Istnienie żywych istot na Ziemi, w tym ludzi, jest niemożliwe bez oddychania. Zużywając tlen ze środowiska, osoba wydycha dwutlenek węgla. Teoretycznie ten niezbędny gaz powinien się skończyć. Jednak masy powietrza są nimi stale uzupełniane. Taka reakcja staje się możliwa, ponieważ podczas oddychania rośliny uwalniają tlen O2. Wszystkie rośliny są autotrofami, przekształcając pierwiastki chemiczne skorupy ziemskiej w składniki dzikiej przyrody, uwalniając tlen. Dlatego bez ich udziału obecność materii biotycznej na Ziemi byłaby wątpliwa.
Pojęcie i czynniki fotosyntezy
Spożywając światło słoneczne, rośliny uwalniają tlen poprzez fotosyntezę. Jednocześnie produkują różne pierwiastki zawierające węgiel, które są konsumowane przez istoty biologiczne.
Przedstawiciele flory zawierają barwnik - chlorofil, który zmienia kolor na zielony. Ten składnik przechwytuje promieniowanie słoneczne. Dzięki temu w roślinach dochodzi do fotosyntezy, oficjalnie odkrytej w 1771 roku. Sam termin powstałpóźniej - w 1877.
Czynnikiem obowiązkowym w przebiegu reakcji jest pochłanianie światła słonecznego lub sztucznie wytworzonego światła przez chlorofil. Jednak najbardziej korzystny wpływ na organizmy żywe mają naturalne fale ultrafioletowe emanujące ze słońca. W umiarkowanych szerokościach geograficznych aktywacja fotosyntezy w środowisku naturalnym przypada na ciepłą porę roku, ponieważ długość dnia jest dłuższa, a rośliny mają także zielone pędy i liście, które więdną jesienią.
Aby przeprowadzić tę złożoną transformację, oprócz promieniowania słonecznego i chlorofilu wymagane są CO2, H2O i pierwiastki mineralne, które są pozyskiwane głównie z gleby przez korzenie.
Miejsce wdrożenia
Fotosynteza zachodzi wewnątrz komórek roślinnych, w małych organellach - chloroplastach. Zawierają pigment chlorofil, który nadaje im zielony kolor.
Ta trudna przemiana zachodzi głównie w zielonych liściach, a także w zielonych owocach, pędach. Najwyższa zawartość chlorofilu znajduje się w liściach, ponieważ duża powierzchnia pozwala na pochłonięcie znacznej ilości światła, dzięki czemu reakcja jest bardziej energetyczna.
Jak przebiega proces?
Proces przekształcania substancji w roślinach wytwarzających tlen jest dość skomplikowany. Po pierwsze, roślina wychwytuje promienie słoneczne za pomocą chlorofilu. Jednocześnie wysysa wodę z gleby wraz z korzeniami, która zawiera różne minerały, zużywa CO2 z powietrza i wody. Chlorofil przekształca H2O, pierwiastki śladowe i CO2 w związki organiczne. W tym momencie rośliny uwalniają tlen do atmosfery, a niektóre zaczynają oddychać.
Fotosynteza obejmuje dwie współzależne, ale zupełnie różne fazy: jasną i ciemną. Pierwsza faza przeprowadzana jest tylko w świetle, bez którego jest to niemożliwe. W ciemności, stała obecność CO2.
Faza światła
Bezwzględnym warunkiem realizacji procesów na tym etapie jest obecność światła aktywującego chlorofil. W tym przypadku ten ostatni dzieli cząsteczkę wody na H2 i O2. Wszystko dzieje się w chloroplastach, w ograniczonych błoną przedziałach - tylakoidach. W efekcie syntetyzowany jest związek organiczny ATP, rodzaj źródła energii w procesach biologicznych. Nadchodzi czas, kiedy rośliny uwalniają tlen.
Ciemna faza
Przeprowadza się to w zrębie chloroplastów i nazywa się to ciemnością, ponieważ tutaj procesy mogą przebiegać bez obecności światła, to znaczy przez całą dobę.
Po pierwsze, istnieje obowiązkowa stała absorpcja i wiązanie dwutlenku węgla ze środowiska. Następnie następuje szereg przemian, kończących się powstaniem glukozy (cukru naturalnego), aminokwasów, kwasów tłuszczowych, glicerolu i innych ważnych związków organicznych. Energia potrzebna do zajścia reakcji jest pobierana z ATP i NADP-H2 wytworzonych w fazie światła.
Oddech roślin
Jako przedstawiciele żywej materii, rośliny oddychają. Ponadto absorbuje i uwalnia zarówno O2, jak i dwutlenek węgla. Tylko w roślinach, podczas procesu fotosyntezy, CO2 jest zużywany, a O2 jest uwalniany. Warto zauważyć, że wydziela się znacznie więcej tlenu niż zużywa do oddychania. W konsekwencji, w całkowitej ilości światła, roślina uwalnia głównie tlen poprzez pochłanianie CO2. W tym samym czasie zachodzi również proces oddychania, ale zużycie O2 i usuwanie dwutlenku węgla odbywa się na znacznie mniejszą skalę.
Z reguły w ciemności rośliny pochłaniają tlen i uwalniają dwutlenek węgla, czyli oddychają. W związku z tym rośliny nie mają układu oddechowego: pochłaniają tlen z całej powierzchni, głównie z liści.
Rośliny uwalniające tlen w ciemności
Większość roślin energetycznie wydziela tlen w świetle, a bez niego zużywają go. Z tego powodu zazwyczaj nie zaleca się umieszczania ich w sypialni. Ale w przypadku niektórych roślin wszystko dzieje się odwrotnie.
Na przykład Kalanchoe, figowiec Benjamina i orchidee dynamicznie dają O2 o każdej porze dnia. Do roślin wydzielających tlen w nocy należy aloes, który dezynfekuje m.in. powietrze z drobnoustrojów i wyciąga z niego szkodliwe substancje. Chyba każdy wie o dobroczynnych właściwościach tego wyjątkowego sukulenta.
Najsilniejszym oczyszczaczem środowiska jest sansevieria, która pomaga wzmocnić układ odpornościowy ludzi. Gatunek ten obejmuje również geranium, zdolne do niszczenia wszystkichbakterie, a nawet niektóre wirusy. Ma właściwości antydepresyjne: jego zapach może łagodzić nerwicę, bezsenność, stres i napięcie nerwowe.
Znaczenie fotosyntezy dla naszej planety
Według naukowców planeta Ziemia powstała z mgławicy słonecznej i początkowo w jej atmosferze nie było tlenu. Pojawienie się tak żywotnego gazu było możliwe właśnie dzięki fotosyntezie. W rezultacie pojawiło się oddychanie tlenowe, które jest nieodłączne dla prawie wszystkich żywych istot. Tlen przyczynił się do powstania naturalnej obrony planety przed promieniowaniem ultrafioletowym słońca – warstwy ozonowej. Ta okoliczność sprzyjała ewolucji: uwolnieniu żywych organizmów z oceanu na ląd.
Bardzo ważne jest również, aby rośliny produkujące tlen również zużywały dwutlenek węgla z atmosfery. Nadmiar CO2 powoduje efekt cieplarniany, który jest szkodliwy dla klimatu i żywych organizmów.
W przypadku braku fotosyntezy w atmosferze planety występowałby nadmiar CO2. W rezultacie większość żywych organizmów nie byłaby w stanie oddychać i umarłaby. Fotosynteza determinuje stabilność składu gazowego powłoki atmosferycznej Ziemi. Drzewa to płuca naszej planety. Dlatego bardzo ważne jest, aby chronić je przed wylesianiem i pożarami oraz sadzić więcej roślinności w osadach.
Kolosalna wartość fotosyntezy polega na tym, że z prostych pierwiastków mineralnych powstają różne związki organiczne. Okazuje się, że wszystkożycie na Ziemi zawdzięcza swoje istnienie temu niesamowitemu procesowi.
Ponadto rośliny są zjadane przez ogromną liczbę zwierząt. Związki organiczne tworzone i gromadzone przez rośliny są również pożywieniem i źródłem energii. Przez miliardy lat we wnętrzu ziemi nagromadziły się duże złoża materii organicznej (ropa, węgiel i inne).
Ludzie wykorzystują produkty fotosyntezy nie tylko w żywności i leczeniu, ale także w działalności gospodarczej jako materiał budowlany i różne surowce.
