Фотосинтез — важнейший процесс в жизни нашей планеты. Он выполняет космическую функцию, производя огромное количество энергии, запасаемой в зелёных растениях, и поставляя кислород в атмосферу.
Хотя я и была в школе "ботаном", но однажды по биологии умудрилась получить едва ли не единственную в своей жизни двойку за невыполненное домашнее задание по теме "Фотосинтез". Столь нелицеприятный случай настолько на меня повлиял, что с того момента я всерьез и надолго увлеклась ботаникой и это мое увлечение продолжается до сих пор.
Удивительно, но столь разнообразная жизнь на Земле могла бы не возникнуть просто потому, что в составе атмосферы планеты отсутствовал свободный кислород. Появление растительной жизни все изменило. Мало кто знает, но весь кислород, который содержится на сегодняшний день в атмосфере Земли – это ничто иное, как побочный продукт фотосинтеза. Этот удивительный процесс за миллиарды лет смог насытить атмосферу планеты кислородом и радикально изменить ее облик.
Что такое фотосинтез
Если кратко, то фотосинтез – это совокупность уникальных реакций, происходящих в растениях. Если же более понятно, то в зеленых листьях всех растений изо дня в день уже миллиарды лет при непосредственном участии солнечной энергии происходит три важнейших процесса:
- фотосинтез;
- газообмен;
- испарение воды.
Вот эти самые процессы и позволяют растениям выделять днем - кислород, а ночью - двуокись углерода.
В чём значение фотосинтеза
Значение фотосинтеза для биосферы Земли огромно, и его переоценить невозможно. На самом же деле роль фотосинтеза людьми была осмыслена не так давно - только в конце 18 века. В результате проведенных многочисленных опытов было установлено, что ежегодно все растения Земли посредством фотосинтеза образуют сотни миллиардов тонн незаменимых органических веществ и кислорода.
По самым скромным подсчетам, только одноклеточные водоросли, живущие в Мировом океане, каждый год поглощают около 155 млрд. тонн углерода, преобразуя его в органические вещества. Что же касается растений наземных, то за год они способны поглотить около 24 млрд. тонн углерода. Короче говоря, не будь фотосинтеза, атмосфера не могла бы регулярно восполняться свободным кислородом, который необходим для жизни, дыхания и разной другой деятельности.
В студенческие годы у меня ушло несколько часов на то, чтобы наизусть запомнить всю последовательность реакций, протекающих в ходе фотосинтеза. Но что, если оторваться от сложностей химии и взглянуть на этот процесс с более практической точки зрения, дабы разобраться, что даёт фотосинтез для природы, в чём его непосредственный смысл?
Немного химии
Для начала стоит всё-таки кратко описать протекающие процессы. Для полноценного фотосинтеза необходимы следующие важные элементы:
- хлорофилл;
- углекислый газ;
- солнечный свет;
- дополнительные элементы из почвы / окружающей среды.
Растение при помощи хлорофилла улавливает свет, после чего, используя минеральные вещества преобразует углекислый газ в кислород, попутно получая различные вещества, такие как глюкоза и крахмал. Именно получение этих веществ — конечная цель растений, а вот получение кислорода является скорее побочным эффектом.
Роль фотосинтеза для атмосферы
Хотя кислород лишь вторичный продукт, именно им дышим мы и большинство других живых существ на земле. Если бы не фотосинтез — эволюция не смогла бы зайти так далеко. Не стало бы таких сложных организмов, как человек. Если говорить максимально упрощённо — растения при помощи фотосинтеза создают пригодный для дыхания и жизни на Земле воздух.
Интересен тот факт, что растения тоже дышат, как и все организмы, и им также нужен создаваемый ими кислород!
Роль фотосинтеза в цепи питания
Только растения улавливают единственный доступный на нашей планете источник органической энергии — солнечный свет. При помощи фотосинтеза они создают упомянутые выше питательные вещества. Позже, по цепи питания, эти вещества распространяются дальше: от растений к травоядным, затем к хищникам, от них к падальщикам и бактериям, перерабатывающим останки.
В конце я вспомнил слова великого русского ученого, Климента Артемьевича Тимирязева:
Все органические вещества, где-бы они не встречались, произошли от веществ, выработанных листом.
Помимо этого, великий учёный называл фотосинтез по-настоящему космическим процессом, с чем трудно не согласиться.
Наши дети задают так много вопросов, что приходится заново вспоминать или учить на них ответы. Так и моя дочь, от простого вопроса зачем нам Солнце и как его лучи обеспечивают жизнь, пришла к вопросу о фотосинтезе. Пришлось вспомнить о его значении.
Трансформация энергии света
Как возможно существование различных форм жизни на нашей планете, объяснить трудно. Но проследить этапы фотосинтеза и его роль просто.
Зеленые растения во многих пищевых цепочках являются первым звеном. Благодаря этому и существуют последующие звенья. Солнце дарит свой свет, а растения преобразовывают его в энергию жизни. Она представляет собой связь органических соединений (жиры, белки, углеводы). Кроме того, в процессе фотосинтеза задействован углекислый газ, который трансформируется в кислород, выделяя его в атмосферу.
Зеленые растения являются автотрофами (сами производят для себя необходимую пищу), а те, кто зависит от иных продуктов питания - гетеротрофами. Важно, что некоторые виды водорослей и бактерий тоже склонны к фотосинтезу.
Итак, для протекания фотосинтеза необходимо наличие углекислого газа, воды, света, хлорофилла (присутствует в листьях) и дополнительных питательных веществ и минералов (поступают благодаря корневой системе).
Фотосинтез для планеты
Зеленые растения обеспечивают около 20% кислорода планеты, а ведь большая часть ее покрыта водой, благодаря фотосинтезу морских и океанских водорослей и поступает 80% кислорода. Фотосинтез необходим не только для окружающих живых организмов, но и для самих растений. Основа жизнедеятельности растений - органические вещества.
Выделяют такие значения фотосинтеза:
- экологическое (уменьшается количество углекислого газа);
- сельскохозяйственное (в целях контроля роста растений);
- энергетическое (накопленная растениями энергия известна в виде топлива);
- основа для дыхания (97% живых организмов дышат кислородом);
- биологическое (появилась кислородная атмосфера);
- геологическое.
Этот уникальный, сложный, важный для планеты и всего живого на ней, процесс создан самой природой.