UPSC MainsBOTANY-PAPER-I201615 Marks
Q7.

सायनोबेक्टीरिया के अभिलक्षणों का वर्णन कीजिये तथा नाइट्रोजन स्थिरीकरण में इसकी भूमिका बतायें ।

How to Approach

इस प्रश्न का उत्तर देने के लिए, सबसे पहले सायनोबेक्टीरिया की विशेषताओं को विस्तार से बताना होगा, जिसमें उनकी संरचना, पोषण विधि, प्रजनन और आवास शामिल हैं। फिर, नाइट्रोजन स्थिरीकरण में उनकी भूमिका को समझाना होगा, जिसमें नाइट्रोजन स्थिरीकरण की प्रक्रिया, सायनोबेक्टीरिया द्वारा उपयोग किए जाने वाले एंजाइम (नाइट्रोजनेज) और कृषि में इसके महत्व को शामिल किया जाना चाहिए। उत्तर को स्पष्ट और संक्षिप्त रखने के लिए उपशीर्षकों का उपयोग करें।

Model Answer

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Introduction

सायनोबेक्टीरिया, जिन्हें पहले नीले-हरे शैवाल के रूप में जाना जाता था, प्रोकैरियोटिक जीव हैं जो प्रकाश संश्लेषण करने में सक्षम हैं। ये पृथ्वी पर जीवन के शुरुआती इतिहास में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते थे और ऑक्सीजन युक्त वातावरण के विकास में योगदान करते थे। सायनोबेक्टीरिया विविध आवासों में पाए जाते हैं, जिनमें मीठे पानी, समुद्री जल और स्थलीय वातावरण शामिल हैं। वे नाइट्रोजन स्थिरीकरण में भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, जो पौधों के विकास के लिए आवश्यक नाइट्रोजन को वायुमंडलीय नाइट्रोजन से उपयोगी रूपों में परिवर्तित करने की प्रक्रिया है।

सायनोबेक्टीरिया के अभिलक्षण

सायनोबेक्टीरिया कई विशिष्ट विशेषताओं को प्रदर्शित करते हैं जो उन्हें अन्य जीवों से अलग करते हैं:

  • संरचना: सायनोबेक्टीरिया एककोशिकीय या तंतुमय हो सकते हैं। उनकी कोशिका भित्ति पेप्टिडोग्लाइकन से बनी होती है, जो उन्हें बैक्टीरिया के समान बनाती है।
  • पोषण विधि: सायनोबेक्टीरिया प्रकाश संश्लेषण के माध्यम से अपना भोजन बनाते हैं, जिसमें वे सूर्य के प्रकाश, कार्बन डाइऑक्साइड और पानी का उपयोग करके ग्लूकोज और ऑक्सीजन का उत्पादन करते हैं।
  • क्लोरोफिल: उनमें क्लोरोफिल a और अन्य वर्णक होते हैं, जो उन्हें प्रकाश संश्लेषण करने में मदद करते हैं।
  • प्रजनन: सायनोबेक्टीरिया अलैंगिक रूप से द्विआधारी विखंडन, खंडन या बीजाणु निर्माण द्वारा प्रजनन करते हैं।
  • आवास: वे मीठे पानी, समुद्री जल, मिट्टी और चट्टानों सहित विभिन्न प्रकार के आवासों में पाए जाते हैं। कुछ सायनोबेक्टीरिया चरम वातावरण में भी जीवित रह सकते हैं, जैसे कि गर्म झरने और खारे झीलें।

नाइट्रोजन स्थिरीकरण में सायनोबेक्टीरिया की भूमिका

नाइट्रोजन स्थिरीकरण एक महत्वपूर्ण प्रक्रिया है जो वायुमंडलीय नाइट्रोजन (N2) को अमोनिया (NH3) में परिवर्तित करती है, जिसका उपयोग पौधे और अन्य जीव कर सकते हैं। सायनोबेक्टीरिया नाइट्रोजन स्थिरीकरण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, खासकर जलीय पारिस्थितिक तंत्र में।

  • नाइट्रोजनेज एंजाइम: सायनोबेक्टीरिया में नाइट्रोजनेज नामक एक एंजाइम होता है, जो नाइट्रोजन स्थिरीकरण के लिए जिम्मेदार होता है। यह एंजाइम वायुमंडलीय नाइट्रोजन को अमोनिया में परिवर्तित करता है।
  • हेटेरोसिस्ट: कुछ सायनोबेक्टीरिया विशेष कोशिकाएं बनाते हैं जिन्हें हेटेरोसिस्ट कहा जाता है। ये कोशिकाएं नाइट्रोजन स्थिरीकरण के लिए अनुकूलित होती हैं और नाइट्रोजनेज एंजाइम को संरक्षित करती हैं, जो ऑक्सीजन के प्रति संवेदनशील होता है।
  • सहजीवी संबंध: कुछ सायनोबेक्टीरिया पौधों के साथ सहजीवी संबंध बनाते हैं, जैसे कि एजोला और चावल के बीच। सायनोबेक्टीरिया पौधों को नाइट्रोजन प्रदान करते हैं, जबकि पौधे सायनोबेक्टीरिया को आश्रय और अन्य पोषक तत्व प्रदान करते हैं।
  • कृषि में महत्व: सायनोबेक्टीरिया का उपयोग जैविक उर्वरक के रूप में किया जा सकता है, जो रासायनिक उर्वरकों का एक टिकाऊ विकल्प है। वे मिट्टी में नाइट्रोजन की मात्रा को बढ़ाते हैं, जिससे पौधों की वृद्धि और उपज में सुधार होता है।

उदाहरण: एनाबेना और नोस्टोक सायनोबेक्टीरिया की प्रजातियां हैं जो नाइट्रोजन स्थिरीकरण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं। एनाबेना चावल के खेतों में पाया जाता है और चावल की उपज बढ़ाने में मदद करता है। नोस्टोक मिट्टी और मीठे पानी में पाया जाता है और मिट्टी की उर्वरता में सुधार करता है।

सायनोबेक्टीरिया प्रजाति आवास नाइट्रोजन स्थिरीकरण भूमिका
एनाबेना (Anabaena) चावल के खेत, मीठा पानी चावल की उपज बढ़ाता है
नोस्टोक (Nostoc) मिट्टी, मीठा पानी मिट्टी की उर्वरता में सुधार करता है
हेड्रीच (Hedrich) समुद्री जल समुद्री पारिस्थितिकी तंत्र में नाइट्रोजन स्थिरीकरण

Conclusion

संक्षेप में, सायनोबेक्टीरिया प्रकाश संश्लेषण करने वाले प्रोकैरियोटिक जीव हैं जो विभिन्न प्रकार के आवासों में पाए जाते हैं। वे नाइट्रोजन स्थिरीकरण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, जो पौधों के विकास के लिए आवश्यक नाइट्रोजन को वायुमंडलीय नाइट्रोजन से उपयोगी रूपों में परिवर्तित करने की प्रक्रिया है। कृषि में जैविक उर्वरक के रूप में सायनोबेक्टीरिया का उपयोग टिकाऊ कृषि पद्धतियों को बढ़ावा देने में मदद कर सकता है। भविष्य में, सायनोबेक्टीरिया का उपयोग जैव ईंधन उत्पादन और कार्बन डाइऑक्साइड के स्थिरीकरण जैसे अन्य महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों के लिए भी किया जा सकता है।

Answer Length

This is a comprehensive model answer for learning purposes and may exceed the word limit. In the exam, always adhere to the prescribed word count.

Additional Resources

Key Definitions

प्रोकैरियोटिक (Prokaryotic)
प्रोकैरियोटिक कोशिकाएं वे कोशिकाएं होती हैं जिनमें एक नाभिक और अन्य झिल्ली-बद्ध अंगक नहीं होते हैं। सायनोबेक्टीरिया प्रोकैरियोटिक जीव हैं।
हेटेरोसिस्ट (Heterocyst)
हेटेरोसिस्ट सायनोबेक्टीरिया में पाई जाने वाली विशेष कोशिकाएं हैं जो नाइट्रोजन स्थिरीकरण के लिए अनुकूलित होती हैं। वे नाइट्रोजनेज एंजाइम को ऑक्सीजन से बचाती हैं, जो इसके कार्य को बाधित कर सकता है।

Key Statistics

वैश्विक स्तर पर, अनुमान है कि सायनोबेक्टीरिया वायुमंडलीय नाइट्रोजन का लगभग 20-30% स्थिरीकरण करते हैं।

Source: UNEP (2023)

अनुमान है कि सायनोबेक्टीरिया द्वारा स्थिरीकृत नाइट्रोजन वैश्विक नाइट्रोजन चक्र में लगभग 60-80 मिलियन टन प्रति वर्ष योगदान करती है।

Source: Galloway et al., Science (2008)

Examples

एजोला-चावल प्रणाली

एजोला, एक छोटा जलीय फर्न, सायनोबेक्टीरिया (एनाबेना एजोला) के साथ सहजीवी संबंध बनाता है। यह प्रणाली चावल की उपज को 30-40% तक बढ़ा सकती है और रासायनिक उर्वरकों की आवश्यकता को कम कर सकती है।

Frequently Asked Questions

सायनोबेक्टीरिया के हानिकारक प्रभाव क्या हैं?

कुछ सायनोबेक्टीरिया हानिकारक एल्गल ब्लूम (HABs) का कारण बन सकते हैं, जो पानी में विषाक्त पदार्थों का उत्पादन करते हैं। ये विषाक्त पदार्थ मनुष्यों और जानवरों के लिए हानिकारक हो सकते हैं।