Factors affecting photosynthesis Questions in Hindi

(C) सही उत्तर $C$ है।
शुष्क आवासों (मरुद्भिद परिस्थितियों) में,पौधों की पत्तियों की सतह पर एक मोटी,मोमी उपत्वचा (cuticle) पाई जाती है।
यह अनुकूलन वाष्पोत्सर्जन की दर को कम करने और पानी की अत्यधिक हानि को रोकने के लिए आवश्यक है,जिससे पौधा जल-कमी वाले वातावरण में जीवित रह सकता है।

(A) जो रंध्र रात में खुलते हैं और दिन के दौरान बंद रहते हैं,उन्हें $scotoactive$ रंध्र कहा जाता है।
यह तंत्र शुष्क वातावरण में वाष्पोत्सर्जन के माध्यम से पानी की हानि को कम करने के लिए एक अनुकूलन है।
ये आमतौर पर $Opuntia$,$Aloe$ और $Bryophyllum$ जैसे मांसल पौधों में पाए जाते हैं,जिन्हें $Xerophytes$ (मरुद्भिद) के रूप में वर्गीकृत किया गया है।

(B) वाष्पोत्सर्जन अनुपात को प्रकाश संश्लेषण के दौरान स्थिर किए गए प्रति इकाई $CO_2$ के लिए वाष्पोत्सर्जन के माध्यम से खोए गए पानी की मात्रा के रूप में परिभाषित किया गया है।
चूंकि पौधों को प्रकाश संश्लेषण के लिए $CO_2$ लेने हेतु अपने रंध्रों को खोलना पड़ता है,इसलिए वे अनिवार्य रूप से उन्हीं छिद्रों के माध्यम से जल वाष्प खो देते हैं।
एक कम वाष्पोत्सर्जन अनुपात यह दर्शाता है कि पौधा न्यूनतम पानी खोते हुए $CO_2$ को स्थिर करने में अत्यधिक कुशल है।
अतः,यह अनुपात प्रकाश संश्लेषण को अधिकतम करने और जल की हानि को कम करने के बीच संतुलन बनाने में रंध्रों की प्रभावशीलता का एक माप है।

(B) मैन्सफील्ड $(1965)$ ने बताया कि $CO_2$ को हटाने से अंधेरे में भी रंध्र खुले रहते हैं।
इसके विपरीत,यदि पत्ती की सतह के चारों ओर $CO_2$ की सांद्रता बढ़ाई जाती है,तो प्रकाश में भी रंध्र बंद हो जाते हैं।
अतः,$CO_2$ की सांद्रता में वृद्धि होने से रंध्र आंशिक रूप से बंद हो जाते हैं।

(A) स्कोटोएक्टिव रंध्र वे होते हैं जो रात के दौरान खुलते हैं और दिन के समय बंद रहते हैं। यह घटना आमतौर पर रसीले पौधों ($CAM$ पौधों) में देखी जाती है। स्कोटोएक्टिव रंध्रों के खुलने की क्रियाविधि की व्याख्या निशिदा द्वारा $1963$ में की गई थी।

(B) कमल $(Lotus)$ जैसे पौधों में पत्तियां $epistomatic$ होती हैं,जिसका अर्थ है कि रंध्र (stomata) केवल पत्तियों की ऊपरी सतह पर मौजूद होते हैं।
ऊपरी सतह को मोम से ढकने पर ये रंध्र बंद हो जाएंगे,जिससे गैसीय विनिमय (प्रकाश संश्लेषण के लिए $CO_2$ का अवशोषण और $O_2$ का उत्सर्जन) और रंध्रीय वाष्पोत्सर्जन बाधित हो जाएगा।
चूंकि हाइड्रिला,पिस्टिया और वैलिसनेरिया जलीय पौधे हैं जिनमें रंध्रों का वितरण अलग होता है,इसलिए कमल में ऊपरी सतह पर मोम लगाने का प्रभाव सबसे अधिक गंभीर होता है क्योंकि यह गैसीय विनिमय का प्राथमिक स्थान है।

(A) प्रकाश संश्लेषण के लिए सीमाकारी कारकों का नियम $F.F. Blackman$ द्वारा $1905$ में प्रतिपादित किया गया था।
इस नियम के अनुसार,यदि कोई रासायनिक प्रक्रिया एक से अधिक कारकों द्वारा प्रभावित होती है,तो उसकी दर उस कारक द्वारा निर्धारित की जाएगी जो अपने न्यूनतम मान के सबसे निकट है,क्योंकि यदि इस कारक की मात्रा बदली जाती है तो यह सीधे प्रक्रिया को प्रभावित करता है।
$Blackman$ ने प्रकाश संश्लेषण में प्रकाश-स्वतंत्र (अंधकार) चरण के अस्तित्व का भी प्रस्ताव दिया था।

(C) 'Law of minimum' (न्यूनतम का नियम) $1840$ में जस्टस वॉन लीबिग द्वारा प्रस्तावित किया गया था।
यह बताता है कि किसी जीव की वृद्धि सबसे कम मात्रा में उपलब्ध या 'सीमित' संसाधन द्वारा सीमित होती है,भले ही अन्य सभी कारक प्रचुर मात्रा में हों।
इस अवधारणा को बाद में पादप शरीर क्रिया विज्ञान में,विशेष रूप से प्रकाश संश्लेषण के संदर्भ में ब्लैकमेन द्वारा 'law of limiting factors' (सीमित कारकों का नियम) के रूप में अपनाया गया था।

(D) ग्राफ दर्शाता है कि कम प्रकाश तीव्रता पर,अनुपचारित और उपचारित $Chlorella$ नमूनों के लिए प्रकाश संश्लेषण की दर समान है,जो यह दर्शाता है कि प्रकाश सीमित कारक है और यहाँ पोटेशियम साइनाइड का कोई प्रभाव नहीं पड़ता है।
जैसे-जैसे प्रकाश की तीव्रता बढ़ती है,अनुपचारित नमूने में प्रकाश संश्लेषण की दर बढ़ती रहती है,जबकि उपचारित नमूने में यह स्थिर हो जाती है।
पोटेशियम साइनाइड साइटोक्रोम ऑक्सीडेज जैसे एंजाइमों को बाधित करके डार्क रिएक्शन (केल्विन चक्र) का एक ज्ञात अवरोधक है। चूंकि उच्च प्रकाश तीव्रता पर डार्क रिएक्शन सीमित कारक बन जाता है,इसलिए पोटेशियम साइनाइड द्वारा अवरोध केवल इन उच्च तीव्रताओं पर ही स्पष्ट होता है।
अतः,यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि कम प्रकाश तीव्रता पर पोटेशियम साइनाइड का प्रकाश संश्लेषण पर कोई निरोधात्मक प्रभाव नहीं पड़ता है,जहाँ प्रकाश अभिक्रिया सीमित कारक होती है।

(D) सही उत्तर $D$ है।
पादप पृथ्वी की सतह पर पहुँचने वाले कुल सौर विकिरण का केवल एक छोटा सा अंश ही ग्रहण करते हैं।
कुल प्रकाश संश्लेषी सक्रिय विकिरण $(PAR)$ में से,उच्च पादप प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के लिए प्रकाश ऊर्जा का केवल $1-4\%$ ही उपयोग करते हैं।
अतः,दिए गए विकल्पों में से $1$ से $2\%$ सबसे उपयुक्त सीमा है।

(A) $Lux$ मीटर एक ऐसा उपकरण है जिसे विशेष रूप से $lux$ इकाइयों में प्रकाश की तीव्रता को मापने के लिए डिज़ाइन किया गया है।
$Wilmott's$ बबलर का उपयोग ऑक्सीजन के बुलबुलों की गिनती करके प्रकाश संश्लेषण की दर को मापने के लिए किया जाता है।
$Ganong's$ पोटोमीटर और $Farmer's$ पोटोमीटर का उपयोग पौधों में वाष्पोत्सर्जन की दर को मापने के लिए किया जाता है।
इसलिए,प्रकाश की तीव्रता को मापने के लिए सही उपकरण $Lux$ मीटर है।

(C) प्रकाशसंश्लेषी भागफल $(PQ)$ को प्रकाश संश्लेषण के दौरान मुक्त $O_2$ के आयतन और उपभोग किए गए $CO_2$ के आयतन के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है।
प्रकाश संश्लेषण करने वाली एक सामान्य हरी पत्ती के लिए रासायनिक समीकरण $6CO_2 + 12H_2O \rightarrow C_6H_{12}O_6 + 6O_2 + 6H_2O$ है।
चूंकि मुक्त हुए $O_2$ का आयतन अवशोषित $CO_2$ के आयतन के बराबर होता है,इसलिए अनुपात $6/6 = 1$ होता है।
अतः,एक पत्ती के लिए $PQ$ का सामान्य मान $1$ है।

(B) सोलेराइजेशन एक ऐसी घटना है जिसमें उच्च तीव्रता वाला प्रकाश पौधों में क्लोरोफिल वर्णकों के फोटो-ऑक्सीकरण और उसके बाद उनके विनाश का कारण बनता है।
यह प्रक्रिया आमतौर पर तब होती है जब पौधे अत्यधिक सौर विकिरण के संपर्क में आते हैं,जिससे प्रकाश संश्लेषण की दक्षता में कमी आ जाती है।

(D) बहुत अधिक प्रकाश तीव्रता पर,प्रकाश संश्लेषण की दर कई कारकों के कारण कम हो जाती है:
$1$. क्लोरोफिल का फोटो-ऑक्सीकरण: अत्यधिक प्रकाश ऊर्जा क्लोरोफिल के अणुओं को नुकसान पहुँचा सकती है,जिससे उनका विघटन हो जाता है।
$2$. श्वसन में वृद्धि: उच्च प्रकाश तीव्रता अक्सर उच्च तापमान के साथ होती है,जो श्वसन की दर को बढ़ा देती है,जिससे उत्पादित कार्बोहाइड्रेट का अधिक उपभोग होता है।
$3$. जलयोजन में कमी: उच्च प्रकाश तीव्रता और गर्मी के कारण वाष्पोत्सर्जन बढ़ जाता है,जिससे जल का तनाव उत्पन्न होता है और रंध्र बंद हो जाते हैं,जिससे $CO_2$ की उपलब्धता सीमित हो जाती है।
अतः,ये सभी कारक प्रकाश संश्लेषण की दर में गिरावट में योगदान करते हैं।

(D) सही विकल्प $D$ है।
जैसे-जैसे प्रकाश का स्तर कम होता है,प्रोटीनयुक्त प्रकाश संश्लेषक इकाई $(PSU)$ का आकार बढ़ता जाता है।
कम प्रकाश स्तर पर,क्लोरोप्लास्ट में बड़ा $PSU$ होता है ताकि इस संभावना को बढ़ाया जा सके कि एक फोटॉन क्लोरोफिल एंटीना से टकराएगा।
इसलिए,कम प्रकाश तीव्रता के लिए अनुकूलित पौधों में सूर्य के पौधों की तुलना में प्रकाश संश्लेषक इकाई का आकार बड़ा होता है।
कम प्रकाश तीव्रता के लिए अनुकूलित पौधों में $CO_2$ स्थिरीकरण की दर अधिक नहीं होती है,और न ही उनमें अधिक विस्तृत जड़ तंत्र या कांटों में रूपांतरित पत्तियां होती हैं (जो शुष्क वातावरण के लिए अनुकूलन हैं)।
अतः,सही उत्तर विकल्प $D$ है।

(D) तापमान गुणांक $(Q_{10})$ को तापमान $T + 10^{\circ}C$ पर अभिक्रिया की दर और तापमान $T$ पर अभिक्रिया की दर के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाता है।
प्रकाश संश्लेषण सहित अधिकांश जैविक प्रक्रियाओं के लिए,शारीरिक तापमान सीमा के भीतर $Q_{10}$ का मान लगभग $2$ होता है।
इसका अर्थ है कि तापमान में प्रत्येक $10^{\circ}C$ की वृद्धि के साथ,प्रकाश संश्लेषण की दर लगभग दोगुनी हो जाती है,बशर्ते अन्य कारक सीमित न हों।

(D) $C_4$ पादपों की तुलना में $C_3$ पादप जल उपयोग में कम कुशल होते हैं।
$1$ ग्राम शुष्क पदार्थ उत्पन्न करने के लिए,$C_3$ पादपों को लगभग $600-650$ ग्राम (औसत $610$ ग्राम) जल की आवश्यकता होती है।
इसके विपरीत,$C_4$ पादप अत्यधिक कुशल होते हैं और उन्हें समान मात्रा में शुष्क पदार्थ उत्पन्न करने के लिए केवल $250-350$ ग्राम (औसत $300$ ग्राम) जल की आवश्यकता होती है।
अतः,$C_3$ और $C_4$ पादपों के लिए जल की आवश्यकता क्रमशः $610$ ग्राम और $300$ ग्राम है।

(C) ठंडे और कोहरे वाले क्षेत्रों में,कोहरे की उपस्थिति के कारण प्रकाश की तीव्रता काफी कम हो जाती है।
इसके अतिरिक्त,परिवेश का तापमान कम होता है,जो प्रकाश संश्लेषण में शामिल एंजाइमेटिक प्रतिक्रियाओं की दर को कम कर देता है।
ब्लैकमेन के सीमित कारकों के नियम के अनुसार,जब कई कारक किसी प्रक्रिया को प्रभावित करते हैं,तो दर उस कारक द्वारा निर्धारित होती है जो अपने न्यूनतम मूल्य के सबसे करीब होता है।
ऐसे वातावरण में,प्रकाश और तापमान दोनों सीमित कारकों के रूप में कार्य करते हैं,क्योंकि वे दोनों प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के लिए इष्टतम स्तर से कम होते हैं।

(B) सही उत्तर $B$ है।
गर्म पानी के झरनों या उच्च तापमान वाले तालाबों में पाई जाने वाली शैवाल की कुछ प्रजातियां सामान्य पौधों की तुलना में काफी अधिक तापमान पर प्रकाश संश्लेषण करने के लिए अनुकूलित होती हैं।
शोध से पता चलता है कि जहां अधिकांश पौधे कम तापमान पर प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया बंद कर देते हैं,वहीं ये विशिष्ट शैवाल $75^\circ C$ तक के तापमान पर प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया को बनाए रखने में सक्षम हैं।

(A) जर्मन वैज्ञानिक वारबर्ग $(1920)$ ने $Chlorella$ शैवाल में रिपोर्ट किया कि उच्च $O_2$ स्तर प्रकाश संश्लेषण की दर को बाधित करता है।
$O_2$ की बढ़ी हुई सांद्रता द्वारा प्रकाश संश्लेषण के इस अवरोध को वारबर्ग प्रभाव (Warburg's effect) कहा जाता है।

(B) जब प्रयोगात्मक सेटअप में $NaHCO_3$ (सोडियम बाइकार्बोनेट) मिलाया जाता है,तो यह $CO_2$ के स्रोत के रूप में कार्य करता है।
चूंकि $CO_2$ प्रकाश संश्लेषण के लिए एक सीमित कारक है,इसलिए इसकी बढ़ी हुई उपलब्धता प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया की दर को बढ़ा देती है।
अतः,प्रकाश संश्लेषण की दर बढ़ जाएगी।

(B) क्षतिपूर्ति बिंदु (Compensation point) वह प्रकाश तीव्रता है जिस पर प्रकाश संश्लेषण की दर श्वसन की दर के बिल्कुल बराबर होती है। इस बिंदु पर,श्वसन के दौरान उत्पादित $CO_2$ की मात्रा प्रकाश संश्लेषण के दौरान खपत की गई $CO_2$ की मात्रा के बराबर होती है। परिणामस्वरूप,वातावरण के साथ $CO_2$ या $O_2$ का कोई शुद्ध आदान-प्रदान नहीं होता है। यह स्थिति आमतौर पर सुबह और शाम के समय होती है जब प्रकाश की तीव्रता कम होती है।

(A) ब्लैकमेन के सीमित कारकों के नियम के अनुसार,जब कई कारक किसी जैव रासायनिक प्रक्रिया को प्रभावित करते हैं,तो प्रक्रिया की दर उस कारक द्वारा सीमित होती है जो अपने न्यूनतम मान के सबसे करीब होता है।
$CO_2$ सांद्रता,प्रकाश की तीव्रता,तापमान और पानी जैसे कारक बाहरी सीमित कारक हैं।
क्लोरोफिल एक आंतरिक कारक है जो प्रकाश संश्लेषण की दर को प्रभावित करता है।
ऑक्सीजन प्रकाश संश्लेषण का एक उप-उत्पाद है और सामान्य शारीरिक स्थितियों में यह प्रक्रिया के लिए एक सीमित कारक नहीं है।

(D) प्रकाश संश्लेषण पत्तियों में कार्बोहाइड्रेट (भोजन) का उत्पादन करता है।
ये कार्बोहाइड्रेट फ्लोएम के माध्यम से पौधे के अन्य भागों में स्थानांतरित होते हैं।
यदि स्थानांतरण की दर धीमी है,तो संश्लेषित भोजन पत्तियों में जमा हो जाता है।
अंतिम उत्पादों का यह संचय (फीडबैक इनहिबिशन) प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया को बाधित करता है,जिससे इसकी दर में कमी आती है।

(C) वायुमंडल में $CO_2$ की सांद्रता लगभग $0.03\%$ से $0.04\%$ होती है,जो $300-400 \, ppm$ के बराबर है। चूंकि $300 \, ppm$ वायुमंडल में $CO_2$ का सामान्य स्तर है,इसलिए पौधा अपनी सामान्य दर पर प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया करेगा। अतः,सही विकल्प $(c)$ है।

(A) प्रकाश अभिक्रिया,अंधकार अभिक्रिया की तुलना में बहुत तेज होती है। निरंतर प्रकाश में,$ATP$ और $NADPH_2$ का संचय हो जाता है,जिससे प्रकाश संश्लेषण की दर में कमी आ सकती है। हालाँकि,रुक-रुक कर मिलने वाले (असतत) प्रकाश में,प्रकाश चरण के दौरान निर्मित $ATP$ और $NADPH_2$ का उपयोग अंधकार चरण के दौरान $CO_2$ को कार्बोहाइड्रेट में अपचयित (reduce) करने के लिए पूरी तरह से कर लिया जाता है। यह उत्पादों के संचय को रोकता है और प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया को अधिक कुशलता से आगे बढ़ने देता है,जिससे कुल दर में वृद्धि होती है।

(C) जब किसी पौधे को बहुत उच्च प्रकाश तीव्रता के संपर्क में लाया जाता है,तो यह सोलेराइजेशन या फोटो-ऑक्सीकरण नामक घटना की ओर ले जाता है।
इस प्रक्रिया में,क्लोरोफिल वर्णक क्षतिग्रस्त हो जाते हैं और प्रकाश संश्लेषक तंत्र नष्ट हो जाता है।
परिणामस्वरूप,प्रकाश संश्लेषण की दर काफी कम हो जाती है और अंततः यह रुक सकती है।

(B) पानी प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में एक महत्वपूर्ण अभिकारक है। जब पानी की आपूर्ति अत्यंत कम होती है,तो इससे पत्तियां मुरझाने लगती हैं।
मुरझाने के कारण वाष्पोत्सर्जन के माध्यम से पानी की और अधिक हानि को रोकने के लिए रंध्र (stomata) बंद हो जाते हैं।
रंध्रों के बंद होने से पत्तियों में $CO_2$ का प्रवेश रुक जाता है,जो प्रकाश संश्लेषण की अप्रकाशिक अभिक्रिया (dark reaction) के लिए आवश्यक है।
इसके अतिरिक्त,जल का तनाव पौधे की चयापचय गतिविधियों और क्लोरोप्लास्ट की संरचनात्मक अखंडता को प्रभावित करता है।
इसलिए,गंभीर जल तनाव की स्थिति में,प्रकाश संश्लेषण की दर काफी कम हो जाती है।

(D) प्रकाश संश्लेषण की दर प्रकाश की गुणवत्ता (तरंग दैर्ध्य) और तापमान से प्रभावित होती है।
$1$. प्रकाश की गुणवत्ता: प्रकाश संश्लेषण लाल और नीले प्रकाश में सबसे अधिक कुशल होता है और हरे प्रकाश में सबसे कम कुशल होता है,क्योंकि क्लोरोफिल हरे प्रकाश को परावर्तित करता है।
$2$. तापमान: $Q_{10}$ प्रभाव (जो अक्सर वेंट हॉफ के नियम से संबंधित है) के अनुसार,प्रकाश संश्लेषण जैसी एंजाइमेटिक प्रतिक्रियाओं की दर आम तौर पर तापमान के साथ एक इष्टतम बिंदु (लगभग $30^{\circ}C$ से $35^{\circ}C$) तक बढ़ती है।
- पौधा $X$,$10^{\circ}C$ पर दिन के प्रकाश (सफेद प्रकाश,जिसमें लाल और नीली तरंग दैर्ध्य होती है) में है।
- पौधा $Y$,$20^{\circ}C$ पर लाल प्रकाश (प्रकाश संश्लेषण के लिए अत्यधिक प्रभावी) में है।
- पौधा $Z$,$30^{\circ}C$ पर हरे प्रकाश (प्रकाश संश्लेषण के लिए सबसे कम प्रभावी) में है।
इनकी तुलना करने पर,पौधा $Z$ सबसे धीमी गति से प्रकाश संश्लेषण करेगा क्योंकि उच्च तापमान के बावजूद क्लोरोफिल द्वारा हरा प्रकाश बहुत कम अवशोषित होता है। पौधा $Y$ सबसे तेज़ प्रकाश संश्लेषण करेगा क्योंकि यह अनुकूल तापमान $(20^{\circ}C)$ पर लाल प्रकाश के संपर्क में है। इसलिए,$Z$ सबसे धीमा और $Y$ सबसे तेज़ है।

(C) ब्लैकमेन के सीमित कारकों के नियम के अनुसार,यदि कोई रासायनिक प्रक्रिया एक से अधिक कारकों द्वारा प्रभावित होती है,तो उसकी दर उस कारक द्वारा निर्धारित की जाएगी जो अपने न्यूनतम मान के सबसे निकट है: यह वह कारक है जो प्रक्रिया को सीधे प्रभावित करता है यदि इसकी मात्रा बदल दी जाए।
प्रकृति में,$CO_2$ की सांद्रता आमतौर पर प्रकाश संश्लेषण के लिए मुख्य सीमित कारक है क्योंकि इष्टतम प्रकाश संश्लेषक गतिविधि की आवश्यकता की तुलना में इसकी वायुमंडलीय सांद्रता बहुत कम $(0.03-0.04\%)$ है। हालांकि प्रकाश और तापमान भी दर को प्रभावित करते हैं,लेकिन प्राकृतिक परिस्थितियों में $CO_2$ अक्सर सीमित कारक होता है।

(C) ब्लैकमेन के सीमाकारी कारकों के नियम के अनुसार,जब कई कारक किसी जैव रासायनिक प्रक्रिया को प्रभावित करते हैं,तो प्रक्रिया की दर उस कारक द्वारा सीमित होती है जो अपनी इष्टतम आवश्यकता के सापेक्ष सबसे कम सांद्रता में मौजूद होता है।
एक साफ,धूप वाले दिन पर,प्रकाश प्रचुर मात्रा में होता है और पानी आमतौर पर पर्याप्त होता है। हालाँकि,वायुमंडल में $CO_2$ की सांद्रता बहुत कम (लगभग $0.03-0.04\%$) होती है,जो इष्टतम प्रकाश संश्लेषण के लिए आवश्यक मात्रा की तुलना में कम है।
इसलिए,इन परिस्थितियों में $CO_2$ प्रकाश संश्लेषण के लिए प्राथमिक सीमाकारी कारक के रूप में कार्य करता है।

(C) प्रकाश संश्लेषण की दर कई बाहरी और आंतरिक कारकों से प्रभावित होती है।
$1$. प्रकाश की गुणवत्ता (तरंग दैर्ध्य) क्लोरोफिल $a$ और $b$ जैसे वर्णकों के अवशोषण स्पेक्ट्रम को प्रभावित करती है।
$2$. प्रकाश की तीव्रता सीधे प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रियाओं की दर को प्रभावित करती है।
$3$. तापमान केल्विन चक्र में शामिल $RuBisCO$ जैसे एंजाइमों की गतिविधि को प्रभावित करता है।
$4$. प्रकाश की अवधि (फोटोपेरियोड) आमतौर पर पुष्पन और पौधों की वृद्धि को प्रभावित करती है,लेकिन प्रकाश संश्लेषण की तात्कालिक दर सीधे प्रकाश के संपर्क की अवधि पर निर्भर नहीं करती है।

(D) सीमाकारी कारकों का नियम $1905$ में ब्लैकमेन द्वारा प्रस्तावित किया गया था।
उन्होंने बताया कि जब कोई प्रक्रिया कई अलग-अलग कारकों द्वारा नियंत्रित होती है,तो उस प्रक्रिया की दर सबसे धीमे कारक की गति द्वारा सीमित हो जाती है।
यह नियम विशेष रूप से प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया पर लागू होता है,जहाँ प्रकाश की तीव्रता,$CO_2$ की सांद्रता और तापमान जैसे कारक सीमाकारी कारकों के रूप में कार्य करते हैं।

(C) ब्लैकमेन के सीमित कारकों के नियम के अनुसार,प्रकाश संश्लेषण उस कारक द्वारा सीमित होता है जो अपनी इष्टतम आवश्यकता के सापेक्ष सबसे कम सांद्रता में मौजूद होता है।
सामान्य पर्यावरणीय परिस्थितियों में,$CO_2$ और प्रकाश अक्सर सीमित कारक होते हैं।
प्रकाश संश्लेषण के लिए जल शायद ही कभी एक सीमित कारक होता है क्योंकि जल की मात्रा में थोड़ी सी कमी भी रंध्रों (stomata) के बंद होने का कारण बनती है,जो प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के लिए सीधे सीमित कारक के रूप में कार्य करने के बजाय मुख्य रूप से $CO_2$ की उपलब्धता को प्रभावित करती है।
हालाँकि,दिए गए विकल्पों में से,जल वह कारक है जिसके सामान्य परिस्थितियों में सीमित होने की संभावना दूसरों की तुलना में सबसे कम है।

(D) प्रकाश संश्लेषण एक शारीरिक प्रक्रिया है जो ब्लैकमैन के 'सीमित कारकों के नियम' (Law of Limiting Factors) द्वारा संचालित होती है।
इस नियम के अनुसार,यदि कोई रासायनिक प्रक्रिया एक से अधिक कारकों से प्रभावित होती है,तो उसकी दर उस कारक द्वारा निर्धारित की जाएगी जो अपने न्यूनतम मान के सबसे करीब है।
प्रकाश,हवा और नमी पर्यावरणीय कारक हैं,लेकिन प्रकाश संश्लेषण इन कारकों की किसी एक 'सीमा' पर सरल तरीके से रुक नहीं जाता है; बल्कि,प्रक्रिया की दर उस कारक द्वारा सीमित होती है जो सबसे कम मात्रा में उपलब्ध होता है।
इसलिए,दिए गए विकल्पों में से कोई भी वैज्ञानिक संदर्भ में प्रकाश संश्लेषण की सीमा का सही वर्णन नहीं करता है।

(C) प्रकाश संश्लेषण वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा हरे पौधे क्लोरोफिल,सूर्य के प्रकाश,जल और $CO_2$ का उपयोग करके भोजन का निर्माण करते हैं।
पत्तियाँ प्रकाश संश्लेषण का मुख्य स्थल होती हैं।
जब आधी पत्तियाँ हटा दी जाती हैं,तो प्रकाश अवशोषण और गैसों के आदान-प्रदान के लिए उपलब्ध कुल सतह का क्षेत्रफल काफी कम हो जाता है।
परिणामस्वरूप,पूरे पौधे के लिए प्रकाश संश्लेषण की समग्र दर कम हो जाती है।
चूंकि प्रकाश संश्लेषण की दर कम है,इसलिए पौधे द्वारा उत्पादित भोजन की कुल मात्रा (प्रकाश संश्लेषी उत्पाद) भी कम होगी।

(B) क्षतिपूर्ति बिंदु (Compensation point) प्रकाश की वह तीव्रता है जिस पर प्रकाश संश्लेषण की दर श्वसन की दर के बिल्कुल बराबर होती है।
इस बिंदु पर,गैसों का शुद्ध विनिमय शून्य होता है,जिसका अर्थ है कि श्वसन के दौरान उत्पादित $CO_2$ पूरी तरह से प्रकाश संश्लेषण द्वारा उपभोग कर ली जाती है,और प्रकाश संश्लेषण के दौरान उत्पादित $O_2$ पूरी तरह से श्वसन द्वारा उपभोग कर ली जाती है।
यह स्थिति आमतौर पर गोधूलि बेला (Twilight) के दौरान होती है,जब प्रकाश की तीव्रता कम होती है और धीरे-धीरे बदल रही होती है,जिससे प्रकाश संश्लेषण की दर श्वसन की दर के बराबर हो जाती है।

(D) सही विकल्प $D$ है।
वायुमंडलीय कार्बन डाइऑक्साइड $(CO_2)$ प्रकाश संश्लेषण के लिए एक सीमित कारक है।
$300 \, ppm$ की सांद्रता पर (जो लगभग वर्तमान परिवेश स्तर है),पौधे कुशलतापूर्वक प्रकाश संश्लेषण कर सकते हैं।
चूंकि $CO_2$ केल्विन चक्र के लिए एक प्राथमिक घटक है,इसलिए यह सांद्रता इष्टतम कार्बन स्थिरीकरण का समर्थन करती है,जिससे पौधे अच्छी तरह से विकसित होते हैं।

(D) कंपनसेशन पॉइंट प्रकाश की वह तीव्रता है जिस पर प्रकाश संश्लेषण की दर और श्वसन की दर बिल्कुल बराबर होती है।
इस बिंदु पर,श्वसन के दौरान उत्पादित $CO_2$ का उपयोग प्रकाश संश्लेषण द्वारा कर लिया जाता है,और प्रकाश संश्लेषण के दौरान उत्पादित $O_2$ का उपयोग श्वसन द्वारा कर लिया जाता है।
इसलिए,बाहरी वातावरण के साथ गैसों का कोई शुद्ध आदान-प्रदान नहीं होता है।

(C) पौधे दिन के दौरान प्रकाश संश्लेषण करते हैं ($O_2$ छोड़ते हैं) और $24$ घंटे के चक्र के दौरान श्वसन करते हैं ($CO_2$ छोड़ते हैं)। गोधूलि बेला (भोर या शाम) के समय,प्रकाश की तीव्रता ऐसी होती है कि प्रकाश संश्लेषण की दर श्वसन की दर के बिल्कुल बराबर हो जाती है। इसे क्षतिपूर्ति बिंदु (compensation point) कहा जाता है। इस विशिष्ट तीव्रता पर,प्रकाश संश्लेषण में उत्पन्न $O_2$ पूरी तरह से श्वसन द्वारा उपयोग कर लिया जाता है,और श्वसन में उत्पन्न $CO_2$ पूरी तरह से प्रकाश संश्लेषण द्वारा उपयोग कर लिया जाता है। परिणामस्वरूप,वातावरण के साथ गैसों का कोई शुद्ध आदान-प्रदान नहीं होता है।

(D) . रंध्रों का खुलना वास्तव में विभिन्न पर्यावरणीय कारकों और $K^+$ आयनों के प्रवेश द्वारा नियंत्रित होता है।
$B$. हालांकि अधिकांश एंजाइम प्रोटीन होते हैं (राइबोजाइम अपवाद हैं),सभी प्रोटीन एंजाइम के रूप में कार्य नहीं करते हैं।
$C$. सभी आवृतबीजी बीज वाले होते हैं,लेकिन अनावृतबीजी (gymnosperms) भी बीज वाले पौधे होते हैं,इसलिए यह कथन सही है।
$D$. यह कथन गलत है। श्वसन को प्रभावित करने वाले कारक (जैसे तापमान,$CO_2$ सांद्रता और $O_2$ की उपलब्धता) प्रकाश संश्लेषण को भी महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करते हैं,और इसका उल्टा भी संभव है। दोनों प्रक्रियाएं चयापचय रूप से जुड़ी हुई हैं और समान पर्यावरणीय मापदंडों से प्रभावित होती हैं।

(B) प्रकाश संश्लेषण एक ऐसी प्रक्रिया है जो तापमान के प्रति अत्यधिक संवेदनशील होती है क्योंकि इसमें RuBisCO जैसे एंजाइम शामिल होते हैं,जो उच्च तापमान पर आसानी से विकृत (denature) हो जाते हैं।
दूसरी ओर,श्वसन एक अपचयी (catabolic) प्रक्रिया है जिसमें एंजाइमेटिक प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला शामिल होती है जो आमतौर पर प्रकाश संश्लेषण में शामिल एंजाइमों की तुलना में अधिक ताप-स्थिर होती है।
इसलिए,जब तापमान $35^{\circ}C$ से अधिक हो जाता है,तो एंजाइमों के थर्मल निष्क्रियता और रंध्रों के बंद होने के कारण प्रकाश संश्लेषण की दर कम होने लगती है,जबकि श्वसन की दर लंबे समय तक बढ़ती रहती है या स्थिर रहती है और उसके बाद कम होती है।
इस प्रकार,प्रकाश संश्लेषण में गिरावट श्वसन में गिरावट से पहले होती है।

(B) $0$ इकाई की प्रकाश तीव्रता पर,प्रकाश संश्लेषण नहीं हो सकता क्योंकि प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रियाओं के लिए प्रकाश एक अनिवार्य आवश्यकता है।
हालाँकि,जीवित रहने के लिए ऊर्जा $(ATP)$ उत्पन्न करने के लिए पादप कोशिकाएं दिन के $24$ घंटे कोशिकीय श्वसन करना जारी रखती हैं।
श्वसन के दौरान,पौधे ऑक्सीजन का उपभोग करते हैं और उप-उत्पाद के रूप में कार्बन डाइऑक्साइड छोड़ते हैं।
चूंकि श्वसन द्वारा उत्पादित कार्बन डाइऑक्साइड का उपभोग करने के लिए कोई प्रकाश संश्लेषण नहीं हो रहा है,इसलिए शुद्ध परिणाम पर्यावरण में कार्बन डाइऑक्साइड का निकलना है।

(C) $DCMU$ (डाइक्लोरोफिनाइल डाइमिथाइल यूरिया) एक शक्तिशाली शाकनाशी है।
यह प्रकाश संश्लेषण में इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला को बाधित करके कार्य करता है।
विशेष रूप से,$DCMU$ $PS-II$ (फोटोसिस्टम $II$) में $D1$ प्रोटीन की $Q_B$ बाइंडिंग साइट से जुड़ जाता है,जिससे $PS-II$ से प्लास्टोक्विनोन तक इलेक्ट्रॉन का प्रवाह रुक जाता है।
यह अवरोध प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रियाओं को रोक देता है,जिससे $ATP$ और $NADPH$ का निर्माण नहीं हो पाता,जो केल्विन चक्र में कार्बन डाइऑक्साइड के स्थिरीकरण के लिए आवश्यक हैं।
अतः,यह कार्बन डाइऑक्साइड के स्थिरीकरण को रोककर पौधे को प्रभावी ढंग से मार देता है।

(A) $CO_2$ की सांद्रता प्रकाश संश्लेषण के लिए एक महत्वपूर्ण कारक है। हालांकि $CO_2$ पौधों की वृद्धि के लिए आवश्यक है,लेकिन इष्टतम स्तर से अधिक $CO_2$ की मात्रा पौधों में शारीरिक तनाव और विषाक्तता पैदा कर सकती है। $CO_2$ की उच्च सांद्रता रंध्रों (stomatal) के बंद होने का कारण बन सकती है,वाष्पोत्सर्जन को कम कर सकती है और चयापचय प्रक्रियाओं को बाधित कर सकती है,जो अंततः पौधे की समग्र वृद्धि को रोक देती है।

(A) दृश्य प्रकाश (विशेष रूप से प्रकाश संश्लेषण के लिए सक्रिय विकिरण या $PAR$) पौधों के लिए प्रकाश संश्लेषण करने हेतु ऊर्जा का प्राथमिक स्रोत है। चूंकि प्रकाश संश्लेषण बायोमास उत्पादन और वृद्धि के लिए मूलभूत प्रक्रिया है,इसलिए पौधों को दृश्य प्रकाश प्रदान करने से वे कार्बोहाइड्रेट का संश्लेषण कर पाते हैं,जो सीधे तौर पर उनकी सामान्य वृद्धि और विकास का समर्थन करता है।

(B) पौधे मुख्य रूप से प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के लिए $CO_2$ पर निर्भर करते हैं,जो उनके विकास और अस्तित्व के लिए आवश्यक है।
हालांकि पौधों को कोशिकीय श्वसन के लिए $O_2$ की भी आवश्यकता होती है,लेकिन मुख्य गैस जो उनकी स्वपोषी प्रकृति और बायोमास उत्पादन को निर्धारित करती है,वह $CO_2$ है।
इसलिए,दिए गए विकल्पों में से पादप जीवन के लिए $CO_2$ की उपलब्धता सबसे महत्वपूर्ण कारक है।

(B) पत्ती की सतह पर जमा धूल एक भौतिक अवरोध के रूप में कार्य करती है।
धूल की यह परत पत्ती की सतह तक पहुँचने वाले सूर्य के प्रकाश की तीव्रता को कम कर देती है।
चूंकि रंध्रों का खुलना प्रकाश पर निर्भर करता है,इसलिए प्रकाश की तीव्रता में कमी के कारण रंध्र बंद हो जाते हैं।

(C) सही उत्तर $C$ है।
शैवाल जलीय पारिस्थितिकी तंत्र में प्राथमिक उत्पादक होते हैं।
बड़े जलाशयों में,प्रकाश संश्लेषण की गतिविधि के लिए उपलब्ध सतह का क्षेत्रफल बहुत अधिक होता है और पादप प्लवक (जैसे शैवाल) का घनत्व अत्यधिक होता है।
ये जीव प्रकाश संश्लेषण के माध्यम से कार्बनिक खाद्य सामग्री को संश्लेषित करने के लिए सौर ऊर्जा को कुशलतापूर्वक पकड़ते हैं।
स्थलीय पौधों की तुलना में,बड़े जलाशयों में शैवाल की तीव्र वृद्धि दर और उच्च जैवभार उत्पादन प्रति इकाई क्षेत्र में सौर ऊर्जा के अधिकतम अवशोषण की अनुमति देता है।

(B) क्षतिपूर्ति बिंदु (Compensation point) प्रकाश की वह विशिष्ट तीव्रता है जिस पर पौधे में प्रकाश संश्लेषण की दर श्वसन की दर के बिल्कुल बराबर होती है।
इस बिंदु पर,श्वसन के दौरान उत्पादित $CO_2$ की मात्रा प्रकाश संश्लेषण द्वारा पूरी तरह से उपयोग कर ली जाती है,और प्रकाश संश्लेषण के दौरान उत्पादित $O_2$ की मात्रा श्वसन द्वारा पूरी तरह से उपयोग कर ली जाती है।
परिणामस्वरूप,पौधे और वातावरण के बीच गैसों का कोई शुद्ध आदान-प्रदान नहीं होता है।
इसलिए,सही विकल्प $B$ है।