प्रकृति में प्रकाश संश्लेषण की भूमिका का उल्लेख कीजिए। प्रकृति में प्रकाश संश्लेषण की भूमिका

जीवमंडल में प्रकाश-संश्लेषण ही एकमात्र ऐसी प्रक्रिया है जिससे बाहरी स्रोत के कारण इसकी मुक्त ऊर्जा में वृद्धि होती है। प्रकाश संश्लेषण के उत्पादों में संग्रहित ऊर्जा मानवता के लिए ऊर्जा का मुख्य स्रोत है।

हर साल पृथ्वी पर प्रकाश संश्लेषण के परिणामस्वरूप 150 बिलियन टन कार्बनिक पदार्थ बनते हैं और लगभग 200 मिलियन टन मुक्त ऑक्सीजन निकलती है।

प्रकाश संश्लेषण में शामिल ऑक्सीजन, कार्बन और अन्य तत्वों का चक्र पृथ्वी पर जीवन के लिए आवश्यक वातावरण की वर्तमान संरचना को बनाए रखता है। प्रकाश संश्लेषण तथाकथित "ग्रीनहाउस प्रभाव" के कारण पृथ्वी की अधिकता को रोकने, सीओ 2 एकाग्रता में वृद्धि को रोकता है।

चूंकि हरे पौधे अन्य सभी विषमपोषी जीवों का प्रत्यक्ष या अप्रत्यक्ष भोजन आधार हैं, इसलिए प्रकाश संश्लेषण हमारे ग्रह पर सभी जीवित चीजों की भोजन की जरूरतों को पूरा करता है। वह कृषि और वानिकी के लिए सबसे महत्वपूर्ण आधार है। हालांकि इसे प्रभावित करने की संभावनाएं अभी बहुत ज्यादा नहीं हैं, फिर भी कुछ हद तक इनका इस्तेमाल किया जाता है। हवा में कार्बन डाइऑक्साइड की सांद्रता में 0.1% (प्राकृतिक वातावरण में 0.3% की तुलना में) की वृद्धि के साथ, यह संभव था, उदाहरण के लिए, खीरे और टमाटर की उपज को तीन गुना करना।

पत्ती की सतह का एक वर्ग मीटर एक घंटे में लगभग एक ग्राम चीनी पैदा करता है; इसका मतलब यह है कि सभी पौधे, एक मोटे अनुमान के अनुसार, प्रति वर्ष 100 से 200 अरब टन सी वातावरण से हटाते हैं। इस राशि का लगभग 60% वनों द्वारा अवशोषित किया जाता है, 30% बर्फ-मुक्त भूमि की सतह पर कब्जा कर लिया जाता है, 32% - खेती योग्य भूमि द्वारा, और शेष 8% - स्टेपी और रेगिस्तानी स्थानों के पौधों, साथ ही साथ शहरों और कस्बों द्वारा।

एक हरा पौधा न केवल कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग करने और चीनी बनाने में सक्षम है, बल्कि नाइट्रोजन यौगिकों और सल्फर यौगिकों को उन पदार्थों में परिवर्तित करने में भी सक्षम है जो उसके शरीर को बनाते हैं। जड़ प्रणाली के माध्यम से, पौधे मिट्टी के पानी में भंग नाइट्रेट आयनों को प्राप्त करता है और उन्हें अपनी कोशिकाओं में अमीनो एसिड में संसाधित करता है - सभी प्रोटीन यौगिकों के मुख्य घटक। वसा के घटक चयापचय और ऊर्जा प्रक्रियाओं में बनने वाले यौगिकों से भी उत्पन्न होते हैं। वसा और तेल फैटी एसिड और ग्लिसरीन से बनते हैं, जो मुख्य रूप से भंडारण पदार्थों के रूप में पौधे की सेवा करते हैं। बीजों में ऊर्जा से भरपूर भंडारण पदार्थ के रूप में सभी पौधों का लगभग 80% हिस्सा होता है। बीज, वसा और तेल का उत्पादन कृषि और खाद्य उद्योगों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

प्रकाश संश्लेषण का सबसे आदिम प्रकार उच्च (30% तक) सोडियम क्लोराइड सामग्री वाले वातावरण में रहने वाले हेलोबैक्टीरिया द्वारा किया जाता है। प्रकाश संश्लेषण में सक्षम सबसे सरल जीव बैंगनी और हरे रंग के सल्फर बैक्टीरिया के साथ-साथ गैर-सल्फर बैंगनी बैक्टीरिया भी हैं। इन जीवों का प्रकाश संश्लेषक उपकरण पौधों की तुलना में बहुत सरल (केवल एक फोटोसिस्टम) है; इसके अलावा, वे ऑक्सीजन का उत्सर्जन नहीं करते हैं, क्योंकि सल्फर यौगिकों का उपयोग इलेक्ट्रॉनों के स्रोत के रूप में किया जाता है, न कि पानी के रूप में। इस प्रकार के प्रकाश संश्लेषण को जीवाणु कहते हैं। हालांकि, साइनोबैक्टीरिया (पानी के फोटोडिग्रेडेशन और ऑक्सीजन की रिहाई में सक्षम प्रोकैरियोट्स) में प्रकाश संश्लेषक तंत्र का एक अधिक जटिल संगठन है - दो संयुग्मित फोटो सिस्टम। पौधों में, प्रकाश संश्लेषण की प्रतिक्रियाएं कोशिका के एक विशेष अंग - क्लोरोप्लास्ट में होती हैं।

सभी पौधों (शैवाल और काई से लेकर आधुनिक जिम्नोस्पर्म और एंजियोस्पर्म तक) में प्रकाश संश्लेषक तंत्र का एक सामान्य संरचनात्मक और कार्यात्मक संगठन होता है। क्लोरोप्लास्ट, अन्य प्लास्टिड्स की तरह, केवल पादप कोशिकाओं में पाए जाते हैं। इनकी बाहरी झिल्ली चिकनी होती है, जबकि भीतरी झिल्ली कई तह बनाती है। उनके बीच जुड़े हुए बुलबुलों के ढेर होते हैं जिन्हें अनाज कहा जाता है। इनमें क्लोरोफिल के दाने होते हैं - एक हरा रंगद्रव्य जो प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में एक प्रमुख भूमिका निभाता है। क्लोरोप्लास्ट में एटीपी बनता है, और प्रोटीन संश्लेषण भी होता है। प्रकाश संश्लेषक वर्णक:

प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में प्रकाश क्वांटा को अवशोषित करने वाले मुख्य वर्णक क्लोरोफिल, एमजी-पोर्फिरिन प्रकृति के वर्णक हैं। रासायनिक संरचना में भिन्न, क्लोरोफिल के कई रूप पाए गए हैं। क्लोरोफिल के विभिन्न रूपों का अवशोषण स्पेक्ट्रम स्पेक्ट्रम के दृश्य, निकट पराबैंगनी और निकट अवरक्त क्षेत्रों (350 से 700 एनएम तक उच्च पौधों में और 350 से 900 एनएम तक बैक्टीरिया में) को कवर करता है। क्लोरोफिल मुख्य वर्णक है और सभी जीवों की विशेषता है जो ऑक्सीजन, यानी ऑक्सीजन, प्रकाश संश्लेषण की रिहाई के साथ करते हैं। क्लोरोफिल, हरे और यूजलीना शैवाल के अलावा, काई और संवहनी पौधों में क्लोरोफिल बी होता है, जिसकी सामग्री क्लोरोफिल ए की सामग्री का 1 / 4-1 / 5 है। यह एक अतिरिक्त वर्णक है जो प्रकाश अवशोषण स्पेक्ट्रम को विस्तृत करता है। शैवाल के कुछ समूहों में, मुख्य रूप से भूरा और डायटम, क्लोरोफिल सी एक अतिरिक्त वर्णक के रूप में कार्य करता है, और क्लोरोफिल डी लाल शैवाल में। बैंगनी बैक्टीरिया में बैक्टीरियोक्लोरोफिल ए और बी होते हैं, जबकि हरे सल्फर बैक्टीरिया में बैक्टीरियोक्लोरोफिल सी और डी के साथ बैक्टीरियोक्लोरोफिल ए होता है। सायनोबैक्टीरिया और लाल शैवाल में प्रकाश संश्लेषक यूकेरियोट्स और फाइकोबिलिन्स (एक खुले टेट्रापायरोल संरचना वाले वर्णक) में प्रकाश ऊर्जा - कैरोटेनॉइड (एक पॉलीसोप्रेनॉइड प्रकृति के वर्णक) के अवशोषण में अन्य साथ वाले वर्णक भी शामिल होते हैं। हेलोबैक्टीरिया में, प्लाज्मा झिल्लियों में एक एकल वर्णक पाया गया - बैक्टीरियरहोडॉप्सिन नामक एक जटिल प्रोटीन, जो कि रासायनिक संरचना में रोडोप्सिन, रेटिना के दृश्य वर्णक के समान है।

एक कोशिका में, क्लोरोफिल अणु विभिन्न एकत्रित (बाध्य) अवस्थाओं में होते हैं और वर्णक-लिपोप्रोटीन परिसरों का निर्माण करते हैं, और प्रकाश क्वांटा के अवशोषण और ऊर्जा हस्तांतरण में शामिल अन्य वर्णक के साथ, वे प्रकाश संश्लेषक (थायलाकोइड) झिल्ली के प्रोटीन से बंधे होते हैं, जो बनाते हैं तथाकथित प्रकाश-कटाई वाले क्लोरोफिल प्रोटीन परिसरों। जैसे-जैसे अणुओं का एकत्रीकरण और पैकिंग घनत्व बढ़ता है, वर्णक का अवशोषण अधिकतम स्पेक्ट्रम के लंबे-तरंग दैर्ध्य क्षेत्र में स्थानांतरित हो जाता है। प्रकाश ऊर्जा के अवशोषण में मुख्य भूमिका ऊर्जा प्रवास की प्रक्रियाओं में भाग लेने वाले लघु-तरंग रूपों की है। वर्णक्रमीय रूप से समान वर्णक रूपों की एक श्रृंखला की कोशिका में उपस्थिति प्रतिक्रिया फोटोकैमिकल केंद्रों में ऊर्जा प्रवासन की उच्च दक्षता प्रदान करती है, जहां वर्णक के सबसे लंबे तरंग दैर्ध्य रूप स्थित होते हैं, जो तथाकथित ऊर्जा जाल की भूमिका निभाते हैं।

प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में दो अनुक्रमिक और परस्पर जुड़े हुए चरण होते हैं: प्रकाश (प्रकाश रासायनिक) और अंधेरा (चयापचय)।

प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश चरण के दौरान, तीन प्रक्रियाएं होती हैं:

• 1. जल के अपघटन के कारण ऑक्सीजन का बनना। इसे वायुमंडल में छोड़ा जाता है।
• 2. एटीपी का संश्लेषण।
• 3. कार्बोहाइड्रेट के निर्माण में शामिल हाइड्रोजन परमाणुओं का निर्माण।

प्रकाश संश्लेषण के अंधेरे चरण के दौरान, निम्नलिखित प्रक्रियाएं होती हैं:

• 1. कार्बन डाइऑक्साइड का रूपांतरण।
• 2. ग्लूकोज का निर्माण।

प्रकाश संश्लेषण रेडॉक्स प्रक्रिया पर आधारित है, जिसके परिणामस्वरूप ऑक्सीजन (O2) बनता है, साथ ही मोनोसैकराइड (ग्लूकोज, आदि), जो स्टार्च में परिवर्तित हो जाते हैं और पौधे द्वारा संग्रहीत होते हैं। प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में, अन्य कार्बनिक यौगिकों के मोनोमर्स भी संश्लेषित होते हैं - फैटी एसिड, ग्लिसरॉल, अमीनो एसिड। प्रकाश संश्लेषण मूल्य:

• 1. कार्बनिक पदार्थों के निर्माण के साथ मुक्त सौर ऊर्जा का आत्मसात और परिवर्तन, जो विषमपोषी जीवों के लिए भोजन हैं।
• 2. वायुमंडल में मुक्त ऑक्सीजन का विमोचन, जो सभी जीवित जीवों के श्वसन के लिए आवश्यक है।
• 3. वायुमंडलीय वायु से कार्बन डाइऑक्साइड का आत्मसात होना, जो जीवों पर प्रतिकूल प्रभाव डालता है।
• 4. सभी स्थलीय जीवों को सूर्य के प्रकाश की ऊर्जा से परिवर्तित रासायनिक ऊर्जा प्रदान करना।

हरे पौधे एक लौकिक भूमिका निभाते हैं, पृथ्वी और सूर्य पर जीवन की मध्यस्थता करते हैं। पौधे सूर्य की किरणों की ऊर्जा पर कब्जा कर लेते हैं, जिसके कारण हमारे ग्रह पर सभी जीवन मौजूद हैं। भव्य, ब्रह्मांडीय पैमाने पर की गई प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया ने हमारे ग्रह के चेहरे को मौलिक रूप से बदल दिया है। प्रकाश संश्लेषण के लिए धन्यवाद, सौर ऊर्जा अंतरिक्ष में पूरी तरह से नष्ट नहीं होती है, लेकिन कार्बनिक पदार्थों की रासायनिक ऊर्जा के रूप में संग्रहीत होती है। हरे पौधों की प्रकाश संश्लेषण के दौरान हवा में ऑक्सीजन छोड़ने की क्षमता के कारण ऑक्सीजन का एक निरंतर प्रतिशत बना रहता है। हरे पौधों के अतिरिक्त प्रकृति में मुक्त ऑक्सीजन का कोई अन्य स्रोत नहीं है। सभी प्रकाश संश्लेषक जीवों में, प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश चरण की फोटोकैमिकल प्रक्रियाएं विशेष ऊर्जा-परिवर्तित झिल्लियों में होती हैं, जिन्हें थायलाकोइड कहा जाता है, और तथाकथित इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला में व्यवस्थित होते हैं। प्रकाश संश्लेषण की डार्क प्रतिक्रियाएं थायलाकोइड झिल्ली के बाहर होती हैं (प्रोकैरियोट्स में साइटोप्लाज्म में और पौधों में क्लोरोप्लास्ट स्ट्रोमा में)। इस प्रकार, प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश और अंधेरे चरण अंतरिक्ष और समय में अलग हो जाते हैं।

प्रकृति में प्रकाश संश्लेषण का महत्व... आइए प्रकाश संश्लेषण के परिणामों पर ध्यान दें, जो पृथ्वी पर और मनुष्यों के लिए जीवन के अस्तित्व के लिए महत्वपूर्ण हैं: सौर ऊर्जा का "संरक्षण"; मुक्त ऑक्सीजन का निर्माण; विभिन्न कार्बनिक यौगिकों का निर्माण; वातावरण से कार्बन डाइऑक्साइड का निष्कर्षण।

एक सनबीम - "हमारे ग्रह का एक क्षणभंगुर अतिथि" (वी.एल. हालांकि, हरे पौधे पर पड़ने वाली सूर्य की किरण की ऊर्जा का कुछ हिस्सा क्लोरोफिल द्वारा अवशोषित किया जाता है और प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में उपयोग किया जाता है। इस मामले में, प्रकाश ऊर्जा कार्बनिक पदार्थों की संभावित रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है - प्रकाश संश्लेषण के उत्पाद। ऊर्जा का यह रूप स्थिर और अपेक्षाकृत गतिहीन है। यह कार्बनिक यौगिकों के विघटन तक अर्थात अनिश्चित काल तक बना रहता है। एक ग्राम ग्लूकोज के पूर्ण ऑक्सीकरण के साथ, इसके गठन के दौरान अवशोषित ऊर्जा की उतनी ही मात्रा निकलती है - 690 किलो कैलोरी। इस प्रकार, हरे पौधे, प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में सौर ऊर्जा का उपयोग करते हुए, इसे "भविष्य में उपयोग के लिए" संग्रहीत करते हैं। इस घटना का सार केए की आलंकारिक अभिव्यक्ति से अच्छी तरह से पता चलता है। तिमिरयाज़ेव, जिन्होंने पौधों को "डिब्बाबंद सूरज की किरणें" कहा।

कार्बनिक पदार्थ कुछ शर्तों के तहत बहुत लंबे समय तक, कभी-कभी कई लाखों वर्षों तक बने रहते हैं। उनके ऑक्सीकरण के दौरान, सूर्य की किरणों की ऊर्जा, जो उन दूर के समय में पृथ्वी पर पड़ती थी, निकल जाती है और इसका उपयोग किया जा सकता है। तेल, कोयला, पीट, लकड़ी के दहन के दौरान निकलने वाली तापीय ऊर्जा - यह सब सूर्य की ऊर्जा है, जो हरे पौधों द्वारा आत्मसात और रूपांतरित होती है।

पशु जीव में ऊर्जा का स्रोत भोजन है, जिसमें सूर्य की "डिब्बाबंद" ऊर्जा भी होती है। पृथ्वी पर जीवन केवल सूर्य से है। और पौधे - "ये वे चैनल हैं जिनके माध्यम से सूर्य की ऊर्जा पृथ्वी की जैविक दुनिया में प्रवाहित होती है" (के। ए, तिमिरयाज़ेव)।

उत्कृष्ट रूसी वैज्ञानिक के.ए. तिमिरयाज़ेव (1843-1920)। उन्होंने यह दिखाने वाले पहले व्यक्ति थे कि ऊर्जा के संरक्षण का नियम भी जैविक दुनिया में होता है। उन दिनों इस कथन का बड़ा दार्शनिक और व्यावहारिक महत्व था। तिमिरयाज़ेव विश्व साहित्य में हरे पौधों की ब्रह्मांडीय भूमिका के प्रश्न की सबसे लोकप्रिय प्रस्तुति का मालिक है।

प्रकाश संश्लेषण के उत्पादों में से एक मुक्त ऑक्सीजन है, जो लगभग सभी जीवित चीजों के श्वसन के लिए आवश्यक है। प्रकृति में, एक एनोक्सिक (अवायवीय) प्रकार का श्वसन भी होता है, लेकिन बहुत कम उत्पादक: समान मात्रा में श्वसन सामग्री का उपयोग करते समय, मुक्त ऊर्जा कई गुना कम प्राप्त होती है, क्योंकि कार्बनिक पदार्थ पूरी तरह से ऑक्सीकृत नहीं होते हैं। इसलिए, यह स्पष्ट है कि ऑक्सीजन (एरोबिक) श्वसन उच्च जीवन स्तर, तीव्र विकास, गहन प्रजनन, प्रजातियों का व्यापक फैलाव, यानी वे सभी घटनाएं प्रदान करता है जो जैविक प्रगति की विशेषता है।

यह माना जाता है कि वातावरण में लगभग सभी ऑक्सीजन जैविक मूल की है। पृथ्वी के अस्तित्व के शुरुआती दौर में, ग्रह के वातावरण में एक बहाल चरित्र था। इसमें हाइड्रोजन, हाइड्रोजन सल्फाइड, अमोनिया, मीथेन शामिल थे। पौधों के आगमन और, फलस्वरूप, ऑक्सीजन और ऑक्सीजन श्वसन के साथ, जैविक दुनिया एक नए, उच्च स्तर पर पहुंच गई है और इसका विकास बहुत तेज हो गया है। नतीजतन, हरे पौधे न केवल क्षणिक महत्व के हैं: ऑक्सीजन जारी करके, वे जीवन का समर्थन करते हैं। कुछ हद तक, उन्होंने जैविक दुनिया के विकास की प्रकृति को निर्धारित किया।

प्रकाश संश्लेषण का एक महत्वपूर्ण परिणाम कार्बनिक यौगिकों का निर्माण है। पौधे विभिन्न प्रकार की प्रजातियों में कार्बोहाइड्रेट, प्रोटीन, वसा का संश्लेषण करते हैं। ये पदार्थ मनुष्यों और जानवरों के लिए भोजन और उद्योग के लिए कच्चे माल के रूप में काम करते हैं। पौधे रबर, गुट्टा-पर्च, आवश्यक तेल, रेजिन, टैनिन, एल्कलॉइड आदि बनाते हैं। पौधों के कच्चे माल के उत्पाद कपड़े, कागज, रंग, औषधीय और विस्फोटक, कृत्रिम फाइबर, निर्माण सामग्री और बहुत कुछ हैं।

प्रकाश संश्लेषण का पैमाना बहुत बड़ा है। पौधे सालाना 15.6-10 10 टन कार्बन डाइऑक्साइड (दुनिया के भंडार का 1/16) और 220 बिलियन टन पानी अवशोषित करते हैं। पृथ्वी पर कार्बनिक पदार्थ की मात्रा 10 14 टन है, और पौधों का द्रव्यमान जानवरों के द्रव्यमान से 2200: 1 के रूप में संबंधित है। इस अर्थ में (जैविक पदार्थों के निर्माता के रूप में), जलीय पौधे, समुद्र में रहने वाले शैवाल, जिनका जैविक उत्पादन स्थलीय पौधों की तुलना में दस गुना अधिक है, भी महत्वपूर्ण हैं।

प्रकाश संश्लेषण हरे पौधों की महत्वपूर्ण गतिविधि है, जो सौर ऊर्जा के संचय से जुड़े जीवमंडल में एकमात्र है। इसका महत्व पृथ्वी पर जीवन के बहुमुखी प्रावधान में है।

बायोमास गठन

जीवित चीजें - पौधे, कवक, बैक्टीरिया और जानवर - कार्बनिक पदार्थों से बने होते हैं। कार्बनिक पदार्थों का संपूर्ण द्रव्यमान प्रारंभ में प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में बनता है, जो स्वपोषी जीवों - पौधों और कुछ जीवाणुओं में होता है।

चावल। 1. ऑटो- और हेटरोट्रॉफ़िक जीव।

हेटरोट्रॉफ़िक जीव, भोजन के लिए पौधों का उपभोग करते हैं, ग्रह के कुल बायोमास को बढ़ाए बिना केवल कार्बनिक पदार्थों को संशोधित करते हैं। प्रकाश संश्लेषण की विशिष्टता यह है कि कार्बनिक पदार्थों के संश्लेषण के दौरान सूर्य की ऊर्जा उनके रासायनिक बंधों में संग्रहित होती है। वास्तव में, प्रकाश संश्लेषक जीव सौर ऊर्जा को पृथ्वी से "बांधते" हैं।

जीवन समर्थन

प्रकाश संश्लेषण लगातार कार्बन डाइऑक्साइड और पानी से कार्बनिक पदार्थ बनाता है, जो विभिन्न जानवरों और मनुष्यों के लिए भोजन और आवास हैं।

जीवित जीवों के जीवन में उपयोग की जाने वाली सभी ऊर्जा मूल रूप से सौर है। प्रकाश संश्लेषण इस ऊर्जा को पृथ्वी पर स्थिर करता है और इसे ग्रह के सभी निवासियों में स्थानांतरित करता है।

प्रकाश संश्लेषण के दौरान संग्रहीत पदार्थ और ऊर्जा का व्यापक रूप से मनुष्यों द्वारा उपयोग किया जाता है:

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• जीवाश्म ऊर्जा संसाधन;
• लकड़ी;
• कच्चे माल और एक सौंदर्य संसाधन के रूप में जंगली पौधे;
• खाद्य और तकनीकी फसल उत्पादन।

1 हेक्टेयर जंगल या पार्क गर्मियों में 1 घंटे में 8 किलो कार्बन डाइऑक्साइड अवशोषित करता है। यह राशि दो सौ लोगों द्वारा एक ही समय के लिए आवंटित की जाती है।

वायुमंडल

प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के कारण वातावरण की संरचना ठीक बदल गई। ऑक्सीजन की मात्रा में धीरे-धीरे वृद्धि हुई, जिससे जीवों की जीवित रहने की क्षमता में वृद्धि हुई। प्रारंभ में, ऑक्सीजन के निर्माण में पहली भूमिका हरे शैवाल और अब वनों की थी।

चावल। 2. विकास के क्रम में वातावरण में की सामग्री में परिवर्तन का ग्राफ।

वातावरण में ऑक्सीजन की मात्रा में वृद्धि के परिणामों में से एक ओजोन परत का निर्माण है जो जीवित जीवों को हानिकारक सौर विकिरण से बचाता है।

ऐसा माना जाता है कि ओजोन परत के बनने के बाद ही भूमि पर जीवन संभव हुआ।

प्रकाश संश्लेषण पृथ्वी पर जीवन के विकास का प्राथमिक स्रोत और कारक दोनों है।

वर्तमान स्तर पर प्रकाश संश्लेषण के महत्व ने एक नया पहलू प्राप्त कर लिया है। प्रकाश संश्लेषण परिवहन और उद्योग में ईंधन के दहन के कारण हवा में एकाग्रता की वृद्धि को रोकता है। यह ग्रीनहाउस प्रभाव को कमजोर करता है। एक निश्चित सीमा तक CO₂ की सांद्रता बढ़ने से प्रकाश संश्लेषण की तीव्रता बढ़ती है।

चावल। 3. हवा में CO₂ सामग्री पर प्रकाश संश्लेषण की निर्भरता का ग्राफ।

हमने क्या सीखा?

प्रकृति में प्रकाश संश्लेषण के महत्व को समझने के लिए, पृथ्वी पर बनने वाले बायोमास के पैमाने और सभी जीवों के जीवन के लिए ऑक्सीजन की भूमिका का आकलन करना आवश्यक है। प्रकाश संश्लेषण उन ताकतों में से एक है जिसने ग्रह की आधुनिक उपस्थिति बनाई है, और लगातार पोषण और श्वसन की महत्वपूर्ण प्रक्रियाएं प्रदान करती है।

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पृथ्वी पर जीवन के लिए प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया न केवल महत्वपूर्ण है, बल्कि निर्णायक भी कह सकते हैं। इस प्रक्रिया के बिना, पृथ्वी पर जीवन शायद ही बैक्टीरिया से आगे विकसित हो पाता। प्रकृति में किसी भी प्रक्रिया के कार्यान्वयन के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है। पृथ्वी पर, इसे सूर्य से लिया गया है। सूर्य का प्रकाश पौधों द्वारा कब्जा कर लिया जाता है और कार्बनिक यौगिकों के रासायनिक बंधों की ऊर्जा में परिवर्तित हो जाता है। यह परिवर्तन प्रकाश संश्लेषण है।

पृथ्वी पर शेष जीव (कुछ जीवाणुओं को छोड़कर) अपने जीवन के लिए ऊर्जा प्रदान करने के लिए पौधों से कार्बनिक पदार्थों का उपयोग करते हैं। इसका मतलब यह नहीं है कि सभी जीव पौधों को खाते हैं। उदाहरण के लिए, मांसाहारी पौधे नहीं, शाकाहारी खाते हैं। हालांकि, शाकाहारी जीवों में संग्रहित ऊर्जा पौधों से प्राप्त होती है।

पृथ्वी पर लगभग सभी जीवन के लिए ऊर्जा और पोषण का भंडारण करने के अलावा, प्रकाश संश्लेषण अन्य कारणों से महत्वपूर्ण है।

प्रकाश संश्लेषण के दौरान ऑक्सीजन निकलती है। सांस लेने की प्रक्रिया के लिए ऑक्सीजन जरूरी है। श्वसन के दौरान प्रकाश संश्लेषण की विपरीत प्रक्रिया होती है। कार्बनिक पदार्थ ऑक्सीकृत होते हैं, नष्ट होते हैं और ऊर्जा निकलती है, जिसका उपयोग विभिन्न जीवन प्रक्रियाओं (चलने, सोचने, बढ़ने आदि) के लिए किया जा सकता है। जब पृथ्वी पर अभी तक कोई पौधे नहीं थे, तब हवा में लगभग कोई ऑक्सीजन नहीं थी। उन दिनों में रहने वाले आदिम जीवों ने ऑक्सीजन की मदद से नहीं बल्कि अन्य तरीकों से कार्बनिक पदार्थों का ऑक्सीकरण किया। यह अप्रभावी था। ऑक्सीजन श्वास के कारण, जीवित दुनिया को व्यापक और जटिल विकास की संभावना मिली। और वातावरण में ऑक्सीजन पौधों और प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के लिए धन्यवाद दिखाई दिया।

समताप मंडल में (यह क्षोभमंडल के ऊपर है - वायुमंडल की सबसे निचली परत) सौर विकिरण के प्रभाव में ऑक्सीजन ओजोन में परिवर्तित हो जाती है। ओजोन पृथ्वी पर जीवन को सूर्य से आने वाली खतरनाक पराबैंगनी विकिरण से बचाती है। ओजोन परत के बिना, जीवन समुद्र से भूमि तक विकसित नहीं हो सकता था।

प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में वातावरण से कार्बन डाइऑक्साइड का अवशोषण होता है। सांस लेने के दौरान कार्बन डाइऑक्साइड निकलती है। यदि इसे अवशोषित नहीं किया गया, तो यह वातावरण में जमा हो जाएगा और अन्य गैसों के साथ, तथाकथित ग्रीनहाउस प्रभाव में वृद्धि होगी। ग्रीनहाउस प्रभाव निचले वातावरण में तापमान में वृद्धि है। उसी समय, जलवायु बदलना शुरू हो सकता है, ग्लेशियर पिघलना शुरू हो जाएंगे, महासागरों का स्तर बढ़ जाएगा, जिसके परिणामस्वरूप तटीय भूमि में बाढ़ आ सकती है और अन्य नकारात्मक परिणाम उत्पन्न हो सकते हैं।

सभी कार्बनिक पदार्थों में रासायनिक तत्व कार्बन शामिल है। यह पौधे हैं जो इसे कार्बनिक पदार्थ (ग्लूकोज) में बांधते हैं, इसे अकार्बनिक पदार्थ (कार्बन डाइऑक्साइड) से प्राप्त करते हैं। और वे इसे प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में करते हैं। बाद में, खाद्य श्रृंखलाओं के साथ "यात्रा" करते हुए, कार्बन को एक कार्बनिक यौगिक से दूसरे में स्थानांतरित किया जाता है। अंततः, जीवों की मृत्यु और उनके अपघटन के साथ, कार्बन फिर से अकार्बनिक पदार्थों में चला जाता है।

प्रकाश संश्लेषण भी मानव जाति के लिए आवश्यक है। कोयला, पीट, तेल, प्राकृतिक गैस पौधों और अन्य जीवित जीवों के अवशेष हैं जो सैकड़ों लाखों वर्षों में जमा हुए हैं। वे हमारे लिए अतिरिक्त ऊर्जा के स्रोत के रूप में काम करते हैं, जो सभ्यता को विकसित करने की अनुमति देता है।

प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया प्रकृति में होने वाली सबसे महत्वपूर्ण जैविक प्रक्रियाओं में से एक है, क्योंकि यह इसके लिए धन्यवाद है कि प्रकाश के प्रभाव में कार्बन डाइऑक्साइड और पानी से कार्बनिक पदार्थ बनते हैं, और इस घटना को प्रकाश संश्लेषण कहा जाता है। और सबसे महत्वपूर्ण बात, प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में, एक रिलीज होती है जो हमारे अद्भुत ग्रह पर जीवन के अस्तित्व के लिए महत्वपूर्ण है।

प्रकाश संश्लेषण की खोज का इतिहास

प्रकाश संश्लेषण की घटना की खोज का इतिहास चार शताब्दियां पीछे चला जाता है, जब दूर 1600 में बेल्जियम के एक निश्चित वैज्ञानिक जान वैन हेलमोंट ने एक साधारण प्रयोग किया था। उन्होंने एक बैग में एक विलो टहनी (पहले अपना प्रारंभिक वजन दर्ज किया था) रखा, जिसमें 80 किलो मिट्टी भी थी। और फिर, पांच साल के लिए, पौधे को विशेष रूप से पानी से पानी पिलाया गया। वैज्ञानिक को क्या आश्चर्य हुआ जब पांच साल बाद, पौधे का वजन 60 किलो बढ़ गया, इस तथ्य के बावजूद कि पृथ्वी का द्रव्यमान केवल 50 ग्राम कम हो गया, वजन में इतनी प्रभावशाली वृद्धि कहां से हुई, एक बनी रही वैज्ञानिक के लिए रहस्य।

अगला महत्वपूर्ण और दिलचस्प प्रयोग, जो प्रकाश संश्लेषण की खोज की पूर्व संध्या बन गया, 1771 में अंग्रेजी वैज्ञानिक जोसेफ प्रीस्टली द्वारा मंचित किया गया था (यह उत्सुक है कि अपने पेशे की प्रकृति से, मिस्टर प्रीस्टली इंग्लैंड के चर्च के पुजारी थे। , लेकिन इतिहास में एक उत्कृष्ट वैज्ञानिक के रूप में नीचे चला गया)। मिस्टर प्रीस्टली ने क्या किया? उसने चूहे को हुड के नीचे रख दिया और पांच दिन बाद वह मर गया। फिर उसने फिर से हुड के नीचे एक और चूहा रखा, लेकिन इस बार हुड के नीचे चूहे के साथ, टकसाल की एक टहनी थी और परिणामस्वरूप चूहा जीवित रहा। प्राप्त परिणाम ने वैज्ञानिक को इस विचार के लिए प्रेरित किया कि श्वास के विपरीत एक निश्चित प्रक्रिया है। इस प्रयोग का एक और महत्वपूर्ण निष्कर्ष सभी जीवित चीजों के लिए महत्वपूर्ण ऑक्सीजन की खोज थी (पहला माउस इसकी अनुपस्थिति से मर गया, दूसरा पुदीना की एक टहनी के कारण बच गया, जिसने प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में ऑक्सीजन का निर्माण किया)।

इस प्रकार, यह तथ्य स्थापित हो गया कि पौधों के हरे भाग ऑक्सीजन छोड़ने में सक्षम हैं। फिर, 1782 में, स्विस वैज्ञानिक जीन सेनेबियर ने साबित किया कि कार्बन डाइऑक्साइड प्रकाश के प्रभाव में हरे पौधों में विघटित हो जाता है - वास्तव में, प्रकाश संश्लेषण का एक और पक्ष खोजा गया था। फिर, एक और 5 वर्षों के बाद, फ्रांसीसी वैज्ञानिक जैक्स बुसेंगो ने पाया कि पौधों द्वारा पानी का अवशोषण भी कार्बनिक पदार्थों के संश्लेषण के दौरान होता है।

और प्रकाश संश्लेषण की घटना से जुड़ी वैज्ञानिक खोजों की एक श्रृंखला में अंतिम राग जर्मन वनस्पतिशास्त्री जूलियस सैक्स की खोज थी, जो 1864 में यह साबित करने में कामयाब रहे कि खपत कार्बन डाइऑक्साइड और जारी ऑक्सीजन की मात्रा 1: 1 के अनुपात में होती है।

मानव जीवन में प्रकाश संश्लेषण का महत्व

लाक्षणिक रूप से, किसी भी पौधे की पत्ती की तुलना एक छोटी प्रयोगशाला से की जा सकती है जिसमें खिड़कियां धूप की ओर हों। इसी प्रयोगशाला में कार्बनिक पदार्थ और ऑक्सीजन का निर्माण हो रहा है, जो पृथ्वी पर जैविक जीवन के अस्तित्व का आधार है। वास्तव में, ऑक्सीजन और प्रकाश संश्लेषण के बिना, पृथ्वी पर जीवन का अस्तित्व ही नहीं होगा।

लेकिन अगर जीवन और ऑक्सीजन की रिहाई के लिए प्रकाश संश्लेषण इतना महत्वपूर्ण है, तो लोग कैसे रहते हैं (और न केवल लोग), उदाहरण के लिए, एक रेगिस्तान में, जहां कम से कम हरे पौधे हैं, या, उदाहरण के लिए, एक औद्योगिक शहर में जहां पेड़ दुर्लभ हैं। तथ्य यह है कि स्थलीय पौधों का हिस्सा वायुमंडल में जारी ऑक्सीजन का केवल 20% है, जबकि शेष 80% समुद्र और समुद्री शैवाल द्वारा छोड़ा जाता है, न कि इस कारण से कि विश्व महासागर को कभी-कभी "हमारे फेफड़े" कहा जाता है। ग्रह"।

प्रकाश संश्लेषण सूत्र

प्रकाश संश्लेषण का सामान्य सूत्र इस प्रकार लिखा जा सकता है:

पानी + कार्बन डाइऑक्साइड + प्रकाश> कार्बोहाइड्रेट + ऑक्सीजन

लेकिन यह प्रकाश संश्लेषण की रासायनिक प्रतिक्रिया का सूत्र है

6CO 2 + 6H 2 O = C6H 12 O 6 + 6O 2

पौधों के लिए प्रकाश संश्लेषण का महत्व

और अब आइए इस प्रश्न का उत्तर देने का प्रयास करें कि पौधों को प्रकाश संश्लेषण की आवश्यकता क्यों है। वास्तव में, हमारे ग्रह के वातावरण में ऑक्सीजन की आपूर्ति प्रकाश संश्लेषण के प्रवाह के एकमात्र कारण से दूर है, यह जैविक प्रक्रिया न केवल लोगों और जानवरों के लिए, बल्कि स्वयं पौधों के लिए भी महत्वपूर्ण है, क्योंकि बनने वाले कार्बनिक पदार्थ प्रकाश संश्लेषण के दौरान पौधों के जीवन का आधार बनते हैं।

प्रकाश संश्लेषण कैसे काम करता है

प्रकाश संश्लेषण का मुख्य इंजन क्लोरोफिल है, जो पौधों की कोशिकाओं में पाया जाने वाला एक विशेष वर्णक है, जो अन्य बातों के अलावा, पेड़ों और अन्य पौधों के हरे रंग के लिए जिम्मेदार है। क्लोरोफिल एक जटिल कार्बनिक यौगिक है जिसमें एक महत्वपूर्ण गुण भी होता है - सूर्य के प्रकाश को अवशोषित करने की क्षमता। इसे अवशोषित करके, यह क्लोरोफिल है जो उस छोटी जैव रासायनिक प्रयोगशाला को शक्ति देता है जो हर छोटी पत्ती, हर घास और हर शैवाल में निहित है। इसके बाद, प्रकाश संश्लेषण होता है (ऊपर सूत्र देखें), जिसके दौरान पानी और कार्बन डाइऑक्साइड पौधों के लिए आवश्यक कार्बोहाइड्रेट और सभी जीवित चीजों के लिए आवश्यक ऑक्सीजन में बदल जाते हैं। प्रकाश संश्लेषण की क्रियाविधि प्रकृति की एक सरल रचना है।

प्रकाश संश्लेषण के चरण

इसके अलावा, प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में दो चरण होते हैं: प्रकाश और अंधेरा। और नीचे हम उनमें से प्रत्येक के बारे में विस्तार से लिखेंगे।