Існування на Землі живих істот, у тому числі людей, неможливо без дихання. Споживаючи з навколишнього середовища кисень, людина видихає діоксид вуглецю. По ідеї цей життєво важливий газ мав би закінчитися. Однак повітряні маси їм постійно поповнюються. Така реакція стає можливою, оскільки при диханні рослини виділяють кисень О2. Всі рослини є автотрофами, перетворюють хімічні елементи земної кори в складові живої природи, виділяючи кисень. Тому без їх участі наявність біотичної матерії на Землі виявилося б під питанням.
Поняття і фактори фотосинтезу
Споживаючи світло сонця, рослини виділяють кисень в процесі фотосинтезу. В цей же час вони продукують різні елементи вуглець, споживаними біологічними істотами.
Представники флори містять пігмент – хлорофіл, забарвлює їх в зелений колір. Цей компонент уловлює випромінювання сонця. Завдяки цьому в рослинах і відбувається фотосинтез, офіційно відкритий в 1771 році. Сам термін виник пізніше – в 1877 році.
Обов’язковий фактор протікання реакції – поглинання хлорофілом сонячного або штучно створеного світу. Проте природні ультрафіолетові хвилі, які виходять від сонця, найбільш сприятливо позначаються на живих організмах. У помірних широтах активізація фотосинтезу в природному середовищі припадає на теплу пору року, оскільки довжина світлого часу доби більше, а також у рослин присутні зелені пагони і листя, прив’ялі восени.
Для здійснення цього складного перетворення, крім сонячного випромінювання і хлорофілу, обов’язкові СО2, Н2О і мінеральні елементи, які переважно добуваються з грунту через коріння.
Місце здійснення
Фотосинтез відбувається всередині рослинних клітин, в дрібних органоидах – хлоропластах. Вони містять пігмент хлорофіл, який надає зелене забарвлення.
Це непросте перетворення здійснюється переважно в зеленому листі, а також у зелених плодах, пагонах. Найбільш вагоме вміст хлорофілу виявляється в листі, оскільки велика площа дозволяє поглинати значний обсяг світла, отже, є більше енергії для здійснення реакції.
Як відбувається процес?
Процес перетворення речовин у рослин, що виділяють кисень, досить непростий. Спочатку рослина вловлює проміння сонця за допомогою хлорофілу. Одночасно корінням воно всмоктує із ґрунту воду, де містяться різні мінерали, споживає СО2 з повітря і води. Хлорофіл перетворює Н2О, мікроелементи і СО2 в органічні сполуки. У цей момент рослини виділяють в атмосферу кисень, а частина йде на дихання.
Фотосинтез включає в себе дві взаимозависящие, але абсолютно різні фази: світлову і темновую. Перша фаза здійснюється тільки при світлі, без якого неможлива. Для темної ж обов’язково постійна присутність СО2.
Світлова фаза
Абсолютною умовою для здійснення процесів на даному етапі є присутність світла, активуючого хлорофіл. При цьому останній розщеплює молекулу води на Н2 і О2. Все відбувається всередині хлоропластів, обмежених мембраною компартментах – тилакоидах. У підсумку органічна сполука синтезується АТФ, своєрідний джерело енергії в біологічних процесах. Настає той час, коли рослини виділяють кисень.
Темнова фаза
Здійснюється стромах хлоропластів і називається темнової, оскільки тут процеси можуть йти без присутності світла, тобто цілодобово.
Спочатку відбувається обов’язкове постійне поглинання і фіксація вуглекислого газу з навколишнього середовища. Потім має місце серія перетворень, що закінчується утворенням глюкози (природного цукру), амінокислот, жирних кислот, гліцерину та інших важливих органічних сполук. Енергія для протікання реакцій береться з АТФ і НАДФ-Н2, створених у світловій фазі.
Дихання рослин
Будучи представниками живої матерії, рослини дихають. Причому поглинаючи і виділяючи як О2, так і діоксид вуглецю. Тільки у рослин при процесі фотосинтезу споживається виділяється СО2 і О2. Примітно, що віддається набагато більшу кількість кисню, ніж споживається для дихання. Отже, в загальній сумі на світлі рослина переважно виділяє кисень, поглинаючи СО2. Одночасно процес дихання теж має місце, але споживання О2 і видалення двоокису вуглецю мають місце в значно меншому масштабі.
Як правило, в темряві рослини поглинають кисень і виділяють вуглекислий газ, тобто дихають. Як така дихальна система у рослин відсутній: вони засвоюють кисень всією поверхнею, в основному – листям.
Рослини, що виділяють кисень в темряві
Велика частина рослин енергійно віддає кисень на світлі, а без нього, навпаки, його споживає. З цієї причини зазвичай не рекомендують ставити їх в спальні. Але у деяких рослин все відбувається в зворотному порядку.
Наприклад, каланхое, фікус Бенджаміна і орхідеї динамічно віддають О2 в будь-який час доби. До рослин, що виділяють кисень вночі, відноситься і алое, знезаражувальний, крім іншого, повітря від мікробів і витягує з нього шкідливі речовини. Про корисні властивості цього унікального сукулент, мабуть, знають усі.
Найсильнішим очисником навколишнього простору є сансевієрія, сприяє зміцненню імунної системи людей. До цього ж виду відносять і герань, здатну знищити будь-які бактерії і навіть деякі віруси. Вона має властивості антидепресанту: її запах може полегшити невроз, безсоння, стрес і нервову напругу.
Значення фотосинтезу для нашої планети
Як вважають вчені, планета Земля утворилася з сонячної туманності, і в її складі атмосфери кисень спочатку був відсутній. Виникнення такого життєво необхідного газу виявилося можливим саме внаслідок фотосинтезу. У результаті з’явилося кисневе дихання, властиве практично всім живим істотам. Кисень сприяв виникненню природного захисту планети від ультрафіолетового випромінювання сонця – озонового шару. Дана обставина сприяло еволюції: виходу живих організмів з океану на сушу.
Дуже важливо і те, що рослини виділяють кисень, також споживають з атмосфери вуглекислий газ. Надлишок СО2 викликає парниковий ефект, погано позначається на кліматі і живих істот.
При відсутності фотосинтезу виявився надлишок СО2 в атмосфері планети. Як наслідок, більшість живих організмів не змогли б дихати і загинули. Фотосинтез визначає стабільність газового складу атмосферної оболонки Землі. Дерева є легенями нашої планети. Отже, дуже важливо берегти їх від вирубки та пожеж, а в населених пунктах садити побільше рослинності.
Колосальна цінність фотосинтезу полягає в тому, що з простих мінеральних елементів виникають різні органічні сполуки. Виходить, що все живе на Землі зобов’язане своїм появи цього дивовижного процесу.
Крім того, рослини вживаються в їжу величезною кількістю тварин. Створені і накопичені рослинами органічні сполуки також є їжею і джерелом енергії. За мільярди років у надрах землі накопичилися великі поклади органічних речовин (нафта, вугілля та інші).
Люди використовують продукти фотосинтезу не тільки в їжі і лікуванні, але і в господарській діяльності як будівельний матеріал і різну сировину.
