Factors affecting photosynthesis Questions in Hindi

(D) कार्बन डाइऑक्साइड $(CO_2)$ प्रकाश संश्लेषण के लिए एक प्रमुख सीमित कारक है।
सामान्य वायुमंडलीय स्थितियों में,$CO_2$ की सांद्रता लगभग $360-400 \ ppm$ होती है।
अधिकांश $C_3$ पौधे उच्च $CO_2$ सांद्रता ($500-600 \ ppm$ तक) पर प्रकाश संश्लेषण की दर और बायोमास उत्पादन में वृद्धि दिखाते हैं,जिसे $CO_2$ फर्टिलाइजेशन प्रभाव के रूप में जाना जाता है।
इसलिए,$400 \ ppm$ की सांद्रता उस सीमा के भीतर है जो पौधों में स्वस्थ विकास और प्रकाश संश्लेषण को बढ़ावा देती है।

(B) स्वांगीकरण कोशिकाओं (पर्णमध्योतक कोशिकाओं) में प्रकाश संश्लेषण के अंतिम उत्पादों,जैसे शर्करा और स्टार्च का संचय होने से इस प्रक्रिया में फीडबैक अवरोध (feedback inhibition) उत्पन्न होता है। इसे उत्पाद अवरोध (product inhibition) के रूप में जाना जाता है। जैसे-जैसे इन उत्पादों की सांद्रता बढ़ती है,प्रकाश संश्लेषण की दर कम हो जाती है क्योंकि पादप संश्लेषित भोजन का उपयोग या परिवहन इतनी तेजी से नहीं कर पाता है कि चयापचय गतिविधि की प्रारंभिक दर बनी रहे।

(D) पृथ्वी पर सभी पारिस्थितिक तंत्रों के लिए सूर्य ऊर्जा का अंतिम स्रोत है।
हालाँकि,आपतित सौर विकिरण का केवल एक छोटा हिस्सा ही प्रकाश संश्लेषी सक्रिय विकिरण $(PAR)$ होता है।
पौधे $PAR$ के केवल $2-10\%$ का ही उपयोग कर पाते हैं।
जब पृथ्वी की सतह पर पहुँचने वाले कुल आपतित सौर विकिरण पर विचार किया जाता है,तो उच्च श्रेणी के पौधे कार्बनिक पदार्थ बनाने के लिए प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में केवल $1-2\%$ का ही उपयोग करते हैं।

(C) सोलेराइजेशन एक ऐसी घटना है जिसमें प्रकाश की अत्यधिक तीव्रता के कारण क्लोरोफिल वर्णकों का फोटो-ऑक्सीकरण होता है और वे नष्ट हो जाते हैं। यह प्रक्रिया प्रकाश संश्लेषण को बाधित करती है और अंततः प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों के संचय के कारण कोशिका के घटकों या पादप ऊतकों की मृत्यु हो सकती है।

(D) प्रकाश संश्लेषण एक जटिल शारीरिक प्रक्रिया है जिसे कुशलतापूर्वक होने के लिए कई प्रमुख कारकों की आवश्यकता होती है।
$1$. $\text{प्रकाश}$: यह क्लोरोफिल में इलेक्ट्रॉनों के उत्तेजना के लिए आवश्यक ऊर्जा प्रदान करता है।
$2$. $\text{क्लोरोफिल}$: यह वर्णक प्रकाश ऊर्जा को पकड़ने के लिए आवश्यक है।
$3$. $\text{पानी}$ $(H_2O)$: यह प्रकाश-अपघटन (photolysis) के माध्यम से इलेक्ट्रॉनों और प्रोटॉन के स्रोत के रूप में कार्य करता है।
$4$. $\text{कार्बन डाइऑक्साइड}$ $(CO_2)$: यह कार्बोहाइड्रेट के संश्लेषण के लिए कच्चा माल है।
$5$. $\text{अनुकूलतम तापमान}$: केल्विन चक्र और प्रकाश अभिक्रियाओं में शामिल एंजाइम एक विशिष्ट तापमान सीमा के भीतर बेहतर ढंग से कार्य करते हैं।
चूंकि ये सभी कारक प्रक्रिया के लिए आवश्यक हैं, इसलिए सही उत्तर $D$ है।

(A) प्रकाश संश्लेषण की दर कई बाहरी कारकों जैसे प्रकाश की तीव्रता,प्रकाश की गुणवत्ता (तरंग दैर्ध्य),कार्बन डाइऑक्साइड की सांद्रता और तापमान से प्रभावित होती है।
प्रकाश की अवधि (photoperiod) मुख्य रूप से पौधों में पुष्पन और अन्य विकासात्मक प्रक्रियाओं को प्रभावित करती है,न कि प्रकाश संश्लेषण की तात्कालिक दर को।
इसलिए,प्रकाश संश्लेषण की दर सीधे तौर पर प्रकाश की अवधि पर निर्भर नहीं करती है।

(C) प्रकाश संश्लेषण एक प्रकाश-निर्भर प्रक्रिया है। जैसे-जैसे प्रकाश की तीव्रता बढ़ती है,प्रकाश संश्लेषण की दर एक निश्चित बिंदु तक बढ़ती है। हालाँकि,बहुत अधिक प्रकाश तीव्रता पर,प्रकाश संश्लेषण की दर और अधिक नहीं बढ़ती है क्योंकि अन्य कारक (जैसे $CO_2$ की सांद्रता या तापमान) सीमित कारक बन जाते हैं। इसके अलावा,अत्यधिक तीव्र प्रकाश क्लोरोफिल के फोटो-ऑक्सीकरण का कारण बन सकता है,जिससे प्रकाश संश्लेषण की दर में कमी आती है। इसलिए,प्रकाश संश्लेषण मध्यम प्रकाश तीव्रता पर अधिकतम होता है,न कि निरंतर तीव्र प्रकाश पर।

(C) ब्लैकमेन के सीमित कारकों के नियम के अनुसार,किसी भी शारीरिक प्रक्रिया की दर उस कारक द्वारा सीमित होती है जो उसकी इष्टतम आवश्यकता की तुलना में सबसे कम मात्रा में मौजूद होता है।
वायुमंडल में $CO_2$ की सांद्रता बहुत कम $(0.03-0.04\%)$ है,जो अधिकांश $C_3$ और $C_4$ पौधों में प्रकाश संश्लेषण के लिए संतृप्ति बिंदु से काफी कम है।
इसलिए,दिन के दौरान सामान्य परिस्थितियों में प्रकाश संश्लेषण के लिए $CO_2$ की सांद्रता मुख्य सीमित कारक है।

(B) जलोद्भिद (जलीय पौधे) पानी में डूबे रहते हैं। यद्यपि वायुमंडलीय $CO_2$ का पानी में विसरण धीमा होता है,लेकिन इन पौधों ने प्रकाश संश्लेषण के लिए कार्बन के स्रोत के रूप में पानी में घुले हुए बाइकार्बोनेट आयनों $(HCO_3^-)$ का उपयोग करने के लिए अनुकूलन किया है। इसलिए,वे पानी में घुली हुई $CO_2$ की कम सांद्रता से सीमित नहीं होते हैं,क्योंकि वे अपने ऊतकों के भीतर $HCO_3^-$ को कुशलतापूर्वक $CO_2$ में परिवर्तित कर सकते हैं।

(D) सीमाकारी कारकों का नियम $F.F. Blackman$ द्वारा $1905$ में प्रस्तावित 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 बदल दी जाए तो यह सीधे प्रक्रिया को प्रभावित करता है।

(B) सीमाकारी कारकों का नियम (Law of Limiting Factors) $F. F. Blackman$ 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 होती है जो अपने न्यूनतम मान के सबसे निकट होता है।
यह कारक प्रक्रिया की दर को सीमित करने के लिए सीधे तौर पर जिम्मेदार होता है और इसे सीमाकारी कारक कहा जाता है।

(C) प्रकाश संश्लेषण एक एंजाइमी प्रक्रिया है,और एंजाइमों की गतिविधि तापमान पर अत्यधिक निर्भर करती है।
अधिकांश $C_3$ पौधों के लिए,प्रकाश संश्लेषण के लिए अनुकूलतम तापमान $20 ^\circ C$ से $25 ^\circ C$ के बीच होता है।
$C_4$ पौधों के लिए,अनुकूलतम तापमान आमतौर पर अधिक होता है,जो अक्सर $30 ^\circ C$ से $45 ^\circ C$ के बीच होता है।
मानक पाठ्यपुस्तकों में प्रकाश संश्लेषण के लिए दी गई सामान्य सीमा को देखते हुए,सबसे उपयुक्त सीमा $20 - 35 ^\circ C$ है क्योंकि यह विभिन्न प्रकार के पौधों के लिए इष्टतम गतिविधि स्तरों को शामिल करती है।

(B) क्षतिपूर्ति बिंदु (Compensation point) प्रकाश की वह तीव्रता है जिस पर पादप में प्रकाश संश्लेषण की दर और श्वसन की दर बिल्कुल समान होती है।
इस विशिष्ट बिंदु पर,श्वसन के दौरान उत्पन्न $CO_2$ की मात्रा प्रकाश संश्लेषण द्वारा पूरी तरह से उपयोग कर ली जाती है,और प्रकाश संश्लेषण के दौरान उत्पन्न $O_2$ की मात्रा श्वसन द्वारा पूरी तरह से उपयोग कर ली जाती है।
इसलिए,पादप और आसपास के पर्यावरण के बीच गैसों का कोई शुद्ध (net) आदान-प्रदान नहीं होता है।

(C) प्रकाश संश्लेषण में सीमित 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 होती है जो अपने न्यूनतम मान के सबसे निकट होता है। इस कारक को सीमित कारक (limiting factor) कहा जाता है क्योंकि यह प्रक्रिया की दर को सीधे प्रभावित करता है।

(B) प्रकाश संश्लेषण एक एंजाइमी प्रक्रिया है जो तापमान के प्रति अत्यधिक संवेदनशील होती है। केल्विन चक्र और प्रकाश अभिक्रियाओं में शामिल अधिकांश एंजाइमों के लिए एक इष्टतम तापमान सीमा होती है। जब तापमान $35^{\circ}C$ से अधिक हो जाता है,तो प्रकाश संश्लेषण में शामिल एंजाइम (जैसे RuBisCO) तेजी से विकृत होने लगते हैं या अपनी दक्षता खो देते हैं। श्वसन,हालांकि यह भी एक एंजाइमी प्रक्रिया है,सामान्यतः प्रकाश संश्लेषण की तुलना में अधिक ताप-स्थिर होता है। इसलिए,जैसे-जैसे तापमान इष्टतम स्तर से काफी ऊपर बढ़ता है,प्रकाश संश्लेषण की दर श्वसन की दर की तुलना में बहुत अधिक तेजी से गिरती है।

(D) पादप के छोटे अंकुरों में क्लोरोफिल का निर्माण एक प्रकाश-निर्भर प्रक्रिया है।
प्रकाश की अनुपस्थिति में,अंकुर इटीओलेटेड (पीले और लंबे) हो जाते हैं।
जब उन्हें प्रकाश के संपर्क में लाया जाता है,तो क्लोरोफिल का संश्लेषण शुरू हो जाता है,जिससे पादप प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया शुरू कर सकते हैं।
इसलिए,प्रकाश क्लोरोफिल के निर्माण के लिए आवश्यक कारक है।

(B) आवृतबीजी पौधों में क्लोरोफिल का संश्लेषण एक प्रकाश-निर्भर प्रक्रिया है।
प्रकाश क्लोरोफिल के जैव-संश्लेषण के लिए आवश्यक एंजाइमों को सक्रिय करने के लिए एक संकेत के रूप में कार्य करता है।
प्रकाश की अनुपस्थिति में,पौधे एटियोलेटेड (etiolated) हो जाते हैं और क्लोरोफिल का उत्पादन करने में विफल रहते हैं,जिससे वे हल्के पीले रंग के दिखाई देते हैं।
इसलिए,आवृतबीजी पौधों में क्लोरोफिल के संश्लेषण के लिए प्रकाश अनिवार्य है।

(D) शाकनाशी वे रसायन हैं जिनका उपयोग अवांछित पौधों (खरपतवार) को नियंत्रित करने या नष्ट करने के लिए किया जाता है।
कई शाकनाशी,जैसे कि यूरिया या ट्राइज़ीन समूह से संबंधित,प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में हस्तक्षेप करके कार्य करते हैं।
$1$. वे जल के प्रकाश-अपघटन (photolysis) को रोकते हैं,जो प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रियाओं के दौरान जल के अणुओं का $H^+$,इलेक्ट्रॉनों और $O_2$ में विभाजन है।
$2$. परिणामस्वरूप,यह $O_2$ के उत्सर्जन में बाधा उत्पन्न करता है।
$3$. कुछ शाकनाशी कार्बनिक विलेयों (भोजन) के स्रोत से सिंक तक स्थानांतरण में भी हस्तक्षेप करते हैं,जिससे पौधे को पोषण मिलना बंद हो जाता है।
चूंकि ये सभी प्रभाव विभिन्न शाकनाशियों की क्रिया से जुड़े हैं,इसलिए सही उत्तर $D$ है।

(D) शाकनाशी वे रासायनिक पदार्थ हैं जिनका उपयोग अवांछित पौधों (खरपतवार) को नियंत्रित करने या नष्ट करने के लिए किया जाता है।
कई शाकनाशी,जैसे कि $DCMU$ ($3$-($3$,$4$-dichlorophenyl)$-1,1-$dimethylurea),प्रकाश संश्लेषण में इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला को अवरुद्ध करके कार्य करते हैं।
विशेष रूप से,वे जल के प्रकाश-अपघटन (photolysis) को रोकते हैं,जो जल के अणुओं का प्रकाश-निर्भर विभाजन है।
चूंकि जल का प्रकाश-अपघटन प्रकाश संश्लेषण के दौरान $O_2$ की मुक्ति के लिए जिम्मेदार है,इसलिए इसका अवरोध सीधे $O_2$ के उत्सर्जन को रोकता है।
इसके अलावा,कुछ शाकनाशी फ्लोएम (phloem) के माध्यम से कार्बनिक विलेयों (शर्करा) के स्थानांतरण के लिए आवश्यक चयापचय प्रक्रियाओं में हस्तक्षेप करते हैं।
इसलिए,सूचीबद्ध सभी विकल्प विभिन्न प्रकार के शाकनाशियों के ज्ञात प्रभाव हैं।

(A) बाह्य कारक वे पर्यावरणीय स्थितियाँ हैं जो पादपों की वृद्धि और विकास को प्रभावित करती हैं।
प्रकाश,जल और प्रदूषक सभी पर्यावरणीय (बाह्य) कारक हैं।
एंजाइम जैविक उत्प्रेरक होते हैं जो चयापचय प्रक्रियाओं को विनियमित करने के लिए पादप कोशिकाओं के भीतर संश्लेषित होते हैं; इसलिए,उन्हें आंतरिक कारक माना जाता है।

(B) सही उत्तर $B$ है।
कथन $B$ गलत है क्योंकि $C_4$ पौधे उच्च तापमान पर प्रकाश संश्लेषण की उच्च दर प्रदर्शित करते हैं,जबकि $C_3$ पौधों के लिए तापमान का अनुकूलन कम होता है।
$C_4$ पौधे गर्म वातावरण के लिए अनुकूलित होते हैं और उनमें प्रकाश श्वसन (photorespiration) को कम करने की क्रियाविधि होती है,जो उन्हें उच्च तापमान पर कुशलतापूर्वक कार्य करने की अनुमति देती है।
इसके विपरीत,$C_3$ पौधे ठंडे तापमान पर बेहतर प्रदर्शन करते हैं।
अन्य कथन सही हैं:
$1$. $CO_2$ सांद्रता को $0.05\%$ तक बढ़ाना $C_3$ पौधों के लिए उर्वरक के रूप में कार्य करता है।
$2$. टमाटर और शिमला मिर्च ग्रीनहाउस फसलें हैं जिन्हें $CO_2$-समृद्ध वातावरण में उगाया जाता है।
$3$. $CO_2$ स्थिरीकरण के लिए प्रकाश संतृप्ति पूर्ण सूर्य के प्रकाश के $10\%$ पर होती है,सिवाय छाया में उगने वाले पौधों के।

(C) छाया में या घने जंगलों में उगने वाले पौधों के लिए प्रकाश एक सीमित कारक होता है क्योंकि वहां प्रकाश की तीव्रता कम होती है।
हालांकि,मरुस्थल (रेगिस्तान) में उगने वाले पौधों के लिए प्रकाश प्रचुर मात्रा में उपलब्ध होता है और यह शायद ही कभी एक सीमित कारक होता है क्योंकि वे दिन के अधिकांश समय सीधे सूर्य के प्रकाश के संपर्क में रहते हैं।
ऐसे वातावरण में,प्रकाश संश्लेषण के लिए पानी की उपलब्धता या तापमान जैसे अन्य कारकों के सीमित कारक होने की संभावना अधिक होती है।

(C) सीमाकारी कारकों का नियम $F.F. Blackman$ द्वारा $1905$ में दिया गया था।
इस नियम के अनुसार,यदि कोई शारीरिक प्रक्रिया कई अलग-अलग कारकों द्वारा नियंत्रित होती है,तो प्रक्रिया की दर उस कारक द्वारा सीमित होती है जो अपनी इष्टतम आवश्यकता के सापेक्ष सबसे कम मात्रा में मौजूद होता है।
इस कारक को सीमाकारी कारक (limiting factor) के रूप में जाना जाता है।

(D) कथन $(I)$ सही है: घने जंगलों या छायादार क्षेत्रों में जहाँ प्रकाश एक सीमित कारक है,वाष्पीकरण और वाष्पोत्सर्जन कम होने के कारण आर्द्रता आमतौर पर अधिक होती है।
कथन $(II)$ सही है: प्रकाश की उच्च तीव्रता क्लोरोफिल के फोटो-ऑक्सीकरण की ओर ले जाती है,जो वर्णक को नुकसान पहुँचाती है और प्रकाश संश्लेषण की दर को कम करती है।
कथन $(III)$ सही है: $C_4$ पौधे उच्च तापमान के लिए अनुकूलित होते हैं और $C_3$ पौधों की तुलना में उच्च तापमान पर अधिक प्रकाश संश्लेषक दक्षता प्रदर्शित करते हैं,जिनका इष्टतम तापमान कम होता है।
चूँकि सभी कथन $(I)$,$(II)$,और $(III)$ तथ्यात्मक रूप से सही हैं,इसलिए कोई भी वाक्य गलत नहीं है।
अतः,सही विकल्प $D$ है।

(A) प्रकाश संश्लेषण मुख्य रूप से प्रकाश संश्लेषी वर्णकों,मुख्य रूप से क्लोरोफिल $a$ और $b$ द्वारा प्रकाश ऊर्जा के अवशोषण से होता है।
प्रकाश संश्लेषण के क्रिया स्पेक्ट्रम (action spectrum) के अनुसार,दृश्य प्रकाश स्पेक्ट्रम के लाल और नीले क्षेत्रों में प्रकाश संश्लेषण की दर सबसे अधिक होती है।
दिए गए विकल्पों में से,लाल प्रकाश प्रकाश संश्लेषण के लिए सबसे प्रभावी है,जबकि हरा प्रकाश सबसे कम प्रभावी है क्योंकि यह पत्तियों द्वारा अधिकांशतः परावर्तित कर दिया जाता है।

(D) सही उत्तर $D$ (शिमला मिर्च) है।
$C_3$ पौधे वे होते हैं जो कार्बन स्थिरीकरण के प्राथमिक मार्ग के रूप में केल्विन चक्र का उपयोग करते हैं।
शिमला मिर्च $(Capsicum \text{ } annuum)$ एक $C_3$ पौधा है जिसे अक्सर ग्रीनहाउस में उपज और गुणवत्ता बढ़ाने के लिए उगाया जाता है।
गन्ना एक $C_4$ पौधा है।
पाइनस एक अनावृतबीजी (gymnosperm) पौधा है और आमतौर पर इस संदर्भ में ग्रीनहाउस फसल के रूप में वर्गीकृत नहीं किया जाता है।
गाजर एक जड़ वाली सब्जी है, लेकिन शिमला मिर्च $CO_2$ निषेचन प्रयोगों के संदर्भ में $C_3$ ग्रीनहाउस फसल का एक उत्कृष्ट उदाहरण है।

(A) सही है: $C_3$ पादप उच्च $CO_2$ स्तर के साथ प्रकाश संश्लेषण में वृद्धि दिखाते हैं,जबकि $C_4$ पादप $CO_2$ के बहुत कम स्तर पर संतृप्ति दिखाते हैं।
$R$ सही है: वातावरण में $CO_2$ की वर्तमान सांद्रता $0.03-0.04$ प्रतिशत है। सांद्रता में $0.05$ प्रतिशत (या $500 \ ppm$) तक की वृद्धि कई पादपों में,विशेष रूप से $C_3$ पादपों में $CO_2$ स्थिरीकरण की दर में वृद्धि करती है।

(D) सही उत्तर $D$ है।
$A$: उच्च प्रकाश तीव्रता क्लोरोफिल के फोटो-ऑक्सीकरण का कारण बनती है,जिससे प्रकाश संश्लेषण की दर कम हो जाती है। यह कथन सही है।
$B$: $C_3$ पौधे बढ़े हुए $CO_2$ स्तरों के प्रति प्रतिक्रिया दिखाते हैं,और संतृप्ति $450 \ \mu L L^{-1}$ से अधिक स्तरों पर होती है। यह कथन सही है।
$C$: $C_3$ पौधे उच्च $CO_2$ सांद्रता के साथ प्रकाश संश्लेषण की बढ़ी हुई दर दिखाते हैं,क्योंकि वे वर्तमान $CO_2$ स्तरों द्वारा सीमित होते हैं। यह कथन सही है।
$D$: $C_4$ पौधे लगभग $360 \ \mu L L^{-1}$ पर संतृप्ति दिखाते हैं,न कि $260 \ \mu L L^{-1}$ पर। इसलिए,यह कथन गलत है।

(C) सीमाकारी कारकों का नियम $F. F. Blackman$ द्वारा $1905$ में दिया गया था।
यह नियम बताता है कि 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 कारक प्रक्रिया की दर को सीमित करने के लिए सीधे तौर पर जिम्मेदार होता है,इसलिए इसे सीमाकारी कारक (limiting factor) कहा जाता है।

(A) ब्लैकमेन का सीमाकारी कारकों का नियम बताता है कि जब कोई प्रक्रिया कई अलग-अलग कारकों द्वारा निर्धारित होती है,तो उस प्रक्रिया की दर सबसे धीमे कारक द्वारा सीमित होती है।
यह नियम $F.F. \text{Blackman}$ द्वारा $1905$ में विशेष रूप से प्रकाश संश्लेषण की दर के संदर्भ में दिया गया था।
इस नियम के अनुसार,यदि कोई पौधा प्रकाश संश्लेषण कर रहा है,तो उसकी दर उस कारक द्वारा निर्धारित होगी जो उसकी आवश्यकता के सापेक्ष सबसे कम मात्रा में मौजूद है,जैसे कि प्रकाश की तीव्रता,$CO_2$ की सांद्रता,या तापमान।

(D) पौधे जीवित जीव हैं जो जीवित रहने और बढ़ने के लिए अपने पर्यावरण के साथ परस्पर क्रिया करते हैं।
बाहरी कारक, जिन्हें अजैविक कारकों के रूप में भी जाना जाता है, पौधों के शरीर क्रिया विज्ञान और विकास में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।
$1$. $\text{प्रकाश}$: प्रकाश संश्लेषण, प्रकाशानुवर्तन और पुष्पन के लिए आवश्यक है।
$2$. $\text{जल}$: चयापचय प्रक्रियाओं, पोषक तत्वों के परिवहन और स्फीति बनाए रखने के लिए आवश्यक है।
$3$. $\text{तापमान}$: एंजाइमी प्रतिक्रियाओं, श्वसन और वाष्पोत्सर्जन की दर को प्रभावित करता है।
चूंकि ये सभी कारक पौधों के जीवन को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करते हैं, इसलिए सही उत्तर $\text{उपरोक्त सभी}$ है।

(B) स्थलीय आवासों में,पौधे स्थानीय जलवायु,विशेष रूप से तापमान और वर्षा के पैटर्न को प्रभावित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।
वाष्पोत्सर्जन वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा पौधों के वायवीय भागों,जैसे पत्तियों से पानी वाष्प के रूप में बाहर निकलता है।
यह प्रक्रिया वायुमंडल में जल वाष्प छोड़ती है,जो स्थानीय आर्द्रता में योगदान करती है और बादल निर्माण तथा वर्षा को प्रभावित कर सकती है।
इसके अतिरिक्त,वाष्पोत्सर्जन का शीतलन प्रभाव आसपास के वातावरण के तापमान को नियंत्रित करने में मदद करता है।
अतः,वाष्पोत्सर्जन एक प्रमुख जैविक प्रक्रिया है जो स्थलीय पारिस्थितिक तंत्र के सूक्ष्म जलवायु को प्रभावित करती है।

(D) अधिकांश द्विबीजपत्री पौधों में,पत्ती की निचली सतह गैस विनिमय के लिए बेहतर अनुकूलित होती है क्योंकि इसमें रंध्रों (stomata) का घनत्व अधिक होता है। रंध्रों को निचली सतह पर रखने से वे सीधी धूप से बचे रहते हैं,जिससे वाष्पोत्सर्जन की दर कम हो जाती है,जबकि प्रकाश संश्लेषण के लिए $CO_2$ का अवशोषण और $O_2$ का निष्कासन कुशलतापूर्वक होता रहता है।

(B) भारत के पूर्वी राज्यों में मानसून के मौसम के दौरान आसमान में बादलों का घनत्व बहुत अधिक होता है।
प्रकाश संश्लेषण एक प्रकाश-निर्भर प्रक्रिया है।
मानसून के दौरान,लगातार बादल छाए रहने के कारण पौधों तक पहुँचने वाले सूर्य के प्रकाश की तीव्रता और अवधि में काफी कमी आ जाती है।
चूंकि प्रकाश प्रकाश संश्लेषण के लिए एक सीमित कारक है,इसलिए प्रकाश की कम उपलब्धता के कारण प्रकाश संश्लेषण की दर कम हो जाती है,जिससे अंततः धान का उत्पादन कम हो जाता है।

(A) 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 होती है जो अपने न्यूनतम मान के सबसे निकट होता है,और इस कारक को सीमाकारी कारक (limiting factor) कहा जाता है।

(A) जब पौधे कम तीव्रता वाले प्रकाश (छायादार स्थितियों) में उगते हैं,तो वे प्रकाश के अवशोषण को अधिकतम करने के लिए रूपात्मक और शारीरिक अनुकूलन प्रदर्शित करते हैं। ऐसा ही एक अनुकूलन यह है कि पौधा प्रकाश अवशोषण के लिए सतह क्षेत्र को बढ़ाने हेतु चौड़ी पत्तियां या बड़ी प्रकाश संश्लेषक इकाइयां विकसित करता है। यह पौधे को सीमित प्रकाश उपलब्धता के बावजूद प्रकाश संश्लेषण की कुशल दर बनाए रखने में मदद करता है।

(C) सही उत्तर $C$ है।
$C_3$ पौधों के लिए प्रकाश संश्लेषण का इष्टतम तापमान कम होता है,जबकि $C_4$ पौधों का इष्टतम तापमान अधिक होता है और वे उच्च तापमान पर बेहतर प्रतिक्रिया देते हैं।
विकल्प $A$ सही है क्योंकि $CO_2$ स्थिरीकरण के लिए प्रकाश संतृप्ति पूर्ण सूर्य के प्रकाश के $10\%$ पर होती है।
विकल्प $B$ सही है क्योंकि वर्तमान वायुमंडलीय $CO_2$ सांद्रता $C_3$ पौधों के लिए सीमित है,और $0.05\%$ तक की वृद्धि प्रकाश संश्लेषण की दर को बढ़ाती है।
विकल्प $D$ सही है क्योंकि टमाटर और शिमला मिर्च जैसी फसलों को ग्रीनहाउस में $CO_2$ समृद्ध वातावरण में उगाया जाता है ताकि उपज बढ़ सके।

(A) प्रकाश संश्लेषण एक एंजाइमी प्रक्रिया है और एंजाइम तापमान के प्रति संवेदनशील होते हैं। जैसे ही तापमान $35^{\circ}C$ से ऊपर बढ़ता है,प्रकाश संश्लेषण में शामिल एंजाइम (जैसे RuBisCO) विकृत (denature) होने लगते हैं,जिससे प्रकाश संश्लेषण की दर में भारी गिरावट आती है। इसके विपरीत,प्रकाश संश्लेषण की तुलना में श्वसन उच्च तापमान के प्रति कम संवेदनशील होता है। इसलिए,$35^{\circ}C$ से अधिक तापमान पर,प्रकाश संश्लेषण की दर श्वसन दर की तुलना में काफी तेजी से घटती है।

(D) रंध्र पौधों की पत्तियों और अन्य वायवीय भागों की बाह्यत्वचा पर मौजूद छोटे छिद्र होते हैं,जो गैसों के आदान-प्रदान और वाष्पोत्सर्जन की सुविधा प्रदान करते हैं।
जलमग्न जलोद्भिदों (जो पौधे पूरी तरह से पानी के नीचे उगते हैं) में रंध्र अनुपस्थित होते हैं क्योंकि गैसों का आदान-प्रदान सीधे पानी में विसरण (diffusion) के माध्यम से पौधे की सतह द्वारा होता है।
अतः,सही विकल्प $D$ है।

(C) $CO_2$ क्षतिपूर्ति बिंदु ($CO_2$ compensation point) को वायुमंडल में $CO_2$ की उस विशिष्ट सांद्रता के रूप में परिभाषित किया जाता है जिस पर प्रकाश संश्लेषण की दर श्वसन की दर के बिल्कुल बराबर होती है।
इस बिंदु पर,पौधे और वायुमंडल के बीच $CO_2$ का शुद्ध आदान-प्रदान शून्य होता है,जिसका अर्थ है कि श्वसन द्वारा उत्पादित $CO_2$ पूरी तरह से प्रकाश संश्लेषण द्वारा उपयोग कर लिया जाता है।
अतः,कथन सही है।
कारण में कहा गया है कि क्षतिपूर्ति बिंदु तब प्राप्त होता है जब $CO_2$ का उपयोग श्वसन द्वारा उत्पन्न $CO_2$ से कम होता है,जो कि गलत है।
क्षतिपूर्ति बिंदु पर,$CO_2$ के उपयोग की दर और $CO_2$ के निकलने (श्वसन) की दर बिल्कुल समान होती है।
इसलिए,कथन सही है,लेकिन कारण गलत है।

(A) $D.C.M.U.$ (Dichlorophenyl dimethyl urea) एक शक्तिशाली शाकनाशी (herbicide) है जो प्रकाशसंश्लेषण अवरोधक के रूप में कार्य करता है।
यह विशेष रूप से $Q_B$ बाइंडिंग साइट से जुड़कर फोटोसिस्टम $II$ $(PSII)$ से प्लास्टोक्विनोन तक इलेक्ट्रॉन प्रवाह को रोकता है।
चूंकि इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला अवरुद्ध हो जाती है,इसलिए जल का प्रकाश-अपघटन (जिसके लिए ऑक्सीकृत $P_{680}$ प्रतिक्रिया केंद्र को इलेक्ट्रॉनों की निरंतर आपूर्ति की आवश्यकता होती है) भी बाधित हो जाता है।
अतः,कथन और कारण दोनों सही हैं,और कारण,कथन की सही व्याख्या करता है।

(N/A) प्रकाश प्रकाश संश्लेषण के लिए एक सीमित कारक है। छाया में रहने पर पत्तियों को प्रकाश संश्लेषण के लिए कम प्रकाश मिलता है।
इसलिए,छाया में स्थित पत्तियां या पौधे धूप में रखे गए पौधों की तुलना में कम प्रकाश संश्लेषण करते हैं।
प्रकाश संश्लेषण की दर को बढ़ाने के लिए,छाया में मौजूद पत्तियों में क्लोरोफिल वर्णक की मात्रा अधिक होती है।
क्लोरोफिल की यह बढ़ी हुई मात्रा पत्तियों द्वारा अवशोषित प्रकाश की मात्रा को बढ़ाती है,जिससे प्रकाश संश्लेषण की दक्षता में सुधार होता है।
अतः,छाया में रहने वाली पत्तियां या पौधे धूप में रखे गए पौधों की तुलना में अधिक गहरे हरे रंग के होते हैं।

(N/A) प्रकाश उस क्षेत्र में एक सीमित कारक है जहाँ प्रकाश संश्लेषण की दर प्रकाश की तीव्रता में वृद्धि के साथ रैखिक रूप से बढ़ती है। दिए गए ग्राफ में,यह पहले तीर द्वारा इंगित प्रारंभिक बढ़ते क्षेत्र के अनुरूप है।
$(b)$ उस क्षेत्र में जहाँ प्रकाश संश्लेषण की दर स्थिर हो जाती है (पठार क्षेत्र),प्रकाश अब एक सीमित कारक नहीं रहता है। अन्य कारक जैसे तापमान,कार्बन डाइऑक्साइड की सांद्रता,या पानी की उपलब्धता सीमित कारक बन जाते हैं।
$(c)$ वह बिंदु जहाँ वक्र सपाट हो जाता है,प्रकाश संतृप्ति बिंदु (light saturation point) को दर्शाता है। इस तीव्रता पर,प्रकाश संश्लेषण की दर अपने अधिकतम स्तर तक पहुँच जाती है,और प्रकाश की तीव्रता में और वृद्धि करने से प्रकाश संश्लेषण की दर में वृद्धि नहीं होती है।

(N/A) प्रकाश-संश्लेषण आंतरिक और बाह्य दोनों कारकों से प्रभावित होता है।
आंतरिक कारक: इसमें पत्तियों की संख्या,आकार,आयु और अभिविन्यास,पर्णमध्योतक कोशिकाएं और हरितलवक,आंतरिक $CO_2$ सांद्रता और क्लोरोफिल की मात्रा शामिल हैं।
ब्लैकमेन का सीमाकारी कारकों का नियम: यदि कोई रासायनिक प्रक्रिया एक से अधिक कारकों द्वारा प्रभावित होती है,तो इसकी दर उस कारक द्वारा निर्धारित होती है जो अपने न्यूनतम मान के सबसे निकट होता है। यदि इस कारक की मात्रा बदल दी जाए तो यह सीधे प्रक्रिया को प्रभावित करता है।
बाह्य कारक:
$1$. प्रकाश: कम प्रकाश तीव्रता पर आपतित प्रकाश और $CO_2$ स्थिरीकरण के बीच सीधा संबंध होता है। उच्च तीव्रता पर,दर स्थिर हो जाती है क्योंकि अन्य कारक सीमाकारी बन जाते हैं। प्रकाश संतृप्ति पूर्ण सूर्य के प्रकाश के $10\%$ पर होती है। अत्यधिक प्रकाश क्लोरोफिल के टूटने का कारण बन सकता है।
$2$. कार्बन डाइऑक्साइड सांद्रता: $CO_2$ प्रकाश-संश्लेषण के लिए एक प्रमुख सीमाकारी कारक है। वायुमंडल में इसकी सांद्रता कम $(0.03-0.04\%)$ होती है। $C_3$ और $C_4$ पौधे अलग-अलग प्रतिक्रिया करते हैं; $C_4$ पौधे $360 \mu l L^{-1}$ पर संतृप्त होते हैं,जबकि $C_3$ पौधे $450 \mu l L^{-1}$ से अधिक पर संतृप्त होते हैं।
$3$. तापमान: अप्रकाशीय अभिक्रियाएं एंजाइमी होती हैं और तापमान के प्रति संवेदनशील होती हैं। $C_3$ पौधों की तुलना में $C_4$ पौधे उच्च तापमान के लिए अनुकूलित होते हैं। उष्णकटिबंधीय पौधों का इष्टतम तापमान शीतोष्ण पौधों की तुलना में अधिक होता है।
$4$. जल: जल के तनाव के कारण रंध्र बंद हो जाते हैं,जिससे $CO_2$ की उपलब्धता कम हो जाती है। यह पत्तियों को मुरझा देता है,जिससे सतह का क्षेत्रफल और चयापचय गतिविधि कम हो जाती है।

(D) प्रकाश प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया को तीन मुख्य तरीकों से प्रभावित करता है:
$1$. प्रकाश की तीव्रता: प्रकाश की तीव्रता बढ़ने से प्रकाश संश्लेषण की दर बढ़ती है,हालांकि बहुत अधिक तीव्रता क्लोरोफिल के फोटो-ऑक्सीकरण का कारण बन सकती है।
$2$. प्रकाश की गुणवत्ता: दृश्य स्पेक्ट्रम $(400-700 \ nm)$ प्रकाश संश्लेषण के लिए सबसे प्रभावी है,जिसमें लाल और नीला प्रकाश क्लोरोफिल द्वारा सबसे कुशलता से अवशोषित किया जाता है।
$3$. प्रकाश की अवधि: प्रकाश के संपर्क का समय कुल प्रकाश संश्लेषक उपज को प्रभावित करता है।
इसलिए,सही उत्तर $D$ है।

(N/A) $CO_2$ की सांद्रता प्रकाश संश्लेषण के लिए एक प्रमुख सीमित कारक है।
$1$. $C_3$ पादप: ये पादप $450 \ \mu L/L$ तक $CO_2$ की सांद्रता बढ़ने के साथ प्रकाश संश्लेषण की दर में वृद्धि दर्शाते हैं। चूँकि $RuBisCO$ की $CO_2$ के प्रति कम आत्मीयता होती है और यह ऑक्सीजनेज के रूप में भी कार्य करता है,इसलिए उच्च $CO_2$ स्तर प्रकाश-श्वसन (photorespiration) को दबा देते हैं,जिससे उत्पादकता बढ़ जाती है।
$2$. $C_4$ पादप: ये पादप $CO_2$ के बहुत निचले स्तर (लगभग $360 \ \mu L/L$) पर संतृप्ति दर्शाते हैं। चूँकि $C_4$ पादपों में $CO_2$ को सांद्रित करने की क्रियाविधि ($C_4$ चक्र) होती है जो यह सुनिश्चित करती है कि $RuBisCO$ उच्च $CO_2$ वातावरण में कार्य करे,इसलिए $C_3$ पादपों की तुलना में $C_4$ पादप उच्च $CO_2$ सांद्रता पर प्रकाश संश्लेषण में कोई महत्वपूर्ण वृद्धि नहीं दर्शाते हैं।

(A) $CO_2$ की सांद्रता प्रकाश संश्लेषण के लिए एक प्रमुख सीमित कारक है।
$C_3$ पादप लगभग $450 \mu L L^{-1}$ की $CO_2$ सांद्रता पर संतृप्ति दर्शाते हैं।
$C_4$ पादप लगभग $360 \mu L L^{-1}$ की $CO_2$ सांद्रता पर संतृप्ति दर्शाते हैं।
अतः,$C_3$ पादप उच्च $CO_2$ सांद्रता के प्रति प्रतिक्रिया करते हैं और $C_4$ पादपों की तुलना में उच्च स्तर पर प्रकाश संश्लेषण की अधिक दर दिखाते हैं,क्योंकि $C_4$ पादप निचले स्तर पर ही संतृप्त हो जाते हैं।

(B) प्रकाश संश्लेषण पर तापमान का प्रभाव $C_3$ और $C_4$ पौधों में उनके अलग-अलग प्रकाश संश्लेषक मार्गों के कारण भिन्न होता है।
$C_4$ पौधे उच्च तापमान के प्रति प्रतिक्रिया करते हैं और $C_3$ पौधों की तुलना में उच्च तापमान पर प्रकाश संश्लेषण की उच्च दर प्रदर्शित करते हैं।
$C_3$ पौधों का तापमान इष्टतम (optimum) कम होता है,जो आमतौर पर $20^{\circ}C$ से $25^{\circ}C$ के बीच होता है।
$C_4$ पौधों का तापमान इष्टतम अधिक होता है,जो आमतौर पर $30^{\circ}C$ से $45^{\circ}C$ के बीच होता है।
इसलिए,$C_4$ पौधे गर्म जलवायु के लिए बेहतर अनुकूलित होते हैं।

(N/A) नहीं,समुद्र में विभिन्न गहराइयों पर स्थित प्रकाशसंश्लेषी जीव समान गुणवत्ता और मात्रा का प्रकाश प्राप्त नहीं करते हैं। जैसे-जैसे गहराई बढ़ती है,प्रकाश की तीव्रता कम हो जाती है (मात्रात्मक परिवर्तन) और प्रकाश की गुणवत्ता भी बदल जाती है क्योंकि पानी प्रकाश की विभिन्न तरंग दैर्ध्य को अलग-अलग दरों पर अवशोषित करता है (गुणात्मक परिवर्तन)।
इन परिस्थितियों के अनुकूल होने के लिए,जीवों में विविध प्रकाशसंश्लेषी वर्णक होते हैं जो उनकी संबंधित गहराई पर उपलब्ध प्रकाश की विशिष्ट तरंग दैर्ध्य को अवशोषित कर सकते हैं:
$1$. हरी शैवाल (Chlorophyceae): इनमें Chlorophyll-$a$ और Chlorophyll-$b$ होते हैं,जो लाल और बैंगनी-नीले प्रकाश को अवशोषित करने में कुशल होते हैं,जो आमतौर पर उथले पानी में पाए जाते हैं।
$2$. भूरी शैवाल (Phaeophyceae): इनमें Chlorophyll-$a$,$c$ और सहायक वर्णक Fucoxanthin होते हैं,जो हरे और पीले प्रकाश को अवशोषित करने में मदद करते हैं।
$3$. लाल शैवाल (Rhodophyceae): इनमें Chlorophyll-$a$,$d$ और सहायक वर्णक Phycoerythrin होते हैं,जो नीले-हरे प्रकाश को अवशोषित करने में अत्यधिक प्रभावी होते हैं,जो समुद्र में अधिक गहराई तक प्रवेश करता है।

(B) प्रकाश संश्लेषण की दर प्रकाश की तीव्रता और गुणवत्ता से प्रभावित होती है।
उष्णकटिबंधीय वर्षावनों के निचले स्तर पर उगने वाले पौधे कम प्रकाश की स्थिति के अनुकूल हो गए हैं।
इन पौधों में विशेष वर्णक और पत्ती की संरचनाएं होती हैं जो उन्हें जंगल के तल तक पहुँचने वाले छने हुए प्रकाश को कुशलतापूर्वक पकड़ने और उपयोग करने की अनुमति देती हैं।
इसलिए,वे कम प्रकाश तीव्रता पर भी प्रकाश संश्लेषण कर सकते हैं,हालांकि सीधे सूर्य के प्रकाश में रहने वाले पौधों की तुलना में प्रकाश संश्लेषण की दर कम हो सकती है।