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प्रकाश संश्लेषण पृथ्वी पर पाई जाने वाली सबसे उल्लेखनीय जैव रासायनिक प्रक्रियाओं में से एक है और पौधों को पानी और कार्बन डाइऑक्साइड से भोजन बनाने के लिए सूर्य के प्रकाश का उपयोग करने की अनुमति देता है। वैज्ञानिकों द्वारा किए गए सरल प्रयोगों से पता चलता है कि प्रकाश संश्लेषण की दर गंभीर रूप से तापमान, पीएच और प्रकाश की तीव्रता जैसे चर पर निर्भर है। प्रकाश संश्लेषक दर आमतौर पर पौधों द्वारा जारी कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा का पता लगाकर अप्रत्यक्ष रूप से मापा जाता है।
प्रकाश संश्लेषण कैसे काम करता है
प्रकाश संश्लेषण उस प्रक्रिया को परिभाषित करता है जिसके द्वारा पौधे और कुछ जीवाणु ग्लूकोज का निर्माण करते हैं। वैज्ञानिक इस प्रक्रिया को संक्षेप में बताते हैं: धूप, कार्बन डाइऑक्साइड + पानी = ग्लूकोज + ऑक्सीजन का उपयोग करना। यह प्रक्रिया पत्तियों की कोशिकाओं में स्थित क्लोरोप्लास्ट नामक विशेष संरचनाओं के भीतर होती है। इष्टतम प्रकाश संश्लेषक दर स्थानीय वातावरण से कार्बन डाइऑक्साइड की अधिक मात्रा को हटाने के लिए नेतृत्व करते हैं, जिससे अधिक मात्रा में ग्लूकोज का उत्पादन होता है। चूंकि पौधों के भीतर ग्लूकोज का स्तर मापना मुश्किल होता है, वैज्ञानिक प्रकाश संश्लेषक दरों को मापने के लिए कार्बन डाइऑक्साइड आत्मसात या इसकी रिहाई की मात्रा का उपयोग करते हैं। रात के दौरान, उदाहरण के लिए, या जब स्थितियां प्रधान नहीं होती हैं, तो पौधे कार्बन डाइऑक्साइड छोड़ते हैं। अधिकतम प्रकाश संश्लेषक दर पौधों की प्रजातियों के बीच भिन्न होती है, लेकिन मक्का जैसी फसलें कार्बन डाइऑक्साइड आत्मसात की दर 0.075 औंस प्रति क्यूबिक फुट प्रति घंटे या 100 मिलीमीटर प्रति डेसीमीटर प्रति घंटे तक प्राप्त कर सकती हैं। कुछ पौधों की इष्टतम वृद्धि प्राप्त करने के लिए, किसान उन्हें ऐसे ग्रीनहाउस में रखते हैं जो नमी और तापमान जैसी स्थितियों को नियंत्रित करते हैं। तीन तापमान शासन हैं जिन पर प्रकाश संश्लेषण की दर में परिवर्तन होता है।
कम तापमान
एंजाइम प्रोटीन अणु होते हैं जिनका उपयोग जीवों द्वारा जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं को करने के लिए किया जाता है। प्रोटीन को एक विशेष आकार में बदल दिया जाता है, और यह उन्हें ब्याज के अणुओं के लिए कुशलता से बांधने की अनुमति देता है। कम तापमान पर, 32 और 50 डिग्री फ़ारेनहाइट के बीच - 0 और 10 डिग्री सेल्सियस - प्रकाश संश्लेषण करने वाले एंजाइम कुशलता से काम नहीं करते हैं, और इससे प्रकाश संश्लेषण दर कम हो जाती है। यह ग्लूकोज उत्पादन में कमी की ओर जाता है और इसके परिणामस्वरूप वृद्धि होगी। ग्रीनहाउस के अंदर पौधों के लिए, ग्रीनहाउस हीटर और थर्मोस्टैट की स्थापना से ऐसा होने से रोकता है।
मध्यम तापमान
मध्यम तापमान पर, 50 और 68 डिग्री फ़ारेनहाइट, या 10 और 20 डिग्री सेल्सियस के बीच, प्रकाश संश्लेषण एंजाइम अपने इष्टतम स्तरों पर काम करते हैं, इसलिए प्रकाश संश्लेषण की दर उच्च गेज करती है। प्रश्न में विशेष पौधे के आधार पर, इस श्रेणी के भीतर ग्रीनहाउस थर्मोस्टेट को सर्वोत्तम परिणामों के लिए एक सीमा तक सेट करें। इन इष्टतम तापमानों पर, सीमित कारक पत्तियों में कार्बन डाइऑक्साइड का प्रसार बन जाता है।
उच्च तापमान
68 डिग्री फ़ारेनहाइट या 20 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर, प्रकाश संश्लेषण की दर कम हो जाती है क्योंकि एंजाइम इस तापमान पर कुशलता से काम नहीं करते हैं। यह पत्तियों में कार्बन डाइऑक्साइड प्रसार के बढ़ने के बावजूद है। 104 डिग्री फ़ारेनहाइट से ऊपर के तापमान पर - 40 डिग्री सेल्सियस - प्रकाश संश्लेषण करने वाले एंजाइम अपने आकार और कार्यक्षमता को खो देते हैं, और प्रकाश संश्लेषण दर तेजी से घट जाती है। प्रकाश संश्लेषक दर बनाम तापमान का ग्राफ कमरे के तापमान के करीब होने वाली शिखर दर के साथ एक घुमावदार उपस्थिति प्रस्तुत करता है। एक ग्रीनहाउस या उद्यान जो इष्टतम प्रकाश और पानी प्रदान करता है, लेकिन बहुत गर्म हो जाता है, कम सख्ती पैदा करता है।