Model Answer
0 min readIntroduction
श्वसन, जीवन के लिए एक मूलभूत प्रक्रिया है, जिसके माध्यम से जीव ऊर्जा प्राप्त करते हैं। सामान्यतः, श्वसन दो प्रकार का होता है: वायवीय श्वसन (Aerobic respiration) और अवायवीय श्वसन (Anaerobic respiration)। वायवीय श्वसन ऑक्सीजन की उपस्थिति में होता है, जबकि अवायवीय श्वसन ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में होता है। कृषि और पर्यावरण विज्ञान के संदर्भ में, अवायवीय श्वसन विशेष रूप से महत्वपूर्ण है, क्योंकि यह जलमग्न मृदा (waterlogged soil) और आर्द्रभूमि (wetlands) जैसे ऑक्सीजन-हीन वातावरण में प्रमुख भूमिका निभाता है। हाल ही में, धान की खेती में मीथेन उत्सर्जन (methane emission) के संदर्भ में अवायवीय श्वसन पर ध्यान केंद्रित किया गया है, जो एक महत्वपूर्ण ग्रीनहाउस गैस है।
अवायवीय श्वसन: एक विस्तृत विवरण
अवायवीय श्वसन एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें ग्लूकोज या अन्य कार्बनिक अणुओं का ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में अपघटन होता है। यह प्रक्रिया वायवीय श्वसन की तुलना में कम ऊर्जा उत्पन्न करती है। अवायवीय श्वसन के कई प्रकार होते हैं, जिनमें किण्वन (fermentation) और अवायवीय श्वसन शामिल हैं जो कुछ बैक्टीरिया और अन्य सूक्ष्मजीवों में होते हैं।
अवायवीय श्वसन की प्रक्रिया
अवायवीय श्वसन की प्रक्रिया को निम्नलिखित चरणों में विभाजित किया जा सकता है:
- ग्लाइकोलाइसिस (Glycolysis): यह प्रक्रिया वायवीय श्वसन में भी होती है, जहाँ ग्लूकोज को पाइरूवेट (pyruvate) में तोड़ा जाता है। इस प्रक्रिया में 2 ATP अणु उत्पन्न होते हैं।
- पाइरूवेट का अपघटन: ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में, पाइरूवेट का अपघटन होता है, जिससे एसिटाइल कोए (acetyl-CoA) और अन्य उत्पाद बनते हैं।
- अवायवीय इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला (Anaerobic Electron Transport Chain): एसिटाइल कोए के अपघटन के बाद, इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला शुरू होती है, जिसमें इलेक्ट्रॉन एक अंतिम इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता (final electron acceptor) को हस्तांतरित किए जाते हैं। अक्सर, यह स्वीकर्ता नाइट्रिक नाइट्रेट (nitrate - NO₃⁻) या सल्फेट (sulfate - SO₄²⁻) होता है, कार्बन डाइऑक्साइड (CO₂) नहीं।
रासायनिक समीकरण का उदाहरण (उदाहरण के लिए, लैक्टिक एसिड किण्वन):
C₆H₁₂O₆ → 2 C₃H₆O₃ + 2 ATP + 2 CO₂
अवायवीय श्वसन को प्रभावित करने वाले कारक
अवायवीय श्वसन कई कारकों से प्रभावित होता है, जिनमें शामिल हैं:
- ऑक्सीजन की उपलब्धता: यह सबसे महत्वपूर्ण कारक है। ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में ही अवायवीय श्वसन होता है।
- उपलब्ध सब्सट्रेट (Substrate Availability): ग्लूकोज या अन्य कार्बनिक अणुओं की उपलब्धता अवायवीय श्वसन की दर को प्रभावित करती है।
- तापमान (Temperature): तापमान का अवायवीय श्वसन पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। प्रत्येक सूक्ष्मजीव की प्रजाति के लिए एक इष्टतम तापमान (optimal temperature) होता है। अत्यधिक तापमान श्वसन को धीमा कर सकता है या रोक सकता है।
- pH: अवायवीय श्वसन की प्रक्रिया pH से प्रभावित होती है। प्रत्येक सूक्ष्मजीव की प्रजाति के लिए एक इष्टतम pH होता है।
- सूक्ष्मजीवों की उपस्थिति: अवायवीय श्वसन करने वाले सूक्ष्मजीवों की उपस्थिति आवश्यक है। विभिन्न सूक्ष्मजीव विभिन्न प्रकार के अवायवीय श्वसन कर सकते हैं।
- उत्पाद अवरोध (Product Inhibition): अवायवीय श्वसन के कुछ उत्पादों, जैसे कि इथेनॉल (ethanol) या लैक्टिक एसिड (lactic acid), श्वसन प्रक्रिया को अवरुद्ध कर सकते हैं।
- जलभराव (Waterlogging): कृषि क्षेत्रों में जलभराव की स्थिति अवायवीय श्वसन को बढ़ावा देती है, जिससे मीथेन का उत्पादन होता है।
कृषि पर प्रभाव और मीथेन उत्सर्जन
अवायवीय श्वसन का कृषि पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है, खासकर धान की खेती में। धान के खेतों में जलभराव के कारण अवायवीय परिस्थितियां उत्पन्न होती हैं, जो मीथेन (CH₄) के उत्पादन को बढ़ावा देती हैं। मीथेन एक शक्तिशाली ग्रीनहाउस गैस है, जो ग्लोबल वार्मिंग (global warming) में योगदान करती है। भारत में, धान की खेती से होने वाले मीथेन उत्सर्जन का अनुमान वैश्विक उत्सर्जन का लगभग 10% है।
| कारक | प्रभाव |
|---|---|
| जलभराव | मीथेन उत्पादन में वृद्धि |
| तापमान | उच्च तापमान मीथेन उत्पादन को बढ़ा सकता है |
| pH | pH का स्तर सूक्ष्मजीवों की गतिविधि को प्रभावित करता है |
मीथेन उत्सर्जन कम करने के उपाय
- पानी प्रबंधन: धान के खेतों में पानी की गहराई को कम करके और जलभराव की अवधि को कम करके मीथेन उत्सर्जन को कम किया जा सकता है।
- उन्नत किस्मों का उपयोग: कुछ धान की किस्में कम मीथेन उत्सर्जन करती हैं।
- जैविक उर्वरकों का उपयोग: जैविक उर्वरकों का उपयोग मीथेन उत्सर्जन को कम करने में मदद कर सकता है।
Conclusion
अवायवीय श्वसन एक जटिल प्रक्रिया है जो ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में ऊर्जा उत्पन्न करती है। यह प्रक्रिया कृषि और पर्यावरण विज्ञान के लिए महत्वपूर्ण है, खासकर जलमग्न मृदा और आर्द्रभूमि में। धान की खेती में मीथेन उत्सर्जन को कम करने के लिए उचित जल प्रबंधन और उन्नत किस्मों का उपयोग महत्वपूर्ण है। भविष्य में, अवायवीय श्वसन की प्रक्रिया को बेहतर ढंग से समझने और इससे जुड़े पर्यावरणीय प्रभावों को कम करने के लिए अनुसंधान जारी रखना आवश्यक है।
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