Wartość fotosyntezy. Wartość fotosyntezy w przyrodzie. Wynik fotosyntezy

Fotosynteza to proces, który powoduje tworzenie i uwalnianie tlenu przez komórki roślinne i niektóre typy bakterii.

Podstawowa koncepcja

Fotosynteza to nic innego jak łańcuch unikalnych reakcji fizykochemicznych. Co to jest? Zielone rośliny, jak również niektóre bakterie, pochłaniają promienie słoneczne i przekształcają je w energię elektromagnetyczną. Końcowym rezultatem fotosyntezy jest energia wiązań chemicznych różnych związki organiczne.

W roślinie, która jest oświetlona promieniami słońca, reakcje redoks zachodzą w określonej kolejności. Woda i wodór, będące środkami redukującymi dawcę, są transportowane w postaci elektronów do akceptorowego utleniacza (dwutlenku węgla i octanu). W rezultacie powstają zredukowane związki węglowodanowe, a także tlen, który emitują rośliny.

Historia badań nad fotosyntezą

Przez wiele tysiącleci człowiek był przekonany, że odżywianie rośliny odbywa się poprzez jej glebę poprzez system korzeniowy. Na początku szesnastego wieku holenderski przyrodnik Jan Van Helmont przeprowadził eksperyment z hodowlą doniczkowej rośliny. Po zważeniu gleby przed zasadzeniem i po osiągnięciu przez roślinę określonego rozmiaru, doszli do wniosku, że wszyscy przedstawiciele flory otrzymują substancje odżywcze głównie z wody. Teorię tę naukowcy kontynuowali przez następne dwa stulecia.

Nieoczekiwany dla wszystkich, ale prawidłowe założenie dotyczące odżywiania roślin zostało dokonane w 1771 r. Przez chemika z Anglii Josepha Priestleya. Eksperymenty wykonane przez niego przekonująco dowiodły, że rośliny są w stanie oczyścić powietrze, które wcześniej nie nadawało się do oddychania przez człowieka. Nieco później stwierdzono, że procesy te są niemożliwe bez udziału światła słonecznego. Naukowcy odkryli, że zielone liście roślin nie przekształcają po prostu dwutlenku węgla, który produkują w tlen. Bez tego procesu ich życie jest niemożliwe. Razem z wodą i solami mineralnymi dwutlenek węgla służy jako pokarm dla roślin. To jest najważniejsze znaczenie fotosyntezy dla wszystkich przedstawicieli flory.

Rola tlenu w życiu na Ziemi

Eksperymenty prowadzone przez angielskiego chemika, Priestleya, pomogły ludzkości wyjaśnić, dlaczego powietrze na naszej planecie jest odpowiednie do oddychania. W końcu życie zostaje utrzymane, pomimo istnienia ogromnej liczby żywych organizmów i spalania niezliczonych świateł.

Pojawienie się życia na Ziemi miliardy lat temu było po prostu niemożliwe. Atmosfera naszej planety nie zawierała wolnego tlenu. Wszystko zmieniło się wraz z nadejściem roślin. Cały tlen w atmosferze jest dziś wynikiem fotosyntezy występującej w zielonych liściach. Proces ten zmienił oblicze Ziemi i dał impuls do rozwoju życia. Ta bezcenna wartość fotosyntezy została w pełni zrealizowana przez ludzkość dopiero pod koniec XVIII wieku.

Nie jest przesadą stwierdzenie, że samo istnienie ludzi na naszej planecie zależy od stanu świata roślin. Wartość fotosyntezy leży w jej wiodącej roli w różnych procesach biosfery. W skali globalnej ta niesamowita reakcja fizykochemiczna prowadzi do powstania materia organiczna od nieorganicznego.

Klasyfikacja fotosyntezy

Trzy ważne reakcje występują w zielonym liściu. Reprezentują fotosyntezę. Tabela, w której te reakcje są wprowadzane, jest wykorzystywana w badaniach biologii. W jego wierszach należy:

- fotosynteza;
- wymiana gazowa;
- odparowanie wody.

Te reakcje fizyko-chemiczne, które występują w roślinie w świetle dziennym, pozwalają zielonym liściom na uwalnianie dwutlenku węgla i tlenu. W nocy - tylko pierwszy z tych dwóch składników.

Synteza chlorofilu w niektórych roślinach zachodzi nawet przy słabym i rozproszonym świetle.

Główne etapy

Istnieją dwie fazy fotosyntezy, które są ze sobą ściśle powiązane. W pierwszym etapie energia promieni świetlnych jest przekształcana w wysokoenergetyczne związki ATP i uniwersalne środki redukujące NADPH. Te dwa elementy są podstawowymi produktami fotosyntezy.

W drugim (ciemnym) stopniu, otrzymany ATP i NADPH są stosowane do wiązania kwasu węglowego do jego redukcji do węglowodanów. Dwie fazy fotosyntezy różnią się nie tylko w czasie. Występują w innej przestrzeni. Dla tych, którzy badają temat fotosyntezy w biologii, tabela z dokładnym wskazaniem właściwości obu faz pomoże w dokładniejszym zrozumieniu tego procesu.

Mechanizm wytwarzania tlenu

Po pochłonięciu węgla przez rośliny następuje synteza składników odżywczych. Proces ten odbywa się w zielonych pigmentach, zwanych chlorofilami, pod wpływem światła słonecznego. Główne składniki tej niesamowitej reakcji to:

- światło;
- chloroplasty;
- woda;
- dwutlenek węgla;
- temperatura.

Sekwencja fotosyntezy

Produkcja tlenu przez rośliny odbywa się etapami. Główne etapy fotosyntezy są następujące:

- absorpcja światła przez chlorofile;
- rozdzielanie przez chloroplasty (wewnątrzkomórkowe organoidy zielonego pigmentu) wody uzyskanej z gleby na tlen i wodór;
- przeniesienie jednej części tlenu do atmosfery, a drugiej - do wdrożenia procesu oddychania przez rośliny;
- tworzenie się cząsteczek cukru w ​​granulkach białkowych (pyrenoidach) roślin;
- produkcja skrobi, witamin, tłuszczów itp. w wyniku zmieszania cukru z azotem.

Pomimo tego, że światło słoneczne jest niezbędne do fotosyntezy, reakcja ta może również zachodzić w sztucznym świetle.

Rola flory na Ziemi

Główne procesy zachodzące w zielonym liściu już wystarczająco przestudiowały naukę o biologii. Wartość fotosyntezy dla biosfery jest ogromna. Jest to jedyna reakcja prowadząca do zwiększenia ilości darmowej energii.

W procesie fotosyntezy rocznie powstaje sto pięćdziesiąt miliardów ton. materia organiczna typ Ponadto w tym okresie rośliny wydają ponad 200 milionów ton tlenu. W związku z tym można argumentować, że fotosynteza jest ogromna dla całej ludzkości, ponieważ proces ten służy jako główne źródło energii na Ziemi.

W procesie unikalnej reakcji fizyko-chemicznej zachodzi cykl węgla, tlenu, a także wiele innych pierwiastków. Wynika to z kolejnej ważnej wartości fotosyntezy w przyrodzie. Ta reakcja zachowuje pewną kompozycję atmosfery, w której możliwe jest życie na Ziemi.

Proces zachodzący w roślinach ogranicza ilość dwutlenku węgla, nie pozwalając mu gromadzić się w zwiększonych stężeniach. Jest to także ważna wartość fotosyntezy. Na Ziemi, dzięki roślinom zielonym, nie ma tzw efekt cieplarniany. Flora niezawodnie chroni naszą planetę przed przegrzaniem.

Świat roślin jako podstawa odżywiania

Ważna jest rola fotosyntezy dla leśnictwa i rolnictwa. Flora jest pożywką dla wszystkich organizmów heterotroficznych. Jednak wartość fotosyntezy polega nie tylko na absorpcji dwutlenku węgla przez zielone liście i na wytwarzaniu takiego produktu końcowego jako wyjątkowej reakcji, takiej jak cukier. Rośliny są zdolne do przekształcania związków azotowych i siarkowych w substancje, z których składają się ich ciała.

Jak to się dzieje? Jakie jest znaczenie fotosyntezy w życiu roślin? Proces ten odbywa się poprzez produkcję jonów azotanowych przez roślinę. Te pierwiastki znajdują się w wodzie glebowej. Dostają się do rośliny dzięki systemowi korzeniowemu. Komórki zielonego ciała przetwarzają jony azotanowe w aminokwasy, które tworzą łańcuchy białkowe. W procesie fotosyntezy powstają składniki tłuszczowe. Są ważnymi substancjami rezerwowymi dla roślin. Tak więc w nasionach wielu owoców odżywia się olejem. Ten produkt jest ważny dla ludzi, ponieważ jest stosowany w przemyśle spożywczym i rolniczym.

Rola fotosyntezy w zbiorach

W światowej praktyce przedsiębiorstw rolnych szeroko wykorzystywane są wyniki badania podstawowych wzorców rozwoju i wzrostu roślin. Jak wiadomo, podstawą powstawania plonu jest fotosynteza. Jej intensywność zależy z kolei od reżimu wodnego upraw, a także od ich odżywiania mineralnego. W jaki sposób dana osoba osiąga wzrost gęstości plonów i wielkość liści, aby roślina mogła w pełni wykorzystać energię słoneczną i pobrać dwutlenek węgla z atmosfery? W tym celu zoptymalizowano warunki żywienia mineralnego i zaopatrzenia w wodę roślin rolniczych.

Zostało udowodnione naukowo, że plon zależy od obszaru zielonych liści, a także od intensywności i czasu trwania występujących w nich procesów. Ale jednocześnie zwiększanie gęstości plonów prowadzi do cieniowania liści. Światło słoneczne nie może do nich przeniknąć, a dwutlenek węgla dostaje się w wyniku pogorszenia wentylacji mas powietrza w małych objętościach. W rezultacie następuje spadek aktywności procesu fotosyntezy i spada produktywność roślin.

Rola fotosyntezy w biosferze

Według najbardziej przybliżonych szacunków, tylko rośliny autotroficzne żyjące w wodach oceanów, rocznie zamieniają z 20 do 155 miliardów ton węgla na materię organiczną. I to pomimo faktu, że energia promieni słonecznych jest używana przez nich tylko o 0,11%. Jeśli chodzi o rośliny lądowe, corocznie absorbują od 16 do 24 miliardów ton węgla. Wszystkie te dane przekonująco pokazują, jak wielka jest wartość fotosyntezy w przyrodzie. Tylko w wyniku tej reakcji atmosfera jest wypełniona niezbędnym tlenem cząsteczkowym przez całe życie, co jest niezbędne do spalania, oddychania i różnych czynności produkcyjnych. Niektórzy naukowcy uważają, że w przypadku wzrostu zawartości dwutlenku węgla w atmosferze następuje wzrost szybkości fotosyntezy. W tym samym czasie atmosfera jest uzupełniana brakiem tlenu.

Kosmiczna rola fotosyntezy

Zielone rośliny są pośrednikami między naszą planetą a słońcem. Uchwycają energię niebiańskiego ciała i zapewniają możliwość życia na naszej planecie.

Fotosynteza to proces, o którym można mówić na skalę kosmiczną, ponieważ kiedyś przyczynił się do transformacji obrazu naszej planety. Ze względu na reakcję zachodzącą w zielonych liściach energia promieni słonecznych nie jest rozpraszana w przestrzeni. Zamienia się w energię chemiczną nowo powstałej materii organicznej.

Produkty fotosyntezy ludzkiego społeczeństwa potrzebne są nie tylko do żywności, ale także do realizacji działalności gospodarczej.

Jednak ludzkość jest nie tylko ważnym promieniowaniem słońca, które spada na naszą Ziemię w chwili obecnej. Te produkty fotosyntezy, które zostały pozyskane miliony lat temu, są niezwykle niezbędne do życia i działalności produkcyjnej. Znajdują się one w trzewiach planety w postaci warstw węgla, palnego gazu i ropy naftowej oraz złóż torfu.