Що таке фотосинтез?

Людському організму для нормального функціонування необхідна їжа, вода і кисень. Повітря, яким ми дихаємо, на двадцять відсотків складається з кисню. Ми знаємо, що кисень виробляється в процесі фотосинтезу. Однак чи знаєте ви, що таке фотосинтез?

Нижче описані механіка фотосинтезу, його різновиди та значення для нашого світу.

Механізм фотосинтезу

Фотосинтезом називають процес генерації поживних речовин зелених рослин. Синтез поживних речовин з вуглекислого газу відбувається в хлорофілу (зелених пігментах рослин) під впливом світла. Важливу роль у цьому процесі відіграють хлоропласти, світло, вуглекислий газ, вода і температура.

Хід процесу:

1. Світло, що бере участь в процесі фотосинтезу, поглинається хлорофілламі.
2. У хлорофілу містяться хлоропласти - внутрішньоклітинні органели зеленого пігменту. Під дією сонячного світла хлоропласти витягають воду з грунту, розділяючи її на водень і кисень.
3. Під час фотосинтезу протікають два процеси. Фотосинтез в листі починається після того, як вони вберуть воду і вуглекислий газ.
4. Світлова енергія збирається в спеціальні відсіки хлоропластів, звані тилакоїди, а потім ділить молекулу води на кисень і водень.
5. Частина кисню виробляється в атмосферу, а частина йде на дихання рослини. Після чого вуглекислий газ в піреноїди (білкових гранулах, оточених крохмалем) змішується з воднем і утворює молекули цукру. В результаті цієї реакції також виділяється кисень.
6. Змішуючи цукор з азотом, сіркою і фосфором, що видобуваються з грунту, зелені рослини виробляють крохмаль, жири, білки, вітаміни та інші складні сполуки, необхідні для життя.

Хоча в абсолютній більшості випадків фотосинтез протікає під впливом сонячного світла, в ньому також може брати участь і штучне освітлення.

Види фотосинтезу

Має сенс говорити не про різні види, а швидше про різні механізми фотосинтезу. Справа в тому, що до 60-их рр. минулого століття вченим був відомий тільки один механізм фіксації вуглекислого газу - по С3-пентозофосфатному шляху. Проте нещодавно група австралійських вчених змогла довести, що у деяких рослин відновлення вуглекислого газу відбувається по циклу C4-дикарбонових кислот:

• У рослин з реакцією С3 фотосинтез найбільш активно відбувається в умовах помірної температури і освітленості, в основному, в лісах і в темних місцях. До таких рослин відносяться майже всі культурні рослини і велика частина овочів. Вони складають основу раціону людини.
• У рослин з реакцією С4 фотосинтез найбільш активно відбувається в умовах високих температура і освітленості. До таких рослин відносяться, наприклад, кукурудза, сорго та цукрова тростина, які виростають в теплому і тропічному кліматі.
• Сам метаболізм рослин був виявлений зовсім недавно, коли вдалося з'ясувати, що у деяких рослин, що мають спеціальні тканини для запасу води, вуглекислий газ накопичується у формі органічних кислот і фіксується у вуглеводах лише через добу. Такий механізм допомагає рослинам економити запаси води.

Значення фотосинтезу для нашої планети

Раніше на нашій планеті Земля кисню не було. Його появі ми зобов'язані фотосинтезуючим клітинам. Завдяки їм в атмосферу планети став активно вироблятися кисень і з'явилося кисневе дихання - найвигідніший спосіб енергетичного обміну. Кисень став причиною утворення захисного озонового шару навколо Землі, який захищає планету від шкідливих сонячних радіоактивних променів. Це дозволило живим організмам вийти з океану на сушу, що зумовило подальший еволюційний шлях розвитку живих істот.

Але не тільки вироблення кисню важлива в процесі фотосинтезу. Важливий і той факт, що рослини поглинають з атмосфери вуглекислий газ. Надлишок вуглекислого газу може викликати парниковий ефект, що вкрай негативно позначилося б на всіх живих організмах нашої планети. За останні кілька десятиліть вміст вуглекислого газу в атмосфері порядком збільшилася. Виною тому стала промислова революція і подальший технічний прогрес. Вчені продовжують сперечатися, до яких наслідків це призведе, проте вже сьогодні закликають світову спільноту звернути увагу на дану проблему, поки не стало надто пізно.

Читайте також статтю Як відбувається фотосинтез.