पादप शरीरक्रिया विज्ञान - प्रकाश संश्लेषण 6

प्रकाशसंश्लेषण को प्रभावित करने वाले बाहरी कारक:

कार्बन डाइऑक्साइड की सांद्रता
कार्बन डाइऑक्साइड प्रकाशसंश्लेषण का प्रमुख सीमित कारक है।
वायुमंडल में CO₂ की सांद्रता में वृद्धि प्रारंभ में प्रकाशसंश्लेषण की दर को बढ़ाती है, परंतु CO₂ की उच्च सांद्रता प्रकाशसंश्लेषण के लिए अवरोधक हो सकती है।

वायुमंडल में CO₂ बहुत कम सांद्रता में उपस्थित होती है (0.03 से 0.04 प्रतिशत के बीच)। सांद्रता को 0.05 प्रतिशत तक बढ़ाने से CO₂ स्थिरीकरण की दर में वृद्धि हो सकती है, इससे आगे के स्तर लंबे समय तक हानिकारक हो सकते हैं।
C3 और C4 पौधे कम प्रकाश तीव्रता पर CO₂ की उच्च सांद्रता पर प्रतिक्रिया नहीं करते। उच्च प्रकाश तीव्रता पर, C3 और C4 दोनों प्रकार के पौधों में प्रकाशसंश्लेषण की दर में वृद्धि देखी जाती है।
C4 पौधे लगभग 360 µlL⁻¹ पर संतृप्ति दिखाते हैं जबकि C3 पौधे 450 µlL⁻¹ से आगे के स्तरों पर संतृप्ति दिखाते हैं। इस प्रकार, वर्तमान में उपलब्ध CO₂ स्तर C3 पौधों के लिए सीमित हैं।

यह तथ्य कि C3 पौधे उच्च CO₂ सांद्रता पर प्रकाशसंश्लेषण की दर में वृद्धि दिखाकर उच्च उत्पादकता देते हैं, का उपयोग कुछ ग्रीनहाउस फसलों जैसे टमाटर और शिमला मिर्च के लिए किया गया है। इन्हें CO₂ से समृद्ध वातावरण में उगाया जाता है जिससे उच्च उपज प्राप्त होती है।

तापमान

प्रकाश और अंधेरे दोनों अभिक्रियाएँ तापमान से प्रभावित होती हैं, यद्यपि प्रकाश अभिक्रिया की तुलना में अंधेरी अभिक्रिया अधिक प्रभावित होती है।
अंधेरी अभिक्रियाओं में कई एंजाइमेटिक अभिक्रियाएँ होती हैं और यह तापमान नियंत्रित होती हैं।
C4 पौधे उच्च तापमान पर बढ़ी हुई प्रकाशसंश्लेषण दिखाते हैं जबकि C3 पौधों का तापमान इष्टतम बहुत कम होता है।
विभिन्न पौधे अपने आवास के अनुसार प्रकाशसंश्लेषण के लिए भिन्न-भिन्न तापमान इष्टतम दिखाते हैं।
उष्णकटिबंधीय आवास में रहने वाले पौधों का तापमान इष्टतम समशीतोष्ण जलवायु के अनुकूलित पौधों की तुलना में अधिक होता है।
जल घाटा
जल प्रत्यक्ष रूप से प्रकाशसंश्लेषण प्रक्रिया को प्रभावित नहीं करता है। जल तनाव रंध्र बंद होने का कारण बनता है जिससे CO2 की उपलब्धता घट जाती है। इसके अतिरिक्त, पत्तियों की सतह क्षेत्रफल और पत्तियों की उपापचयी क्रियाकलाप जल घाटा की स्थिति में पत्तियों के मुरझाने से घट जाते हैं।
मृदा जल
जल प्रकाशसंश्लेषण के लिए आवश्यक तापमान बनाए रखने में सहायक होता है, यह मृदा से खनिजों और आयनों के अवशोषण में सहायक होता है और रंध्रों के खुलने और बंद होने में भी सहायक होता है। केवल 1 प्रतिशत मृदा जल का उपयोग पौधे जल के फोटोलिसिस और जैव रासायनिक अभिक्रियाओं को संपन्न करने जैसी प्रक्रियाओं में करते हैं।

वायु प्रदूषण

वायुमंडल में मौजूद कुछ प्रदूषक धूल के कण, धुआं, उड़न राख, हाइड्रोजन फ्लोराइड, कार्बन मोनोऑक्साइड, सल्फर डाइऑक्साइड और नाइट्रिक ऑक्साइड हैं।
ये प्रदूषक निम्नलिखित तरीकों से प्रकाशसंश्लेषण को प्रभावित करते हैं:
प्रकाश प्रवेश में कमी: वायु में मौजूद कणीय पदार्थ और प्रदूषक सूर्य के प्रकाश को फैला सकते हैं और अवशोषित कर सकते हैं, जिससे पौधों की सतह तक पहुँचने वाली प्रकाश की तीव्रता घट जाती है।

स्टोमेटल बंद होना:
सल्फर डाइऑक्साइड और नाइट्रोजन डाइऑक्साइड जैसे प्रदूषक स्टोमेटा—पत्तियों में गैस आदान-प्रदान के लिए उत्तरदायी छोटे छिद्रों—के बंद होने का कारण बन सकते हैं। स्टोमेटा का बंद होना कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) के अंतःग्रहण को सीमित कर देता है, जो प्रकाशसंश्लेषण के लिए एक अत्यावश्यक घटक है।
क्लोरोफिल सामग्री में परिवर्तन: कुछ प्रदूषक क्लोरोफिल संश्लेषण को बाधित कर सकते हैं और मौजूदा क्लोरोफिल अणुओं को नष्ट कर सकते हैं, जिससे प्रकाशसंश्लेषण की दर प्रभावित होती है।
इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला में व्यवधान: धुएँ और धूल के कणों में भारी धातुएँ होती हैं जो इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला को अवरुद्ध कर सकती हैं।

प्रकाशसंश्लेषण को प्रभावित करने वाले आंतरिक कारक

पत्ती की अभिविन्यास:

सूर्य के सापेक्ष पत्तियों की स्थिति उनके द्वारा प्राप्त होने वाले प्रकाश की मात्रा को प्रभावित करती है। पौधे जिनकी पत्तियाँ अपना अभिविन्यास समायोजित कर सकती हैं (फोटोट्रोपिज़्म जैसी गतियों के माध्यम से), वे प्रकाश अवशोषण को अधिकतम करते हैं और साथ ही ऊष्मा और विकिरण तनाव को न्यूनतम करते हैं।

पत्ती की आयु:

परिपक्व पत्तियों की तुलना में, विकासशील पत्तियों में क्लोरोफिल की सांद्रता कम होती है, जिससे उनके प्रारंभिक वृद्धि चरणों के दौरान प्रकाशसंश्लेषण की दर कम हो जाती है। जैसे-जैसे पत्तियाँ परिपक्व होती हैं, उनमें क्लोरोफिल की मात्रा धीरे-धीरे बढ़ती है, जिससे प्रकाशसंश्लेषण में वृद्धि होती है। इसके विपरीत, वृद्ध पत्तियाँ क्लोरोफिल के अपघटन के कारण न्यूनतम प्रकाशसंश्लेषण गतिविधि प्रदर्शित करती हैं, जिससे प्रकाशसंश्लेषण की समग्र दर घट जाती है।

पत्ती की रचना:

पत्ती की संरचना प्रकाशसंश्लेषण क्षमता निर्धारित करने में एक केंद्रीय भूमिका निभाती है, जो मैसोफिल की मोटाई में परिवर्तन और सतह क्षेत्र के विस्तार के माध्यम से प्राप्त की जाती है ताकि क्लोरोप्लास्ट्स के लिए स्थान बनाया जा सके, जो गैस विनिमय की सुविधा प्रदान करने के लिए आवश्यक हैं।

मैसोफिल कोशिकाएँ

क्लोरोप्लास्ट वितरण: उच्च क्लोरोप्लास्ट घनत्व वाली कोशिकाएँ, जैसे कि पैलिसेड मैसोफिल कोशिकाएँ, प्रकाश अवशोषण को अधिकतम करती हैं। प्रकाश के लिए सतह क्षेत्र: मैसोफिल कोशिकाओं का बड़ा सतह क्षेत्र, विशेष रूप से वे जो पैलिसेड और स्पंजी मैसोफिल कोशिकाओं जैसी विशिष्ट आकृतियाँ रखती हैं, सूर्य के प्रकाश के प्रति अधिक एक्सपोज़र की अनुमति देता है।

कोशिका व्यवस्था: मेसोफिल कोशिकाओं की व्यवस्था, विशेष रूप से पैलिसेड और स्पंजी परतों में, पत्ती के भीतर प्रकाश के प्रवेश और वितरण को अनुकूलित करती है।
आंतरिक CO2 सांद्रता
CO2 की उच्च आंतरिक सांद्रता इस अणु की पर्याप्त आपूर्ति सुनिश्चित करती है, जो कैल्विन चक्र की दक्षता को बढ़ावा देती है।
क्लोरोफिल की मात्रा
क्लोरोफिल प्रकाश अवशोषण में सहायता करता है और फोटोफॉस्फोरिलेशन की प्रक्रिया के दौरान प्रकाश ऊर्जा को रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित करता है।