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 तापमान, पीएच और प्रकाश की तीव्रता जैसे चरों पर गंभीर रूप से निर्भर है। प्रकाश संश्लेषक दर को आमतौर पर अप्रत्यक्ष रूप से पौधों द्वारा जारी कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा का पता लगाकर 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 इस प्रकार सारांशित करते हैं: सूर्य के प्रकाश का उपयोग, कार्बन डाइऑक्साइड + पानी = ग्लूकोज + ऑक्सीजन। प्रक्रिया पत्तियों की कोशिकाओं में स्थित क्लोरोप्लास्ट नामक विशेष संरचनाओं के भीतर होती है। इष्टतम प्रकाश संश्लेषक दर स्थानीय वातावरण से अधिक मात्रा में कार्बन डाइऑक्साइड को हटाने की ओर ले जाती है, जिससे अधिक मात्रा में ग्लूकोज का उत्पादन होता है।
चूंकि पौधों के भीतर ग्लूकोज के स्तर को मापना मुश्किल होता है, वैज्ञानिक प्रकाश संश्लेषक दरों को मापने के साधन के रूप में कार्बन डाइऑक्साइड आत्मसात या इसकी रिहाई की मात्रा का उपयोग करते हैं। रात के दौरान, उदाहरण के लिए, या जब स्थितियाँ प्रमुख 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 दर को 0 तक प्राप्त कर सकती हैं। 075 औंस प्रति घन फुट प्रति घंटा, या 100 मिलीग्राम प्रति डेसीमीटर प्रति घंटा। कुछ पौधों की इष्टतम वृद्धि प्राप्त करने के लिए, किसान उन्हें ग्रीनहाउस में रखते हैं जो आर्द्रता और तापमान जैसी स्थितियों को नियंत्रित करते हैं। तीन तापमान शासन हैं जिन पर प्रकाश संश्लेषण की दर में परिवर्तन होता है।
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हल्का तापमान
एंजाइम प्रोटीन अणु होते हैं जिनका उपयोग जीवित जीवों द्वारा जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं को करने के लिए किया जाता है। प्रोटीन एक बहुत ही विशेष आकार में मुड़े होते हैं, और यह उन्हें रुचि के अणुओं को कुशलता से बाँधने की अनुमति देता है। कम तापमान पर, 32 और 50 डिग्री फ़ारेनहाइट – 0 और 10 डिग्री सेल्सियस के बीच – प्रकाश संश्लेषण करने वाले एंजाइम कुशलता से काम नहीं करते हैं, और इससे प्रकाश संश्लेषण की दर कम हो जाती है। इससे ग्लूकोज उत्पादन में कमी आती है और इसके परिणामस्वरूप वृद्धि रुक जाती है। ग्रीनहाउस के अंदर पौधों के लिए, ग्रीनहाउस हीटर और थर्मोस्टेट की स्थापना ऐसा होने से रोकती है।
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मध्यम तापमान
मध्यम तापमान पर, 50 और 68 डिग्री फ़ारेनहाइट, या 10 और 20 डिग्री सेल्सियस के बीच, प्रकाश संश्लेषक एंजाइम अपने इष्टतम स्तर पर काम करते हैं, इसलिए प्रकाश संश्लेषण की दर उच्च होती है। प्रश्न में विशेष पौधे के आधार पर, सर्वोत्तम परिणामों के लिए ग्रीनहाउस थर्मोस्टेट को इस सीमा के भीतर तापमान पर सेट करें। इन इष्टतम तापमानों पर, सीमित कारक पत्तियों में कार्बन डाइऑक्साइड का प्रसार बन जाता है।
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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 उतनी कुशलता से काम नहीं करते हैं। यह पत्तियों में कार्बन डाइऑक्साइड प्रसार की वृद्धि के बावजूद है। 104 डिग्री फ़ारेनहाइट – 40 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर – प्रकाश संश्लेषण करने वाले एंजाइम अपना आकार और कार्यक्षमता 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 चरम दर के साथ एक घुमावदार रूप प्रस्तुत करता है। एक ग्रीनहाउस या उद्यान जो इष्टतम प्रकाश और पानी प्रदान करता है, लेकिन बहुत गर्म हो जाता है, कम तीव्रता से उत्पादन करता है।