Factors affecting photosynthesis Questions in Gujarati

(N/A) પ્રકાશસંશ્લેષણ એ ઉત્સેચકો દ્વારા ઉદ્દીપિત થતી પ્રક્રિયા છે. દરેક ઉત્સેચક ચોક્કસ તાપમાનના ગાળામાં શ્રેષ્ઠ રીતે કાર્ય કરે છે. જ્યારે તાપમાન આ શ્રેષ્ઠ સ્તર (સામાન્ય રીતે $25-35^{\circ}C$) થી વધે છે,ત્યારે ઉત્સેચકોનું વિકૃતિકરણ (denaturation) થાય છે અથવા તેમની કાર્યક્ષમતા ઘટી જાય છે. પરિણામે,પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર ઘટે છે.

(C) વિવિધ વનસ્પતિઓમાં પ્રકાશસંશ્લેષણ માટેનું તાપમાનનું ઇષ્ટતમ મૂલ્ય તે વનસ્પતિ જે નિવાસસ્થાનમાં અનુકૂલિત થયેલી હોય તેના પર આધાર રાખે છે.
- $C_{4}$ વનસ્પતિઓ સામાન્ય રીતે ઊંચા તાપમાન સામે પ્રતિભાવ આપે છે અને $C_{3}$ વનસ્પતિઓની તુલનામાં પ્રકાશસંશ્લેષણનો ઊંચો દર દર્શાવે છે.
- $C_{3}$ વનસ્પતિઓ સામાન્ય રીતે પ્રકાશસંશ્લેષણ માટે ઘણું નીચું તાપમાનનું ઇષ્ટતમ મૂલ્ય ધરાવે છે.
- ઉદાહરણ તરીકે,ઉષ્ણકટિબંધીય પ્રદેશોની વનસ્પતિઓ સમશીતોષ્ણ આબોહવામાં અનુકૂલિત વનસ્પતિઓની તુલનામાં ઊંચું તાપમાનનું ઇષ્ટતમ મૂલ્ય ધરાવે છે,કારણ કે તેમના ઉત્સેચકો અને ચયાપચયની પ્રક્રિયાઓ તે ચોક્કસ પર્યાવરણીય તાપમાન પર કાર્યક્ષમ રીતે કાર્ય કરવા માટે વિકસિત થયેલી હોય છે.

(C) પાણીના તાણને કારણે વાયુરંધ્રો બંધ થઈ જાય છે.
- આથી પ્રકાશસંશ્લેષણ માટે $CO_{2}$ ની પ્રાપ્યતા ઘટે છે.
- આ ઉપરાંત,પાણીના તાણને કારણે પર્ણો કરમાઈ જાય છે.
- આમ,પર્ણોની સપાટીનું ક્ષેત્રફળ અને તેમની ચયાપચયની ક્રિયાશીલતા પણ ઘટે છે.

(N/A) વનસ્પતિઓ ચંદ્રપ્રકાશમાં પ્રકાશસંશ્લેષણ કરી શકતી નથી કારણ કે ચંદ્રપ્રકાશમાં ક્લોરોફિલના અણુઓને ઉત્તેજિત કરવા માટે પૂરતી તીવ્રતા કે ઉર્જા હોતી નથી.
પ્રકાશસંશ્લેષણ માટે પ્રકાશ-આધારિત પ્રતિક્રિયાઓ શરૂ કરવા માટે ચોક્કસ તીવ્રતાના પ્રકાશની જરૂર હોય છે.
ચંદ્રપ્રકાશ એ ખૂબ જ ઓછી તીવ્રતા ધરાવતો પરાવર્તિત સૂર્યપ્રકાશ હોવાથી,તે $PS-I$ અને $PS-II$ માં ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ ચેઇનને સક્રિય કરવામાં નિષ્ફળ જાય છે.
તેથી,ચંદ્રપ્રકાશની સ્થિતિમાં પ્રકાશસંશ્લેષણ થતું નથી.

(N/A) છોડ મર્યાદિત પાણીના પુરવઠામાં અનુકૂલન સાધવા માટે વાયુરંધ્રો (stomata) બંધ કરીને બાષ્પોત્સર્જનનો દર ઘટાડે છે.
પાણીના વ્યયમાં આ ઘટાડો હોવા છતાં,તેઓ પ્રકાશસંશ્લેષણ,શ્વસન અને ખોરાકના સ્થળાંતર જેવી આવશ્યક ચયાપચયની ક્રિયાઓ ચાલુ રાખે છે.
વાયુરંધ્રોના છિદ્રને નિયંત્રિત કરીને,છોડ પાણીની અછતની સ્થિતિમાં પણ આ મહત્વપૂર્ણ શારીરિક પ્રક્રિયાઓને ટકાવી રાખવા માટે આંતરિક જલક્ષમતા (water potential) જાળવી રાખે છે.

(D) શુષ્ક અથવા પાણીની અછતવાળા વાતાવરણમાં રહેતી વનસ્પતિઓએ બાષ્પોત્સર્જન દ્વારા થતા પાણીના વ્યયને ઘટાડવા માટે અનેક અનુકૂલનો વિકસાવ્યા છે:
$1$. પર્ણો ખેરવી નાખવા: ઘણી રણનિવાસી વનસ્પતિઓ સૂકી ઋતુ દરમિયાન તેમના પર્ણો ખેરવી નાખે છે જેથી બાષ્પોત્સર્જન માટેની સપાટીનું ક્ષેત્રફળ ઘટે.
$2$. $CAM$ (Crassulacean Acid Metabolism) પથ: આ એક વિશિષ્ટ પ્રકાશસંશ્લેષણીય અનુકૂલન છે જેમાં વનસ્પતિઓ રાત્રિ દરમિયાન તેમના પર્ણરંધ્રો ખોલીને $CO_2$ ગ્રહણ કરે છે અને ગરમ,સૂકા દિવસ દરમિયાન તેને બંધ રાખે છે જેથી પાણીનો વ્યય અટકે.
$3$. પર્ણરંધ્રોનું નિયમન: દિવસ દરમિયાન પર્ણરંધ્રો બંધ રાખવા એ ઊંચા તાપમાનવાળા વાતાવરણમાં બાષ્પોત્સર્જનનો દર ઘટાડવાની સીધી પદ્ધતિ છે.
તેથી,આપેલા તમામ વિકલ્પો સાચા અનુકૂલનો છે.

(B) $C_{3}$-વનસ્પતિઓ ઊંચી $CO_{2}$ સાંદ્રતામાં પ્રકાશસંશ્લેષણનો મહત્તમ દર દર્શાવે છે. તેનું કારણ એ છે કે $C_{3}$-વનસ્પતિઓમાં પ્રકાશશ્વસન (photorespiration) થવાની શક્યતા વધુ હોય છે,જેમાં $RuBisCO$ ઉત્સેચક $CO_{2}$ ને બદલે $O_{2}$ સાથે જોડાય છે. $CO_{2}$ ની સાંદ્રતા વધારવાથી $RuBisCO$ ના $CO_{2}$ સાથે જોડાવાની સંભાવના વધે છે,જેનાથી પ્રકાશશ્વસન ઘટે છે અને કેલ્વિન ચક્રની કાર્યક્ષમતા મહત્તમ બને છે.

(D) કાર્બન ડાયોક્સાઇડ એ પ્રકાશસંશ્લેષણ માટેનું મુખ્ય મર્યાદિત પરિબળ છે.
વાતાવરણમાં $CO_{2}$ નું પ્રમાણ ખૂબ જ ઓછું હોય છે,જે $0.03-0.04 \%$ અથવા $300-400 \;ppm$ ની વચ્ચે હોય છે.
સાંદ્રતામાં $0.05 \%$ સુધીનો વધારો $CO_{2}$ ના સ્થાપન દરમાં વધારો કરી શકે છે.
આ સ્તરથી વધુ સાંદ્રતા લાંબા ગાળે વનસ્પતિ માટે નુકસાનકારક બની શકે છે.

(B) પ્રકાશસંશ્લેષણ અનેક બાહ્ય પરિબળો દ્વારા પ્રભાવિત થાય છે,જેમાં પ્રકાશ,તાપમાન,$CO_2$ ની સાંદ્રતા અને પાણીનો સમાવેશ થાય છે.
$1$. પ્રકાશ: પ્રકાશ એ પ્રકાશસંશ્લેષણ માટે આવશ્યક પરિબળ છે. તે તેની તીવ્રતા,ગુણવત્તા અને સમયગાળા દ્વારા સીધી રીતે દરને અસર કરે છે.
$2$. કાર્બન ડાયોક્સાઇડ $(CO_2)$: $CO_2$ એ એક મુખ્ય મર્યાદિત પરિબળ છે. તે કાર્બોહાઇડ્રેટ્સના સંશ્લેષણ માટે કેલ્વિન ચક્ર (અંધકાર પ્રક્રિયાઓ) માં સબસ્ટ્રેટ તરીકે સીધી રીતે સામેલ છે.
$3$. તાપમાન: પ્રકાશસંશ્લેષણની અંધકાર પ્રક્રિયાઓ ઉત્સેચકીય છે અને તે સીધી રીતે તાપમાન દ્વારા નિયંત્રિત થાય છે. પ્રકાશ પ્રક્રિયાઓ પણ તાપમાન પ્રત્યે સંવેદનશીલ હોય છે,જોકે ઓછી માત્રામાં.
$4$. પાણી: પાણી પ્રકાશસંશ્લેષણમાં પ્રક્રિયક છે,પરંતુ પ્રક્રિયા પર તેની અસર મુખ્યત્વે પરોક્ષ છે. પાણીની અછતને કારણે પર્ણરંધ્રો બંધ થઈ જાય છે,જે વાયુ વિનિમય માટે $CO_2$ ની ઉપલબ્ધતા ઘટાડે છે. વધુમાં,પાણીની અછતને કારણે પાંદડા કરમાઈ જાય છે,જે પ્રકાશસંશ્લેષણ માટે ઉપલબ્ધ સપાટીના વિસ્તારને ઘટાડે છે અને ચયાપચયની પ્રવૃત્તિમાં ઘટાડો કરે છે. તેથી,પાણીની અસર પ્રકાશસંશ્લેષણની મશીનરી પર સીધી થવાને બદલે છોડ પર તેની શારીરિક અસર દ્વારા વધુ જોવા મળે છે.

(B) મર્યાદિત પરિબળનો નિયમ બ્લેકમેન દ્વારા $1905$ માં આપવામાં આવ્યો હતો.
તેમણે જણાવ્યું હતું કે જ્યારે કોઈ પ્રક્રિયાનો દર ઘણા અલગ-અલગ પરિબળો દ્વારા નિયંત્રિત થતો હોય,ત્યારે તે પ્રક્રિયાનો દર સૌથી ધીમા પરિબળ દ્વારા નક્કી થાય છે.
સામાન્ય ક્ષેત્રીય પરિસ્થિતિઓમાં,ખાસ કરીને સ્વચ્છ ઉનાળાના દિવસોમાં જ્યારે પ્રકાશ અને પાણી પૂરતા પ્રમાણમાં ઉપલબ્ધ હોય,ત્યારે કાર્બન ડાયોક્સાઇડ સામાન્ય રીતે પ્રકાશસંશ્લેષણ માટે સૌથી મહત્વનું મર્યાદિત પરિબળ છે.

(A) પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર ક્લોરોફિલ રંજકદ્રવ્યોના શોષણ વર્ણપટ પર આધારિત છે.
ક્લોરોફિલ $a$ અને $b$ દ્રશ્યમાન વર્ણપટના લાલ અને વાદળી વિસ્તારમાં મહત્તમ શોષણ દર્શાવે છે.
પ્રાયોગિક માહિતી સૂચવે છે કે પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર લાલ પ્રકાશ $(660 \; nm)$ માં સૌથી વધુ હોય છે,ત્યારબાદ વાદળી પ્રકાશ $(440 \; nm)$ આવે છે.
લીલો પ્રકાશ મોટાભાગે પર્ણો દ્વારા પરાવર્તિત અથવા પ્રસારિત થાય છે,જેના પરિણામે પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર ન્યૂનતમ રહે છે.
તેથી,સાચો ક્રમ લાલ $>$ વાદળી $>$ લીલો છે.

(B) રાસાયણિક પ્રક્રિયાનો દર તે પરિબળ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે જે તેના ન્યૂનતમ મૂલ્યની સૌથી નજીક હોય છે. આને $Law$ $of$ $Limiting$ $Factors$ (મર્યાદિત પરિબળોનો નિયમ) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે,જે $F. F.$ $Blackman$ દ્વારા $1905$ માં આપવામાં આવ્યો હતો. તે જણાવે છે કે જ્યારે કોઈ પ્રક્રિયા ઘણા અલગ-અલગ પરિબળો દ્વારા નિયંત્રિત થતી હોય,ત્યારે પ્રક્રિયાનો દર સૌથી ધીમા પરિબળ દ્વારા મર્યાદિત થાય છે,એટલે કે,તે પરિબળ જે તેની જરૂરિયાતની સાપેક્ષમાં ન્યૂનતમ માત્રામાં હાજર હોય.

(C) સાચો જવાબ $C$ છે.
જ્યારે વનસ્પતિમાં પાણીની અછત સર્જાય છે,ત્યારે તેને 'વોટર સ્ટ્રેસ' કહેવામાં આવે છે.
બાષ્પોત્સર્જન દ્વારા પાણીનો વધુ પડતો વ્યય અટકાવવા માટે,રક્ષક કોષો (guard cells) તેમની આશૂનતા ગુમાવે છે,જેના કારણે વાયુરંધ્ર બંધ થઈ જાય છે ($A$-બંધ).
વાયુરંધ્ર એ વાયુ વિનિમય માટેનું મુખ્ય સ્થાન હોવાથી,તેના બંધ થવાથી વાતાવરણમાંથી કાર્બન ડાયોક્સાઇડ પાંદડામાં પ્રવેશી શકતો નથી.
તેથી,આ પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયા માટે $CO_{2}$ $(B-CO_{2})$ ની પ્રાપ્યતા ઘટાડે છે.

(D) સંતૃપ્તિ બિંદુ (તે પ્રકાશની તીવ્રતા કે જેના પર વનસ્પતિ મહત્તમ પ્રકાશસંશ્લેષણ પ્રાપ્ત કરી શકે છે) પછી,પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર નીચેના બે કારણોસર ઘટવા લાગે છે:
$1$. ફોટો-ઇન્હિબિશન: આ જલીયકરણમાં ઘટાડો અને વાયુરંધ્રો (stomata) બંધ થવાને કારણે થાય છે.
$2$. ફોટો-ઓક્સિડેશન: આ પ્રકાશસંશ્લેષી રંજકદ્રવ્યો અને ઉત્સેચકોના ઓક્સિડેશનને કારણે થાય છે.
તેથી,$I$ અને $II$ બંને સાચા છે.

(B) પ્રકાશ વળતર બિંદુ એ પ્રકાશની એવી ચોક્કસ તીવ્રતા છે જ્યાં પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર શ્વસન દરની બરાબર હોય છે. આ બિંદુએ,પ્રકાશસંશ્લેષણ દ્વારા સ્થિર થયેલ $CO_2$ નું પ્રમાણ શ્વસન દ્વારા મુક્ત થતા $CO_2$ ના પ્રમાણ જેટલું જ હોય છે,અને શ્વસન દ્વારા વપરાતો $O_2$ એ પ્રકાશસંશ્લેષણ દ્વારા ઉત્પન્ન થતા $O_2$ ના પ્રમાણ જેટલો જ હોય છે. પરિણામે,બાહ્ય વાતાવરણ સાથે કોઈ ચોખ્ખો વાયુ વિનિમય થતો નથી.

$A$ એટલે ઉષ્ણકટિબંધીય વનસ્પતિઓ અને $B$ એટલે સમશીતોષ્ણ આબોહવા.
ઉષ્ણકટિબંધીય વનસ્પતિઓ ગરમ વાતાવરણમાં અનુકૂલિત હોય છે, તેથી તેઓ સમશીતોષ્ણ આબોહવામાં અનુકૂલિત વનસ્પતિઓની તુલનામાં પ્રકાશસંશ્લેષણ માટે ઉચ્ચ તાપમાનનું અનુકૂલન ધરાવે છે, જે ઠંડી પરિસ્થિતિઓ માટે અનુકૂલિત હોય છે.

(A) કમ્પેન્સેશન પોઈન્ટ એ પ્રકાશની તીવ્રતા દર્શાવે છે કે જેના પર પ્રકાશસંશ્લેષી કોષ અથવા અંગ દ્વારા થતો શ્વસનનો દર એ પ્રકાશસંશ્લેષણના દરની બરાબર હોય છે.
આ બિંદુએ,રચનામાંથી $O_{2}$ અથવા $CO_{2}$ નો કોઈ ચોખ્ખો લાભ કે નુકસાન થતું નથી.

(B) મર્યાદિત પરિબળોનો નિયમ $1905$ માં એફ. એફ. બ્લેકમેન ($F$.$F$. Blackman) દ્વારા આપવામાં આવ્યો હતો.
આ નિયમ મુજબ,જો કોઈ રાસાયણિક પ્રક્રિયા એક કરતા વધુ પરિબળો દ્વારા અસરગ્રસ્ત થતી હોય,તો તેનો દર તે પરિબળ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે જે તેના લઘુત્તમ મૂલ્યની સૌથી નજીક હોય,કારણ કે જો આ પરિબળનું પ્રમાણ બદલવામાં આવે તો તે સીધી રીતે પ્રક્રિયાને અસર કરે છે.

(A) બ્લેકમેનના મર્યાદિત પરિબળોના નિયમ મુજબ,શારીરિક પ્રક્રિયાનો દર તે પરિબળ દ્વારા મર્યાદિત થાય છે જે તેની શ્રેષ્ઠ જરૂરિયાતની તુલનામાં સૌથી ઓછી માત્રામાં હાજર હોય છે.
$CO_2$ સામાન્ય રીતે પ્રકૃતિમાં મર્યાદિત પરિબળ છે કારણ કે વાતાવરણમાં તેનું પ્રમાણ ખૂબ ઓછું $(0.03-0.04\%)$ હોય છે.
ઓછી તીવ્રતા પર પ્રકાશ એક મર્યાદિત પરિબળ છે.
તાપમાન પ્રક્રિયાની ઉત્સેચકીય પ્રવૃત્તિને અસર કરે છે.
ક્લોરોફિલ પર્ણોમાં પ્રકાશ ઉર્જા મેળવવા માટે પૂરતી માત્રામાં હાજર હોય છે અને સામાન્ય શારીરિક પરિસ્થિતિઓમાં તે ભાગ્યે જ મર્યાદિત પરિબળ બને છે.

(B) ઓછી પ્રકાશ તીવ્રતા પર પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર આપાત પ્રકાશની તીવ્રતાના સીધા પ્રમાણમાં હોય છે.
જેમ જેમ પ્રકાશની તીવ્રતા વધે છે,તેમ $CO_2$ ના સ્થાપનનો દર રેખીય રીતે વધે છે.
ઉચ્ચ પ્રકાશ તીવ્રતા પર,પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર એક સંતૃપ્તિ બિંદુએ પહોંચે છે જ્યાં અન્ય પરિબળો મર્યાદિત બને છે,અને સંબંધ રેખીય રહેતો નથી.

(A) પ્રકાશસંશ્લેષણના દર પર પ્રકાશની તીવ્રતાની અસર દર્શાવતા આપેલ આલેખમાં:
$D$ એ પ્રકાશ સંતૃપ્તિ બિંદુ દર્શાવે છે,જે તે તીવ્રતા છે જેના પર પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર મહત્તમ બને છે અને પ્રકાશની તીવ્રતામાં વધારો કરવા છતાં તેમાં વધુ વધારો થતો નથી.
$E$ એ સંતૃપ્તિ બિંદુએ પ્રાપ્ત થયેલ પ્રકાશસંશ્લેષણનો મહત્તમ દર દર્શાવે છે.
તેથી,$D$-સંતૃપ્તિ બિંદુ અને $E$-મહત્તમ પ્રકાશસંશ્લેષણ એ યોગ્ય નામનિર્દેશન છે.

(A) પ્રકાશસંશ્લેષણની અંધકાર પ્રક્રિયાઓ (જેને કેલ્વિન ચક્ર તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે) માં જૈવરાસાયણિક પ્રક્રિયાઓની શ્રેણીનો સમાવેશ થાય છે જે ચોક્કસ ઉત્સેચકો,જેમ કે $RuBisCO$ દ્વારા ઉદ્દીપિત થાય છે.
આ પ્રક્રિયાઓ ઉત્સેચકીય હોવાથી,તે તાપમાનના ફેરફારો પ્રત્યે અત્યંત સંવેદનશીલ હોય છે.
તેથી,અંધકાર પ્રક્રિયાઓનો દર તાપમાન દ્વારા નોંધપાત્ર રીતે પ્રભાવિત થાય છે,જે તેમને તાપમાન-નિયંત્રિત પ્રક્રિયાઓ બનાવે છે.
આમ,વિધાન અને કારણ બંને સાચા છે,અને કારણ એ વિધાનની સાચી સમજૂતી આપે છે.

(C) સાયોફાઇટ્સ (Sciophytes),જેને છાયાપ્રિય વનસ્પતિઓ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે,તે એવી વનસ્પતિઓ છે જે મધ્યમ અથવા ઓછી પ્રકાશ તીવ્રતા ધરાવતા વિસ્તારોમાં સારી રીતે વૃદ્ધિ પામે છે.
આ વનસ્પતિઓ સંપૂર્ણ સૂર્યપ્રકાશના $10-30 \%$ જેટલી પ્રકાશ તીવ્રતામાં તેમનો ઇષ્ટતમ પ્રકાશસંશ્લેષણ દર અને વૃદ્ધિ પ્રાપ્ત કરે છે.

(D) અજૈવિક પરિબળો એટલે પર્યાવરણના નિર્જીવ ઘટકો.
$1$. બીજના અંકુરણ અને છોડના પ્રારંભિક વિકાસ માટે પાણી,પોષક તત્વો અને ઓક્સિજન આવશ્યક છે.
$2$. ઘણા છોડના પ્રારંભિક અંકુરણ કે વિકાસ માટે પ્રકાશની સખત જરૂર હોતી નથી,કારણ કે તેઓ બીજમાં સંગ્રહિત ખોરાકનો ઉપયોગ કરી શકે છે.
$3$. જો કે,એકવાર છોડ તેનો સંગ્રહિત ખોરાક વાપરી નાખે,પછી તેને વિકાસ ચાલુ રાખવા માટે પ્રકાશસંશ્લેષણ કરવું પડે છે,જેના માટે પ્રકાશ જરૂરી છે. તેથી,સતત વિકાસ પ્રકાશની હાજરી પર આધારિત છે.

(A) પ્રકાશસંશ્લેષણનું ઉત્પાદન સૂર્યપ્રકાશની ઉપલબ્ધતા અને અનુકૂળ આબોહવાની પરિસ્થિતિઓ પર સીધો આધાર રાખે છે.
વિષુવવૃત્તની નજીકના ઉષ્ણકટિબંધીય પ્રદેશોમાં,અન્ય પ્રદેશોની તુલનામાં આખા વર્ષ દરમિયાન સૂર્યપ્રકાશની તીવ્રતા અને સમયગાળો નોંધપાત્ર રીતે વધારે હોય છે.
સૌર ઉર્જાની આ વિપુલતા,શ્રેષ્ઠ તાપમાન અને ભેજ સાથે મળીને,આ વિસ્તારોમાં મહત્તમ પ્રકાશસંશ્લેષણ ઉત્પાદકતા તરફ દોરી જાય છે.

(N/A) વનસ્પતિઓમાં થતી ત્રણ દેહધાર્મિક પ્રક્રિયાઓ જે પ્રકાશથી પ્રભાવિત થાય છે તે નીચે મુજબ છે:
$1$. પ્રકાશસંશ્લેષણ: કાર્બનિક સંયોજનોના સંશ્લેષણ માટે પ્રકાશ એ પ્રાથમિક ઉર્જાનો સ્ત્રોત છે.
$2$. બાષ્પોત્સર્જન: પ્રકાશ વાયુરંધ્રોના ખુલવા અને બંધ થવાની પ્રક્રિયાને અસર કરે છે,જે પાણીના વ્યયના દરનું નિયમન કરે છે.
$3$. પુષ્પસર્જન (પ્રકાશકાલિનતા): ઘણી વનસ્પતિ જાતિઓમાં પુષ્પસર્જનની પ્રેરણા માટે પ્રકાશના સંપર્કનો સમયગાળો (પ્રકાશકાલ) ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે.

(C) પ્રકાશસંશ્લેષણ મુખ્યત્વે ક્લોરોફિલ રંજકદ્રવ્યો દ્વારા પ્રકાશના શોષણને કારણે થાય છે।
ક્લોરોફિલ $a$ અને $b$ દ્રશ્યમાન વર્ણપટના વાદળી અને લાલ વિસ્તારમાં મહત્તમ શોષણ દર્શાવે છે।
તેથી, પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર વાદળી અને લાલ પ્રકાશના વિસ્તારમાં સૌથી વધુ હોય છે $(P = \text{વાદળી અને લાલ})$।
લીલો પ્રકાશ મોટાભાગે પર્ણો દ્વારા પરાવર્તિત અથવા પ્રસારિત થાય છે, જેના કારણે વનસ્પતિઓ લીલી દેખાય છે।
પરિણામે, પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર લીલા પ્રકાશના વિસ્તારમાં સૌથી ઓછો હોય છે $(Q = \text{લીલો})$।

(A) "ન્યૂનતમ કારકોનો નિયમ" $F.F. Blackman$ દ્વારા $1905$ માં આપવામાં આવ્યો હતો.
આ નિયમ મુજબ, જો કોઈ રાસાયણિક પ્રક્રિયા એક કરતા વધુ પરિબળો દ્વારા અસરગ્રસ્ત થતી હોય, તો તેનો દર તે પરિબળ દ્વારા નક્કી થાય છે જે તેના ન્યૂનતમ મૂલ્યની સૌથી નજીક હોય, કારણ કે તે પરિબળ પ્રક્રિયાને સૌથી વધુ અસર કરે છે.

(B) પ્રકાશસંશ્લેષણ વિવિધ પરિબળો દ્વારા પ્રભાવિત થાય છે,જેને મુખ્યત્વે આંતરિક (વનસ્પતિજન્ય) પરિબળો અને બાહ્ય (પર્યાવરણીય) પરિબળોમાં વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે.
$1.$ આંતરિક પરિબળો: આ વનસ્પતિ સાથે સંબંધિત છે,જેમ કે પર્ણોની સંખ્યા,કદ,ઉંમર અને ગોઠવણી,મધ્યપર્ણકોષો અને હરિતકણો,$CO_2$ ની આંતરિક સાંદ્રતા અને ક્લોરોફિલનું પ્રમાણ. આ $III, IV, V, VIII,$ અને $IX$ ને અનુરૂપ છે.
$2.$ બાહ્ય પરિબળો: આ પર્યાવરણીય પરિસ્થિતિઓ છે જેમ કે સૂર્યપ્રકાશ (પ્રકાશ),તાપમાન,વાતાવરણમાં $CO_2$ ની સાંદ્રતા અને પાણીની ઉપલબ્ધતા. આ $I, II, VI,$ અને $VII$ ને અનુરૂપ છે.
તેથી,આંતરિક પરિબળો અને બાહ્ય પરિબળો માટે સાચો ક્રમ $III, IV, V, VIII, IX$ અને $I, II, VI, VII$ છે.

(D) બ્લેકમેનના મર્યાદિત પરિબળોના નિયમ (Blackman's Law of Limiting Factors) મુજબ,જો કોઈ જૈવિક પ્રક્રિયા ઘણા પરિબળો દ્વારા નિયંત્રિત થતી હોય,તો તે પ્રક્રિયાનો દર તે પરિબળ દ્વારા મર્યાદિત થાય છે જે તેની ઈષ્ટતમ જરૂરિયાતની તુલનામાં સૌથી ઓછી સાંદ્રતામાં હાજર હોય છે.
આ કિસ્સામાં,તાપમાન,પ્રકાશ અને $CO_2$ ઈષ્ટતમ સ્તરે આપવામાં આવે છે,જેનો અર્થ છે કે તેઓ પ્રક્રિયાને મર્યાદિત કરતા નથી.
પાણી મર્યાદિત માત્રામાં આપવામાં આવતું હોવાથી,તે મર્યાદિત પરિબળ (limiting factor) બને છે.
તેથી,પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર પાણીની ઉપલબ્ધતા દ્વારા નક્કી કરવામાં આવશે.

(B) પ્રકાશસંશ્લેષણ માટે પ્રકાશ એક મહત્વપૂર્ણ પરિબળ છે.
જેમ જેમ પ્રકાશની તીવ્રતા વધે છે,તેમ પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર પણ એક ચોક્કસ બિંદુ સુધી વધે છે.
આ બિંદુ પછી,જો પ્રકાશની તીવ્રતા વધારવામાં આવે તો પણ પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર વધતો નથી,કારણ કે અન્ય પરિબળો મર્યાદિત બને છે.
આ બિંદુને પ્રકાશ સંતૃપ્તિ બિંદુ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
મોટાભાગની વનસ્પતિઓ માટે,પ્રકાશ સંતૃપ્તિ પૂર્ણ સૂર્યપ્રકાશની તીવ્રતાના લગભગ $10\%$ પર થાય છે.
તેથી,છાયામાં અથવા ગીચ જંગલોમાં રહેતી વનસ્પતિઓ સિવાય,કુદરતમાં પ્રકાશ ભાગ્યે જ મર્યાદિત પરિબળ બને છે.

(D) વાતાવરણમાં $CO_2$ ની સાંદ્રતા ખૂબ જ ઓછી છે,જે $0.03 \%$ થી $0.04 \%$ ની વચ્ચે હોય છે.
$CO_2$ એ પ્રકાશસંશ્લેષણ માટે એક મુખ્ય મર્યાદિત પરિબળ છે.
જો $CO_2$ ની સાંદ્રતા $0.05 \%$ સુધી વધારવામાં આવે,તો તે ઘણી વનસ્પતિઓમાં $CO_2$ ના સ્થાપન દરમાં વધારો કરી શકે છે.
આ સ્તરથી વધુ સાંદ્રતા લાંબા ગાળે નુકસાનકારક બની શકે છે.

(A) $CO_2$ ની સાંદ્રતા એ પ્રકાશસંશ્લેષણના દરને અસર કરતું મુખ્ય પરિબળ છે.
$C_3$ વનસ્પતિઓ $450 \mu L L^{-1}$ જેટલી $CO_2$ સાંદ્રતા પર સંતૃપ્તિ દર્શાવે છે.
$C_4$ વનસ્પતિઓ $360 \mu L L^{-1}$ જેટલી $CO_2$ સાંદ્રતા પર સંતૃપ્તિ દર્શાવે છે.
તેથી,$P = 360 \mu L L^{-1}$ અને $Q = 450 \mu L L^{-1}$ થાય.
આમ,સાચો વિકલ્પ $A$ છે.

(B) $CO_2$ ની સાંદ્રતા એ પ્રકાશસંશ્લેષણના દરને અસર કરતું મુખ્ય પરિબળ છે.
$C_3$ વનસ્પતિઓ ઊંચી $CO_2$ સાંદ્રતાએ પ્રકાશસંશ્લેષણના દરમાં વધારો દર્શાવે છે કારણ કે તેમનો ઉત્સેચક $RuBisCO$ એ $CO_2$ માટે ઓછી આકર્ષણ શક્તિ ધરાવે છે અને તે ઓક્સિજનેઝ તરીકે પણ કાર્ય કરે છે.
તેની સામે,$C_4$ વનસ્પતિઓ આશરે $360 \mu L L^{-1}$ પર સંતૃપ્તિ દર્શાવે છે,જેનો અર્થ છે કે તેઓ ઓછી $CO_2$ સાંદ્રતાએ પણ કાર્યક્ષમ છે.
તેથી,વાતાવરણમાં હાલનું $CO_2$ નું સ્તર $C_3$ વનસ્પતિઓ માટે સીમાંતક (limiting) બને છે.

(A) પ્રકાશસંશ્લેષણની અંધકાર પ્રક્રિયાઓ ઉત્સેચકીય પ્રક્રિયાઓ (કેલ્વિન ચક્ર) છે,જે તાપમાન પ્રત્યે ખૂબ જ સંવેદનશીલ હોય છે. તેની સરખામણીમાં,પ્રકાશ પ્રક્રિયાઓ મુખ્યત્વે પ્રકાશ-રાસાયણિક છે અને તેના પર તાપમાનની અસર ઓછી થાય છે. તેથી,પ્રકાશ પ્રક્રિયાઓ અંધકાર પ્રક્રિયાઓ કરતા તાપમાન પ્રત્યે વધુ સંવેદનશીલ છે તે વિધાન ખોટું છે. $C_4$ વનસ્પતિઓ ગરમ વાતાવરણમાં અનુકૂલિત હોય છે અને $C_3$ વનસ્પતિઓની તુલનામાં તેમનું ઈષ્ટતમ તાપમાન ઊંચું હોય છે. ઉષ્ણકટિબંધીય વનસ્પતિઓ,જે ગરમ પ્રદેશોમાં રહે છે,તેમનું ઈષ્ટતમ તાપમાન સમશીતોષ્ણ પ્રદેશની વનસ્પતિઓ કરતા સ્વાભાવિક રીતે વધારે હોય છે. તાપમાન ચયાપચયિક માર્ગોમાં સામેલ ઉત્સેચકોની સક્રિયતાને નોંધપાત્ર રીતે અસર કરે છે.

(D) પ્રકાશસંશ્લેષણ પર પાણીની અસર નીચે મુજબ છે:
$1$. પાણી પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓમાં (પાણીનું પ્રકાશવિભાજન) પ્રક્રિયક તરીકે વર્તે છે,તેથી તેની ઉણપ સીધી રીતે પ્રકાશસંશ્લેષણના દરને મર્યાદિત કરે છે.
$2$. જલતાણને કારણે વાયુરંધ્રો બંધ થઈ જાય છે,જે પર્ણોમાં $CO_2$ ના પ્રવેશને અટકાવે છે,પરિણામે પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર ઘટે છે.
$3$. જલતાણને કારણે પર્ણો કરમાઈ જાય છે,જેનાથી પર્ણની અસરકારક સપાટીનું ક્ષેત્રફળ અને તેની ચયાપચયની પ્રવૃત્તિ ઘટે છે,જે પ્રકાશસંશ્લેષણના દરને વધુ ઘટાડે છે.
તેથી,આપેલા તમામ વિધાનો સાચા છે.

(B) ઓછી પ્રકાશની તીવ્રતાએ પ્રકાશની તીવ્રતા વધવાની સાથે પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર વધે છે.
જેમ જેમ પ્રકાશની તીવ્રતા વધતી જાય છે,તેમ પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર પણ વધતો રહે છે જ્યાં સુધી તે સંતૃપ્તિ બિંદુએ ન પહોંચે,જ્યાં અન્ય પરિબળો મર્યાદિત બને છે.
આ સંતૃપ્તિ બિંદુ પછી,પ્રકાશની તીવ્રતામાં વધુ વધારો કરવાથી પ્રકાશસંશ્લેષણના દરમાં વધારો થતો નથી.
આલેખ $B$ આ સંબંધને યોગ્ય રીતે દર્શાવે છે,જે પ્રકાશની તીવ્રતા વધવાની સાથે સતત વધારો અને ત્યારબાદ સ્થિરતા (સંતૃપ્તિ) દર્શાવે છે.

(B) $C_3$ વનસ્પતિઓમાં $CO_2$ ની સાંદ્રતા વધવાથી પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર અને ઉત્પાદકતા વધે છે,કારણ કે $C_3$ વનસ્પતિઓ વર્તમાન વાતાવરણીય સાંદ્રતા કરતા ઘણી ઓછી સાંદ્રતાએ $CO_2$ સંતૃપ્તિ દર્શાવે છે.
$C_4$ વનસ્પતિઓ,જેવી કે શેરડી,જુવાર અને મકાઈ,ઉચ્ચ $CO_2$ સાંદ્રતા પર પ્રકાશસંશ્લેષણના દરમાં વધારો દર્શાવતી નથી,કારણ કે તેમની પાસે $RuBisCO$ ઉત્સેચકની આસપાસ $CO_2$ ને કેન્દ્રિત કરવાની પદ્ધતિ હોય છે.
કેપ્સિકમ અને ટામેટા એ $C_3$ વનસ્પતિઓ છે,જે વધેલા $CO_2$ સ્તર સામે સકારાત્મક પ્રતિભાવ આપે છે (ઘણીવાર ગ્રીનહાઉસ પાકોમાં ઉત્પાદન વધારવા માટે તેનો ઉપયોગ થાય છે).
તેથી,સાચો જવાબ કેપ્સિકમ અને ટામેટા છે.

(B) વિધાન સાચું છે કારણ કે,કુદરતી નિવસનતંત્રમાં,મોટાભાગની વનસ્પતિઓ માટે પ્રકાશ પુષ્કળ પ્રમાણમાં ઉપલબ્ધ હોય છે,સિવાય કે જેઓ ગાઢ છાયડામાં અથવા ગીચ જંગલોના ઉપરના આવરણમાં ઉગે છે જ્યાં પ્રકાશ મર્યાદિત પરિબળ બની જાય છે.
કારણ પણ સાચું છે કારણ કે $C_4$ વનસ્પતિઓ પ્રકાશસંશ્લેષણ માટે ઉચ્ચ પ્રકાશ તીવ્રતાનો અસરકારક રીતે ઉપયોગ કરવા માટે વિકસિત થઈ છે અને $C_3$ વનસ્પતિઓની તુલનામાં નીચા સ્તરે પ્રકાશ સંતૃપ્તિ દર્શાવતી નથી.
જોકે,કારણ એ સમજાવતું નથી કે શા માટે મોટાભાગની વનસ્પતિઓ માટે પ્રકૃતિમાં પ્રકાશ ભાગ્યે જ મર્યાદિત પરિબળ છે. પર્યાવરણમાં પ્રકાશની ઉપલબ્ધતા એ એક પારિસ્થિતિક સ્થિતિ છે,જ્યારે ઉચ્ચ પ્રકાશ પ્રત્યે $C_4$ વનસ્પતિઓનો પ્રતિભાવ એ શારીરિક અનુકૂલન છે. તેથી,કારણ એ વિધાનની સાચી સમજૂતી નથી.

(A) સાચો જવાબ $A$ છે.
રણની વનસ્પતિઓ,જેમ કે માંસલ વનસ્પતિઓ,'ક્રેસુલેસિયન એસિડ મેટાબોલિઝમ' $(CAM)$ પથનો ઉપયોગ કરે છે.
આ વિશિષ્ટ પ્રકાશસંશ્લેષણીય પથ આ વનસ્પતિઓને રાત્રિ દરમિયાન તેમના વાયુરંધ્રો ખોલીને $CO_2$ ગ્રહણ કરવાની અને તેને કાર્બનિક એસિડ તરીકે સંગ્રહિત કરવાની મંજૂરી આપે છે,જે ગરમ અને સૂકા દિવસ દરમિયાન બાષ્પોત્સર્જન દ્વારા થતા પાણીના વ્યયને ઘટાડવામાં મદદ કરે છે.

(D) સાચો જવાબ છે.
$Hydrilla$ સાથેના પ્રયોગમાં,સોડિયમ બાયકાર્બોનેટ $(NaHCO_3)$ ઉમેરવાથી પાણીમાં કાર્બન ડાયોક્સાઇડ $(CO_2)$ ની ઉપલબ્ધતા વધે છે.
$CO_2$ એ પ્રકાશસંશ્લેષણ માટે મુખ્ય પ્રક્રિયક છે.
કાર્બન ડાયોક્સાઇડની આ વધેલી ઉપલબ્ધતા પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર સુધારે છે,જે બદલામાં આડપેદાશ તરીકે ઉત્સર્જિત ઓક્સિજન $(O_2)$ નું પ્રમાણ વધારે છે.

(A) સાચો જવાબ છે.
ટામેટાં અને કેપ્સિકમ જેવા ગ્રીનહાઉસ પાકો વધુ ઉત્પાદન આપે છે કારણ કે તેમને $CO_2$ થી સમૃદ્ધ વાતાવરણમાં ઉગાડવામાં આવે છે.
આ વનસ્પતિઓ $C_3$ વનસ્પતિઓ છે,જે $CO_2$ ની ઊંચી સાંદ્રતા પ્રત્યે પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર વધારીને પ્રતિભાવ આપે છે,કારણ કે સામાન્ય વાતાવરણીય પરિસ્થિતિઓમાં $CO_2$ ઘણીવાર તેમના માટે મર્યાદિત પરિબળ હોય છે.

(C) બ્લેકમેન.
મર્યાદિત પરિબળોનો નિયમ $F.F. Blackmann$ દ્વારા $1905$ માં પ્રકાશસંશ્લેષણના દરના સંદર્ભમાં રજૂ કરવામાં આવ્યો હતો.
આ નિયમ મુજબ,જો કોઈ રાસાયણિક પ્રક્રિયા એક કરતા વધુ પરિબળો દ્વારા અસરગ્રસ્ત થતી હોય,તો તેનો દર તે પરિબળ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે જે તેના લઘુત્તમ મૂલ્યની સૌથી નજીક હોય,જેને મર્યાદિત પરિબળ કહેવામાં આવે છે.