Роль фотосинтеза в природе

    Таким образом, было показано, что обе стадии светозависимы: «световая и темновая». Важно помнить, что темновые реакции нормально проходят на свету и нуждаются в продуктах световой стадии. Выражение «темновые реакции» просто означает, что свет как таковой в них не участвует.

    Объем темновых реакций возрастает с увеличением  температуры, но только до 30⁰, а затем начинает падать. На основании этого факта предположили, что темновые реакции катализируются ферментами, поскольку обмен ферментативных реакций, таким образом, зависит от температуры. В последствии, оказалось, что данный вывод был сделан не правильно.

    В первой стадии фотосинтеза (световые реакции) энергия света используется для образования АТФ (молекула аденозин-трифосфат) и высокоэнергетических переносчиков электронов. На второй стадии фотосинтеза (темновые реакции) энергетические продукты, образовавшиеся в световых реакциях, используются для восстановления СО₂ до простого сахара (глюкозы).

    Процесс фотосинтеза все больше и больше привлекает к себе внимание ученых. Наука близка к разрешению важнейшего вопроса – искусственного создания при помощи световой энергии ценных органических веществ и широко распространенных неорганических веществ. Проблема фотосинтеза усиленно разрабатывается ботаниками, химиками, физиками и другими специалистами.

    В последнее время уже удалось  искусственно получить синтез формальдегида  и сахаристых веществ из водных растворов карбонатной кислоты; при этом роль поглотителя световой энергии играли вместо хлорофилла карбонаты кобальта и никеля. Недавно была синтезирована молекула хлорофилла.

    Успехи  науки в области синтеза органических веществ наносят сокрушительный удар по идеалистическому учению, которое доказывало, что для образования органических веществ из неорганических необходима особая «жизненная сила» и что человек не сможет синтезировать сложные органические вещества.

    Фотосинтез  в растениях осуществляется в  хлоропластах. Он включает преобразования энергии (световой процесс) и превращения вещества (темновой процесс). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Основной  источник энергии. 

    Слово «фотосинтез» означает буквально создание или сборку чего-то под действием  света. Обычно, говоря о фотосинтезе, имеют в виду процесс, посредством которого растения на солнечном свету синтезируют органические соединения из неорганического сырья. Все формы жизни во Вселенной нуждаются в энергии для роста и поддержания жизни. Водоросли, высшие растения и некоторые типы бактерий улавливают непосредственно энергию солнечного излучения и используют её для синтеза основных пищевых веществ. Животные не умеют использовать солнечный свет непосредственно в качестве источника энергии, они получают энергию, поедая растения или других животных, питающихся растениями. Итак, в конечном счете, источником энергии для всех метаболических процессов на нашей планете, служит Солнце, а процесс фотосинтеза необходим для поддержания всех форм жизни на Земле.

    Мы  пользуемся ископаемым топливом – углем, природным газом, нефтью и т.д. Все эти виды топлива – не что иное, как продукты разложения наземных и морских растений или животных, и запасенная в них энергия была миллионы лет назад получена из солнечного света. Ветер и дождь тоже обязаны своим возникновением солнечной энергии, а, следовательно, энергия ветряных мельниц и гидроэлектростанций, в конечном счете, также обусловлена солнечным излучением.

     Важнейший путь химических реакций  при фотосинтезе – это превращение  углекислоты и воды в углероды и кислород. Суммарную реакцию можно описать уравнением СО₂+Н₂О          (СН₂О)+О₂

    Углеводы, образующиеся в этой реакции, содержат больше энергии, чем исходные вещества, т.е. СО₂ и Н₂О. Таким образом, за счет энергии Солнца энергетические вещества (СО₂ и Н₂О) превращаются в богатые энергией продукты – углеводы и кислород. Энергетические уровни различных реакций, описанных суммарным уравнением, можно охарактеризовать величинами окислительно-восстановительных потенциалов, измеряемых в вольтах. Значения потенциалов показывают, сколько энергии запасается или растрачивается в каждой реакции. Итак, фотосинтез можно рассматривать как процесс образования лучистой энергии Солнца в химическую энергию растительных тканей.

    Содержание  СО₂ в атмосфере остается почти полным, несмотря на то, что углекислый газ расходуется в процессе фотосинтеза. Дело в том, что все растения и животные дышат. В процессе дыхания в митохондриях кислород, поглощаемый из атмосферы живыми тканями, используется для окисления углеводов и других компонентов тканей с образованием, в конечном счете, двуокиси углерода и воды и с сопутствующим выделением энергии. Высвобождающаяся энергия запасается в высокоэнергетические соединения – аденозитрифосфат (АТФ), который и используется организмом для выполнения всех жизненных функций. Таким образом, дыхание приводит к расходованию органических веществ и кислорода и увеличивает содержание СО₂ на планете. На процессы дыхания во всех живых организмах и на сжигание всех видов топлива, содержащих углерод, в совокупности расходуется в масштабах Земли в среднем 10000 тонн О₂ в секунду. При такой скорости потребления весь кислород в атмосфере должен был иссякнуть примерно через 3000 лет. К счастью для нас, расход органических веществ и атомного кислорода уравновешивается созданием углеводов и кислорода в результате фотосинтеза. В идеальных условиях скорость фотосинтеза в зеленых тканях растений примерно в 30 раз превышает скорость дыхания в тех же тканях, таким образом, фотосинтез служит важным фактором, регулирующим содержание О₂ на Земле. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Заключение. 

    Фотосинтез  – единственный процесс в биосфере, ведущий к увеличению свободной  энергии за счет внешнего источника. Запасенная в продуктах фотосинтеза  энергия – основной источник энергии для человечества.

    Ежегодно  в результате фотосинтеза на Земле  образуется 150 млрд. тонн органического  вещества и выделяется 200 млн. тонн свободного кислорода.

    Круговорот  кислорода, углерода и других элементов поддерживает современный состав атмосферы, необходимый для жизни на Земле. Фотосинтез препятствует увеличению концентрации СО₂, предотвращая перегрев Земли вследствие так называемого «парникового эффекта».

    Поскольку зеленые растения представляют собой  непосредственную базу питания других гетеротрофных организмов, фотосинтез удовлетворяет потребность в пище всего живого на нашей планете. Он – важнейшая основа сельского и лесного хозяйства. Хотя возможности воздействия на него не велики, но все же и они, в какой-то мере используются. При повышении концентрации углекислого газа в воздухе до 0,1 % (против 0,03% в естественной атмосфере) удалось, например, повысить урожайность огурцов и томатов втрое.

    Квадратный  метр поверхности листьев в течение  часа продуцирует около одного грамма сахара; это значит, что все растения, по приблизительной оценке, изымают из атмосферы от 100 до 200 млрд. тонн С в год. Около 60 % этого количества поглощают леса, занимающие 30 % непокрытой льдами поверхности суши, 32 % - окультуренные земли, а оставшиеся 8 % - растения степей и пустынных мест, а также городов и поселков.

    Зеленое растение способно не только использовать углекислый газ, но и превращать азотные  соединения, и соединения серы в  вещества, слагающие его тело. Через  корневую систему растение получает растворенные в почвенной воде ионы нитратов, и перерабатывают в своих клетках в аминокислоты – основные компоненты всех белковых соединений. Компоненты жиров также возникают из соединений, образующихся в процессах обмена веществ и энергии. Из жирных кислот и глицерина возникают жиры и масла, которые служат для растения, главным образом, запасными веществами. В семенах приблизительно 80 % всех растений, в качестве богатого энергией запасного вещества, содержатся жиры.

    Получение семян, жиров и масел играет важную роль в сельскохозяйственной и пищевой промышленности.

    Фотосинтез  – это важный процесс для всех живых организмов. Поэтому большое  внимание следует уделять созданию зеленых насаждений, беречь и охранять растительный мир.

    Фотосинтез  – это явление, которое способствовало появлению всех живых организмов на Земле. 

    Список  литературы. 

1. Айкхорн П. И. «современная ботаника».
2. Артемов А. «энциклопедия биология».
3. Коган В.Л. и др. «биология».
4. Медведева В. «ботаника»
5. Питерман И. «физиология растений».