पृथ्वी पर लगभग हर जीव हरी पत्तियों के भीतर चलती एक शांत प्रक्रिया पर निर्भर है। पौधे वह करते हैं जो जंतु नहीं कर सकते: वे केवल हवा, पानी और सूर्य के प्रकाश से अपना भोजन बना लेते हैं। वही प्रक्रिया है प्रकाश-संश्लेषण, और एक बार यह दिख जाए कि सब कैसे जुड़ता है, तो यह समझा देता है कि पौधे हरे क्यों हैं, हम साँस कैसे ले पाते हैं, और खाद्य-श्रृंखला वास्तव में कहाँ से शुरू होती है।
जीव विज्ञान के आरेख और समीकरण अब तक नहीं बैठे?
एक परामर्श में हम ठीक-ठीक पता लगा लेते हैं कि समझ कहाँ टूट रही है — कोई दबाव नहीं, कोई बाध्यता नहीं।
प्रकाश-संश्लेषण क्या है?
प्रकाश-संश्लेषण वह प्रक्रिया है जिसमें हरे पौधे, शैवाल और कुछ जीवाणु प्रकाश ऊर्जा का उपयोग करके कार्बन डाइऑक्साइड और जल को ग्लूकोज़ (एक शर्करा) तथा ऑक्सीजन में बदल देते हैं। शब्द स्वयं इसे बता देता है: फोटो का अर्थ प्रकाश, संश्लेषण का अर्थ जोड़कर बनाना।
प्रकाश-संश्लेषण असल में ऊर्जा की कहानी है। सूर्य की प्रकाश ऊर्जा पकड़ी जाती है और ग्लूकोज़ के भीतर रासायनिक ऊर्जा के रूप में संचित हो जाती है। जब बाद में कोई जीव उस पौधे को खाता है (या उसे खाता है जिसने पौधा खाया था), तो वह उस ऊर्जा को उधार लेता है जो मूलतः सूर्य के प्रकाश से आई थी।
शब्द समीकरण और संतुलित समीकरण
आपसे अपेक्षा है कि आप प्रकाश-संश्लेषण को शब्द समीकरण और रासायनिक (प्रतीक) समीकरण, दोनों रूपों में जानें। दोनों ठीक एक ही बात कहते हैं।
carbon dioxide + water → glucose + oxygen
(प्रकाश और क्लोरोफिल की उपस्थिति में)
6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂
छह कार्बन डाइऑक्साइड + छह जल → एक ग्लूकोज़ + छह ऑक्सीजन
प्रकाश अभिकारक नहीं है। यह किसी रसायन की तरह समीकरण के बाएँ नहीं आता — यह वह ऊर्जा स्रोत है जो अभिक्रिया को चलाता है। क्लोरोफिल के साथ भी ऐसा ही है: वह प्रकाश सोखता है पर स्वयं खर्च नहीं होता, इसलिए उसे तीर के ऊपर लिखा जाता है, समीकरण के भीतर नहीं।
पौधे को चार चीज़ें चाहिए
| क्या चाहिए | कहाँ से आता है | क्यों चाहिए |
|---|---|---|
| कार्बन डाइऑक्साइड | हवा से, पत्ती के सूक्ष्म छिद्रों (रंध्रों) से होकर | ग्लूकोज़ बनाने के लिए कार्बन देता है |
| जल | मिट्टी से, जड़ों द्वारा सोखा जाता है | ग्लूकोज़ बनाने के लिए हाइड्रोजन देता है |
| प्रकाश | सूर्य (या कोई लैंप) | अभिक्रिया चलाने की ऊर्जा देता है |
| क्लोरोफिल | पत्ती की कोशिकाओं के भीतर हरितलवक | प्रकाश ऊर्जा सोखता है (और पत्तियों को हरा बनाता है) |
पत्तियाँ हरी दिखती हैं क्योंकि क्लोरोफिल लाल और नीला प्रकाश सोख लेता है पर हरा प्रकाश आपकी आँखों की ओर परावर्तित कर देता है। जो रंग आप देखते हैं, वह वही प्रकाश है जिसे पौधा नहीं उपयोग कर रहा।
पत्ती इस काम के लिए क्यों बनी है
पत्तियाँ संयोग से चपटी और पतली नहीं होतीं — उनका लगभग हर लक्षण एक अनुकूलन है जो प्रकाश-संश्लेषण को अधिक कार्यक्षम बनाता है।
- • चौड़ी और चपटी — अधिक प्रकाश पकड़ने के लिए बड़ा पृष्ठ।
- • पतली — गैसों को भीतर-बाहर आने के लिए कम दूरी तय करनी पड़ती है।
- • रंध्र — छिद्र (अधिकतर निचली सतह पर) CO₂ को भीतर और O₂ को बाहर जाने देते हैं।
- • शिराएँ — जड़ों से जल लाती हैं और ग्लूकोज़ ले जाती हैं।
- • हरितलवकों से भरी — विशेषकर ऊपरी स्तर में, प्रकाश के पास।
सीमाकारी कारक: क्या इसे तेज़ करता है, क्या धीमा
प्रकाश-संश्लेषण की दर तीन मुख्य परिस्थितियों पर निर्भर है। सीमाकारी कारक वह है जिसकी आपूर्ति सबसे कम हो — वह अड़चन जो पूरी प्रक्रिया को रोक देती है, चाहे बाकी सब भरपूर हो।
- 1. प्रकाश की तीव्रता — जितना अधिक प्रकाश, उतनी तेज़ अभिक्रिया (जब तक कुछ और कम न पड़ जाए)।
- 2. कार्बन डाइऑक्साइड की सांद्रता — जितनी अधिक CO₂, उतनी तेज़ अभिक्रिया।
- 3. तापमान — गरमाहट इसे तेज़ करती है, पर अधिक गर्मी एंज़ाइमों को हानि पहुँचाती है और अभिक्रिया धीमी या बंद हो जाती है।
- प्रकाश तेज़ है और तापमान गरम — इनमें से कोई भी अभिक्रिया को सीमित नहीं कर रहा।
- यदि प्रकाश और तापमान अड़चन नहीं हैं, तो शेष कारक कार्बन डाइऑक्साइड ही होगा।
- CO₂ ही सीमाकारी कारक है। अधिक CO₂ देने पर दर फिर बढ़ने लगेगी।
प्रकाश-संश्लेषण क्यों मायने रखता है
- • यह वह ग्लूकोज़ बनाता है जो पौधे को और खाद्य-श्रृंखला के हर जंतु को पोषण देता है।
- • यह वह ऑक्सीजन मुक्त करता है जिसकी अधिकांश जीवों को साँस लेने के लिए आवश्यकता है।
- • यह हवा से कार्बन डाइऑक्साइड हटाता है और वायुमंडल का संतुलन बनाए रखने में सहायक है।
प्रकाश-संश्लेषण और श्वसन एक-दूसरे के विपरीत हैं, पर आपस में जुड़े हैं। प्रकाश-संश्लेषण ग्लूकोज़ बनाकर और ऑक्सीजन मुक्त करके ऊर्जा संचित करता है; श्वसन ऑक्सीजन से ग्लूकोज़ को तोड़कर उसी ऊर्जा को मुक्त करता है। पौधे दोनों करते हैं — प्रकाश में प्रकाश-संश्लेषण, और श्वसन हर समय।
- प्रकाश-संश्लेषण प्रकाश ऊर्जा से CO₂ + जल को ग्लूकोज़ + ऑक्सीजन में बदलता है।
- शब्द समीकरण: कार्बन डाइऑक्साइड + जल → ग्लूकोज़ + ऑक्सीजन।
- प्रतीक समीकरण: 6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂।
- क्लोरोफिल प्रकाश सोखता है; पत्तियाँ हरी दिखती हैं क्योंकि वे हरा प्रकाश परावर्तित करती हैं।
- प्रकाश और क्लोरोफिल तीर के ऊपर लिखे जाते हैं — वे अभिकारक नहीं हैं।
- सीमाकारी कारक: प्रकाश की तीव्रता, CO₂ की सांद्रता और तापमान।
- यह खाद्य-श्रृंखला को ऊर्जा और हवा को ऑक्सीजन देता है।
प्रकाश-संश्लेषण का शब्द समीकरण लिखिए।
संकेत: बाएँ दो अभिकारक, दाएँ दो उत्पाद।
उस हरे वर्णक का नाम लिखिए जो प्रकाश-संश्लेषण के लिए प्रकाश सोखता है, और बताइए कि कोशिका की कौन-सी रचना उसे रखती है।
संकेत: वर्णक का नाम ‘क्लोरो’ से शुरू होता है; रचना का भी।
पौधा जो कार्बन डाइऑक्साइड और जल उपयोग करता है, वे उसे कहाँ से मिलते हैं?
संकेत: एक पत्ती से आता है, दूसरा जड़ों से।
एक किसान अपने हरितगृह को गरम और भरपूर प्रकाशित रखता है, पर पौधे और तेज़ी से बढ़ना बंद कर देते हैं। सीमाकारी कारक और उसे ठीक करने का एक उपाय सुझाइए।
संकेत: तीन कारकों में से कौन-सा नहीं बढ़ाया गया?
समझाइए कि पत्तियाँ आमतौर पर चौड़ी, चपटी और पतली क्यों होती हैं।
संकेत: प्रकाश पकड़ने और गैसों के आने-जाने के बारे में सोचिए।
प्रकाश-संश्लेषण और श्वसन का आपस में क्या संबंध है?
संकेत: तुलना कीजिए कि दोनों क्या उपयोग करते हैं और क्या बनाते हैं।
आगे: श्वसन और कार्बन चक्र
प्रकाश-संश्लेषण कहानी का आधा हिस्सा है — श्वसन दूसरा आधा, और दोनों मिलकर वह कार्बन चक्र चलाते हैं जो पूरे ग्रह को गतिमान रखता है। यदि जीव विज्ञान के समीकरण और आरेख एक साथ याद रखने के लिए बहुत लगते हैं, तो एक परामर्श से शुरुआत कीजिए और हम उन्हें एक-एक टुकड़ा जोड़कर खड़ा करेंगे।