Saturday, March 28, 2015

creative thoughts

The Impact of Elevated Carbon Dioxide in Martian Atmosphere in the Process of Germination of Seeds

Global climate changes tend to increase the concentration of CO2 in our atmosphere. The structure and composition of atmosphere is entirely different in different planets, not similar as that of earth.The cultivation of  plant food in earth with drastic climate changes or in other planets either in solar or non-solar systems under entirely new atmospheric and soil conditions needs a detailed study to understand the effect of  increased CO2 levels in the process of germination and growth of planets. Besides the abundance of CO2 in atmosphere, many other factors such as quality of seeds, ambient temperature, soil pH, percentage of moisture ,concentration of nitrogen and oxygen in the atmosphere also determine the successful agricultural production .Infact all these factors play vital role in the process of germination too.

An artificial Martian atmosphere is created inside a large enclosure made of glass,whose open face is kept immersed in a pool of water, so that the space enclosed is isolated from the surrounding. The abundance of nitrogen is reduced by displacing the air with fumes and smokes produced by burning camphor in the space before erecting the enclosure. The abundance of oxygen in the space is reduced by burning a candle inside. The concentration of carbon dioxide is increased by producing the gas chemically. A beaker with baking powder and vinegar kept inside liberates copious carbon dioxide gas. Taking calcium carbonate in a black coated flat plate placed inside and heating with solar radiation also increases carbon dioxide level inside regularly.. Calcium carbonate taken in a test tube fitted tightly with a cork and an outlet tube is heated externally to conduct carbon-dioxide into the enclosure through a long rubber tube whose outlet is well immersed in the pool. The pressure inside is maintained at one atmospheric pressure.The temperature inside is measured with two mercury thermometers.Due to green house effect there is a temperature gradient of 0.6 o C / cm height. The temperature at the lower layer is in the range of 28-35 o C and it is 38-53o C at the upper layer depending upon the solar flux.

Two pair of cups with different soil are taken and in each pair same number of fenu greek seeds (15) are sowed for germination. One set  of pair is placed inside and other set is placed outside the enclosure to compare the probability and the length of germination of the seeds   After a couple of weeks ,as an average 10 out 15 seeds are sprouted  in the cups ouside while nothing  is grown in the cups inside. It showed that the germination of the spice is inhibited in elevated carbon dioxide with reduced nitrogen and oxygen

The increased CO2 level increases the soil pH.If soil’s pH becomes too acetic (or too alkaline) various key nutrients  become insoluble and unavailable to the plants and by this way it affects the growth of the plants.Due to green house effect the temperature of the surrounding is increased which alters the optimal soil temperature ,less favouring for maximum number of seeds for germination.However the seed germination in response to elevated CO2 has been reported to decrease 1-3,show no change4 , to increase5 .It  is shown that the responses vary  among species6-7.

Germination is the growth of seeds into seedlings – a kind of biological process converting the seed from its passive to active phase.Biological materials are rich in carbon and occur in aqueous environments and hence the presence of water play an important role in determining the structure and specific activities of biopolymers. The required biopolymers are always synthesized by the active plant itsef. But in the case of passive seed, the biopolymers required for germination are initially inducted by nature with congenial environment. During germination, the seed synthesizes biopolymers with storage compounds in the seed, water in the soil and oxygen and nitrogen in the atmosphere This primary  biopolymers  activate further  a chain of biological process that determines its  further growth It decides all the future of the plant- the development of  various part of the plant with specific activities,reproduction of similar seeds for its existence etc ., The biopolymers are the root cause of making the dormant seed to turn into self active seedling.Any change in the environment thus affects this chain process of germination and growth.
In the atmosphere with depleted oxygen, less nitrogen and elevated CO2 the process of germination of fenugreek is very much hindered.Activating the seed to continue its state of living requires the generation of specific biopolymers which can be synthesized  with water molecules through hydrogen bonding .The presence of oxygen is necessary to provide energy by oxidation required for the formation of biological molecules through hydrogen bonding8. Thus the cultivation in Mars is possible only if an optimum amount of oxygen is available in the environment to provide energy for the formation of complex biopolymers through hydrogen bonding to awaken the dormant seed.  It is well established that any damage in achieving the physiological maturity will have a substantial reduction in germination.This is true  in the process of generation because of their deterorated ability to sysnthesize biopolymers. 

Friday, March 27, 2015

creative thoughts

செவ்வாய்க் கோளில் வேளாண்மை சாத்தியமா ?
நிலவு மட்டுமின்றி சூரியக் குடும்பத்திலுள்ள பிற கோள்களிலும் குடியேறமுடியும் என்ற நம்பிக்கை இன்றைக்கு உலக மக்களிடம் வளர்ந்துள்ளது. அமெரிக்கா, ஷ்யா, சீனா,ஜப்பான் மற்றும் இந்தியா  போன்ற நாடுகள் மேற்கொண்டு ஓரளவு வெற்றி கண்டுள்ள விண்வெளி ய்வு மற்றும் பயங்களால் இந்த நம்பிக்கை வலுப்பெற்றுள்ளது. நிலவில் வளி மண்டலமில்லாததால் அங்கு
காப்புடையின்றி சில நிமிடங்கள் கூட உயிர் வாழ முடியாது . எனவே
நிலவிற்கும் அப்பாற்பட்ட விண்வெளிப்பயம் அவசியமாயிருக்கின்றது.

பிரபஞ்  வெளியில் மிகச்ரியாக இடமறிந்து கொள்ள முடியாவிட்டாலும் அங்கே சூரியனைப் போலகுடும்பமுடைய எண்ணிறந்த விண்மீன்கள் இருக்கின்றன. அவற்றுள் எல்லாவற்றிலும் இல்லாவிட்டாலும் ஒரு சிலவற்றில் உயிரினங்கள் வாழக் கூடிய உகந்த சூழல் கொண்ட கோள்கள் இருப்பதற்கான வாய்ப்பிருப்பதை இயற்கை றுக்கவில்லை. மனிதனை விட பரிணாம வளர்ச்சியில் மேம்பட்ட உயர் உயிரினம் இருக்கலாம் என்பதையும் றுப்பதற்கில்லை.  எட்டாத் தொலைவிலுள்ள பூமியொத்த, உயிரினங்கள் பரிணாம வளர்ச்சியில் ஈடுபட்டு உயிர் வாழ்வதற்கு இணக்கமான ஒரு கோளை எட்ட ஏணிப்படியாக இருப்பது சூரியக் குடும்பத்திலுள்ள பூமிக்கருகாமையில் இருமருங்கும் இருக்கும் அண்டைக் கோள்களே.பூமிக்கு முன்னால் சூரியனுக்கு அருகில்  வெள்ளியும் (Venus) பூமிக்கு அப்பால் டுத்து செவ்வாயும் (Mars) உள்ளன.

உருவம் மற்றும் நிறையால் ஏறக்குறைய பூமியை ஒத்திருந்தாலும் வெள்ளியின் வளிமண்டலம் அடர்த்திமிக்கதாகவும், அழுத்தமிக்கதாகவும் உள்ளது.வளிமண்டலத்திலுள்ள வளிமங்களின் சேர்க்கை விகிதம் பெரிதும் மாறுபட்டுள்ளது. வெள்ளியின் வளிமண்டலத்தில்  கார்பன் டை ஆக்சைடை ன் செழுமை 96 சதவீதமும், நைட்ரஜன் 3.5 சதவீதமும்  உள்ளது. ஆக்சிஜன் மிக மிகக் குறைவு. கார்பன் டை ஆக்சைடின் செழுமை   பசுமையக விளைவைத்(Green house effect) தூண்டி  வெப்பநிலையை அதிகரிக்கச் செய்கின்றது. வெள்ளியின் வெப்பநிலை 480o C ஆகவும் வளிமண்டல அழுத்தம் பூமியின் வளிமண்டல அழுத்தத்தைப் போல 50 மடங்கு அதிகமாவும் இருப்பதால்  அங்கு உயிரினம் வாழ்வதற்கான சூழ் நிலை சிறிதுமில்லை.

பூமிக்கு அப்பால் இருக்கும் செவ்வாயின் வளிமண்டலத்தில் கார்பன் டை ஆக்சைடு(95 %)  மிகவும் அதிகம். அங்கு நீர் இருந்ததற்கான ஆதாரங்களை விண்ணியற்பியலார் சுட்டிக் காட்டியிருக்கின்றார்கள். அங்கு நைட்ரஜன் குறைவு(2.7 %). க்சிஜன் மிகமிகக் குறைவு(<0 .5="" span="">வளிமங்களின் சேர்க்கையால் வேறுபட்ட வளிமண்டலத்தையும், வெப்ப ண்டலத்தையும்  பெற்றுள்ள செவ்வாயில் னிதன் குடியேறினால் அவனுக்குத் தேவையான உணவை அவன் அங்கேயே பயிரிட்டு அறுவடை செய்ய முடியுமா? அங்கு இருக்கும் மாறுபட்ட சூழலில் இயற்கை விவசாயம் சாத்தியமா?. சாத்தியமென்றால் என்ன வகையான பயிரினங்கள் முரண்பட்ட சூழ்நிலையிலும்  தாக்குப்பிடித்து வளர்கின்றன?.பொதுவாக கார்பன் டை ஆக்சைடு தாவரங்களின் வளர்ச்சிக்கு பெரிதும் தேவை என்றாலும் கூடுதல் கார்பன் டைஆக்சைடின் செழுமை,உயர் வெப்பநிலை  போன்ற முரண்பட்ட சுற்றுச்சூழல் விதை முளைத்தல், மற்றும் வளர்ச்சியில் என்ன தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகின்றது.?  இதுபோன்ற கேள்விகளுக்கு விடை காணும் முயற்சியில் காரைக்குடியில் உள்ள மையாள் ராமநாதன் மகளிர் கல்லூரி பேராசிரியர்களும் மாணவர்களும் தொடர்  ஆராய்ச்சியில்டுபட்டுள்ளனர்.

இந்தியக் காய்கறிகள்,பயிரினங்களை செவ்வாயில் பயிரிட்டால் அவற்றின் விளைச்சல் எப்படி இருக்கும் என்ற முதற்கட்ட முயற்சியைத் தொங்கினார்கள். 15 நாட்கள் தொடர்ந்த முதற் கட்ட ஆய்வு  செவ்வாயில் இயற்கை விவசாயம் என்பது இயலாது  என்பதைத் தெரிவித்துள்ளது.

செவ்வாய் பூமியை விடச் சிறியது எனினும் பருவ மாற்றங்கள், மேகங்கள் மற்றும் வெப்பச் சலனக் காற்றோட்டங்களால்  பூமியோடு ஒத்துப் போகின்றது. செவ்வாயின் ஒரு நாள் ஏறக்குறைய பூமியின் ஒரு நாளுக்குச் சமம் .ஆனால் இதன் சுற்றுக் காலம் 687 நாட்களாக இருப்பதால் கோடை மற்றும் குளிர் காலங்களுக்கு இடைப்பட்ட காலம் ஏறக்குறைய ராண்டாக இருக்கின்றது. செவ்வாயில் ரப்பதம் இல்லை என்பதால் இக்கோளை குளிர்ச்சியா பாலைவனம் என்பர்.

செவ்வாயில் வட தென் முனைகளில் மாறுபட்ட பருவங்கள் காணப்படுகின்றன.  எனவே நீர் மிக்க ஒரு பகுதி துருவங்களுக்கும் நடுவரைக் கோட்டிற்கும்  இடை நிலையில் இருக்கலாம் என்றும், நடுவரைக் கோட்டுப்பகுதி நீங்கலான பிற பகுதிகளில் நிலத்தடி  நீர் இருக்கலாம் என்றும் அங்கு ஒரு கிலோமீட்டர் ழத்தில் உயிரினங்கள்  வாழ்வதற்கான சூழல் இருக்கலாம் என்றும் ஆராய்ச்சியாளர்கள் கூறுகின்றார்கள்.

செவ்வாயின் வளிமண்டலம் போன்ற சூழலைச் செயற்கையா ஒரு குறுகிய வெளியில் ற்படுத்திக் கொள்ளப்பட்டது. ஒரு படர்ந்த நீர்த் தொட்டியில் ஒரு பெரிய கண்ணாடித் தொட்டியை கவிழ்த்து, உட்பகுதியில் உள்ள காற்றை கற்பூரத்தை எரித்து வெளியேற்றி நைட்ரஜனின் செறிவும்,மெழுகு வர்த்தியை உட்புறம் எரியவிட்டதால் ஆக்ஸிஜனின் செறிவும்  குறைக்கப்பட்டது. சோடாவையும் வினிகரையும் ஒரு பீகாரில் எடுத்துக் கொண்டு உள்ளே வைத்தும், கரிய நிற உலோகத் தட்டில் கால்சியம் கார்போனேட்டை சூரிய ஒளியில் சூடுபடுத்தியும் கார்பன் டை ஆக்சைடின்  செறிவு அதிகரிக்கப்பட்டு செயற்கையா செவ்வாயின் வளிமண்டலம் நிறுவப்பட்டது.பசுமையக விளைவினால் உட்பகுதியில் வெப்பநிலை அதிகமாக இருந்தது. அடிப்பரப்பில் வெப்பநிலை 28-35o என்ற நெடுக்கையிலும் மேற்பரப்பில் வெப்பநிலை 38-53 oC என்ற  நெடுக்கையிலும் இருந்தது. வெப்ப நிலை இரு பாதரச வெப்பநிலைமானிகளால் அளவிடப்பட்டது.

செவ்வாயின் புறப்பரப்பு வெப்பநிலை குளிர் காலத்தில்  - 133o C  ஆகவும் கோடையில் 27o C ஆகவும்,சாராசரி வெப்பநிலை -53o C  ஆகவும் இருக்கின்றது. மேலும்  செவ்வாயின் வளிமண்டல  அழுத்தம் பூமியின் வளிமண்டல அழுத்தத்தை விட 1 சதவீதத்திற்கும்  குறைவாக உள்ளது. மிகச்சரியாகச் செவ்வாயின் புறச்சூழலை ஏற்படுத்திக்  கொள்ளமுடியாவிட்டாலும் பூமியிலிருந்து வேறுபட்ட சற்றேறக்   குறைய செவ்வாயின் சூழலை ஒத்த ஒரு சூழலை மட்டு மே ஏற்பபடுத்திக் கொள்ள முடிந்தது.

ஆய்வின் முற்கட்டமாக சோம்பு(fenu greek) எடுத்துக் கொள்ளப்பட்டது. புவி வெளியில் வைக்கப்பட்ட   பல விதைகள் முளைத்திருந்தன ஆனால் உட்புறம் வைக்கப்பட்ட  எதுவும் 15 நாட்கள் ஆகியும் முளைக்கவில்லை.


ஆக்சிஜனும் நைட்ரஜனும் நீக்கப்பட்ட வெளியில் வெறும் கார்பன் டை ஆக்சைடு மட்டும் மிகுந்துள்ள வெளியில் விதை முளைத்தல் என்பது தடுக்கப்படுகின்றது. விதைகளை  உயிர்பிக்க நீர் மட்டும் போதாது என்பதும் ஆக்சிஜனும் , நைட்ரஜனும்  கூட முக்கியப் பங்கேற்றுள்ளன என்பதும் இதன் மூலம் தெரிய வருகின்றது. நீரினால் ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள்  தூண்டப்பட்டு  உயிரியல் மூலக்கூறுகள் உருவாகி பரிணாம வளர்ச்சியைத் தூண்ட விதைகளுக்கு ஆக்சிஜனின் ஆற்றல்  தேவை என்பதையும் ,காப்புச் செய்யப்பட்ட ஒரு வெளியில் ஆக்சிஜன் செரிவூட்டி விதை முளைத்லைத் தூண்டி செவ்வாயில் விவசாயத்தை  ஏற்படுத்த முடியும் என்பதையும் இது தெரிவிக்கின்றது