प्रकाश संश्लेषण एक महत्वपूर्ण प्रक्रिया है जिसमें पौधे ऑक्सीजन का उत्पादन करते हैं। इसमें हवा से ली गई कार्बन डाइऑक्साइड, मिट्टी से प्राप्त खनिज लवणों के साथ पानी और सौर ऊर्जा की भागीदारी के साथ कार्बनिक यौगिकों का संश्लेषण होता है।
इस प्रक्रिया में प्रकाश ऊर्जा रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है। इस प्रकार हरे पौधे और कुछ बैक्टीरिया उपयुक्त आत्मसात वर्णक के साथ अपना पोषण करते हैं। प्रकाश संश्लेषण के दौरान उत्पन्न ऑक्सीजन मानव और कई अन्य जीवों के जीवन के लिए आवश्यक है, इसलिए हरियाली की देखभाल करना इतना महत्वपूर्ण है। यदि पौधे मर जाते, तो पृथ्वी ऑक्सीजन से बाहर हो जाती, जो निश्चित रूप से अन्य सभी जीवों को मार डालेगी।
प्रकाश संश्लेषण की तीव्रता क्या निर्धारित करती है?
कई महत्वपूर्ण कारकों के आधार पर प्रकाश संश्लेषण तेज या धीमा हो सकता है। बेशक, सबसे महत्वपूर्ण कारक पौधे तक पहुंचने वाले प्रकाश की मात्रा है। पत्तियों और तने पर पड़ने वाली प्रकाश किरणों की तीव्रता जितनी अधिक होगी, प्रकाश संश्लेषण उतनी ही तेजी से होगा। प्रत्येक पौधे के अपने पसंदीदा हल्के रंग होते हैं। उनमें से कुछ नीली रोशनी को सबसे अधिक अवशोषित करते हैं, अन्य पीले और हरे रंग की रोशनी पसंद करते हैं।
यह सब पौधे के अंदर आत्मसात करने वाले वर्णक की प्रजातियों और रासायनिक संरचना पर निर्भर करता है। अनुकूल परिस्थितियों में, पौधे (मुख्य रूप से उनके पत्ते) प्रकाश ऊर्जा का लगभग 5% उपयोग करके इसे रासायनिक ऊर्जा में बदल सकते हैं।
चूंकि कार्बन डाइऑक्साइड CO2 पौधों के लिए एक भोजन है, इसलिए प्रकाश संश्लेषण प्रक्रिया के दौरान हवा में इस गैस की मात्रा का भी बहुत महत्व है। कार्बन डाइऑक्साइड की सांद्रता जितनी अधिक होती है, उतनी ही तेजी से ऊर्जा रूपांतरण होता है। हालाँकि, यह कथन उच्च गैस सांद्रता पर लागू नहीं होता है, क्योंकि 1% से ऊपर CO2 सांद्रता प्रकाश संश्लेषण को रोकती है, और इसके अलावा, कार्बन डाइऑक्साइड की उच्च सांद्रता पौधों के लिए विषाक्त हो सकती है।
पौधों में ऊर्जा को परिवर्तित करने की प्रक्रिया को तापमान द्वारा सीमित किया जा सकता है। जैसा कि आप आसानी से अनुमान लगा सकते हैं, पौधे केवल एक निश्चित तापमान सीमा के भीतर ही प्रकाश संश्लेषण करते हैं। पहाड़ के पौधे जो निचले फूलों की तुलना में अधिक टिकाऊ होते हैं, वे ठंढ से बच सकते हैं, लेकिन वे शून्य से ठीक नीचे तक पहुँच जाते हैं।
यह प्रकाश संश्लेषण की निचली सीमा है। उच्च तापमान सहनशीलता बहुत अधिक है क्योंकि ऊपरी सीमा 55 डिग्री सेल्सियस जितनी अधिक है। पानी की मात्रा जिस तक पौधे की पहुंच होती है, वह सीधे प्रकाश संश्लेषण में शामिल नहीं होता है, लेकिन परोक्ष रूप से, पानी की कमी पूरी प्रक्रिया को महत्वपूर्ण रूप से बाधित कर सकती है।
एक निर्जलित पौधा रंध्र को बंद या पूरी तरह से बंद कर देता है, जो बड़े पैमाने पर इसे कार्बन डाइऑक्साइड को अवशोषित करने से रोकता है, और इस प्रकार प्रकाश संश्लेषण की दक्षता को काफी कम कर देता है।
पर्यावरण के लिए प्रकाश संश्लेषण का महत्व
प्रकाश संश्लेषण एक प्राकृतिक प्रक्रिया है जिसका पृथ्वी पर सभी जीवित जीवों के लिए बहुत महत्व है। प्रकाश संश्लेषण के बिना, पृथ्वी पर जीवन व्यावहारिक रूप से असंभव होगा। ऑक्सीजन और प्रकाश संश्लेषण के अन्य उत्पादों के बिना, हम खाने, ऊर्जा को संसाधित करने और सबसे बढ़कर सांस लेने में सक्षम नहीं होंगे।
बेशक, मुख्य कारक ऑक्सीजन है, जो श्वसन फॉस्फोराइलेशन की प्रक्रिया में एरोबिक जीवों के लिए बिल्कुल आवश्यक है, जो श्वसन का सबसे महत्वपूर्ण चरण है। हालाँकि, यह इस गैस का एकमात्र कार्य नहीं है। समताप मंडल में वायुमंडलीय ऑक्सीजन भी ओजोन के निर्माण में योगदान करती है, यानी तीन परमाणु अणुओं के साथ ऑक्सीजन।
सूर्य से आने वाली पराबैंगनी किरणें वायुमंडलीय ऑक्सीजन अणुओं के साथ परस्पर क्रिया करती हैं, जिसके परिणामस्वरूप दो एकल ऑक्सीजन अणु बनते हैं। फिर उनमें से एक दोहरे ऑक्सीजन अणु के साथ प्रतिक्रिया करता है, ओजोन का उत्पादन करता है।
कहा गया ओजोन परत जो हमारे ग्रह को खतरनाक सूरज की किरणों के हानिकारक प्रभावों से बचाती है और पृथ्वी पर सही तापमान बनाए रखने में मदद करती है।
दिलचस्प बात यह है कि पौधों को स्वयं भी सांस लेने के लिए ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है, खासकर प्रकाश संश्लेषण के तथाकथित अंधेरे चरण के दौरान। हालांकि, उत्पादित ऑक्सीजन के संबंध में ली गई ऑक्सीजन का प्रतिशत नगण्य है। पौधे ऑक्सीजन और ऊर्जा का एक अटूट स्रोत हैं। इसलिए वनस्पतियों की देखभाल और संरक्षण करना इतना महत्वपूर्ण है।
कृत्रिम प्रकाश संश्लेषण
1970 के दशक में, कृत्रिम प्रयोगशाला स्थितियों में प्राकृतिक प्रकाश संश्लेषण को फिर से बनाने की अवधारणा विकसित की गई थी। यह विचार अभी भी शोध के चरण में है और अभी तक दुनिया में सबसे उपयोगी और आवश्यक प्रक्रिया की नकल करना संभव नहीं हो पाया है, लेकिन वैज्ञानिक हार नहीं मान रहे हैं।
कई विचार थे, लेकिन समस्या का उचित समाधान एक रहस्य बना हुआ है। वैज्ञानिकों ने रूथेनियम और लोहे से बने एक कृत्रिम प्रकाश संश्लेषण प्रणाली पर अपनी उम्मीदें टिकी हुई हैं जो प्रकाश को अवशोषित करेगी, और मैंगनीज जिस पर प्रतिक्रिया केंद्र आधारित होगा।
सौर ऊर्जा, कार्बन डाइऑक्साइड और पानी का उपयोग करके कृत्रिम रूप से उच्च ऊर्जा वाले रसायनों का उत्पादन हमारे ग्रह के लिए बेहद फायदेमंद होगा। संभवत: ऐसी खोज से ऊर्जा की मांग को पूरा करने में मदद मिलेगी, जिससे कई दर्जन वर्षों से चली आ रही ऊर्जा संकट की समस्या का समाधान हो जाएगा।
इसके अलावा, कृत्रिम प्रकाश संश्लेषण वातावरण से अतिरिक्त हानिकारक कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग करने में मदद करेगा, जो संभवतः ओजोन छिद्र के खतरनाक विस्तार को भी रोक सकता है। वैज्ञानिकों को यह भी उम्मीद है कि हाइड्रोजन प्राप्त करने के लिए प्रयोगशाला प्रक्रिया भी अधिक किफायती विकल्प हो सकती है।