Hodnota fotosyntézy. Hodnota fotosyntézy v přírodě. Výsledek fotosyntézy

Fotosyntéza je proces, který vede k tvorbě a uvolňování kyslíku rostlinnými buňkami a některými typy bakterií.

Základní pojetí

Fotosyntéza není nic jiného než řetězec jedinečných fyzikálně-chemických reakcí. Co to je? Zelené rostliny, stejně jako některé bakterie, pohlcují sluneční paprsky a přeměňují je na elektromagnetickou energii. Konečným výsledkem fotosyntézy je energie chemických vazeb různých organických sloučenin.

V rostlině, která svítí sluneční paprsky, dochází k redoxním reakcím v určité sekvenci. Voda a vodík, které jsou donorovými redukčními činidly, jsou transportovány ve formě elektronů do akceptor-oxidantu (oxid uhličitý a acetát). V důsledku toho se vytvářejí snížené sacharidové sloučeniny, stejně jako kyslík, který rostliny emitují.

Historie studia fotosyntézy

Po mnoho tisíciletí byl člověk přesvědčen, že výživa rostliny probíhá prostřednictvím své půdy skrze kořenový systém. Na začátku šestnáctého století experimentoval holandský přírodovědec Jan Van Helmont s rostlinami v květináči. Po zvážení půdy před výsadbou a poté, co rostlina dosáhla určité velikosti, dospěli k závěru, že všichni zástupci flóry dostávají živiny především z vody. Tuto teorii následovali vědci v příštích dvou stoletích.

Neočekávané pro všechny, ale správný předpoklad o výživě rostlin byl proveden v roce 1771 chemikem z Anglie Josephem Priestleym. Pokusy, které provedl, přesvědčivě dokázaly, že rostliny dokáží vyčistit vzduch, který dříve nebyl vhodný pro lidské dýchání. O něco později se dospělo k závěru, že tyto procesy jsou nemožné bez účasti slunečního záření. Vědci zjistili, že zelené listy rostlin prostě nepřeměňují oxid uhličitý, který produkují, na kyslík. Bez tohoto procesu je jejich život nemožný. Spolu s vodou a minerálními solemi oxid uhličitý slouží jako potravina pro rostliny. To je hlavní význam fotosyntézy pro všechny zástupce flóry.

Role kyslíku pro život na Zemi

Pokusy, které provedl anglický chemik Priestley, pomohly lidstvu vysvětlit, proč vzduch na naší planetě zůstává vhodný pro dýchání. Koneckonců, život je udržován, navzdory existenci obrovského množství živých organismů a spálení nesčetných světel.

Vznik života na Zemi před miliardami lety byl prostě nemožný. Atmosféra naší planety neobsahovala volný kyslík. Vše se změnilo s příchodem rostlin. Veškerý kyslík v atmosféře je dnes výsledkem fotosyntézy vyskytující se v zelených listech. Tento proces změnil tvář Země a dal impuls k rozvoji života. Tato neocenitelná hodnota fotosyntézy byla lidstvem plně realizována až koncem 18. století.

Není přehnané tvrdit, že samotná existence lidí na naší planetě závisí na stavu rostlinného světa. Hodnota fotosyntézy spočívá v její vedoucí úloze při různých biosférických procesech. V celosvětovém měřítku tato úžasná fyzikálně chemická reakce vede k tvorbě organické látky z anorganických.

Klasifikace fotosyntézy

Tři důležité reakce se vyskytují v zeleném listu. Představují fotosyntézu. Tabulka, ve které jsou tyto reakce zaznamenávána, se používá při studiu biologie. Ve svých liniích:

- fotosyntéza;
- výměna plynu;
- odpařování vody.

Tyto fyzikálně-chemické reakce, které se vyskytují v rostlině při denním světle, umožňují zelené listy uvolňovat oxid uhličitý a kyslík. V noci - pouze první z těchto dvou komponent.

Syntéza chlorofylu v některých rostlinách nastává i při slabém a rozptýleném světle.

Hlavní etapy

Existují dvě fáze fotosyntézy, které jsou úzce spjaty. V první fázi se energie světelných paprsků přemění na vysoce energetické sloučeniny ATP a univerzální redukční činidla NADPH. Tyto dva prvky jsou primárními produkty fotosyntézy.

V druhém (tmavém) stádiu se získané ATP a NADPH používají k fixaci kyseliny uhličité až po její redukci na uhlohydráty. Dvě fáze fotosyntézy se liší nejen časem. Vyskytují se v jiném prostoru. Pro ty, kteří studují téma fotosyntézy v biologii, pomůže tabulka s přesným uvedením vlastností obou fází v přesnějším pochopení procesu.

Mechanismus výroby kyslíku

Po ukládání uhlíku rostlinami dochází v nich k syntéze živin. Tento proces se provádí v zeleném pigmentu, nazývaném chlorofyl, pod vlivem slunečního záření. Hlavní složky této úžasné reakce jsou:

- světlo;
- chloroplasty;
- voda;
- oxid uhličitý;
- teplota.

Sekvence fotosyntézy

Výroba kyslíku rostlinami se provádí postupně. Hlavní fáze fotosyntézy jsou následující:

- absorpce světla chlorofyly;
- oddělení chloroplastů (intracelulárních organoidů zeleného pigmentu) vody získané z půdy do kyslíku a vodíku;
- přenos jedné části kyslíku do atmosféry a druhá - pro provádění dýchacího procesu rostlinami;
- tvorba molekul cukru v bílkovinných granulích (pyrenoidy) rostlin;
- výroba škrobů, vitamínů, tuků atd. jako výsledek smíchání cukru s dusíkem.

Přestože sluneční záření je nezbytné pro fotosyntézu, tato reakce se může objevit i pod umělým světlem.

Role flóry pro Zemi

Hlavní procesy, které se vyskytují v zeleném listu, již dostatečně studovali biologickou vědu. Hodnota fotosyntézy pro biosféru je obrovská. To je jediná reakce, která vede ke zvýšení množství volné energie.

V procesu fotosyntézy se každoročně vytváří sto padesát miliard tun. organické látky typ Kromě toho v tomto období rostliny uvolňují téměř 200 milionů tun kyslíku. V tomto ohledu lze argumentovat, že role fotosyntézy je obrovská pro celé lidstvo, protože tento proces slouží jako hlavní zdroj energie na Zemi.

V procesu jedinečné fyzikálně-chemické reakce se objevuje cyklus uhlíku, kyslíku, stejně jako mnoho dalších prvků. Z toho vyplývá další důležitá hodnota fotosyntézy v přírodě. Tato reakce udržuje určité složení atmosféry, ve které je život na Zemi možný.

Proces, který se vyskytuje u rostlin, omezuje množství oxidu uhličitého a neumožňuje hromadění ve zvýšených koncentracích. To je také důležitá hodnota fotosyntézy. Na Zemi, díky zeleným rostlinám, žádné takzvané skleníkový efekt. Flora spolehlivě chrání naši planetu před přehřátím.

Rostlinný svět jako základ výživy

Úloha fotosyntézy pro lesnictví a zemědělství je důležitá. Flóra je živnou bází pro všechny heterotrofní organismy. Nicméně hodnota fotosyntézy spočívá nejen v absorpci oxidu uhličitého zelenými listy a produkci takového hotového výrobku jako jedinečné reakce, jako je cukr. Rostliny jsou schopny převést dusíkaté a sírové sloučeniny na látky, z nichž jsou složeny jejich těla.

Jak se to děje? Jaký je význam fotosyntézy v životě rostlin? Tento proces se provádí prostřednictvím výroby dusičnanových iontů rostlinou. Tyto prvky jsou v půdní vodě. Dostávají se do rostliny díky kořenovému systému. Buňky zeleného těla zpracovávají dusičnanové ionty na aminokyseliny, které tvoří proteinové řetězce. V procesu fotosyntézy a tukových složek jsou tvořeny. Jsou důležitými rezervními látkami pro rostliny. Takže v semene mnoha plodů je výživný olej. Tento produkt je důležitý pro lidi, protože se používá v potravinářském a zemědělském průmyslu.

Úloha fotosyntézy při sklizni

Ve světové praxi zemědělských podniků jsou široce využívány výsledky studia základních modelů rozvoje a růstu rostlin. Jak víte, základem tvorby plodiny je fotosyntéza. Jeho intenzita závisí na vodním režimu plodin, stejně jako na minerální výživě. Jak člověk dosáhne zvýšení hustoty plodin a velikosti listů, aby rostlina využila energii Slunce a vzala oxid uhličitý z atmosféry? Za tímto účelem jsou optimalizovány podmínky minerální výživy a zásobování vodou zemědělskými plodinami.

Bylo vědecky dokázáno, že výnos závisí na ploše zelených listů, stejně jako na intenzitě a trvání procesů, které se v nich vyskytují. Současně však zvýšení hustoty plodin vede k zastínění listů. Sluneční světlo jim nemůže proniknout a kysličník uhličitý vstupuje kvůli zhoršení ventilace vzduchových hmot v malých objemech. Výsledkem je snížení aktivity fotosyntézy a snížení produktivity rostlin.

Úloha fotosyntézy pro biosféru

Podle nejbližších odhadů pouze autotrofní rostliny žijící ve vodách oceánů každoročně převádějí z 20 na 155 miliard tun uhlíku na organickou hmotu. A to navzdory skutečnosti, že energie slunečních paprsků je používána pouze u 0,11%. Pokud jde o půdní rostliny, každoročně absorbují 16 až 24 miliard tun uhlíku. Všechny tyto údaje přesvědčivě ukazují, jak velká je hodnota fotosyntézy v přírodě. Pouze v důsledku této reakce je atmosféra naplněna potřebným molekulárním kyslíkem pro život, což je nezbytné pro spalování, dýchání a různé výrobní činnosti. Někteří vědci se domnívají, že v případě zvýšení obsahu oxidu uhličitého v atmosféře dochází ke zvýšení rychlosti fotosyntézy. Současně je atmosféra doplněna nedostatkem kyslíku.

Kosmická role fotosyntézy

Zelené rostliny jsou prostředníky naší planety a slunce. Zachytávají energii nebeského těla a poskytují možnost života na naší planetě.

Fotosyntéza je proces, o němž lze mluvit o kosmickém měřítku, protože současně přispělo k transformaci obrazu naší planety. Vzhledem k tomu, že reakce probíhá v zelených listech, energie slunečních paprsků se nerozptýlí v prostoru. To se mění na chemickou energii nově vytvořené organické hmoty.

Výrobky fotosyntézy lidské společnosti jsou potřebné nejen pro potraviny, ale i pro realizaci hospodářské činnosti.

Lidstvo však není důležité jen pro ty sluneční paprsky, které na naší Zemi padnou v současné době. Výrobky fotosyntézy, které byly získány před milióny let, jsou extrémně nezbytné pro životní a výrobní činnosti. Jsou umístěny v hlubinách planety ve formě vrstev uhlí, hořlavého plynu a oleje a ložisek rašeliny.