Mix Examples- Breathing and Exchange of Gases Questions in Hindi

(D) व्हेल स्तनधारी जीव हैं जो फेफड़ों का उपयोग करके हवा में सांस लेते हैं। हालाँकि, वे $Rete \text{ } mirabile$ नामक रक्त वाहिकाओं के एक विशेष नेटवर्क की उपस्थिति के कारण लंबे समय तक पानी के नीचे रह सकते हैं। यह संरचना अतिरिक्त ऑक्सीजन को संग्रहीत करने और रक्त प्रवाह को प्रबंधित करने में मदद करती है, जिससे जानवर लंबे समय तक पानी के नीचे रह पाता है।

(C) मेंढक अपनी त्वचा (त्वचीय श्वसन),फेफड़ों (फुफ्फुसीय श्वसन) और मुखगुहा की परत (मुख-ग्रसनी श्वसन) के माध्यम से सांस लेते हैं।
एक पेशीय,गुंबद के आकार का डायाफ्राम स्तनधारियों में पाई जाने वाली एक विशेषता है जो सांस लेने की प्रक्रिया में सहायता करती है।
मेंढकों में डायाफ्राम नहीं होता है; इसलिए,विकल्प $(c)$ सही उत्तर है।

(C) शुष्क परिस्थितियों में उगने वाले पौधे (मरुद्भिद) वाष्पोत्सर्जन की दर को कम करने के लिए अपनी पत्तियों में कुछ विशेष अनुकूलन विकसित करते हैं।
ऐसा ही एक अनुकूलन दिन के मध्य में पत्ती का मुड़ना (rolling) है,ताकि सूर्य के प्रकाश और शुष्क हवा के संपर्क में आने वाले सतह क्षेत्र को कम किया जा सके।
Ammophila (एमोफिला) मरुद्भिद पौधे का एक उत्कृष्ट उदाहरण है जो इस व्यवहार को प्रदर्शित करता है।

(A) स्कोटोएक्टिव रंध्र वे होते हैं जो रात के दौरान खुलते हैं और दिन के दौरान बंद रहते हैं। यह अनुकूलन शुष्क वातावरण में वाष्पोत्सर्जन के माध्यम से पानी की हानि को कम करने के लिए रसीले (succulent) पौधों में पाया जाता है। दिए गए विकल्पों में से,$Opuntia$ एक रसीला पौधा है जो इस व्यवहार को प्रदर्शित करता है। अतः,सही विकल्प $A$ है।

(D) रंध्रों की गति को उनके खुलने और बंद होने के समय के आधार पर वर्गीकृत किया जाता है।
$1$. $Alfalfa$ प्रकार: रंध्र दिन और रात के दौरान खुले रहते हैं,केवल शाम को कुछ घंटों के लिए बंद होते हैं।
$2$. $Potato$ प्रकार: रंध्र दिन और रात के दौरान खुले रहते हैं,केवल रात में कुछ घंटों के लिए बंद होते हैं।
$3$. $Bean$ प्रकार: रंध्र दिन के दौरान खुलते हैं और रात के दौरान बंद हो जाते हैं। यह पतली पत्ती वाले मेसोफाइट्स में पाया जाने वाला सबसे सामान्य प्रकार है।
$4$. $Barley$ प्रकार: रंध्र दिन के दौरान केवल कुछ घंटों के लिए ही खुले रहते हैं।
अतः,दिन के दौरान खुलने और रात में बंद होने वाले रंध्रों के लिए सही वर्गीकरण $Bean$ प्रकार है।

(C) सही उत्तर $C$ है।
$I. Zelitch$ $(1963)$ ने रंध्रों के खुलने के लिए ग्लाइकोलेट सिद्धांत प्रस्तावित किया था।
इस सिद्धांत के अनुसार,$CO_2$ की कम सांद्रता में,रक्षक कोशिकाओं में प्रकाश-श्वसन (photorespiration) होता है,जिससे ग्लाइकोलिक एसिड का उत्पादन होता है।
ग्लाइकोलिक एसिड के ऑक्सीकरण से $H_2O_2$ और ग्लाइऑक्सिलिक एसिड उत्पन्न होते हैं,जो रक्षक कोशिकाओं के परासरणी दबाव को बढ़ाते हैं,जिसके परिणामस्वरूप जल का प्रवेश होता है और रंध्र खुल जाते हैं।

(C) कुत्तों में,जीभ बहुत नम होती है और इसमें रक्त केशिकाओं की प्रचुर आपूर्ति होती है। हांफते समय,जीभ सूज जाती है और मुंह से बाहर लटक जाती है,जिससे इसमें रक्त परिसंचरण बहुत बढ़ जाता है। जीभ की सतह से पानी का वाष्पीकरण रक्त को ठंडा करता है। यह प्रक्रिया कुत्ते को ताप-नियमन में मदद करती है।

(D) $1$. श्वसन केंद्र वास्तव में मेडुला ओब्लोंगाटा और पोंस में स्थित होते हैं,जो श्वसन की लय को नियंत्रित करते हैं।
$2$. फेफड़ों के पास $CO_2$ का आंशिक दबाव कम होता है। यह रिवर्स क्लोराइड शिफ्ट (हैमबर्गर घटना) का कारण बनता है,जहाँ $Cl^-$ आयन $RBC$ से प्लाज्मा में बाहर निकलते हैं क्योंकि बाइकार्बोनेट आयन $RBC$ में प्रवेश करते हैं ताकि उच्छ्वास के लिए $CO_2$ बन सके।
$3$. ऑक्सीजन रहित रक्त की $RBC$ ऑक्सीजन युक्त रक्त की $RBC$ से थोड़ी बड़ी होती हैं क्योंकि ऊतकों में क्लोराइड शिफ्ट के माध्यम से $HCO_3^-$ आयनों के $RBC$ में प्रवेश करने से परासरणी दबाव बढ़ जाता है,जिससे पानी कोशिका में प्रवेश करता है और वह फूल जाती है।
$4$. चूंकि सभी कथन $A$,$B$,और $C$ वैज्ञानिक रूप से सही हैं,इसलिए सही विकल्प $D$ है।

(C) श्वसन एक व्यापक शारीरिक प्रक्रिया है जिसमें कई चरण शामिल होते हैं।
$1$. श्वसन (Ventilation): ऑक्सीजन अंदर लेने और कार्बन डाइऑक्साइड बाहर निकालने की भौतिक प्रक्रिया।
$2$. बाह्य श्वसन: फेफड़ों के वायुकोषों (alveoli) और रक्त के बीच गैसों का आदान-प्रदान।
$3$. कोशिकीय श्वसन: कोशिकाओं के भीतर होने वाली चयापचय प्रक्रिया जिसमें ग्लूकोज का ऑक्सीकरण होकर ऊर्जा $(ATP)$ उत्पन्न होती है और कार्बन डाइऑक्साइड तथा जल मुक्त होते हैं।
अतः,श्वसन में ये सभी चरण शामिल हैं।

(A) तीव्र शारीरिक गतिविधि या व्यायाम के दौरान,फेफड़ों द्वारा मांसपेशियों को $O_2$ की आपूर्ति चयापचय की मांग को पूरा करने के लिए अपर्याप्त हो जाती है।
परिणामस्वरूप,मांसपेशियां अवायवीय श्वसन करती हैं,जिससे लैक्टिक एसिड का संचय होता है।
शरीर $O_2$ के सेवन को बढ़ाने के लिए सांस लेने की दर को बढ़ाकर इसकी भरपाई करता है,इस अवस्था को ऑक्सीजन ऋण (Oxygen debt) कहा जाता है।

(D) आराम के दौरान,शरीर की चयापचय गतिविधि अपने न्यूनतम स्तर पर होती है।
चूंकि चयापचय प्रक्रियाओं के लिए ऑक्सीजन $(O_2)$ की आवश्यकता होती है और कार्बन डाइऑक्साइड $(CO_2)$ उत्पन्न होती है,इसलिए चयापचय दर में कमी आने से ऑक्सीजन की मांग और कार्बन डाइऑक्साइड के उत्पादन में कमी आती है।
होमियोस्टैसिस बनाए रखने के लिए,शरीर अपने शारीरिक मापदंडों को समायोजित करता है:
$1$. ऑक्सीजन की कम आवश्यकता को पूरा करने के लिए श्वसन दर कम हो जाती है।
$2$. नाड़ी दर (हृदय गति) कम हो जाती है क्योंकि गैस विनिमय के लिए कम रक्त प्रवाह की आवश्यकता होती है,जिससे हृदय पर कार्यभार कम हो जाता है।
$3$. कुल $O_2$ अंतर्ग्रहण और $CO_2$ उत्सर्जन न्यूनतम हो जाता है।
इसलिए,ये सभी मापदंड आराम के दौरान शरीर की चयापचय स्थिति के सूचक हैं।

(A) कुल फुफ्फुसीय वेंटिलेशन शरीर की चयापचय दर के सीधे समानुपाती होता है।
इसका कारण यह है कि शारीरिक व्यायाम जैसी गतिविधियों के दौरान चयापचय दर बढ़ने से अधिक ऑक्सीजन की खपत होती है और अधिक कार्बन डाइऑक्साइड उत्पन्न होती है,जिसके लिए होमोस्टैसिस बनाए रखने हेतु फुफ्फुसीय वेंटिलेशन में वृद्धि आवश्यक हो जाती है।
इसके विपरीत,नींद जैसी कम चयापचय गतिविधि की स्थिति में,फुफ्फुसीय वेंटिलेशन कम हो जाता है।

(A) अधिक ऊंचाई पर,वातावरण में ${O_2}$ का तनाव कम होने के कारण वायुकोशीय हवा का $P{O_2}$ गिर जाता है।
परिणामस्वरूप,शरीर ऑक्सीजन की कम उपलब्धता की भरपाई करने के लिए श्वास दर को बढ़ाता है ताकि अधिक हवा अंदर ली जा सके।
इसके अतिरिक्त,ऊतकों तक आवश्यक मात्रा में ${O_2}$ को कुशलतापूर्वक पहुँचाने के लिए हृदय की धड़कन भी बढ़ जाती है।

(C) श्वसन दर सोते समय सबसे कम होती है (जो अक्सर खर्राटे लेने से जुड़ी होती है)।
नींद के दौरान,शरीर की चयापचय संबंधी मांग न्यूनतम होती है,जिससे ऑक्सीजन की आवश्यकता कम हो जाती है और कार्बन डाइऑक्साइड का उत्पादन कम होता है,जिसके परिणामस्वरूप श्वसन दर कम हो जाती है।
इसके विपरीत,टेनिस खेलना या दौड़ना जैसी गतिविधियाँ चयापचय दर और ऑक्सीजन की मांग को काफी बढ़ा देती हैं,जिससे श्वसन दर बढ़ जाती है।
भोजन करने की प्रक्रिया में यांत्रिक क्रियाएं शामिल होती हैं जो नींद की स्थिति की तुलना में श्वसन दर को कम नहीं करती हैं।

(B) सही उत्तर $B$ है। प्लीरा (pleura) वह दोहरी झिल्ली है जो फेफड़ों को ढंकती है और वक्ष गुहा की परत बनाती है। वृक्क (kidney) के दोहरे आवरण को रीनल कैप्सूल (renal capsule) कहा जाता है। अतः,विकल्प $B$ में दिया गया कथन असत्य है।

(D) अधिक ऊंचाई पर,वायुमंडल में ऑक्सीजन का आंशिक दबाव $(pO_2)$ समुद्र तल की तुलना में काफी कम होता है।
ऑक्सीजन की इस कम उपलब्धता की भरपाई करने और ऊतकों को पर्याप्त ऑक्सीजन प्रदान करने के लिए,शरीर कई शारीरिक अनुकूलन करता है।
इनमें एरिथ्रोसाइट्स ($RBC$ गणना) की संख्या में वृद्धि,हीमोग्लोबिन सांद्रता में वृद्धि,और श्वसन तथा हृदय गति में वृद्धि शामिल है।
इसके अलावा,ऑक्सीजन-हीमोग्लोबिन पृथक्करण वक्र दाईं ओर स्थानांतरित हो जाता है (बोह्र प्रभाव),जिससे ऊतकों में ऑक्सीजन का विमोचन आसान हो जाता है।
अतः,दिए गए सभी विकल्प अधिक ऊंचाई पर रहने वाले लोगों में होने वाली शारीरिक प्रतिक्रियाएं हैं।

(B) अधिक ऊंचाई पर हवा में ऑक्सीजन का आंशिक दबाव कम होता है (हाइपोक्सिया)।
ऑक्सीजन की इस कम उपलब्धता की भरपाई करने और तेजी से गैसीय विनिमय को सुविधाजनक बनाने के लिए,शरीर $RBCs$ (लाल रक्त कोशिकाओं) का उत्पादन बढ़ाता है।
इसलिए,सही कारण यह है कि अधिक ऊंचाई पर ऑक्सीजन कम उपलब्ध होती है।

(C) किसी विशिष्ट तापमान पर वायुमंडल में जलवाष्प को धारण करने की एक सीमित क्षमता होती है।
जब हवा में उस तापमान पर जलवाष्प की अधिकतम मात्रा मौजूद होती है जिसे वह धारण कर सकती है,तो उसे संतृप्त कहा जाता है।
इस अवस्था को संतृप्ति बिंदु (Saturation point) के रूप में जाना जाता है।
सापेक्ष आर्द्रता हवा में मौजूद जलवाष्प की वास्तविक मात्रा और उस तापमान पर हवा द्वारा धारण की जा सकने वाली अधिकतम मात्रा का अनुपात है,जबकि निरपेक्ष आर्द्रता हवा के एक निश्चित आयतन में जलवाष्प का वास्तविक द्रव्यमान है।

(B) श्वसन में दो मुख्य चरण शामिल हैं: अंतःश्वसन और निःश्वसन।
अंतःश्वसन के दौरान,डायाफ्राम की मांसपेशियां संकुचित होती हैं,जिससे वक्ष गुहा का आयतन अग्र-पश्च अक्ष में बढ़ जाता है।
वक्ष आयतन में यह वृद्धि फेफड़ों के भीतर के दबाव को वायुमंडलीय दबाव की तुलना में कम कर देती है,जिससे हवा फेफड़ों में प्रवेश करती है।
जैसे-जैसे फेफड़े हवा से भरते हैं,छाती का गुहा विस्तार होता है।
अतः,दिए गए सभी कथन श्वसन की शारीरिक प्रक्रिया का सही वर्णन करते हैं।

(D) $1$. लगभग $20-25\%$ $CO_2$ का परिवहन $RBC$ द्वारा कार्बामिनोहीमोग्लोबिन के रूप में होता है।
$2$. लगभग $97\%$ $O_2$ का परिवहन रक्त में $RBC$ द्वारा हीमोग्लोबिन से जुड़कर होता है।
$3$. लगभग $70\%$ $CO_2$ का परिवहन प्लाज्मा में बाइकार्बोनेट $(HCO_3^-)$ के रूप में होता है।
$4$. चूंकि दिए गए सभी कथन वैज्ञानिक रूप से सही हैं,इसलिए सही विकल्प $D$ है।

(A) कथन $(a)$ सही है: आरबीसी में कार्बोनिक एनहाइड्रेज एंजाइम की सांद्रता बहुत अधिक होती है।
कथन $(b)$ गलत है: रक्त प्लाज्मा में कार्बोनिक एनहाइड्रेज की मात्रा बहुत कम होती है।
कथन $(c)$ सही है: प्रत्येक $100 \ ml$ विऑक्सीजनित रक्त लगभग $4 \ ml$ $CO_2$ को कूपिकाओं तक पहुँचाता है।
कथन $(d)$ गलत है: $20-25\%$ $CO_2$ हीमोग्लोबिन द्वारा कार्बामिनोहीमोग्लोबिन के रूप में ले जाया जाता है,न कि ऑक्सीहीमोग्लोबिन के रूप में। ऑक्सीहीमोग्लोबिन ऑक्सीजन के परिवहन का रूप है।

(A) अधिक ऊंचाई पर ऑक्सीजन का आंशिक दबाव $(PO_2)$ समुद्र तल की तुलना में कम होता है। ऑक्सीजन की इस कम उपलब्धता की भरपाई करने के लिए,मानव शरीर अधिक एरिथ्रोपोइटिन हार्मोन का उत्पादन करता है,जो अस्थि मज्जा को अधिक लाल रक्त कोशिकाओं $(RBCs)$ का उत्पादन करने के लिए उत्तेजित करता है। $RBCs$ की संख्या में यह वृद्धि रक्त की ऑक्सीजन ले जाने की क्षमता को बढ़ाती है,जिससे शरीर पर्यावरण में कम ऑक्सीजन स्तर के बावजूद कुशलतापूर्वक कार्य कर पाता है।

(A) किसी भी जंतु की श्वसन दर उसके शरीर के आकार के व्युत्क्रमानुपाती होती है।
छोटे जंतुओं की चयापचय दर (metabolic rate) अधिक होती है और परिणामस्वरूप,उनकी ऑक्सीजन की मांग को पूरा करने के लिए उनकी श्वसन दर भी अधिक होती है।
खरगोश एक छोटा स्तनधारी है जिसकी चयापचय दर अपेक्षाकृत अधिक होती है।
इसकी सामान्य श्वसन दर आमतौर पर $30$ से $60$ प्रति मिनट के बीच होती है।

(C) उदरीय श्वसन,जिसे डायाफ्रामिक श्वसन के रूप में भी जाना जाता है,एक प्रकार का श्वसन है जो तब होता है जब डायाफ्राम सिकुड़ता है और पेट का हिस्सा फूलता है। नैदानिक संदर्भों में,यह अक्सर तेज या श्रमसाध्य श्वसन (tachypnea) से जुड़ा होता है जब छाती की मांसपेशियां थक जाती हैं या प्रतिबंधित होती हैं,या यह एक क्षतिपूरक तंत्र (compensatory mechanism) हो सकता है। सामान्य जैविक शब्दावली में,इसका उपयोग श्वसन संबंधी परेशानी या बढ़े हुए प्रयासों के दौरान श्वसन पैटर्न में बदलाव का वर्णन करने के लिए किया जाता है,जो आमतौर पर तेज होता है।

(C) नवजात शिशु की श्वसन दर एक वयस्क की तुलना में काफी अधिक होती है।
एक वयस्क में आमतौर पर श्वसन दर $12-16$ प्रति मिनट होती है।
इसके विपरीत,एक नवजात शिशु में श्वसन दर लगभग $30-60$ प्रति मिनट होती है।
यह उच्च दर तेजी से बढ़ते शिशु के शरीर की उच्च चयापचय संबंधी मांगों को पूरा करने के लिए आवश्यक है।

(D) श्वसन की प्रक्रिया में निम्नलिखित चरण शामिल हैं:
$1$. श्वासोच्छ्वास या फुफ्फुसीय वेंटिलेशन,जिसके द्वारा वायुमंडलीय हवा अंदर ली जाती है और $CO_2$ युक्त वायुकोशीय हवा बाहर निकाली जाती है।
$2$. वायुकोशीय झिल्ली के आर-पार गैसों ($O_2$ और $CO_2$) का विसरण।
$3$. रक्त द्वारा गैसों का परिवहन।
$4$. रक्त और ऊतकों के बीच $O_2$ और $CO_2$ का विसरण।
$5$. कोशिकाओं द्वारा अपचय अभिक्रियाओं के लिए $O_2$ का उपयोग और परिणामी $CO_2$ का विमोचन (कोशिकीय श्वसन)।
विकल्प $D$ पोषण प्रदान करने का वर्णन करता है,जो परिसंचरण और पाचन तंत्र का कार्य है,न कि श्वसन प्रक्रिया का एक चरण।

(B) अधिक ऊंचाई $(> 3,500 \ m)$ पर,वायुमंडलीय दबाव कम होता है,जिसके परिणामस्वरूप ऑक्सीजन की उपलब्धता कम (हाइपोक्सिया) हो जाती है।
इस कम ऑक्सीजन की भरपाई के लिए,मानव शरीर शारीरिक अनुकूलन (acclimatization) करता है:
$(1)$ अधिक हवा अंदर लेने के लिए श्वसन दर बढ़ जाती है।
$(2)$ रक्त की ऑक्सीजन ले जाने की क्षमता को बढ़ाने के लिए लाल रक्त कोशिकाओं के उत्पादन (एरिथ्रोपोएसिस) में वृद्धि होती है।
इसलिए,सही परिवर्तन $(2)$ और $(3)$ हैं।

(A) धंसे हुए रंध्र वाष्पोत्सर्जन की दर को कम करने के लिए मरुद्भिद (xerophytic) पौधों का एक विशिष्ट अनुकूलन है।
$Nerium$ (कनेर) मरुद्भिद पौधे का एक उत्कृष्ट उदाहरण है जिसमें रंध्र धंसे हुए होते हैं और वे 'स्टोमैटल क्रिप्ट्स' नामक गड्ढों में स्थित होते हैं।
$Mangifera$ (आम) एक समोद्भिद (mesophyte) है,$Hydrilla$ एक जलोद्भिद (hydrophyte) है और $Zea$ $mays$ (मक्का) एक सामान्य एकबीजपत्री समोद्भिद है,जिनमें से किसी में भी धंसे हुए रंध्र नहीं पाए जाते हैं।

(C) श्वसन गैसें वे गैसें हैं जिनका आदान-प्रदान सजीवों में श्वसन की प्रक्रिया के दौरान होता है।
ऑक्सीजन $(O_2)$ को सजीवों द्वारा कोशिकीय श्वसन के माध्यम से ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए ग्रहण किया जाता है।
कार्बन डाइऑक्साइड $(CO_2)$ कोशिकीय श्वसन के दौरान चयापचय अपशिष्ट उत्पाद के रूप में उत्पन्न होती है और इसे शरीर से बाहर निकाल दिया जाता है।
इसलिए,ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड दोनों को श्वसन गैसें माना जाता है।

(A) हीमोग्लोबिन लाल रक्त कोशिकाओं में पाया जाने वाला एक श्वसन वर्णक है जो रक्त में $O_2$ और $CO_2$ जैसी श्वसन गैसों के परिवहन को सुगम बनाता है।
क्लोरोफिल हरितलवक (chloroplasts) में पाया जाने वाला एक हरा वर्णक है जो प्रकाश संश्लेषण करने के लिए प्रकाश ऊर्जा को अवशोषित करता है,जो पौधों में भोजन के उत्पादन के लिए आवश्यक है।

(A) सही उत्तर $A$ है। जब व्यक्ति मैदानी इलाकों से रोहतांग दर्रे जैसे अधिक ऊंचाई वाले क्षेत्रों में जाते हैं,तो वे शुरू में कम वायुमंडलीय दबाव और ऑक्सीजन की कम उपलब्धता के कारण ऊंचाई की बीमारी का अनुभव करते हैं। हालाँकि,लगभग छह महीने तक वहां रहने के बाद,शरीर शारीरिक अनुकूलन (acclimatization) कर लेता है। इस प्रक्रिया में निम्नलिखित परिवर्तन शामिल हैं:
$1$. ऑक्सीजन ले जाने की क्षमता बढ़ाने के लिए लाल रक्त कोशिकाओं $(RBCs)$ का उत्पादन बढ़ जाता है।
$2$. हीमोग्लोबिन की $O_2$ के प्रति बंधन आत्मीयता कम हो जाती है (ऑक्सीजन वियोजन वक्र दाईं ओर स्थानांतरित हो जाता है),जो ऊतकों में ऑक्सीजन की रिहाई को सुविधाजनक बनाता है।
$3$. ऑक्सीजन के कम स्तर की भरपाई के लिए श्वसन दर बढ़ जाती है।

(D) : कीटों का परिसंचरण तंत्र खुले प्रकार का होता है,जिसमें रक्त (हीमोलिम्फ) शरीर गुहा (हीमोसील) में स्वतंत्र रूप से बहता है। कीटों में श्वसन के लिए श्वास नली तंत्र (tracheal system) होता है,जहाँ ऑक्सीजन सीधे श्वास नलियों के माध्यम से ऊतकों तक पहुँचाया जाता है,जिसमें रक्त की कोई भूमिका नहीं होती है। हीमोलिम्फ में $Hb$ (हीमोग्लोबिन) जैसा ऑक्सीजन ले जाने वाला वर्णक नहीं होता है; इसलिए,यह ऑक्सीजन के परिवहन में सहायता नहीं करता है।

(A) जब मैदानी इलाकों के व्यक्ति अधिक ऊंचाई ($3,500 \ m$ या अधिक) पर जाते हैं,तो कम वायुमंडलीय दबाव और ऑक्सीजन की कम उपलब्धता के कारण वे हाइपोक्सिया का अनुभव करते हैं।
इसकी भरपाई करने के लिए,शरीर कई शारीरिक समायोजन शुरू करता है:
$1$. श्वसन दर में वृद्धि: यह ऑक्सीजन के कम आंशिक दबाव की भरपाई के लिए अधिक हवा अंदर लेने में मदद करता है।
$2$. लाल रक्त कोशिकाओं के उत्पादन में वृद्धि (एरिथ्रोपोएसिस): गुर्दे एरिथ्रोपोइटिन हार्मोन छोड़ते हैं,जो अस्थि मज्जा को अधिक लाल रक्त कोशिकाओं का उत्पादन करने के लिए उत्तेजित करता है,जिससे रक्त की ऑक्सीजन ले जाने की क्षमता बढ़ जाती है।
इसलिए,सही परिवर्तन $(ii)$ और $(iii)$ हैं।

(B) विकल्प $B$ में दिया गया कथन गलत है क्योंकि उत्सर्जन तंत्र मुख्य रूप से शरीर से चयापचय अपशिष्टों को हटाने के लिए जिम्मेदार है,न कि श्वसन गैसों के आदान-प्रदान के लिए। श्वसन गैसों ($O_2$ और $CO_2$) का आदान-प्रदान श्वसन तंत्र और परिसंचरण तंत्र का प्राथमिक कार्य है।
विकल्प $A$ गैस विनिमय को शामिल करने वाले श्वसन की एक सामान्य परिभाषा है।
विकल्प $C$ सही है क्योंकि $ATP$ उत्पन्न करने के लिए वायवीय श्वसन हेतु ऑक्सीजन आवश्यक है।
विकल्प $D$ सही है क्योंकि कोशिकीय श्वसन में ग्लूकोज जैसे जटिल अणुओं का सरल अणुओं में टूटना शामिल है,जो एक अपचय प्रक्रिया है।

(B) श्वसन प्रक्रिया में कई चरण शामिल होते हैं:
$1$. श्वासोच्छ्वास या फुफ्फुसीय वेंटिलेशन,जिसके द्वारा वायुमंडलीय हवा अंदर ली जाती है और $CO_2$ युक्त वायुकोष्ठीय हवा बाहर निकाली जाती है।
$2$. वायुकोष्ठीय झिल्ली के पार गैसों ($O_2$ और $CO_2$) का विसरण।
$3$. रक्त द्वारा गैसों का परिवहन।
$4$. रक्त और ऊतकों के बीच $O_2$ और $CO_2$ का विसरण।
$5$. कोशिकाओं द्वारा अपचय अभिक्रियाओं के लिए $O_2$ का उपयोग और परिणामी $CO_2$ का विमोचन (कोशिकीय श्वसन)।
विकल्प $B$ में 'ऊतकों द्वारा गैसों का परिवहन' दिया गया है,जो गलत है क्योंकि गैसों का परिवहन रक्त द्वारा होता है,न कि ऊतकों द्वारा।

(B) $1$. $97\%$ $O_2$ का परिवहन $RBC$ (हीमोग्लोबिन) द्वारा होता है,इसलिए $1-q$ है।
$2$. $70\%$ $CO_2$ का परिवहन प्लाज्मा में बाइकार्बोनेट आयनों के रूप में होता है,इसलिए $2-p$ है।
$3$. $100$ $ml$ ऑक्सीजनित रक्त ऊतकों को $5$ $ml$ $O_2$ प्रदान करता है,इसलिए $3-s$ है।
$4$. $100$ $ml$ विऑक्सीजनित रक्त फेफड़ों को $4$ $ml$ $CO_2$ प्रदान करता है,इसलिए $4-r$ है।
अतः,सही मिलान $(1-q), (2-p), (3-s), (4-r)$ है।

(A, C) कथन $A$ सही है: सिगरेट पीना क्रोनिक ब्रोंकाइटिस का एक प्रमुख कारण है,जिसमें श्वसनी में सूजन आ जाती है।
कथन $B$ गलत है: मस्तिष्क के पोंस क्षेत्र में स्थित न्यूमोटैक्सिक केंद्र श्वसन लय केंद्र के कार्यों को नियंत्रित करता है और यह श्वसन (inspiration) की अवधि को कम कर सकता है।
कथन $C$ सही है: कुछ उद्योगों में,विशेष रूप से ग्राइंडिंग या पत्थर तोड़ने के काम में,इतनी धूल पैदा होती है कि शरीर की रक्षा प्रणाली पूरी तरह से इसका सामना नहीं कर पाती है। लंबे समय तक संपर्क में रहने से सूजन हो सकती है जो फाइब्रोसिस (तंतुमय वृद्धि) की ओर ले जाती है और फेफड़ों को गंभीर नुकसान पहुंचाती है।
कथन $D$ गलत है: केवल $20-25\%$ $CO_2$ ही हीमोग्लोबिन द्वारा कार्बामिनो-हीमोग्लोबिन के रूप में ले जाया जाता है। लगभग $70\%$ बाइकार्बोनेट के रूप में और $7\%$ प्लाज्मा में घुले हुए रूप में ले जाया जाता है।

(B) $1$. एक स्वस्थ मनुष्य औसतन प्रति मिनट $12-16$ बार सांस लेता है।
$2$. सामान्य शारीरिक स्थितियों में,प्रत्येक $100 \, ml$ ऑक्सीजनयुक्त रक्त ऊतकों को लगभग $5 \, ml$ $O_2$ पहुंचाता है।
अतः,$X$ और $Y$ के लिए सही मान क्रमशः $12-16$ और $5 \, ml$ हैं।

(A) धंसे हुए रंध्र (sunken stomata) मरुद्भिद पौधों का एक विशिष्ट अनुकूलन है,जिसका उद्देश्य वाष्पोत्सर्जन की दर को कम करना है।
दिए गए विकल्पों में से,$Nerium$ (कनेर) एक मरुद्भिद पौधा है जिसमें पानी की हानि को कम करने के लिए रंध्र गड्ढों में धंसे होते हैं।
$Hydrilla$ एक जलमग्न जलोद्भिद है,जबकि आम और अमरूद समोद्भिद पौधे हैं।

(C) अधिक ऊंचाई पर वायुमंडलीय दबाव कम होता है,जिसके कारण ऑक्सीजन का आंशिक दबाव $(pO_2)$ कम हो जाता है।
इसका परिणाम हाइपोक्सिया (ऊतकों में ऑक्सीजन की कम उपलब्धता) होता है।
ऑक्सीजन की इस कम आपूर्ति की भरपाई करने के लिए,शरीर गुर्दों से एरिथ्रोपोइटिन के उत्पादन को उत्तेजित करता है।
एरिथ्रोपोइटिन अस्थि मज्जा को अधिक लाल रक्त कोशिकाओं $(R.B.C.s)$ का उत्पादन करने के लिए प्रेरित करता है,जिससे रक्त की ऑक्सीजन ले जाने की क्षमता बढ़ जाती है।
इसलिए,अधिक ऊंचाई पर रहने वाले मनुष्यों में $R.B.C.$ की संख्या बढ़ जाती है।

(A) अधिक ऊंचाई पर वायुमंडलीय दबाव कम हो जाता है,जिसके परिणामस्वरूप ऑक्सीजन का आंशिक दबाव $(pO_2)$ कम हो जाता है।
इस स्थिति को हाइपोक्सिया (ऊतकों में ऑक्सीजन की कमी) कहा जाता है।
ऑक्सीजन की कम उपलब्धता की भरपाई करने के लिए,शरीर लाल रक्त कोशिकाओं के उत्पादन (एरिथ्रोपोएसिस) को बढ़ा देता है ताकि रक्त की ऑक्सीजन ले जाने की क्षमता बढ़ सके।
इसलिए,अधिक ऊंचाई पर रहने वाले व्यक्तियों में समुद्र तल पर रहने वालों की तुलना में लाल रक्त कोशिकाओं की संख्या अधिक होती है।

(A) जब मैदानी इलाकों में रहने वाले लोग अधिक ऊंचाई ($3500 \ m$ या अधिक) पर जाते हैं,तो उन्हें कम वायुमंडलीय दबाव और ऑक्सीजन की कम उपलब्धता के कारण 'एल्टीट्यूड सिकनेस' (ऊंचाई की बीमारी) का अनुभव होता है।
ऑक्सीजन के निम्न स्तर (हाइपोक्सिया) की भरपाई करने के लिए,शरीर निम्नलिखित शारीरिक अनुकूलन करता है:
$1$. पतली हवा से अधिक ऑक्सीजन लेने के लिए श्वसन दर बढ़ जाती है।
$2$. रक्त की ऑक्सीजन ले जाने की क्षमता को बढ़ाने के लिए लाल रक्त कोशिकाओं के उत्पादन (एरिथ्रोपोएसिस) में वृद्धि होती है।
अतः,सही परिवर्तन $(ii)$ और $(iii)$ हैं।

(A) जब लोग मैदानी इलाकों से रोहतांग दर्रे जैसे उच्च ऊंचाई वाले क्षेत्रों में प्रवास करते हैं,तो वायुमंडलीय दबाव कम होने के कारण ऑक्सीजन की उपलब्धता कम हो जाती है (हाइपोक्सिया)। इसकी भरपाई के लिए,शरीर अनुकूलन (acclimatization) की प्रक्रिया से गुजरता है,जिसमें अधिक ऑक्सीजन ले जाने के लिए $RBC$ (लाल रक्त कोशिकाओं) का उत्पादन बढ़ जाता है और हीमोग्लोबिन की $O_2$ के प्रति बंधन आत्मीयता (binding affinity) कम हो जाती है,जिससे ऊतकों को ऑक्सीजन आसानी से मिल सके। छह महीने की अवधि शरीर के लिए इन परिवर्तनों के अनुकूल होने के लिए पर्याप्त है। इसलिए,सही विकल्प $A$ है।

(A) स्तनधारियों की त्वचा मोटी और केराटिनयुक्त होती है,जो इसे गैसों के लिए अपारगम्य बनाती है,जिससे जल की हानि को रोकने में मदद मिलती है।
चूंकि स्तनधारियों की चयापचय दर (metabolic rate) उच्च होती है,इसलिए उन्हें निम्न श्रेणी के जानवरों की तुलना में काफी अधिक ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है।
त्वचीय श्वसन (त्वचा द्वारा श्वसन) इस उच्च ऑक्सीजन मांग को पूरा करने के लिए अपर्याप्त है,इसलिए स्तनधारियों में एक जटिल श्वसन तंत्र विकसित हुआ है जिसमें नासिका गुहा,नासोफैरिक्स,स्वरयंत्र,श्वासनली,ब्रोन्काई,ब्रोन्किओल्स और फेफड़े शामिल हैं,जो गैस विनिमय के लिए एक बड़ा सतह क्षेत्र प्रदान करते हैं।
अतः,कथन और कारण दोनों सही हैं,और कारण सही ढंग से बताता है कि स्तनधारियों में जटिल श्वसन तंत्र क्यों आवश्यक है।

(N/A) चयापचय (Metabolism) सभी सजीवों की एक मूलभूत विशेषता है,जिसमें जीवन को बनाए रखने के लिए विभिन्न रासायनिक अभिक्रियाएं शामिल होती हैं।
सजीव जैविक गतिविधियों को करने के लिए $ATP$ के रूप में ऊर्जा प्राप्त करने हेतु कोशिकीय श्वसन के माध्यम से ग्लूकोज $(C_{6}H_{12}O_{6})$ जैसे पोषक अणुओं को तोड़ने के लिए ऑक्सीजन $(O_{2})$ का उपयोग करते हैं।
इस ऑक्सीडेटिव अपघटन के उप-उत्पाद के रूप में,कोशिकाओं के भीतर कार्बन डाइऑक्साइड $(CO_{2})$ उत्पन्न होती है।
होमियोस्टैसिस बनाए रखने के लिए,कोशिकाओं को लगातार $O_{2}$ की आपूर्ति की जानी चाहिए और चयापचय अपशिष्ट के रूप में उत्पन्न $CO_{2}$ को शरीर से बाहर निकाला जाना चाहिए।
वायुमंडलीय $O_{2}$ का कोशिकाओं द्वारा उत्पन्न $CO_{2}$ के साथ आदान-प्रदान करने की प्रक्रिया को श्वास (Breathing) कहा जाता है,जो श्वसन (Respiration) की व्यापक प्रक्रिया का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है।
श्वसन तंत्र वातावरण और रक्त के बीच इस गैस विनिमय की सुविधा प्रदान करता है,जबकि परिसंचरण तंत्र इन गैसों को फेफड़ों और शरीर के ऊतकों के बीच ले जाता है।

(N/A) श्वसन की प्रक्रिया में निम्नलिखित चरण शामिल हैं:
$1$. श्वासोच्छ्वास या फुफ्फुसीय वेंटिलेशन: वायुमंडलीय हवा को अंदर लिया जाता है और $CO_2$ युक्त कूपिका की हवा को बाहर निकाला जाता है।
$2$. गैसों का विसरण: कूपिका झिल्ली के आर-पार $O_2$ और $CO_2$ का विसरण होता है।
$3$. गैसों का परिवहन: रक्त द्वारा $O_2$ और $CO_2$ का परिवहन किया जाता है।
$4$. गैसों का विसरण: रक्त और ऊतकों के बीच $O_2$ और $CO_2$ का विसरण होता है।
$5$. कोशिकीय श्वसन: अपचय अभिक्रियाओं के लिए कोशिकाओं द्वारा $O_2$ का उपयोग और परिणामस्वरूप $CO_2$ का उत्सर्जन होता है।

(A-D) $H_2O$ और $CO_2$ कार्बोनिक एनहाइड्रेज की मदद से बड़ी मात्रा में $H_2CO_3$ बनाते हैं,जो $H^+$ और $HCO_3^-$ में अलग हो जाता है।
$(1)$ यह $HCO_3^-$ एरिथ्रोसाइट (लाल रक्त कोशिका) से बाहर निकलता है और $KHb$ के साथ प्रतिक्रिया करके $KHCO_3$ बनाता है,जिससे आयनिक असंतुलन पैदा होता है। यदि परासरणी दबाव बढ़ता है,तो पानी एरिथ्रोसाइट्स में प्रवेश करता है और फूलने के कारण वे फट सकते हैं।
इसे संतुलित करने के लिए,रक्त प्लाज्मा से $Cl^-$ एरिथ्रोसाइट में प्रवेश करता है। इस प्रक्रिया को क्लोराइड शिफ्ट कहा जाता है। अतः,एरिथ्रोसाइट्स को जीवित रखने के लिए $Cl^-$ का स्थानांतरण आवश्यक है।
$(2)$ धूम्रपान के कारण श्वसन मार्ग के पक्ष्माभी उपकला (ciliated epithelium) नष्ट हो जाते हैं,जिससे धूल के कणों और बैक्टीरिया को बाहर नहीं निकाला जा सकता है। परिणामस्वरूप,धूल के कणों और बैक्टीरिया के जमा होने से कोशिका विभाजन अनियंत्रित हो जाता है और कैंसर प्रेरित होता है। इसलिए,धूम्रपान फेफड़ों के कैंसर की संभावना को बढ़ाता है।

(D) फेफड़ों में,वायुकोशिकाओं में $CO_{2}$ का आंशिक दबाव रक्त की तुलना में कम होता है,जिससे $CO_{2}$ रक्त से बाहर निकल जाती है।
विशेष रूप से,प्लाज्मा में मौजूद बाइकार्बोनेट आयन $(HCO_{3}^{-})$ एरिथ्रोसाइट्स (रक्त कोशिकाओं) में प्रवेश करते हैं और $H^{+}$ आयनों के साथ मिलकर कार्बोनिक एसिड $(H_{2}CO_{3})$ बनाते हैं।
इसके बाद कार्बोनिक एसिड को कार्बोनिक एनहाइड्रेज एंजाइम द्वारा $H_{2}O$ और $CO_{2}$ में तोड़ दिया जाता है।
यह $CO_{2}$ रक्त से वायुकोशिकाओं में विसरित हो जाती है और बाद में उच्छ्वसन (expiration) के दौरान बाहर निकल जाती है।
यह प्रक्रिया उन प्रतिक्रियाओं के विपरीत है जो प्रणालीगत ऊतकों में होती हैं,जहां $CO_{2}$ रक्त में लोड की जाती है।

(A) श्वसन की प्रक्रिया निम्नलिखित चरणों में होती है:
$1$. $(d)$ फुफ्फुसीय संवातन: वायुमंडलीय हवा अंदर ली जाती है और $CO_2$ युक्त कूपिकीय हवा बाहर निकाली जाती है।
$2$. $(a)$ कूपिका झिल्ली के पार गैसों ($O_2$ और $CO_2$) का विसरण।
$3$. $(b)$ रक्त द्वारा गैसों का परिवहन।
$4$. $(e)$ रक्त और ऊतकों के बीच $O_2$ और $CO_2$ का विसरण।
$5$. $(c)$ कोशिकीय उपापचयी अभिक्रियाओं के लिए कोशिकाओं द्वारा $O_2$ का उपयोग और परिणामी $CO_2$ का विमोचन।
अतः,सही क्रम $(d), (a), (b), (e), (c)$ है।

(A) $(1)$ इंस्पिरेटरी कैपेसिटी $(IC)$ सामान्य निःश्वसन के बाद एक व्यक्ति द्वारा अंदर ली जा सकने वाली हवा का कुल आयतन है। इसकी गणना $IC = TV + IRV$ के रूप में की जाती है। यदि $TV$ (टाइडल वॉल्यूम) लगभग $500 \ mL$ है और $IRV$ $2500-3000 \ mL$ है,तो $IC = 500 + (2500-3000) = 3000-3500 \ mL$ होगा।
$(2)$ जब $CO_2$ हीमोग्लोबिन के साथ जुड़ता है,तो यह कार्बामिनो-हीमोग्लोबिन बनाता है। इसी प्रकार,जब ऑक्सीजन हीमोग्लोबिन के साथ जुड़ता है,तो यह ऑक्सी-हीमोग्लोबिन बनाता है।