विभाग के नाम पर (ग्रीक से। सायनोस - नीला) इन शैवाल की एक विशिष्ट विशेषता को दर्शाता है - थैलस का रंग, नीले रंगद्रव्य फ़ाइकोसायनिन की अपेक्षाकृत उच्च सामग्री से जुड़ा हुआ है। साइनोफाइट्स में आमतौर पर एक विशिष्ट नीला-हरा रंग होता है। हालाँकि, उनका रंग वर्णक के संयोजन के आधार पर काफी भिन्न हो सकता है - लगभग हरा, जैतून, पीला-हरा, लाल, आदि। हाल के वर्षों में, नीले-हरे शैवाल के लिए एक और नाम का तेजी से उपयोग किया जा रहा है - "सायनोबैक्टीरिया"। यह नाम इन जीवों की दो सबसे महत्वपूर्ण विशिष्ट विशेषताओं को बेहतर ढंग से दर्शाता है - कोशिकाओं की प्रोकैरियोटिक प्रकृति और यूबैक्टेरिया के साथ घनिष्ठ संबंध। दूसरी ओर, पारंपरिक नाम ऑक्सीजनयुक्त प्रकाश संश्लेषण की क्षमता और नीले-हरे शैवाल की संरचना और यूकेरियोटिक क्लोरोप्लास्ट की संरचना के बीच समानता जैसे लक्षणों को संदर्भित करता है।
साइनोफाइट्स की लगभग 2 हजार प्रजातियाँ ज्ञात हैं, जो समुद्री और ताजे पानी और स्थलीय आवासों में व्यापक रूप से वितरित हैं।
कक्षनीले हरे शैवाल प्रोकार्योटिक. इसमें कोशिका आवरण (कोशिका भित्ति) और आंतरिक सामग्री - प्रोटोप्लास्ट शामिल हैं, जिसमें विभिन्न संरचनाओं के साथ प्लाज़्मालेम्मा और साइटोप्लाज्म शामिल हैं: प्रकाश संश्लेषक उपकरण, परमाणु समकक्ष, राइबोसोम, कणिकाएं, आदि (चित्र 12)।
नीले-हरे शैवाल में झिल्लियों से घिरे अंगकों की कमी होती है: नाभिक, क्लोरोप्लास्ट, आदि, साथ ही गैर-झिल्ली संरचनाएं: सूक्ष्मनलिकाएं, सेंट्रीओल्स, माइक्रोफिलामेंट्स।
नीले-हरे शैवाल की कोशिका संरचना की सबसे विशिष्ट विशेषताएं हैं:
परमाणु झिल्लियों से घिरे विशिष्ट नाभिकों की अनुपस्थिति; डीएनए कोशिका के केंद्र में ढीला पड़ा रहता है।
क्लोरोप्लास्ट की अनुपस्थिति में थायलाकोइड्स में प्रकाश संश्लेषक वर्णक का स्थानीयकरण; थायलाकोइड्स में क्लोरोफिल होता है ए.
हरे क्लोरोफिल को लाल - फ़ाइकोएरिथ्रिन और नीले रंगद्रव्य - फ़ाइकोसायनिन और एलोफ़ाइकोसाइनिन के साथ मास्किंग करना।
डीएनए फ़ाइब्रिलर ग्रैन्युलर न्यूक्लियोप्लाज्मिक क्षेत्र में स्थित होता है और किसी झिल्ली से घिरा नहीं होता है।
चावल। 12. नीले-हरे शैवाल की कोशिका संरचना (सी.होक वैन डेन एट अल., 1995 के अनुसार): ए - सिंटेकोसिस्टिस; बी - प्रोक्लोरॉन; में - स्यूडोअनाबेना; 1 - कोशिका भित्ति; 2 - प्लाज़्मालेम्मा; 3 - थायलाकोइड; 4 - फ़ाइकोबिलिसोम; 5 - गैस पुटिकाएं; 6 - कार्बोक्सीसोम; 7 - डीएनए तंतु; 8 - सायनोफाइसिन ग्रेन्युल; 9 - राइबोसोम; 10 - पॉलीसेकेराइड आवरण; 11 - थायलाकोइड्स का ढेर; 12 - सूजा हुआ थायलाकोइड; 13 - छिद्र; 14 - सायनोफाइसिन स्टार्च कणिकाएं; 15 - लिपिड ड्रॉप; 16 - अनुप्रस्थ विभाजन; 17 - युवा अनुप्रस्थ पट; 18 - प्लाज़्मालेम्मा का आक्रमण
कठोर (अनम्य) स्तरित कोशिका झिल्ली की उपस्थिति।
अधिकांश मामलों में श्लेष्मा झिल्ली का निर्माण।
विभिन्न समावेशन की उपस्थिति: गैस रिक्तिकाएं (उछाल प्रदान करना), सायनोफाइसिन ग्रैन्यूल (नाइट्रोजन निर्धारण), पॉलीफॉस्फेट निकाय (फास्फोरस निर्धारण)।
सामान्य विशेषताएँ
एककोशिकीय नीले-हरे शैवाल की विशेषता कोकॉइड है शरीर के प्रकार . बहुकोशिकीय व्यक्तियों में फिलामेंटस (ट्राइकोमल) पाया जाता है , कम सामान्यतः, थैलस संरचना का हेटेरोट्रिचस (हेटरोट्रिचल) रूप . बहुत कम ही कोशिकाओं की लैमेलर या वॉल्यूमेट्रिक व्यवस्था की ओर एक निश्चित प्रवृत्ति होती है। फिलामेंटस कॉलोनियों में, कोशिकाओं के बीच कोई प्लाज़्माटिक अंतर्संबंध नहीं होता है।
वे सब्सट्रेट से जुड़े या अनासक्त हो सकते हैं, स्थिर हो सकते हैं या फिसलने की गति में सक्षम हो सकते हैं। हालाँकि, फ्लैगेल्ला और सिलिया कभी नहीं बनते हैं। सायनोफाइट्स की गति प्रकाश से विभिन्न प्रकार से प्रभावित होती है। सबसे पहले, प्रकाश गति की दिशा निर्धारित करता है। प्रकाश स्रोत की ओर गति को "सकारात्मक फोटोटैक्सिस" कहा जाता है, विपरीत दिशा में - "नकारात्मक फोटोटैक्सिस"। दूसरे, प्रकाश की तीव्रता गति की गति को बदल देती है - "फोटोकाइनेसिस"। तीसरा, प्रकाश की तीव्रता में तेज वृद्धि या कमी से गति की दिशा तेजी से बदल जाती है - "फोटोफोबिया"।
नीले-हरे शैवाल की कोशिकाएँ अक्सर गोलाकार, बैरल के आकार की या दीर्घवृत्ताकार होती हैं, कम अक्सर बेलनाकार और धुरी के आकार की, सीधी या मुड़ी हुई होती हैं। कभी-कभी कोशिकाएँ नाशपाती के आकार की होती हैं। संलग्न एककोशिकीय व्यक्तियों में, और कभी-कभी एककोशिकीय सायनॉइड में, कोशिका विषमध्रुवीयता अक्सर देखी जाती है। इस मामले में, श्लेष्म पैर और डिस्क बनते हैं, जिसके साथ वे सब्सट्रेट से जुड़े होते हैं।
व्यक्ति अक्सर विभिन्न यौगिक बनाते हैं - व्यक्तियों के उपनिवेशकभी-कभी बड़े स्थानों पर कब्जा कर लेते हैं, और काफी मात्रा में बलगम उत्पन्न करते हैं, जो अक्सर कालोनियों के आकार और सामान्य स्वरूप को प्रभावित करता है।
साइनोफाइटा व्यक्ति आमतौर पर सूक्ष्मदर्शी होते हैं, लेकिन कई प्रजातियों में औपनिवेशिक व्यक्ति सेंटीमीटर माप सकते हैं।
नीले-हरे शैवाल के मुख्य वर्णक क्लोरोफिल हैं ए, कैरोटीनॉयड (कैरोटीन, ज़ैंथोफिल) और फ़ाइकोबिलिप्रोटीन (एलोफ़ाइकोसाइनिन, फ़ाइकोसायनिन, फ़ाइकोएरिथ्रिन)। उत्तरार्द्ध विशेष संरचनाओं के रूप में पाए जाते हैं - फ़ाइकोबिलिस, जो थायलाकोइड्स की सतह पर स्थित होते हैं।
नीले-हरे शैवाल विभिन्न प्रकार के प्रकाश संश्लेषण में सक्षम हैं: ऑक्सीजनिक और एनोक्सीजेनिक। ऑक्सीजनप्रकाश संश्लेषण एक इलेक्ट्रॉन दाता के रूप में पानी का उपयोग करके ऑक्सीजन की रिहाई के साथ कार्बन डाइऑक्साइड को स्थिर करने की प्रक्रिया है। एरोबिक परिस्थितियों में होता है। एनोक्सीजेनिकप्रकाश संश्लेषण एक इलेक्ट्रॉन दाता के रूप में हाइड्रोजन सल्फाइड या सल्फाइड का उपयोग करके सल्फर की रिहाई के साथ कार्बन डाइऑक्साइड को स्थिर करने की प्रक्रिया है। अवायवीय परिस्थितियों में होता है। इज़राइल की हाइपरहेलिन झीलों में, जहां सर्दियों में अत्यधिक अवायवीय स्थितियां बनती हैं, ऑक्सीजन और एनोक्सीजेनिक प्रकाश संश्लेषण के संयोजन का उपयोग जीनस के शैवाल की अनुमति देता है ऑसिलेटोरियमसाल भर झील पर हावी रहें। ऑक्सीजन रहित परिस्थितियों में, प्रकाश संश्लेषण समुद्र के ज्वारीय क्षेत्र की रेत में सल्फर या थायोसल्फेट की रिहाई के साथ होता है। अवायवीय परिस्थितियों में प्रकाश में कई सायनोफाइट्स हाइड्रोजन का उपयोग करके कार्बन डाइऑक्साइड को ठीक कर सकते हैं, लेकिन यह प्रक्रिया कम गति से होती है और जल्दी ही रुक जाती है।
नीले-हरे शैवाल में कई प्रकार के पोषण होते हैं:
फोटोऑटोट्रॉफ़िक को बाध्य करें। वे केवल अकार्बनिक कार्बन स्रोत पर प्रकाश में ही विकसित हो सकते हैं।
ऐच्छिक कीमोएथेरोट्रॉफ़िक। कार्बनिक पदार्थों का उपयोग करके अंधेरे में विषमपोषी वृद्धि और प्रकाश में प्रकाशपोषी वृद्धि करने में सक्षम।
फोटोहेटरोट्रॉफ़िक। प्रकाश में कार्बनिक यौगिकों का उपयोग कार्बन के स्रोत के रूप में किया जाता है।
मिक्सोट्रोफिक। कार्बनिक यौगिकों का उपयोग कार्बन के अतिरिक्त स्रोत के रूप में किया जाता है। वे स्वपोषी कार्बन डाइऑक्साइड स्थिरीकरण में भी सक्षम हैं।
सायनोबैक्टीरिया का प्रकाश संश्लेषण का उत्पाद है सायनोफाइसिन स्टार्च. यह थायलाकोइड्स के बीच स्थित छोटे कणिकाओं में जमा होता है। सायनोबैक्टीरिया सायनोफाइसिन कणिकाओं के रूप में नाइट्रोजन को जल्दी से अवशोषित और संचय करने में सक्षम हैं, जो आमतौर पर कोशिकाओं के अनुप्रस्थ विभाजन के पास स्थित होते हैं। नीले-हरे शैवाल में फॉस्फेट पॉलीफॉस्फेट कणिकाओं में जमा होते हैं, और लिपिड कोशिका की परिधि पर साइटोप्लाज्म में बूंदों के रूप में जमा होते हैं।
प्रजनन. नीले-हरे शैवाल की सभी जीवित कोशिकाएँ विभाजन में सक्षम हैं। मेटाज़ोअन और औपनिवेशिक प्रतिनिधियों के कोशिका विभाजन के परिणामस्वरूप आमतौर पर वृद्धि होती है। कोशिका विभाजन एक, दो, तीन या अनेक स्तरों में संभव है। बहुकोशिकीय रूपों में, अनुदैर्ध्य विभाजन के दौरान, एक तल में फिलामेंटस रूप, दो तलों में लैमेलर रूप और तीन तलों में घन रूप दिखाई देते हैं। जब एकल-कोशिका वाले व्यक्ति विभाजित होते हैं, तो उसी समय प्रजनन होता है। एकल-कोशिका साइनोफाइट्स समान, या कम अक्सर असमान, विभाजन द्वारा प्रजनन करते हैं। इस मामले में, कोशिका झिल्ली की आंतरिक परतें कोशिका के अंदर बढ़ती हैं। कुछ मामलों में, एकाधिक सामग्री विभाजन देखे जाते हैं। माइटोसिस और अर्धसूत्रीविभाजन अनुपस्थित हैं। व्यक्तियों का प्रजनन वानस्पतिक होता है, कम अक्सर अलैंगिक होता है। साइनोबैक्टीरिया के कई प्रतिनिधि आराम करने वाले बीजाणु (एकिनेट्स) बनाते हैं . कोई सामान्य यौन प्रक्रिया नहीं है.
वनस्पति प्रचारकोकॉइड रूपों में, यह पर्यावरण के यादृच्छिक प्रभावों के आधार पर, सभी संभावित दिशाओं में कोशिका के दो भागों में सरल विभाजन द्वारा किया जाता है। परिणामस्वरूप, दो बराबर, लेकिन समकक्ष नहीं, हिस्से बनते हैं, जिससे दो नए जीवों का जन्म होता है। कोशिका का दो भागों में विभाजन एक या अधिक तलों में होता है। बाद के मामले में, कॉलोनियां सबसे अधिक बार बनती हैं।
एकाधिक कोशिका विभाजन तब होता है जब कोशिका और उसके केंद्रक क्षेत्र का विभाजन असंगत होता है। "नाभिक" के बढ़े हुए विभाजन के परिणामस्वरूप, कोशिका बहुकेंद्रीय हो जाती है, फिर "नाभिक" के चारों ओर प्रोटोप्लाज्म के क्षेत्र अलग हो जाते हैं और कई पृथक भ्रूण कोशिकाएं बनती हैं। साइनोबैक्टीरिया के बार-बार और एकाधिक कोशिका विभाजन के मुख्य कारक अतिरिक्त पोषण हैं, जिससे इसकी हाइपरट्रॉफ़िड वृद्धि होती है, साथ ही अस्तित्व की भौतिक रासायनिक स्थितियों में परिवर्तन भी होता है। हाइपरट्रॉफाइड वृद्धि के कारण कोशिका परिपक्वता में देरी होती है, और फिर बार-बार या एकाधिक विभाजन होते हैं।
साइनोफाइट्स के वानस्पतिक प्रसार के तरीकों में से एक उनकी थैली का विखंडन (विघटन) है। विखंडन का कारण यांत्रिक कारक, कुछ कोशिकाओं की मृत्यु, या उनके बीच मौजूद घनिष्ठ संबंधों में व्यवधान हो सकता है। हॉर्मोगोनियम नीले-हरे शैवाल में, कुछ ट्राइकोम कोशिकाओं की मृत्यु के कारण हॉर्मोगोनियम पर धागे के विघटन से विखंडन होता है - नेक्रोइड्स. प्रत्येक हार्मोनोगोनियम इसमें 2-3 या अधिक कोशिकाएं होती हैं, जो अपने द्वारा स्रावित बलगम की मदद से योनि के म्यूकोसा से बाहर निकल जाती हैं और, दोलनशील गति करते हुए, पानी में या सब्सट्रेट के साथ चलती हैं। प्रत्येक हॉर्मोगोनियम एक नए व्यक्ति को जन्म दे सकता है। यदि हॉर्मोगोनियम के समान कोशिकाओं का एक समूह एक मोटी झिल्ली से ढका हो, तो इसे कहा जाता है hormocystos. यह प्रजनन तथा प्रतिकूल परिस्थितियों को सहन करने का कार्य करता है। कुछ प्रजातियों में, एकल-कोशिका वाले टुकड़े जिन्हें गोनिडिया, कोक्सी या प्लैनोकोकी कहा जाता है, थैलस से अलग हो जाते हैं। गोनिडिया में एक श्लेष्म झिल्ली बनी रहती है और प्लैनोकोकी में अलग-अलग झिल्ली की कमी होती है। हॉर्मोगोनीज़ की तरह, वे सक्रिय गति करने में सक्षम हैं।
असाहवासिक प्रजननविशेष कोशिकाओं का उपयोग करके किया जाता है जिनमें मोटी झिल्ली नहीं होती है: "एक्सोस्पोर्स" और "एंडोस्पोर्स"। एक्सोस्पोर असमान कोशिका विभाजन से बनते हैं, जब मातृ कोशिका से एक छोटी कोशिका निकलती है।
जब प्रतिकूल परिस्थितियाँ उत्पन्न होती हैं (सूखना, ठंड, पोषक तत्वों की कमी), तो सायनोबैक्टीरिया बनता है akinetes.आरक्षित उत्पादों से भरे ये बड़े, मोटी दीवार वाले, आराम कर रहे बीजाणु, इन प्रतिकूल परिस्थितियों में जीवित रहने का काम करते हैं। उदाहरण के लिए, ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में झील के तलछट में एकिनेट दशकों तक व्यवहार्य रह सकते हैं।
वर्गीकरण
सायनोफुटा विभाग के सभी आधुनिक रूपों को एक, दो या तीन वर्गों में बांटा जा सकता है। यदि हम मूल कोकॉइड एककोशिकीय रूपों से नीले-हरे शैवाल के विकासवादी विकास के 3 मुख्य मार्गों के विचार को स्वीकार करते हैं, तो हम साइनोफाइटा के भीतर तीन वर्गों की पहचान से सहमत हो सकते हैं: क्रोकोकोफाइसी - क्रोकोकल शैवाल, चामेसिफोनोफाइसी - चामेसिफोन शैवाल और हॉर्मोगोनियोफाइसी - हॉर्मोगोनियन शैवाल।
क्लास हॉर्मोगोनियम–हॉर्मोगोनीओफाइसी
(आदेश ऑसिलेटोरेसी, नोस्टोकेसी, स्टिगोनेमस -
दोलनशील, नोस्टोकेल्स, स्टिगोनमेटालेस)
प्रजातियों की विशेषता व्यक्तियों के शरीर की संरचना के एक त्रिकाल रूप के साथ-साथ हार्मोनोगोनीज़ बनाने की क्षमता है, यानी। धागों के विशेष टुकड़े जो सक्रिय स्वैच्छिक गति और नए व्यक्तियों में अंकुरण करने में सक्षम हैं। व्यक्ति बहुकोशिकीय, "सरल" या औपनिवेशिक (बहुकोशिकीय साइनॉइड के साथ) होते हैं। धागे शाखायुक्त या अशाखित हो सकते हैं, शाखाकरण वास्तविक या गलत हो सकता है। वास्तविक शाखाकरण में ट्राइकोम शाखाकरण होता है। झूठी शाखा से केवल योनियाँ ही शाखा करती हैं। ट्राइकोम एकल-पंक्ति या बहुपंक्ति, अशाखित या शाखित, होमोसाइटिक या हेटरोसाइटिक हो सकते हैं। होमोसाइट ट्राइकोम में समान कोशिकाएं होती हैं जो आकार और कार्य में भिन्न नहीं होती हैं। हेटेरोसाइट ट्राइकोम में ऐसी कोशिकाएं होती हैं जो आकार, कार्य और स्थान में असमान होती हैं। वे कोशिकाएँ जो दिखने में होमोसाइटिक ट्राइकोम कोशिकाओं के समान होती हैं, वनस्पति कहलाती हैं; उनसे बिल्कुल भिन्न - विशेष। उत्तरार्द्ध में हेटेरोसिस्ट और एकिनेटेस शामिल हैं।
विकास चक्र अक्सर जटिल होते हैं, जिसके दौरान रूपात्मक रूप से कई अलग-अलग चरण देखे जाते हैं। इसके अलावा, हॉर्मोगोनियम शैवाल को बहुभिन्नरूपी विकास की विशेषता है।
जाति ऑसिलेटोरियम(चित्र 13, ए). आकार, कार्य एवं स्थानीयकरण के अनुसार कोशिकाओं में कोई विभेदन नहीं होता है। धागे अशाखित, एकरेखीय, समकोशिकीय होते हैं। योनियाँ अनुपस्थित या मौजूद होती हैं।
चावल। 13. नीले-हरे शैवाल की रूपात्मक विविधता (के अनुसार:): ए - ऑसिलेटोरियम; बी - नोस्टॉक; में - anabaena; जी - लिंगबिया; डी - रिवुलेरिया; इ - ग्लियोकैप्सा; और - क्रोकोकोकस: 1 - सामान्य दृश्य, 2 - कम आवर्धन दृश्य, 4 - हेटेरोसिस्ट
जाति नोस्टॉक(चित्र 13, बी). कोशिकाएँ रूप और कार्य के आधार पर विभेदित होती हैं। विशेष रूप से औपनिवेशिक जीव, अच्छी तरह से विकसित बलगम के साथ जो उपनिवेशों के आकार को प्रभावित करते हैं। ट्राइकोम हेटेरोसाइटिक, यूनिसेरिएट, अशाखित, आवरण सहित या बिना आवरण वाले होते हैं।
जाति रिवुलेरिया(चित्र 13, डी). थैलस अशाखित या शाखित तंतु के रूप में, आवरण सहित या उसके बिना। व्यक्ति एकान्तवासी होते हैं अथवा यौगिक रूप बनाते हैं। ट्राइकोम हेटरोसाइटिक होते हैं, परिपक्वता में विषम होते हैं, आधार से शीर्ष तक संकीर्ण होते हैं, अक्सर रिक्त कोशिकाओं से युक्त बालों में समाप्त होते हैं।
जाति स्टिगोनिमा(चित्र 14, ए). कोशिकाएँ रूप और कार्य के आधार पर विभेदित होती हैं। जीनस की प्रजातियों की विशेषता वास्तविक पार्श्व शाखाकरण है। ट्राइकोम हेटेरोसाइटिक, यूनिसेरिएट या मल्टीसेरिएट होते हैं, जो प्लेक्सस और बंडल बनाते हैं। म्यान के साथ या, कम सामान्यतः, उनके बिना धागे। शाखाओं का कोई स्पष्ट द्विरूपता नहीं है। मुख्य धागे आमतौर पर रेंगने वाले होते हैं। तंतुओं के पुराने हिस्सों में, कोशिकाएं अक्सर ग्लियोकैप्सॉइड अवस्था में होती हैं: वे समूहों में एकजुट होती हैं और विकसित श्लेष्म झिल्ली से घिरी होती हैं।
चावल। 14. स्टाइगोनेमा नीला-हरा शैवाल (के अनुसार: आर.ई. ली, 1999; एम.एम. गोलेरबैक एट अल., 1953): ए - स्टिगोनिमा; बी - मास्टिगोक्लाडस: 1 - हेटेरोसिस्ट, 2 - शीथ
जाति मास्टिगोक्लाडस(चित्र 14, बी)।थैलस में जटिल शाखाएँ होती हैं और यह हेटरोसाइटिक होता है। सत्य और असत्य का विभाजन। मुख्य तंतु की कोशिकाएँ कमोबेश गोलाकार होती हैं, शाखाओं की कोशिकाएँ लम्बी और बेलनाकार होती हैं। धागों के आवरण संकीर्ण, मजबूत या चिपचिपे होते हैं। हेटेरोसिस्ट अंतर्कैलेरी होते हैं, कोई बीजाणु ज्ञात नहीं होते हैं। जीनस की प्रजातियां थर्मल स्प्रिंग्स में व्यापक रूप से वितरित की जाती हैं।
क्लास क्रोकोकस -Chroococcophyceae
आदेश– Chroococcales
वे एकल-कोशिका वाले "सरल" व्यक्तियों के रूप में पाए जाते हैं या अधिक बार श्लेष्म कालोनियों का निर्माण करते हैं। जब कोशिकाएँ दो तलों में विभाजित होती हैं, तो एकल-परत लैमेलर कॉलोनियाँ दिखाई देती हैं। तीन तलों में विभाजन से घन-आकार की कालोनियों का निर्माण होता है। जब कोशिकाएं कई स्तरों में विभाजित होती हैं, तो कोशिकाएं बलगम की पूरी मोटाई में बेतरतीब ढंग से स्थित होती हैं, और कालोनियों का आकार भिन्न होता है। औपनिवेशिक बलगम उपनिवेशों के सरल और जटिल सायनोइड को जोड़ता है। बलगम सजातीय या विभेदित हो सकता है, श्लेष्म फफोले के रूप में क्रमिक रूप से एक दूसरे में डाला जाता है (जीनस) ग्लियोकैप्सा) या ट्यूब और डोरियाँ (जन्म वोरोनिखिनिया, गोम्फोस्फेरिया). बलगम रंगहीन या नीले-हरे, भूरे, जैतून, भूरे, लाल, बैंगनी और काले रंग में रंगा हो सकता है।
कोशिकाएँ अधिकतर गोलाकार या दीर्घवृत्ताकार होती हैं, कम अक्सर लम्बी होती हैं, कभी-कभी भिन्न-भिन्न रूप से मुड़ी हुई, बेलनाकार या धुरी के आकार की होती हैं, कुछ प्रजातियों में अंडाकार, नाशपाती के आकार या दिल के आकार की होती हैं। क्रोकोकल शैवाल की विशेषता वानस्पतिक प्रजनन है। एककोशिकीय जीव एक, दो, तीन या अनेक स्तरों में दो भागों में विभाजित होते हैं। औपनिवेशिक व्यक्ति उपनिवेशों को विभाजित करके और अंतर्जात उपनिवेश बनाकर प्रजनन करते हैं। अधिकतर, प्रजनन कालोनियों को विभाजित करके होता है। इस विधि के अंतर्गत, कालोनियों का विखंडन होता है, या उन्हें कई भागों में तोड़ना, या मातृ कॉलोनी को पुनः स्थापित करना होता है; और कालोनियों का नवोदित होना, यानी, मातृ कॉलोनी पर उभारों का बनना जो अंततः इससे अलग हो जाते हैं। औपनिवेशिक व्यक्ति भी नियमित वनस्पति कोशिकाओं और बीजाणुओं का उपयोग करके प्रजनन करते हैं।
जाति ग्लियोकैप्सा"सरल" या जटिल उपनिवेश बनाते हैं (चित्र 13, इ). कोशिकाएँ गोलाकार, दीर्घवृत्ताकार, बेलनाकार होती हैं। प्रत्येक कोशिका एक श्लेष्मा आवरण से ढकी होती है। विभाजन के दौरान, मातृ कोशिकाओं की दीवारें संरक्षित रहती हैं। कालोनियाँ गोल या घन होती हैं, जिनमें श्लेष्म बुलबुले क्रमिक रूप से एक दूसरे के भीतर शामिल होते हैं।
जाति माइक्रोसिस्टिस -कॉलोनियां गोलाकार या अनियमित आकार की होती हैं, गोलाकार कोशिकाएं बलगम में डूबी होती हैं और किसी भी दिशा में विभाजित हो सकती हैं (चित्र 15)। कई प्रजातियों की कोशिकाओं में गैस रिक्तिकाएँ होती हैं। यह प्रजाति मीठे पानी के प्लवक में व्यापक रूप से पाई जाती है। बड़े पैमाने पर विकसित होकर, यह शैवालीय प्रस्फुटन का कारण बन सकता है। कुछ प्रजातियाँ विषैली होती हैं।
चावल। 15. क्रोकोकल नीला-हरा शैवाल माइक्रोसिस्टिस(बाद में: एम. एम. गोलेरबैक एट अल., 1953)
कक्षा चामेसिफोनेसी -चामेसिफोनोफाइसी
(प्लुरोकैप्स ऑर्डर करें -प्लुरोकैपसेल्स)
एककोशिकीय, अक्सर आधार और शीर्ष में विभेदित होता है, और औपनिवेशिक (एककोशिकीय साइनॉइड के साथ), आमतौर पर सब्सट्रेट, व्यक्तियों से जुड़ा होता है। एंडोस्पोर्स (बीओसाइट्स) का निर्माण विशेषता है। विभिन्न आकृतियों की कोशिकाएँ, अक्सर अच्छी तरह से परिभाषित रंगहीन या पीले या भूरे रंग की श्लेष्मा झिल्ली के साथ। कोशिका विभाजन एक, दो या तीन स्तरों में होता है। कालोनियों में कोशिकाएं अक्सर बहुत संकुचित होती हैं और झूठी पैरेन्काइमा बनाती हैं, कभी-कभी कई परतों में व्यवस्थित होती हैं। कई प्रजातियों की विशेषता कोशिकाओं की अपेक्षाकृत स्पष्ट पंक्तियों का निर्माण है जो धागों के समान होती हैं। लेकिन ऐसे "थ्रेड्स" की कोशिकाओं के बीच कोई प्लाज्मा कनेक्शन नहीं होता है। "धागे" सब्सट्रेट के साथ रेंगते हैं, उसमें गहराई तक जाते हैं या उससे ऊपर उठते हैं, और धागे अक्सर शाखाबद्ध होते हैं।
एंडोस्पोर्स (बीओसाइट्स) एक मातृ कोशिका (स्पोरैंगियम) के अंदर उत्पन्न होते हैं, जो आकार और आकार में सामान्य कोशिकाओं के समान या भिन्न होते हैं। बीओसाइट्स स्पोरैंगियम खोल के टूटने, चाटने या स्पोरैंगियम की दीवार के एक हिस्से को टोपी के रूप में फेंकने से निकलते हैं, स्पोरैंगियम की पूरी सामग्री या इसका केवल एक हिस्सा उनके गठन के लिए उपयोग किया जाता है;
जाति डर्मोकार्पा।व्यक्ति एककोशिकीय होते हैं, आधार और शीर्ष में विभेदित होते हैं, सब्सट्रेट से जुड़े होते हैं। वे आम तौर पर अकेले, छोटे समूहों में रहते हैं। वे आमतौर पर बीओसाइट्स द्वारा प्रजनन करते हैं।
चावल। 16. चेमेसिफ़ोन नीला-हरा शैवाल डर्मोकार्पा(बाद में: एम. एम. गोलेरबैक एट अल., 1953)
पारिस्थितिकी और महत्व
नीले-हरे शैवाल सर्वव्यापी हैं। वे गर्म झरनों और आर्टीशियन कुओं में, और बर्फ और गीली चट्टानों की सतह पर, सतह पर और मिट्टी की मोटाई में, अन्य जीवों के साथ सहजीवन में पाए जा सकते हैं: प्रोटोजोआ, कवक, समुद्री स्पंज, इचियुरिड्स, मॉस, फ़र्न , जिम्नोस्पर्म। नीले-हरे रंग की प्रजातियां खड़े और धीरे-धीरे बहने वाले ताजे पानी के प्लवक और बेंथोस, खारे और खारे जल निकायों में आम हैं। वे - समुद्री फाइटोप्लांकटन के महत्वपूर्ण घटक. नीले-हरे शैवाल समुद्री पारिस्थितिक तंत्र में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, जहां कुल प्रकाश संश्लेषक उत्पादन का अधिकांश हिस्सा पिकोप्लांकटन से आता है। पिकोप्लांकटनइसमें मुख्य रूप से एकल-कोशिका वाले कोकॉइड साइनोफाइट्स होते हैं। यह अनुमान लगाया गया है कि महासागरों का 20% प्रकाश संश्लेषक उत्पादन प्लवक के नीले-हरे शैवाल से होता है। बेन्थोस में एपिफाइटिक, एपिलिथिक और एंडोलिथिक रूप शामिल हैं। साइनोबैक्टीरिया में आमतौर पर तलवे, पैर और श्लेष्मा डोरियों के रूप में विशेष लगाव वाले अंग होते हैं। नीले-हरे शैवाल की प्रजातियाँ, जो बलगम का उपयोग करके पानी के नीचे की वस्तुओं से जुड़ती हैं, भी प्रचुर मात्रा में हैं।
सायनोबैक्टीरिया गर्म पानी के विशिष्ट निवासी हैं। वे 35-52 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर वनस्पति करते हैं, और कुछ मामलों में 84 डिग्री सेल्सियस और उससे अधिक तक, अक्सर खनिज लवण या कार्बनिक पदार्थों की बढ़ी हुई सामग्री (कारखानों, कारखानों, बिजली संयंत्रों या परमाणु संयंत्रों से भारी प्रदूषित गर्म अपशिष्ट जल) के साथ। .
हाइपरहेलिन जलाशयों का तल कभी-कभी पूरी तरह से नीले-हरे शैवाल से ढका होता है, जिनमें से जेनेरा की प्रजातियां प्रबल होती हैं फोर्मिडियम, ऑसिलेटोरिया, स्पिरुलिनाआदि। नीले-हरे शैवाल पेड़ों की छाल (जेनेरा की प्रजाति) पर रहते हैं सिंटिकोकोकस, अफ़ानोथेके, नोस्टॉक). वे अक्सर काई पर एपिफाइट करते हैं, जहां, उदाहरण के लिए, कोई जीनस की प्रजातियों के काले-नीले गुच्छों को देख सकता है स्किज़ोट्रिक्स.
उजागर चट्टानों की सतह पर रहने वाले शैवालों में सायनोफाइटा के प्रतिनिधि सबसे आम हैं। साइनोफाइट्स और उनके साथ मौजूद बैक्टीरिया विभिन्न पर्वत श्रृंखलाओं की क्रिस्टलीय चट्टानों पर "माउंटेन टैन" (रॉक फिल्म और क्रस्ट) बनाते हैं। शैवाल की वृद्धि विशेष रूप से गीली चट्टानों की सतह पर प्रचुर मात्रा में होती है। वे विभिन्न रंगों की फिल्में और विकास बनाते हैं। एक नियम के रूप में, मोटी श्लेष्मा झिल्ली से सुसज्जित प्रजातियाँ यहाँ रहती हैं। वृद्धि अलग-अलग रंगों में आती है: चमकीला हरा, सुनहरा, भूरा, गेरू, बैंगनी या गहरा नीला-हरा, भूरा, लगभग काला, यह उन प्रजातियों पर निर्भर करता है जो उन्हें बनाती हैं। जेनेरा के प्रकार जो विशेष रूप से सिंचित चट्टानों की विशेषता हैं: ग्लियोकैप्सा, ग्लियोटेके, हेमेसिफॉन, कैलोथ्रिक्स, टोलिपोथ्रिक्स, स्काइटोनिमा।
सायनोफाइटा के प्रतिनिधि मिट्टी के शैवाल का विशाल बहुमत बनाते हैं। वे मिट्टी की गहरी और सतही परतों में रहते हैं और पराबैंगनी और रेडियोधर्मी विकिरण के प्रतिरोधी हैं। स्टेपी ज़ोन की मिट्टी में नोस्टॉक वल्गारेसतह पर गहरे हरे रंग की मोटी परतें या शुष्क मौसम में स्लेट-काली पपड़ी बनाता है। सूक्ष्म शैवाल के बड़े पैमाने पर विकास से खड्डों, सड़कों के किनारे और कृषि योग्य मिट्टी की ढलानों में हरियाली आ जाती है।
नीले-हरे शैवाल कई लाइकेन के थैलस के घटक हैं और उच्च पौधों के साथ सह-अस्तित्व में हैं, उदाहरण के लिए, एजोला जलीय फ़र्न और अन्य। कैसे सहजीवनवे अपने साथी को उच्च प्रकाश की तीव्रता से बचाते हैं, उसे कार्बनिक पदार्थ प्रदान करते हैं, और नाइट्रोजन यौगिक प्रदान करते हैं। साथ ही, उन्हें मेजबान से प्रतिकूल बाहरी कारकों के साथ-साथ विकास के लिए आवश्यक कार्बनिक पदार्थों से भी सुरक्षा मिलती है। विभिन्न जीवों के साथ सायनोफाइट्स के केवल कुछ सहजीवी संबंध ही बाध्यकारी हैं। अधिकांश सायनोफाइट्स स्वतंत्र रूप से बढ़ने में सक्षम हैं, हालांकि सहजीवन की तुलना में बदतर हैं। वे अन्य जीवों के साथ दो प्रकार के संबंध बनाते हैं - बाह्यकोशिकीय: कवक के साथ और अंतःकोशिकीय: स्पंज, डायटम आदि के साथ।
नीले-हरे शैवाल सबसे प्राचीन जीवों में से हैं; उनके जीवाश्म अवशेष और अपशिष्ट उत्पाद 3-3.5 अरब साल पहले आर्कियन युग में बनी चट्टानों में पाए गए थे। ऐसा माना जाता है कि पृथ्वी पर पहले पारिस्थितिक तंत्र (प्रीकैम्ब्रियन) में केवल साइनोबैक्टीरिया सहित प्रोकैरियोटिक जीव शामिल थे। पृथ्वी पर जीवन के विकास के लिए साइनोफाइट्स का गहन विकास बहुत महत्वपूर्ण था, और न केवल उनके कार्बनिक पदार्थों के संचय के कारण, बल्कि ऑक्सीजन के साथ प्राथमिक वातावरण के संवर्धन के कारण भी। नीले-हरे शैवाल ने भी इसमें महत्वपूर्ण भूमिका निभाई चूना पत्थर की चट्टानें बनाना.
नाइट्रोजन नियतन।पृथ्वी के वायुमंडल में 78% नाइट्रोजन है, लेकिन इसे स्थिर करने की क्षमता केवल प्रोकैरियोट्स में और शैवालों में विशेष रूप से सायनोफाइट्स में पाई जाती है। नीले-हरे शैवाल अद्वितीय जीव हैं जो कार्बन डाइऑक्साइड और वायुमंडलीय नाइट्रोजन दोनों को स्थिर करने में सक्षम हैं। जब नाइट्रोजन स्थिर हो जाती है, तो अमोनिया और हाइड्रोजन निकलते हैं। यह प्रक्रिया आमतौर पर श्लेष्मा आवरण वाली विशेष मोटी दीवार वाली कोशिकाओं - हेटेरोसिस्ट्स में होती है। हेटेरोसिस्ट के अंदर कम ऑक्सीजन सामग्री वाली स्थितियाँ निर्मित होती हैं। नाइट्रोजन स्थिरीकरण रात की तुलना में दिन के दौरान तेजी से होता है, क्योंकि प्रकाश संश्लेषण के दौरान इस प्रक्रिया के लिए आवश्यक एटीपी बनता है - एडेनोसिन ट्राइफॉस्फोरिक एसिड। वायुमंडलीय नाइट्रोजन को स्थिर करके, नीले-हरे शैवाल अपने प्रोटीन को संश्लेषित करने और बढ़ने के लिए आवश्यक नाइट्रोजन प्राप्त करते हैं। अन्य शैवाल पूरी तरह से पानी में घुले नाइट्रेट और अमोनियम पर निर्भर हैं।
वायुमंडलीय नाइट्रोजन का जैविक निर्धारण महत्वपूर्ण कारकों में से एक है मिट्टी की उर्वरता बढ़ाना. इस प्रक्रिया में अग्रणी भूमिका सायनोफाइट्स की है, जिन्हें आणविक नाइट्रोजन को आत्मसात करने के लिए तैयार कार्बनिक पदार्थों की आवश्यकता नहीं होती है, बल्कि वे स्वयं इसे मिट्टी में लाते हैं। उदाहरण के लिए, समशीतोष्ण क्षेत्र की मिट्टी के लिए, नाइट्रोजन स्थिरीकरण करने वाले नीले-हरे शैवाल का वार्षिक उत्पादन 20-577 किलोग्राम/हेक्टेयर (सूखा वजन) होने का अनुमान है। साइनोफाइट्स के केवल हेटेरोसिस्ट रूप (जेनेरा की प्रजातियां)। नोस्टॉक, अनाबेना, कैलोथ्रिक्स, टॉलिपोथ्रिक्सऔर सिलिंड्रोस्पर्मम).
नीले-हरे शैवाल के कुछ प्रतिनिधि खाने योग्य हैं (नोस्टॉक, Spirulina). विशेष जैविक तालाबों में, नीले-हरे शैवाल और बैक्टीरिया के समुदाय शाकनाशियों को विघटित करने और विषहरण करने के लिए उपयोग किया जाता है।कुछ सायनोबैक्टीरिया फेनिलकार्बामेट शाकनाशी को एनिलिन और क्लोरीन डेरिवेटिव में विघटित करते हैं। सबसे उन्नत तरीकों का उपयोग करके शुद्ध किया गया अपशिष्ट जल, अभी भी जलीय जीवों के लिए विषाक्त बना हुआ है। केवल एल्गोबैक्टीरियल समुदाय, जिनका उपयोग अपशिष्ट जल तृतीयक उपचार के लिए किया जाता है, GOST "पेयजल" के अनुरूप पानी प्राप्त करना संभव बनाते हैं।
पानी का "खिलना"।पानी के "खिलने" से हमारा तात्पर्य पानी के स्तंभ में शैवाल के गहन विकास से है, जिसके परिणामस्वरूप यह "खिलने" का कारण बनने वाले जीवों के रंग और संख्या के आधार पर अलग-अलग रंग प्राप्त करता है। पानी के "खिलने" के बिंदु तक शैवाल का बड़े पैमाने पर विकास जल निकायों के यूट्रोफिकेशन में वृद्धि से होता है, जो प्राकृतिक कारकों (हजारों और दसियों हजार वर्षों में) के प्रभाव में और बहुत अधिक मात्रा में होता है। अधिक हद तक मानवजनित कारकों के प्रभाव में (वर्षों में, दसियों वर्षों में)। पानी का "खिलना" महाद्वीपीय जलाशयों (ताजा, खारा और खारा) और समुद्र और महासागरों (मुख्य रूप से तटीय क्षेत्रों में) दोनों में देखा जाता है। लाल सागर का नाम इसमें नीले-हरे शैवाल के प्रचुर विकास के कारण पड़ा। ऑसिलेटोरिया एरिथ्रिया. मध्य यूरोप के पोखर के आकार के मीठे पानी के भंडार अक्सर लाल रंग के होते हैं हेमेटोकोकस प्लुवियलिस. मीठे जल निकायों में से, बड़ी निचली भूमि की नदियाँ और उनके जलाशय, साथ ही विभिन्न प्रयोजनों के लिए तालाब, झीलें और शीतलन तालाब मुख्य रूप से खिलने के लिए अतिसंवेदनशील होते हैं।
सायनोफाइट्स की मध्यम वनस्पति का जलाशय के पारिस्थितिकी तंत्र पर सकारात्मक प्रभाव पड़ता है। शैवाल बायोमास (500 ग्राम/घन मीटर और अधिक तक) में उल्लेखनीय वृद्धि के साथ, जैविक प्रदूषण दिखाई देने लगता है, जिसके परिणामस्वरूप पानी की गुणवत्ता काफी खराब हो जाती है। विशेष रूप से, इसका रंग, पीएच, चिपचिपाहट बदल जाती है, पारदर्शिता कम हो जाती है, और शैवाल द्वारा प्रकाश किरणों के बिखरने और अवशोषण के परिणामस्वरूप पानी के स्तंभ में प्रवेश करने वाले सौर विकिरण की वर्णक्रमीय संरचना बदल जाती है। पानी में जहरीले यौगिक और बड़ी मात्रा में कार्बनिक पदार्थ दिखाई देते हैं, जो रोगजनकों सहित बैक्टीरिया के लिए प्रजनन स्थल के रूप में काम करते हैं। पानी में आमतौर पर बासी, अप्रिय गंध आ जाती है। हाइपोक्सिया, या घुलित ऑक्सीजन की कमी, होती है; यह शैवाल के श्वसन और मृत कार्बनिक पदार्थों के अपघटन पर खर्च किया जाता है। हाइपोक्सिया से जलीय जीवों की गर्मियों में मृत्यु हो जाती है और कार्बनिक पदार्थों की आत्म-शुद्धि और खनिजकरण की प्रक्रिया धीमी हो जाती है।
साइनोफाइट्स में रोगजनक प्रजातियां (लगभग 30) हैं जो पानी में खिलने पर रीफ कोरल की बीमारियों और मृत्यु का कारण बनती हैं; घरेलू पशुओं और मनुष्यों के रोग, जलीय जीवों, जलपक्षियों और घरेलू जानवरों की बड़े पैमाने पर मृत्यु, विशेषकर गर्म गर्मी के महीनों में। लोगों को जहर देना बहुत कम आम है। बच्चों और लीवर और किडनी की बीमारी वाले लोगों को सबसे अधिक ख़तरा होता है। उनकी क्रिया के तरीके के आधार पर, साइनोबैक्टीरियल विषाक्त पदार्थों को 4 समूहों में विभाजित किया जाता है: हेपेटोटॉक्सिन, न्यूरोटॉक्सिन, साइटोटॉक्सिन और डर्माटोटॉक्सिन। वे भोजन का नशा, एलर्जी, नेत्रश्लेष्मलाशोथ, केंद्रीय तंत्रिका तंत्र को नुकसान आदि का कारण बनते हैं। अपनी क्रिया में सायनोटॉक्सिन क्यूरे और बोटुलिन जैसे जहरों से कई गुना बेहतर होते हैं। जल निकायों की सफाई को रोकने में पानी के सेवन और आराम करने वाले स्थानों या घरेलू जानवरों के लिए पानी देने वाले स्थानों के पास शैवाल के संचय को रोकना शामिल है।
"सौर रिएक्टर" और शैवाल. हाल ही में, मानवता को प्राकृतिक ऊर्जा संसाधनों के तर्कसंगत उपयोग और अपरंपरागत ऊर्जा स्रोतों की खोज की गंभीर समस्या का सामना करना पड़ा है। ऐसे स्रोतों में प्लांट बायोमास में संरक्षित सौर ऊर्जा (सौर ऊर्जा का जैव संरक्षण) शामिल है। परमाणु ऊर्जा के विपरीत, यह ऊर्जा स्रोत बिल्कुल सुरक्षित है; इसके उपयोग से पारिस्थितिक संतुलन बाधित नहीं होता है और पर्यावरण में रेडियोधर्मी या तापीय प्रदूषण नहीं होता है।
अपशिष्ट जल में उगे शैवाल बायोमास के मिथेनीकरण द्वारा जैव ईंधन का उत्पादन करने के लिए नीले-हरे शैवाल का उपयोग सबसे आशाजनक है। संयुक्त राज्य अमेरिका और जापान में शैवाल से मीथेन के उत्पादन के लिए प्रतिष्ठान बनाए गए हैं। उनकी उत्पादकता क्रमशः 50 और 80 टन/हेक्टेयर (शुष्क द्रव्यमान) प्रति वर्ष है, और 50-60 टन शुष्क शैवाल बायोमास 74 हजार किलोवाट/घंटा बिजली प्रदान कर सकता है।
प्रश्नों पर नियंत्रण रखें
साइनोबैक्टीरिया की कोशिका संरचना की विशिष्ट विशेषताओं का नाम बताइए।
साइनोफाइट्स में कौन से रंगद्रव्य और पोषण प्रकार ज्ञात हैं?
नील-हरित शैवाल कैसे प्रजनन करते हैं? हॉर्मोगोनियम, एक्सोस्पोर, एकिनेटेस क्या हैं?
नीले-हरे शैवाल किस समूह के जीवों से सबसे अधिक मिलते-जुलते हैं और उनकी उत्पत्ति कब हुई?
क्रोकोकल वर्ग के नीले-हरे शैवाल की विशिष्ट विशेषताओं और विशिष्ट प्रतिनिधियों का नाम बताइए।
हॉर्मोगोनियम वर्ग के नीले-हरे शैवाल की विशिष्ट विशेषताओं और विशिष्ट प्रतिनिधियों का नाम बताइए।
चैमेसिफोनेसी वर्ग के नीले-हरे शैवाल की विशिष्ट विशेषताओं और विशिष्ट प्रतिनिधियों का नाम बताइए।
नील-हरित शैवाल किन आवासों में पाए जाते हैं? प्रकृति में उनका अर्थ.
वायुमंडलीय नाइट्रोजन के जैविक निर्धारण में साइनोफाइट्स की भूमिका।
साइनोफाइट का आर्थिक महत्व. जल गुणवत्ता मूल्यांकन.
शैवालीय प्रस्फुटन और सायनोटॉक्सिन क्या हैं?
गैर-पारंपरिक ऊर्जा स्रोतों के रूप में नील-हरित शैवाल।
प्रकाश संश्लेषण हमारे ग्रह पर सभी जीवन का आधार है। भूमि के पौधों, शैवाल और कई प्रकार के जीवाणुओं में होने वाली यह प्रक्रिया, पृथ्वी पर जीवन के लगभग सभी रूपों के अस्तित्व को निर्धारित करती है, सूर्य के प्रकाश की धाराओं को रासायनिक बंधों की ऊर्जा में परिवर्तित करती है, जो फिर चरण दर चरण असंख्य के शीर्ष तक संचारित होती है। आहार शृखला।
सबसे अधिक संभावना है, एक ही समय में इसी प्रक्रिया ने पृथ्वी के वायुमंडल में ऑक्सीजन के आंशिक दबाव में तेज वृद्धि और कार्बन डाइऑक्साइड के अनुपात में कमी की शुरुआत की, जिसके कारण अंततः कई जटिल जीवों का विकास हुआ। और अब तक, कई वैज्ञानिकों के अनुसार, केवल प्रकाश संश्लेषण ही मनुष्यों द्वारा प्रतिदिन लाखों टन विभिन्न प्रकार के हाइड्रोकार्बन ईंधन जलाने के परिणामस्वरूप हवा में उत्सर्जित CO2 के तीव्र हमले को रोकने में सक्षम है।
अमेरिकी वैज्ञानिकों की एक नई खोज हमें प्रकाश संश्लेषण प्रक्रिया पर नए सिरे से विचार करने के लिए मजबूर करती है
"सामान्य" प्रकाश संश्लेषण के दौरान, यह महत्वपूर्ण गैस "उप-उत्पाद" के रूप में उत्पन्न होती है। सामान्य मोड में, CO2 को बांधने और कार्बोहाइड्रेट का उत्पादन करने के लिए प्रकाश संश्लेषक "कारखानों" की आवश्यकता होती है, जो बाद में कई इंट्रासेल्युलर प्रक्रियाओं में ऊर्जा स्रोत के रूप में कार्य करते हैं। इन "कारखानों" में प्रकाश ऊर्जा का उपयोग पानी के अणुओं को विघटित करने के लिए किया जाता है, जिसके दौरान कार्बन डाइऑक्साइड और कार्बोहाइड्रेट को ठीक करने के लिए आवश्यक इलेक्ट्रॉन निकलते हैं। इस अपघटन के दौरान ऑक्सीजन O2 भी निकलती है।
नई खोजी गई प्रक्रिया में, पानी के अपघटन के दौरान निकलने वाले इलेक्ट्रॉनों का केवल एक छोटा सा हिस्सा कार्बन डाइऑक्साइड को आत्मसात करने के लिए उपयोग किया जाता है। रिवर्स प्रक्रिया के दौरान उनमें से शेर का हिस्सा "हौसले से जारी" ऑक्सीजन से पानी के अणुओं के निर्माण में जाता है। इस मामले में, नई खोजी गई प्रकाश संश्लेषण प्रक्रिया के दौरान परिवर्तित ऊर्जा कार्बोहाइड्रेट के रूप में संग्रहीत नहीं होती है, बल्कि सीधे महत्वपूर्ण इंट्रासेल्युलर ऊर्जा उपभोक्ताओं को आपूर्ति की जाती है। हालाँकि, इस प्रक्रिया का विस्तृत तंत्र अभी भी एक रहस्य बना हुआ है।
बाहर से ऐसा लग सकता है कि प्रकाश संश्लेषक प्रक्रिया में इस तरह का संशोधन सूर्य से प्राप्त समय और ऊर्जा की बर्बादी है। यह विश्वास करना कठिन है कि जीवित प्रकृति में, जहां अरबों वर्षों के विकासवादी परीक्षण और त्रुटि के कारण हर छोटी-छोटी बात बेहद कुशल साबित हुई है, इतनी कम दक्षता वाली एक प्रक्रिया मौजूद हो सकती है।
फिर भी, यह विकल्प आपको जटिल और नाजुक प्रकाश संश्लेषक उपकरण को सूर्य के प्रकाश के अत्यधिक संपर्क से बचाने की अनुमति देता है।
तथ्य यह है कि बैक्टीरिया में प्रकाश संश्लेषक प्रक्रिया को पर्यावरण में आवश्यक अवयवों की अनुपस्थिति में आसानी से नहीं रोका जा सकता है। जब तक सूक्ष्मजीव सौर विकिरण के संपर्क में रहते हैं, वे प्रकाश ऊर्जा को रासायनिक बंधों की ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए मजबूर होते हैं। आवश्यक घटकों की अनुपस्थिति में, प्रकाश संश्लेषण से मुक्त कणों का निर्माण हो सकता है जो संपूर्ण कोशिका के लिए विनाशकारी होते हैं, और इसलिए सायनोबैक्टीरिया फोटॉन ऊर्जा को पानी से पानी में परिवर्तित करने के लिए बैकअप विकल्प के बिना नहीं कर सकता है।
सीओ 2 के कार्बोहाइड्रेट में रूपांतरण के कम स्तर और आणविक ऑक्सीजन की कम रिहाई का यह प्रभाव अटलांटिक और प्रशांत महासागरों की प्राकृतिक परिस्थितियों में हाल के अध्ययनों की एक श्रृंखला में पहले ही देखा जा चुका है। जैसा कि यह निकला, उनके लगभग आधे जल क्षेत्रों में पोषक तत्वों और लौह आयनों का निम्न स्तर देखा गया है। इस तरह,
इन जल के निवासियों तक पहुँचने वाली सूर्य की रोशनी से लगभग आधी ऊर्जा कार्बन डाइऑक्साइड को अवशोषित करने और ऑक्सीजन छोड़ने की सामान्य प्रक्रिया को दरकिनार करके परिवर्तित की जाती है।
इसका मतलब यह है कि CO2 अवशोषण की प्रक्रिया में समुद्री ऑटोट्रॉफ़ के योगदान को पहले काफी कम करके आंका गया था।
कार्नेगी इंस्टीट्यूशन में वैश्विक पारिस्थितिकी विभाग के विशेषज्ञों में से एक, जो बरी के रूप में, नई खोज समुद्री सूक्ष्मजीवों की कोशिकाओं में सौर ऊर्जा प्रसंस्करण की प्रक्रियाओं के बारे में हमारी समझ को महत्वपूर्ण रूप से बदल देगी। उनके अनुसार, वैज्ञानिकों को अभी तक नई प्रक्रिया के तंत्र को उजागर करना बाकी है, लेकिन इसका अस्तित्व अब हमें दुनिया के पानी में सीओ 2 के प्रकाश संश्लेषक अवशोषण के पैमाने के आधुनिक अनुमानों पर एक अलग नज़र डालने के लिए मजबूर करेगा।
सायनोबैक्टीरिया - ऑक्सीजनयुक्त प्रकाश संश्लेषण के आविष्कारक और पृथ्वी के ऑक्सीजन वातावरण के निर्माता - पहले से सोचे गए से भी अधिक बहुमुखी "जैव रासायनिक कारखाने" निकले। यह पता चला कि वे प्रकाश संश्लेषण और वायुमंडलीय नाइट्रोजन स्थिरीकरण को एक ही कोशिका में जोड़ सकते हैं - ऐसी प्रक्रियाएँ जिन्हें पहले असंगत माना जाता था।
सायनोबैक्टीरिया, या नीले-हरे शैवाल, जैसा कि उन्हें कभी कहा जाता था, ने जीवमंडल के विकास में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई। यह वे थे जिन्होंने प्रकाश संश्लेषण के सबसे प्रभावी प्रकार - ऑक्सीजनिक प्रकाश संश्लेषण का आविष्कार किया था, जो ऑक्सीजन की रिहाई के साथ होता है। अधिक प्राचीन एनोक्सीजेनिक प्रकाश संश्लेषण, जो सल्फर या सल्फेट्स की रिहाई के साथ होता है, केवल कम सल्फर यौगिकों (जैसे हाइड्रोजन सल्फाइड) की उपस्थिति में हो सकता है, ऐसे पदार्थ जो काफी दुर्लभ हैं। इसलिए, एनोक्सीजेनिक प्रकाश संश्लेषण जानवरों सहित विभिन्न हेटरोट्रॉफ़्स (कार्बनिक पदार्थ उपभोक्ताओं) के विकास के लिए आवश्यक मात्रा में कार्बनिक पदार्थों का उत्पादन सुनिश्चित नहीं कर सका।
साइनोबैक्टीरिया ने हाइड्रोजन सल्फाइड के बजाय साधारण पानी का उपयोग करना सीख लिया है, जिसने उन्हें व्यापक वितरण और विशाल बायोमास प्रदान किया है। उनकी गतिविधि का एक उपोत्पाद वातावरण को ऑक्सीजन से संतृप्त करना था। सायनोबैक्टीरिया के बिना कोई पौधे नहीं होंगे, क्योंकि एक पादप कोशिका सायनोबैक्टीरिया के साथ एक गैर-प्रकाश संश्लेषक एकल-कोशिका जीव के सहजीवन का परिणाम है। सभी पौधे विशेष ऑर्गेनेल - प्लास्टिड्स की मदद से प्रकाश संश्लेषण करते हैं, जो सहजीवी साइनोबैक्टीरिया से ज्यादा कुछ नहीं हैं। और यह अभी तक स्पष्ट नहीं है कि इस सहजीवन में प्रभारी कौन है। कुछ जीवविज्ञानी रूपक भाषा का उपयोग करते हुए कहते हैं कि पौधे साइनोबैक्टीरिया के रहने के लिए सुविधाजनक "घर" हैं।
सायनोबैक्टीरिया ने न केवल "आधुनिक प्रकार" जीवमंडल का निर्माण किया, बल्कि आज भी इसे बनाए रखना जारी रखा है, ऑक्सीजन का उत्पादन किया है और कार्बन डाइऑक्साइड से कार्बनिक पदार्थ का संश्लेषण किया है। लेकिन इससे वैश्विक जीवमंडल चक्र में उनकी जिम्मेदारियों की सीमा समाप्त नहीं होती है। साइनोबैक्टीरिया उन कुछ जीवित प्राणियों में से एक है जो वायुमंडलीय नाइट्रोजन को स्थिर करने में सक्षम हैं, इसे सभी जीवित चीजों के लिए सुलभ रूप में परिवर्तित करते हैं। सांसारिक जीवन के अस्तित्व के लिए नाइट्रोजन स्थिरीकरण नितांत आवश्यक है, और केवल बैक्टीरिया ही इसे पूरा कर सकते हैं, सभी नहीं।
नाइट्रोजन-फिक्सिंग साइनोबैक्टीरिया के सामने मुख्य समस्या यह है कि प्रमुख नाइट्रोजन-फिक्सिंग एंजाइम, नाइट्रोजनेस, ऑक्सीजन की उपस्थिति में काम नहीं कर सकते हैं, जो प्रकाश संश्लेषण के दौरान जारी होता है। इसलिए, नाइट्रोजन-स्थिरीकरण साइनोबैक्टीरिया ने कोशिकाओं के बीच कार्यों का एक विभाजन विकसित किया है। इस प्रकार के सायनोबैक्टीरिया फिलामेंटस कॉलोनी बनाते हैं जिनमें कुछ कोशिकाएँ केवल प्रकाश संश्लेषण में संलग्न होती हैं और नाइट्रोजन स्थिरीकरण नहीं करती हैं, जबकि अन्य - "हेटरोसिस्ट" घने आवरण से ढके होते हैं - प्रकाश संश्लेषण नहीं करते हैं और केवल नाइट्रोजन स्थिरीकरण में लगे होते हैं। ये दो प्रकार की कोशिकाएँ स्वाभाविक रूप से एक दूसरे के साथ अपने उत्पादों (कार्बनिक और नाइट्रोजन यौगिकों) का आदान-प्रदान करती हैं।
कुछ समय पहले तक यह माना जाता था कि प्रकाश संश्लेषण और नाइट्रोजन स्थिरीकरण को एक ही कोशिका में संयोजित करना असंभव है। हालाँकि, 30 जनवरी को, (वाशिंगटन, यूएसए) के आर्थर ग्रॉसमैन और उनके सहयोगियों ने एक महत्वपूर्ण खोज की सूचना दी, जिससे पता चला कि वैज्ञानिकों ने अब तक साइनोबैक्टीरिया की चयापचय क्षमताओं को बहुत कम आंका है। यह पता चला कि गर्म झरनों में रहने वाले जीनस के साइनोबैक्टीरिया सिंटिकोकोकस(आदिम, प्राचीन, अत्यंत व्यापक एककोशिकीय साइनोबैक्टीरिया इस जीनस से संबंधित हैं) समय के साथ उन्हें अलग करते हुए, दोनों प्रक्रियाओं को अपने एकल कोशिका में संयोजित करने का प्रबंधन करते हैं। दिन के दौरान वे प्रकाश संश्लेषण करते हैं, और रात में, जब माइक्रोबियल समुदाय (सायनोबैक्टीरियल मैट) में ऑक्सीजन सांद्रता तेजी से गिरती है, तो वे नाइट्रोजन स्थिरीकरण में बदल जाते हैं।
अमेरिकी वैज्ञानिकों की खोज पूरी तरह से आश्चर्यचकित करने वाली नहीं थी। हाल के वर्षों में पढ़ी गई कई किस्मों के जीनोम में सिंटिकोकोकसनाइट्रोजन स्थिरीकरण से जुड़े प्रोटीन के जीन की खोज की गई। जो कुछ गायब था वह प्रायोगिक साक्ष्य था कि ये जीन वास्तव में काम करते थे।
क्लोरोप्लास्ट झिल्लीदार संरचनाएँ हैं जिनमें प्रकाश संश्लेषण होता है। उच्च पौधों और सायनोबैक्टीरिया में इस प्रक्रिया ने ग्रह को कार्बन डाइऑक्साइड के पुनर्चक्रण और ऑक्सीजन सांद्रता की भरपाई करके जीवन का समर्थन करने की क्षमता बनाए रखने की अनुमति दी। प्रकाश संश्लेषण स्वयं थायलाकोइड्स जैसी संरचनाओं में होता है। ये क्लोरोप्लास्ट के झिल्ली "मॉड्यूल" हैं जिनमें प्रोटॉन स्थानांतरण, पानी का फोटोलिसिस और ग्लूकोज और एटीपी का संश्लेषण होता है।
पादप क्लोरोप्लास्ट की संरचना
क्लोरोप्लास्ट दोहरी-झिल्ली संरचनाएं हैं जो पौधों की कोशिकाओं और क्लैमाइडोमोनस के साइटोप्लाज्म में स्थित होती हैं। इसके विपरीत, साइनोबैक्टीरियल कोशिकाएं क्लोरोप्लास्ट के बजाय थायलाकोइड्स में प्रकाश संश्लेषण करती हैं। यह एक अविकसित जीव का उदाहरण है जो साइटोप्लाज्म के आक्रमण पर स्थित प्रकाश संश्लेषक एंजाइमों के माध्यम से अपना पोषण प्रदान करने में सक्षम है।
इसकी संरचना में, क्लोरोप्लास्ट एक पुटिका के रूप में एक डबल-झिल्ली अंग है। वे प्रकाश संश्लेषक पौधों की कोशिकाओं में बड़ी मात्रा में स्थित होते हैं और केवल पराबैंगनी विकिरण के संपर्क में आने पर ही विकसित होते हैं। क्लोरोप्लास्ट के अंदर इसका तरल स्ट्रोमा होता है। इसकी संरचना में, यह हाइलोप्लाज्म जैसा दिखता है और इसमें 85% पानी होता है, जिसमें इलेक्ट्रोलाइट्स घुल जाते हैं और प्रोटीन निलंबित हो जाते हैं। क्लोरोप्लास्ट के स्ट्रोमा में थायलाकोइड्स होते हैं, संरचनाएं जिनमें प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश और अंधेरे चरण सीधे होते हैं।
क्लोरोप्लास्ट का वंशानुगत उपकरण
थायलाकोइड्स के बगल में स्टार्च के साथ दाने होते हैं, जो प्रकाश संश्लेषण के परिणामस्वरूप प्राप्त ग्लूकोज के पोलीमराइजेशन का एक उत्पाद है। बिखरे हुए राइबोसोम के साथ प्लास्टिड डीएनए भी स्ट्रोमा में मुक्त होते हैं। कई डीएनए अणु हो सकते हैं। वे, बायोसिंथेटिक उपकरण के साथ, क्लोरोप्लास्ट की संरचना को बहाल करने के लिए जिम्मेदार हैं। यह कोशिका केन्द्रक की वंशानुगत जानकारी का उपयोग किए बिना होता है। यह घटना हमें कोशिका विभाजन की स्थिति में क्लोरोप्लास्ट के स्वतंत्र विकास और प्रजनन की संभावना का न्याय करने की भी अनुमति देती है। इसलिए, कुछ मामलों में क्लोरोप्लास्ट कोशिका नाभिक पर निर्भर नहीं होते हैं और प्रतिनिधित्व करते हैं, जैसे कि यह एक सहजीवन, अविकसित जीव था।
थायलाकोइड्स की संरचना
थायलाकोइड्स क्लोरोप्लास्ट के स्ट्रोमा में स्थित डिस्क के आकार की झिल्ली संरचनाएं हैं। साइनोबैक्टीरिया में वे साइटोप्लाज्मिक झिल्ली के आक्रमण पर स्थित होते हैं, क्योंकि उनके पास स्वतंत्र क्लोरोप्लास्ट नहीं होते हैं। थायलाकोइड दो प्रकार के होते हैं: पहला लुमेन थायलाकोइड और दूसरा लैमेलर थायलाकोइड। लुमेन वाला थायलाकोइड व्यास में छोटा होता है और एक डिस्क होता है। कई थायलाकोइड्स लंबवत रूप से व्यवस्थित होकर एक ग्रैना बनाते हैं।
लैमेलर थायलाकोइड्स चौड़ी प्लेटें होती हैं जिनमें लुमेन नहीं होता है। लेकिन वे एक ऐसा मंच हैं जिससे कई पहलू जुड़े हुए हैं। व्यावहारिक रूप से उनमें प्रकाश संश्लेषण नहीं होता है, क्योंकि उन्हें एक मजबूत संरचना बनाने की आवश्यकता होती है जो कोशिका को यांत्रिक क्षति के लिए प्रतिरोधी हो। कुल मिलाकर, क्लोरोप्लास्ट में एक लुमेन के साथ 10 से 100 थायलाकोइड हो सकते हैं, जो प्रकाश संश्लेषण में सक्षम हैं। थायलाकोइड्स स्वयं प्रकाश संश्लेषण के लिए जिम्मेदार प्राथमिक संरचनाएं हैं।
प्रकाश संश्लेषण में थायलाकोइड्स की भूमिका
प्रकाश संश्लेषण की सबसे महत्वपूर्ण प्रतिक्रिया थायलाकोइड्स में होती है। पहला है पानी के अणु का फोटोलिसिस विभाजन और ऑक्सीजन का संश्लेषण। दूसरा, साइटोक्रोम आणविक परिसर b6f और विद्युत परिवहन श्रृंखला के माध्यम से झिल्ली के माध्यम से एक प्रोटॉन का पारगमन है। उच्च-ऊर्जा अणु एटीपी का संश्लेषण भी थायलाकोइड्स में होता है। यह प्रक्रिया एक प्रोटॉन ग्रेडिएंट का उपयोग करके होती है जो थायलाकोइड झिल्ली और क्लोरोप्लास्ट स्ट्रोमा के बीच विकसित होती है। इसका मतलब यह है कि थायलाकोइड्स के कार्य प्रकाश संश्लेषण के पूरे प्रकाश चरण को होने की अनुमति देते हैं।
प्रकाश संश्लेषण का प्रकाश चरण
प्रकाश संश्लेषण के अस्तित्व के लिए एक आवश्यक शर्त झिल्ली क्षमता बनाने की क्षमता है। यह इलेक्ट्रॉनों और प्रोटॉन के स्थानांतरण के माध्यम से प्राप्त किया जाता है, जो एक H+ ग्रेडिएंट बनाता है जो माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली की तुलना में 1000 गुना अधिक होता है। किसी कोशिका में विद्युत रासायनिक क्षमता पैदा करने के लिए पानी के अणुओं से इलेक्ट्रॉन और प्रोटॉन लेना अधिक फायदेमंद है। थायलाकोइड झिल्ली पर पराबैंगनी फोटॉन के प्रभाव में, यह उपलब्ध हो जाता है। पानी के एक अणु से एक इलेक्ट्रॉन बाहर निकलता है, जो एक सकारात्मक चार्ज प्राप्त करता है, और इसलिए इसे बेअसर करने के लिए एक प्रोटॉन को हटाया जाना चाहिए। परिणामस्वरूप, पानी के 4 अणु इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन में टूट जाते हैं और ऑक्सीजन बनाते हैं।
प्रकाश संश्लेषण प्रक्रियाओं की श्रृंखला
पानी के फोटोलिसिस के बाद, झिल्ली रिचार्ज हो जाती है। थायलाकोइड्स ऐसी संरचनाएं हैं जिनमें प्रोटॉन परिवहन के दौरान अम्लीय पीएच हो सकता है। इस समय, क्लोरोप्लास्ट के स्ट्रोमा में पीएच थोड़ा क्षारीय होता है। यह एक विद्युत रासायनिक क्षमता उत्पन्न करता है, जो एटीपी संश्लेषण को संभव बनाता है। एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट अणुओं का उपयोग बाद में ऊर्जा आवश्यकताओं और प्रकाश संश्लेषण के अंधेरे चरण के लिए किया जाएगा। विशेष रूप से, एटीपी का उपयोग कोशिका द्वारा कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग करने के लिए किया जाता है, जो इसे संघनित करके और इसके आधार पर ग्लूकोज अणु को संश्लेषित करके प्राप्त किया जाता है।
रास्ते में, NADP-H+ अंधेरे चरण में NADP में कम हो जाता है। कुल मिलाकर, ग्लूकोज के एक अणु के संश्लेषण के लिए एटीपी के 18 अणुओं, कार्बन डाइऑक्साइड के 6 अणुओं और 24 हाइड्रोजन प्रोटॉन की आवश्यकता होती है। इसमें 6 कार्बन डाइऑक्साइड अणुओं को पुनर्चक्रित करने के लिए 24 पानी के अणुओं के फोटोलिसिस की आवश्यकता होती है। यह प्रक्रिया ऑक्सीजन के 6 अणुओं को मुक्त करने की अनुमति देती है, जिसे बाद में अन्य जीव अपनी ऊर्जा आवश्यकताओं के लिए उपयोग करेंगे। साथ ही, थायलाकोइड्स (जीव विज्ञान में) एक झिल्ली संरचना का एक उदाहरण है जो सौर ऊर्जा और पीएच ग्रेडिएंट के साथ ट्रांसमेम्ब्रेन क्षमता का उपयोग करके उन्हें रासायनिक बांड की ऊर्जा में परिवर्तित करने की अनुमति देता है।