Vrednost fotosinteze. Vrednost fotosinteze v naravi. Rezultat fotosinteze

Fotosinteza je proces, ki povzroči tvorbo in sproščanje kisika v rastlinskih celicah in nekaterih vrstah bakterij.

Osnovni koncept

Fotosinteza ni nič drugega kot veriga edinstvenih fizikalno-kemijskih reakcij. Kaj je to? Zelene rastline, kot tudi nekatere bakterije, absorbirajo sončne žarke in jih pretvorijo v elektromagnetno energijo. Končni rezultat fotosinteze je energija kemičnih vezi različnih organske spojine.

V obratu, ki ga osvetljujejo sončni žarki, se redoks reakcije odvijajo v določenem zaporedju. Voda in vodik, ki sta redukcijska sredstva za darovalce, se prenašata v obliki elektronov v akceptor-oksidant (ogljikov dioksid in acetat). Tako nastanejo reducirane ogljikove hidratne spojine in kisik, ki ga rastline oddajajo.

Zgodovina študije fotosinteze

Mnogo tisočletij je bil človek prepričan, da se prehrana rastline odvija skozi njeno zemljo skozi njen koreninski sistem. V začetku 16. stoletja je nizozemski naravoslovec Jan Van Helmont izvedel poskus z gojenjem lončnice. Po tehtanju tal pred sajenjem in po tem, ko je rastlina dosegla določeno velikost, so ugotovili, da vsi predstavniki flore prejemajo hranila predvsem iz vode. Tej teoriji so sledili znanstveniki v naslednjih dveh stoletjih.

Nepričakovan za vse, vendar je pravilna predpostavka o prehrani rastlin leta 1771 naredila kemik iz Anglije Joseph Priestley. Poskusi, ki jih je izvajal, so prepričljivo dokazali, da lahko rastline očistijo zrak, ki prej ni bil primeren za človeško dihanje. Nekaj ​​kasneje je bilo ugotovljeno, da so ti procesi nemogoči brez sončne svetlobe. Znanstveniki so ugotovili, da zeleni listi rastlin ogljikovega dioksida, ki ga proizvajajo, ne pretvarjajo v kisik. Brez tega procesa je njihovo življenje nemogoče. Skupaj z vodo in mineralnimi solmi ogljikov dioksid služi kot hrana za rastline. To je glavni pomen fotosinteze za vse predstavnike flore.

Vloga kisika za življenje na Zemlji

Eksperimenti, ki jih je izvedel angleški kemik Priestley, so pomagali človeštvu, da je razložila, zakaj je zrak na našem planetu še vedno primeren za dihanje. Konec koncev se življenje ohranja kljub obstoju velikega števila živih organizmov in gorenja neštetih luči.

Pojav življenja na Zemlji pred milijardami let je bil preprosto nemogoč. Atmosfera našega planeta ni vsebovala prostega kisika. Vse se je spremenilo s prihodom rastlin. Ves kisik v ozračju je danes posledica fotosinteze, ki se pojavlja v zelenih listih. Ta proces je spremenil obraz Zemlje in dal zagon razvoju življenja. To neprecenljivo vrednost fotosinteze je človeštvo v celoti uresničilo šele konec 18. stoletja.

Ni pretirano reči, da je sam obstoj ljudi na našem planetu odvisen od stanja rastlinskega sveta. Vrednost fotosinteze je v njeni vodilni vlogi za različne biosferne procese. Na globalni ravni ta neverjetna fizikalno-kemijska reakcija vodi v nastanek organske snovi od anorganskih.

Razvrstitev fotosinteze

V zelenem listu se pojavijo tri pomembne reakcije. Predstavljajo fotosintezo. Tabela, v katero so vnesene te reakcije, se uporablja v študiji biologije. V svojih vrsticah:

- fotosinteza;
- izmenjava plina;
- izhlapevanje vode.

Tiste fizikalno-kemijske reakcije, ki se pojavljajo v obratu podnevi, omogočajo zelene liste, da sproščajo ogljikov dioksid in kisik. Ponoči - samo prva od teh dveh komponent.

Sinteza klorofila v nekaterih rastlinah se dogaja tudi s šibko in razpršeno svetlobo.

Glavne faze

Obstajata dve fazi fotosinteze, ki sta tesno povezani. Na prvi stopnji se energija svetlobnih žarkov pretvori v visokoenergetske ATP spojine in univerzalne reducente NADPH. Ta dva elementa sta primarna produkta fotosinteze.

V drugi (temni) fazi se pridobljeni ATP in NADPH uporabljajo za fiksiranje karbonske kisline do njenega zmanjšanja v ogljikove hidrate. Dve fazi fotosinteze se ne razlikujeta le v času. Pojavijo se v drugem prostoru. Tistim, ki preučujejo temo fotosinteze v biologiji, bo tabela z natančno navedbo značilnosti obeh faz pomagala natančneje razumeti proces.

Mehanizem proizvodnje kisika

Ko rastline absorbirajo ogljik, se v njih odvija sinteza hranil. Ta proces se izvaja v zelenih pigmentih, imenovanih klorofili, pod vplivom sončne svetlobe. Glavne komponente te neverjetne reakcije so:

- svetloba;
- kloroplasti;
- voda;
- ogljikov dioksid;
- temperatura.

Zaporedje fotosinteze

Proizvodnja kisika v rastlinah poteka v fazah. Glavne faze fotosinteze so:

- absorpcija svetlobe s klorofili;
- ločevanje kloroplastov (znotrajceličnih organoidov zelenega pigmenta) od vode, pridobljene iz zemlje, v kisik in vodik;
- prenos enega dela kisika v ozračje, drugi pa izvajanje rastlinskega dihalnega procesa;
- tvorba molekul sladkorja v beljakovinskih granulah (pirenoidi) rastlin;
- proizvodnja škrobov, vitaminov, maščob itd. kot rezultat mešanja sladkorja z dušikom.

Kljub dejstvu, da je sončna svetloba potrebna za fotosintezo, se lahko ta reakcija pojavi tudi pri umetni svetlobi.

Vloga rastlinstva za Zemljo

Glavni procesi, ki se pojavljajo v zelenih listih, so že dovolj raziskali biološko znanost. Vrednost fotosinteze za biosfero je ogromna. To je edina reakcija, ki vodi do povečanja količine proste energije.

V procesu fotosinteze se vsako leto oblikuje sto petdeset milijard ton. organske snovi vrsto Poleg tega rastline v tem obdobju sproščajo skoraj 200 milijonov ton kisika. V zvezi s tem lahko trdimo, da je vloga fotosinteze ogromna za celotno človeštvo, saj ta proces služi kot glavni vir energije na Zemlji.

V procesu edinstvene fizikalno-kemijske reakcije se zgodi cikel ogljika, kisika in mnogih drugih elementov. Iz tega sledi še ena pomembna vrednost fotosinteze v naravi. Ta reakcija ohranja določeno sestavo ozračja, v kateri je možno življenje na Zemlji.

Proces, ki se pojavlja v rastlinah, omejuje količino ogljikovega dioksida, ne da bi se lahko kopičil v povečanih koncentracijah. To je tudi pomembna vrednost fotosinteze. Na Zemlji, zahvaljujoč zelenim rastlinam, ni tako imenovanih učinek tople grede. Flora zanesljivo varuje naš planet pred pregrevanjem.

Rastlinski svet kot osnova prehrane

Pomembna je vloga fotosinteze za gozdarstvo in kmetijstvo. Flora je hranilna baza za vse heterotrofne organizme. Vendar vrednost fotosinteze ni le v absorpciji ogljikovega dioksida z zelenimi listi in proizvodnji takega končnega izdelka kot edinstvena reakcija, kot je sladkor. Rastline so sposobne pretvoriti dušikove in žveplove spojine v snovi, iz katerih so sestavljena njihova telesa.

Kako se to dogaja? Kakšen je pomen fotosinteze v rastlinstvu? Ta proces se izvaja s proizvodnjo nitratnih ionov v obratu. Ti elementi so v talni vodi. Zaradi korenskega sistema pridejo do rastline. Celice zelenega telesa procesirajo nitratne ione v aminokisline, ki sestavljajo beljakovinske verige. V procesu fotosinteze in maščobnih komponent nastajajo. So pomembne rezervne snovi za rastline. Torej, v semenih mnogih plodov je hranljivo olje. Ta izdelek je pomemben za ljudi, saj se uporablja v prehrambeni in kmetijski industriji.

Vloga fotosinteze pri žetvi

V svetovni praksi kmetijskih podjetij se široko uporabljajo rezultati preučevanja osnovnih vzorcev razvoja in rasti rastlin. Kot veste, je osnova za nastanek pridelka fotosinteza. Njena intenzivnost pa je odvisna od vodnega režima pridelkov in njihove mineralne prehrane. Kako človek doseže povečanje gostote pridelkov in velikosti listov, da bi rastlina izkoristila energijo Sonca in vzela ogljikov dioksid iz ozračja? Za to so optimizirani pogoji za mineralno prehrano in oskrbo s kmetijskimi pridelki.

Znanstveno je dokazano, da je pridelek odvisen od površine zelenih listov, kot tudi od intenzivnosti in trajanja procesov, ki se v njih pojavljajo. Toda hkrati povečanje gostote pridelkov vodi v senčenje listov. Sončna svetloba ne more prodreti do njih in ogljikov dioksid vstopi zaradi poslabšanja prezračevanja zračnih mas v majhnih količinah. Posledično pride do zmanjšanja aktivnosti fotosinteze in zmanjšanja produktivnosti rastlin.

Vloga fotosinteze za biosfero

Po najbolj približnih ocenah, samo avtotrofne rastline, ki živijo v vodah oceanov, letno pretvarjajo 20 do 155 milijard ton ogljika v organske snovi. In to kljub dejstvu, da jih energija sončnih žarkov uporablja le pri 0,11%. Kar zadeva kopenske rastline, letno absorbirajo od 16 do 24 milijard ton ogljika. Vsi ti podatki prepričljivo kažejo, kako velika je vrednost fotosinteze v naravi. Samo kot posledica te reakcije je atmosfera napolnjena s potrebnim molekularnim kisikom za življenje, ki je potreben za izgorevanje, dihanje in različne proizvodne dejavnosti. Nekateri znanstveniki menijo, da v primeru povečanja vsebnosti ogljikovega dioksida v ozračju pride do povečanja hitrosti fotosinteze. Istočasno se ozračje dopolni s pomanjkanjem kisika.

Kozmična vloga fotosinteze

Zelene rastline so posredniki med našim planetom in soncem. Zajemajo energijo nebeškega telesa in zagotavljajo možnost življenja na našem planetu.

Fotosinteza je proces, o katerem lahko govorimo na kozmični ravni, saj je v določenem času prispeval k preoblikovanju podobe našega planeta. Zaradi reakcije, ki poteka v zelenih listih, se energija sončnih žarkov ne razprši v prostoru. Pretvori se v kemijsko energijo novo nastale organske snovi.

Produkti fotosinteze človeške družbe so potrebni ne le za hrano, temveč tudi za izvajanje gospodarske dejavnosti.

Vendar pa človeštvo ni pomembno le za tiste žarke sonca, ki trenutno padajo na našo Zemljo. Proizvodi fotosinteze, ki so bili pridobljeni pred milijoni let, so izjemno potrebni za življenjske in proizvodne dejavnosti. Nahajajo se v črevesju planeta v obliki plasti premoga, vnetljivih plinov in nafte ter nahajališč šote.