Η ύπαρξη ζωντανών όντων στη Γη, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων, είναι αδύνατη χωρίς αναπνοή. Με την κατανάλωση οξυγόνου από το περιβάλλον, ένα άτομο εκπνέει διοξείδιο του άνθρακα. Θεωρητικά, αυτό το ζωτικής σημασίας αέριο θα έπρεπε να είχε τελειώσει. Ωστόσο, οι αέριες μάζες αναπληρώνονται συνεχώς με αυτές. Μια τέτοια αντίδραση καθίσταται δυνατή, επειδή κατά την αναπνοή, τα φυτά απελευθερώνουν οξυγόνο O2. Όλα τα φυτά είναι αυτότροφα, μετατρέποντας τα χημικά στοιχεία του φλοιού της γης σε συστατικά της άγριας ζωής, απελευθερώνοντας οξυγόνο. Επομένως, χωρίς τη συμμετοχή τους, η παρουσία βιοτικής ύλης στη Γη θα ήταν υπό αμφισβήτηση.
Η έννοια και οι παράγοντες της φωτοσύνθεσης
Με την κατανάλωση του φωτός του ήλιου, τα φυτά απελευθερώνουν οξυγόνο μέσω της φωτοσύνθεσης. Ταυτόχρονα, παράγουν διάφορα στοιχεία που περιέχουν άνθρακα που καταναλώνονται από βιολογικά όντα.
Οι εκπρόσωποι της χλωρίδας περιέχουν μια χρωστική ουσία - χλωροφύλλη, η οποία τους κάνει πράσινο. Αυτό το συστατικό συλλαμβάνει την ακτινοβολία του ήλιου. Χάρη σε αυτό, η φωτοσύνθεση λαμβάνει χώρα στα φυτά, που ανακαλύφθηκε επίσημα το 1771. Ο ίδιος ο όρος προήλθεαργότερα - το 1877.
Υποχρεωτικός παράγοντας στην πορεία της αντίδρασης είναι η απορρόφηση του ηλιακού φωτός ή του τεχνητά δημιουργημένου φωτός από τη χλωροφύλλη. Ωστόσο, τα φυσικά υπεριώδη κύματα που εκπέμπονται από τον ήλιο έχουν την πιο ευεργετική επίδραση στους ζωντανούς οργανισμούς. Στα εύκρατα γεωγραφικά πλάτη, η ενεργοποίηση της φωτοσύνθεσης στο φυσικό περιβάλλον πέφτει στη ζεστή εποχή, καθώς η διάρκεια της ημέρας είναι μεγαλύτερη και τα φυτά έχουν επίσης πράσινους βλαστούς και φύλλα που μαραίνονται το φθινόπωρο.
Για να υλοποιηθεί αυτός ο πολύπλοκος μετασχηματισμός, εκτός από την ηλιακή ακτινοβολία και τη χλωροφύλλη, απαιτούνται CO2, H2O και ορυκτά στοιχεία, τα οποία εξάγονται κυρίως από το έδαφος μέσω των ριζών.
Τόπος υλοποίησης
Η φωτοσύνθεση γίνεται μέσα στα φυτικά κύτταρα, σε μικρά οργανίδια - χλωροπλάστες. Περιέχουν τη χρωστική ουσία χλωροφύλλη, η οποία τους δίνει το πράσινο χρώμα.
Αυτή η δύσκολη μεταμόρφωση πραγματοποιείται κυρίως σε πράσινα φύλλα, καθώς και σε πράσινους καρπούς, βλαστούς. Η υψηλότερη περιεκτικότητα σε χλωροφύλλη βρίσκεται στα φύλλα, καθώς μια μεγάλη περιοχή σας επιτρέπει να απορροφήσετε σημαντική ποσότητα φωτός, επομένως υπάρχει περισσότερη ενέργεια για την αντίδραση.
Πώς είναι η διαδικασία;
Η διαδικασία μετατροπής ουσιών στα φυτά που παράγουν οξυγόνο είναι μάλλον περίπλοκη. Πρώτον, το φυτό συλλαμβάνει τις ακτίνες του ήλιου με τη βοήθεια της χλωροφύλλης. Παράλληλα, ρουφάει νερό από το έδαφος με τις ρίζες του, που περιέχει διάφορα μέταλλα, καταναλώνει CO2 από τον αέρα και το νερό. Η χλωροφύλλη μετατρέπει το H2O, τα ιχνοστοιχεία και το CO2 σε οργανικές ενώσεις. Αυτή τη στιγμή, τα φυτά απελευθερώνουν οξυγόνο στην ατμόσφαιρα και μερικά πηγαίνουν για να αναπνεύσουν.
Η φωτοσύνθεση περιλαμβάνει δύο αλληλοεξαρτώμενες, αλλά εντελώς διαφορετικές φάσεις: το φως και το σκοτάδι. Η πρώτη φάση πραγματοποιείται μόνο στο φως, χωρίς το οποίο είναι αδύνατο. Για το σκοτάδι, η συνεχής παρουσία CO2.
Ελαφριά φάση
Η απόλυτη προϋπόθεση για την εφαρμογή των διεργασιών σε αυτό το στάδιο είναι η παρουσία φωτός, που ενεργοποιεί τη χλωροφύλλη. Σε αυτήν την περίπτωση, το τελευταίο διασπά το μόριο του νερού σε H2 και O2. Όλα συμβαίνουν μέσα στους χλωροπλάστες, σε περιορισμένα από τη μεμβράνη διαμερίσματα - θυλακοειδή. Ως αποτέλεσμα, συντίθεται η οργανική ένωση ATP, ένα είδος πηγής ενέργειας σε βιολογικές διεργασίες. Έρχεται μια στιγμή που τα φυτά απελευθερώνουν οξυγόνο.
Σκοτεινή φάση
Διενεργείται στο στρώμα των χλωροπλαστών και ονομάζεται σκοτεινό, γιατί εδώ οι διαδικασίες μπορούν να συνεχιστούν χωρίς την παρουσία φωτός, δηλαδή όλο το εικοσιτετράωρο.
Πρώτον, υπάρχει υποχρεωτική σταθερή απορρόφηση και δέσμευση του διοξειδίου του άνθρακα από το περιβάλλον. Στη συνέχεια λαμβάνει χώρα μια σειρά μετασχηματισμών, που τελειώνουν με το σχηματισμό γλυκόζης (φυσικό σάκχαρο), αμινοξέων, λιπαρών οξέων, γλυκερόλης και άλλων σημαντικών οργανικών ενώσεων. Η ενέργεια για να πραγματοποιηθούν οι αντιδράσεις λαμβάνεται από το ATP και το NADP-H2 που δημιουργήθηκε στην ελαφριά φάση.
Αναπνοή φυτών
Ως εκπρόσωποι της ζωντανής ύλης, τα φυτά αναπνέουν. Επιπλέον, απορροφά και απελευθερώνει τόσο O2 όσο και διοξείδιο του άνθρακα. Μόνο στα φυτά, κατά τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης, καταναλώνεται CO2 και απελευθερώνεται O2. Είναι αξιοσημείωτο ότι εκπέμπεται πολύ περισσότερο οξυγόνο από αυτό που καταναλώνεται για την αναπνοή. Κατά συνέπεια, στη συνολική ποσότητα στο φως, το φυτό απελευθερώνει κυρίως οξυγόνο απορροφώντας CO2. Ταυτόχρονα γίνεται και η διαδικασία της αναπνοής, αλλά η κατανάλωση O2 και η απομάκρυνση του διοξειδίου του άνθρακα γίνονται σε πολύ μικρότερη κλίμακα.
Κατά κανόνα, στο σκοτάδι, τα φυτά απορροφούν οξυγόνο και απελευθερώνουν διοξείδιο του άνθρακα, δηλαδή αναπνέουν. Ως εκ τούτου, τα φυτά δεν έχουν αναπνευστικό σύστημα: απορροφούν οξυγόνο από ολόκληρη την επιφάνεια, κυρίως από τα φύλλα.
Φυτά που απελευθερώνουν οξυγόνο στο σκοτάδι
Τα περισσότερα φυτά εκπέμπουν ενεργειακά οξυγόνο στο φως και χωρίς αυτό, αντίθετα, το καταναλώνουν. Για το λόγο αυτό, συνήθως δεν συνιστάται η τοποθέτηση τους στην κρεβατοκάμαρα. Αλλά για ορισμένα φυτά, όλα συμβαίνουν αντίστροφα.
Για παράδειγμα, η Kalanchoe, το ficus του Benjamin και οι ορχιδέες δίνουν δυναμικά O2 οποιαδήποτε στιγμή της ημέρας. Τα φυτά που απελευθερώνουν οξυγόνο τη νύχτα περιλαμβάνουν την αλόη, η οποία απολυμαίνει, μεταξύ άλλων, τον αέρα από τα μικρόβια και αφαιρεί βλαβερές ουσίες από αυτόν. Μάλλον όλοι γνωρίζουν για τις ευεργετικές ιδιότητες αυτού του μοναδικού παχύφυτου.
Ο ισχυρότερος καθαριστής του περιβάλλοντος είναι η sansevieria, η οποία βοηθά στην ενίσχυση του ανοσοποιητικού συστήματος των ανθρώπων. Αυτό το είδος περιλαμβάνει επίσης γεράνι, ικανό να καταστρέψει οποιοδήποτεβακτήρια και ακόμη και ορισμένοι ιοί. Έχει αντικαταθλιπτικές ιδιότητες: η μυρωδιά του μπορεί να ανακουφίσει από νεύρωση, αϋπνία, στρες και νευρική ένταση.
Η σημασία της φωτοσύνθεσης για τον πλανήτη μας
Σύμφωνα με τους επιστήμονες, ο πλανήτης Γη σχηματίστηκε από το ηλιακό νεφέλωμα και αρχικά δεν υπήρχε οξυγόνο στην ατμόσφαιρά του. Η ανάδυση ενός τόσο ζωτικού αερίου ήταν δυνατή ακριβώς λόγω της φωτοσύνθεσης. Ως αποτέλεσμα, εμφανίστηκε η αναπνοή οξυγόνου, η οποία είναι εγγενής σε όλα σχεδόν τα ζωντανά όντα. Το οξυγόνο συνέβαλε στο σχηματισμό της φυσικής άμυνας του πλανήτη ενάντια στην υπεριώδη ακτινοβολία από τον ήλιο - το στρώμα του όζοντος. Αυτή η συγκυρία ευνόησε την εξέλιξη: την απελευθέρωση ζωντανών οργανισμών από τον ωκεανό στη στεριά.
Είναι επίσης πολύ σημαντικό τα φυτά που παράγουν οξυγόνο να καταναλώνουν επίσης διοξείδιο του άνθρακα από την ατμόσφαιρα. Η περίσσεια CO2 προκαλεί ένα φαινόμενο του θερμοκηπίου που είναι κακό για το κλίμα και τα ζωντανά πράγματα.
Εάν απουσία φωτοσύνθεσης, θα υπήρχε υπεραφθονία CO2 στην ατμόσφαιρα του πλανήτη. Ως αποτέλεσμα, οι περισσότεροι ζωντανοί οργανισμοί δεν θα μπορούσαν να αναπνεύσουν και θα πέθαιναν. Η φωτοσύνθεση καθορίζει τη σταθερότητα της σύνθεσης αερίου του ατμοσφαιρικού κελύφους της Γης. Τα δέντρα είναι οι πνεύμονες του πλανήτη μας. Επομένως, είναι πολύ σημαντικό να τα προστατέψουμε από την αποψίλωση των δασών και τις πυρκαγιές και να φυτέψουμε περισσότερη βλάστηση στους οικισμούς.
Η κολοσσιαία αξία της φωτοσύνθεσης έγκειται στο γεγονός ότι διάφορες οργανικές ενώσεις προέρχονται από απλά ορυκτά στοιχεία. Αποδεικνύεται ότι τα πάνταΗ ζωή στη Γη οφείλει την ύπαρξή της σε αυτήν την εκπληκτική διαδικασία.
Επιπλέον, τα φυτά τρώγονται από έναν τεράστιο αριθμό ζώων. Οι οργανικές ενώσεις που δημιουργούνται και συσσωρεύονται από τα φυτά είναι επίσης τροφή και πηγή ενέργειας. Για δισεκατομμύρια χρόνια, μεγάλα κοιτάσματα οργανικής ύλης (πετρέλαιο, άνθρακας και άλλα) έχουν συσσωρευτεί στα έγκατα της γης.
Οι άνθρωποι χρησιμοποιούν τα προϊόντα της φωτοσύνθεσης όχι μόνο σε τρόφιμα και θεραπεία, αλλά και σε οικονομικές δραστηριότητες ως δομικό υλικό και διάφορες πρώτες ύλες.
