Значение процесса фотосинтеза

 

К.А. Тимирязев, который изучал космическую роль зеленых растений, в публичной лекции, прочитанной в 1875г., представил эту проблему следующим образом: «…луч солнца…упал на зеленую былинку пшеничного ростка … Он … затратился на внутреннюю работу … превратясь в растворимый сахар … отложился, наконец, в зерне в виде крахмала или в виде клейковины. В той или другой форме он вошел в состав хлеба, который послужил нам пищей. Он преобразился в наши мускулы, в наши нервы. Этот луч солнца согревает нас. Он приводит нас в движение. Быть может, в эту минуту он играет в нашем мозгу».

Действительно, фотосинтез – единственный процесс на Земле, идущий в грандиозных масштабах и связанный с превращением энергии солнечного света в энергию химических связей. Эта космическая энергия, запасенная зелеными растениями, составляет основу для жизнедеятельности всех других гетеротрофных организмов на Земле от бактерий до человека. Выделяют пять аспектов космической и планетарной роли растений:

1. Накопление органической массы. В процессе фотосинтеза наземные растения образуют 100-172 млрд.т, а растения морей и океанов – 60-70млрд.т биомассы в год (в пересчете на сухую массу). Общая масса растений на Земле составляет 2402,7 млрд.т, причем 90% этой сухой массы приходится на целлюлозу. На долю наземных растений приходится 2402,5 млрд.т, а на растения гидросферы – всего 0,2 млрд.т. Общая масса животных и микроорганизмов на Земле – 23 млрд.т, что составляет около 1% от растительной биомассы.

2. Обеспечение постоянства содержания СО₂ в атмосфере. В настоящее время содержание СО₂ в атмосфере составляет 0,03% (по объему). В кайнозойской эре содержание диоксида углерода в атмосфере стабилизировалось. Эта стабилизация достигается сбалансированным связыванием и освобождением СО₂, осуществляемом в глобальном масштабе. Связывание СО₂ в ходе фотосинтеза и образование карбонатов компенсируется выделением СО₂ за счет других процессов: дыханием растений, дыханием и брожением микроорганизмов, дыханием животных и человека, производственной деятельностью людей (рис.19).

3. Парниковый эффект. Поверхность Земли получает теплоту главным образом от Солнца. Часть этой теплоты поступает обратно в космос в виде инфракрасных лучей. Диоксид углерода в атмосфере, а также вода поглощают инфракрасное излучение и таким образом сохраняют значительное количество теплоты на Земле (парниковый эффект). Микроорганизмы и растения в процессе дыхания или брожения поставляют 85% общего количества СО₂, поступающего ежегодно в атмосферу, и вследствие этого оказывают влияние на тепловой режим нашей планеты.

4. Накопление кислорода в атмосфере. В настоящее время содержание О₂ в атмосфере Земли составляет 21% по объему воздуха. Появление и накопление О₂ в атмосфере связано с жизнедеятельностью зеленых растений. Ежегодно в ходе фотосинтеза кислород поступает в атмосферу в количестве 70-120 млрд.т. Этот кислород необходим для дыхания всех гетеротрофов – бактерий, грибов, животных и человека, а также зеленых растений в ночное время.

5. Озоновый экран. Еще одно важнейшее следствие выделения растениями кислорода – образование озонового экрана в верхних слоях атмосферы на высоте около 25 км. Озон задерживает большую часть ультрафиолетовых лучей (240-290 нм), губительно действующих на все живое. Озон (О₃) образуется в результате фотодиссоциации молекул О₂ под действием солнечной радиации (во время грозы).

Рис. 19. Схема процессов образования и использования СО₂ в природе

Содержание

Предисловие. 3

 

Фотосинтез. 5

 

Световая фаза фотосинтеза. 9

 

Темновая фаза фотосинтеза. 17

 

Влияние внешних и внутренних факторов на

интенсивность процесса фотосинтеза 22

 

Значение процесса фотосинтеза. 30

 

Учебное издание

ХАШИЕВА ЛИДА СУЛТАНОВНА

 

 

ФОТОСИНТЕЗ

 

 

[1] Электрон, кроме того, что он находится на определенной орбитали и вращается вокруг ядра, обладает еще и спином – направлением вращения электрона вокруг своей оси. Спины двух электронов, находящихся на одной орбитали, различны по направлению.

[2] Флуоресценция – свечение тел, возбуждаемое освещением, фосфоресценция – длительное послесвечение.

[3]Под квантовым выходом фотосинтеза понимается количество выделившегося О₂ или связанного СО₂ на 1 квант поглощенной энергии.