायोसिस से गुजरता है, एक क्रिप्टोबायोटिक अवस्था जिसमें शरीर पूरी तरह से निर्जलित हो जाता है। पी. वांडरप्लांकी के लार्वा चट्टान के तालाबों में रहते हैं जो आमतौर पर पूरी तरह से सूख जाते हैं। प्रतिक्रिया में, पी. वैंडरप्लांकी लार्वा एक निर्जीव अवस्था में प्रवेश करते हैं, जिसके दौरान शरीर की परासरणता में परिवर्तन बड़ी मात्रा में ट्रेहैलोज के उत्पादन को ट्रिगर करता है। जल प्रतिस्थापन और विट्रिफिकेशन के लिए इसकी क्षमता के कारण, ट्रेहैलोज का संचय पानी के नुकसान से लार्वा की मृत्यु को रोकता है। संदर्भ सूखा शरीर विज्ञान