जलीय पौधों में प्रकाश संश्लेषण

पौधे उत्पादक हैं। ऊर्जा प्राप्त करने के लिए भोजन का सेवन करने के बजाय, वे अपना बनाते हैं। प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के दौरान, पौधे सूर्य के प्रकाश से ऊर्जा लेते हैं और इसे कार्बोहाइड्रेट में संग्रहीत रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं। प्रकाश संश्लेषण में भूमि पौधों और जलीय पौधों में समान अणु और रासायनिक प्रतिक्रियाएं शामिल होती हैं। तैरते हुए पौधे जमीन पर उगने वाले पौधों की तरह प्रकाश संश्लेषण करते हैं। हालांकि, जलीय पौधों के लिए यह प्रक्रिया अधिक चुनौती पेश करती है यदि वे पानी की सतह के नीचे पूरी तरह से डूबे हुए हैं।

पत्तियाँ प्रकाश-संश्लेषण का मुख्य स्थल होती हैं। पत्तियों में क्लोरोप्लास्ट होते हैं, जो पौधों की कोशिकाओं में ऐसे अंग होते हैं जहां प्रकाश संश्लेषण होता है। क्लोरोप्लास्ट में क्लोरोफिल के अणु होते हैं जो मुख्य रूप से लाल और नीले तरंग दैर्ध्य में दृश्य प्रकाश को अवशोषित करते हैं। क्लोरोफिल के केवल कुछ अणु ही हरे रंग की तरंग दैर्ध्य को अवशोषित करते हैं। नतीजतन, पौधे हरे दिखाई देते हैं क्योंकि वे जितना अवशोषित करते हैं उससे अधिक हरे प्रकाश को प्रतिबिंबित करते हैं।

पौधे प्रकाश संश्लेषण के दौरान बनी चीनी का उपयोग वृद्धि, विकास, प्रजनन और मरम्मत को बढ़ावा देने के लिए करते हैं। प्रकाश संश्लेषण में उत्पादित सरल शर्करा अधिक जटिल स्टार्च जैसे सेल्यूलोज से बंधती है जो पौधों को संरचना प्रदान करती है। जानवरों और अन्य उपभोक्ताओं के लिए एक खाद्य स्रोत प्रदान करने के अलावा, प्रकाश संश्लेषण पर्यावरण से कार्बन डाइऑक्साइड को भी हटाता है और ऑक्सीजन की भरपाई करता है।

प्रकाश संश्लेषण के दो चरण प्रकाश पर निर्भर और प्रकाश स्वतंत्र प्रतिक्रियाएं हैं। प्रकाश पर निर्भर प्रतिक्रियाओं में सूर्य के प्रकाश का अवशोषण और पानी के अणुओं का ऑक्सीजन गैस, हाइड्रोजन आयनों और इलेक्ट्रॉनों में टूटना शामिल है। इस चरण का लक्ष्य प्रकाश ऊर्जा को कैप्चर करना और इसे एटीपी जैसे सक्रिय अणु बनाने के लिए इलेक्ट्रॉनों में स्थानांतरित करना है। प्रकाश संश्लेषण के इस चरण का ऑक्सीजन एक अपशिष्ट उत्पाद है।

प्रकाश संश्लेषण का दूसरा चरण, जिसे केल्विन चक्र भी कहा जाता है, पौधे के वातावरण से लिए गए कार्बन डाइऑक्साइड अणुओं को विभाजित करने के लिए पहले चरण में बनाए गए सक्रिय अणुओं का उपयोग करता है। कोशिका में कार्बन डाइऑक्साइड और पानी के अणुओं के टूटने से चीनी के अणु बनते हैं। विशेष रूप से, कार्बन डाइऑक्साइड के छह अणु और पानी के छह अणु ग्लूकोज के एक अणु का उत्पादन करते हैं, ऑक्सीजन के छह अणुओं को उप-उत्पाद के रूप में छोड़ दिया जाता है।

जलीय पौधे हवा या पानी से कार्बन डाइऑक्साइड ले सकते हैं, यह इस बात पर निर्भर करता है कि उनकी पत्तियाँ तैरती हैं या पानी के नीचे हैं। तैरते हुए पौधों की पत्तियों, जैसे कमल और पानी के लिली, को सीधी धूप मिलती है। इस प्रकार के जलीय पौधों को प्रकाश संश्लेषण करने के लिए विशेष अनुकूलन की आवश्यकता नहीं होती है। वे हवा से कार्बन डाइऑक्साइड ले सकते हैं और हवा में ऑक्सीजन छोड़ सकते हैं। पत्तियों की उजागर सतहों में स्थलीय पौधों की तरह, वातावरण में पानी की कमी को कम करने के लिए एक मोमी छल्ली होती है।

जलमग्न पौधे, जैसे हॉर्नवॉर्ट और समुद्री घास, पानी के नीचे प्रकाश संश्लेषण की चुनौतियों का सामना करने के लिए विशिष्ट रणनीतियों का उपयोग करते हैं। कार्बन डाइऑक्साइड जैसी गैसें हवा की तुलना में पानी में बहुत धीमी गति से फैलती हैं। पूरी तरह से जलमग्न पौधों को कार्बन डाइऑक्साइड प्राप्त करने में अधिक कठिनाई होती है जिसकी उन्हें आवश्यकता होती है। इस समस्या को दूर करने में मदद करने के लिए, पानी के नीचे की पत्तियों में मोमी कोटिंग की कमी होती है क्योंकि इस परत के बिना कार्बन डाइऑक्साइड को अवशोषित करना आसान होता है। छोटे पत्ते पानी से कार्बन डाइऑक्साइड को अधिक आसानी से अवशोषित कर सकते हैं, इसलिए जलमग्न पत्तियां अपनी सतह से आयतन अनुपात को अधिकतम करती हैं। कुछ प्रजातियां हवा से कार्बन डाइऑक्साइड को अवशोषित करने के लिए कुछ पत्तियों को सतह पर फैलाकर अपने कार्बन डाइऑक्साइड सेवन को पूरक करती हैं।

जलमग्न पौधों की प्रजातियों के लिए पर्याप्त धूप भी मुश्किल से आती है। पानी के नीचे के पौधे द्वारा अवशोषित प्रकाश ऊर्जा की मात्रा भूमि पौधों के लिए उपलब्ध ऊर्जा से कम होती है। पानी में कण जैसे गाद, खनिज, पशु अपशिष्ट और अन्य कार्बनिक मलबे पानी में प्रवेश करने वाले प्रकाश की मात्रा को कम कर देते हैं। इन पौधों में क्लोरोप्लास्ट अक्सर प्रकाश के संपर्क को अधिकतम करने के लिए पत्ती की सतह पर स्थित होते हैं। जैसे-जैसे सतह के नीचे गहराई बढ़ती है, जलीय पौधों के लिए उपलब्ध सूर्य के प्रकाश की मात्रा कम होती जाती है। कुछ पौधों की प्रजातियों में शारीरिक, सेलुलर या जैव रासायनिक अनुकूलन होते हैं जो उन्हें सूर्य के प्रकाश की कम उपलब्धता के बावजूद गहरे या धुंधले पानी में सफलतापूर्वक प्रकाश संश्लेषण करने की अनुमति देते हैं।

पौधों के अलावा कई जीव जलीय पारिस्थितिक तंत्र में उत्पादक की भूमिका निभाते हैं। कुछ प्रकार के बैक्टीरिया के साथ-साथ शैवाल और अन्य प्रोटिस्ट प्रकाश संश्लेषण करते हैं। एकल-कोशिका वाले शैवाल की कॉलोनियां मैक्रोएल्गा केल्प बनाने के लिए मिलकर काम करती हैं, जिसे आमतौर पर समुद्री शैवाल के रूप में जाना जाता है।