Фотосинтез - это жизненно важный процесс, в котором растения производят кислород. Он заключается в синтезе органических соединений с участием углекислого газа, взятого из воздуха, воды с минеральными солями, полученными из почвы, и солнечной энергии.
В этом процессе энергия света преобразуется в химическую. Так питаются некоторые растения и бактерии с соответствующими ассимиляционными пигментами. Кислород, образующийся в процессе фотосинтеза, необходим для жизни как человека, так и многих других живых организмов, поэтому так важен уход за "зеленью". Если растения погибнут, у Земли закончится кислород, что, конечно, убьет все другие организмы!
От чего зависит интенсивность фотосинтеза?
Фотосинтез может происходить быстрее или медленнее, в зависимости от нескольких факторов. Самым важным из них, конечно же, является количество света, попадающего на растение. Чем больше интенсивность световых лучей, падающих на листья и стебель, тем быстрее будет происходить фотосинтез. У каждого растения есть свои любимые светлые тона. Некоторые из них больше всего поглощают синий свет, другие предпочитают желтый и зеленый свет.
Все зависит от вида и химической структуры усваивающегося пигмента внутри растения. При благоприятных условиях растения (в основном их листья) могут использовать около 5% световой энергии для преобразования ее в химическую энергию.
Поскольку углекислый газ является пищей для растений, то его количество в воздухе также имеет большое значение в процессе фотосинтеза. Чем выше концентрация углекислого газа, тем быстрее происходит преобразование энергии. Однако это утверждение не относится к высоким концентрациям газа свыше 1%, которые подавляют процесс фотосинтеза и могут быть токсичными для растений.
Процесс преобразования энергии растениями может быть ограничен температурой. Как нетрудно догадаться, фотосинтез растений происходит только в определенном температурном диапазоне. Горные растения, которые более долговечны, чем цветы, растущие ниже, могут пережить морозы, но их температура достигает чуть ниже нуля.
Это нижняя граница фотосинтеза. Допуск к высокой температуре намного выше, так как верхний предел достигает 55 градусов по Цельсию. Количество воды, к которой имеет доступ растение, напрямую не участвует в фотосинтезе, но косвенно недостаток воды может значительно замедлить весь процесс.
Обезвоженное растение частично или полностью закрывает устьица, что в значительной степени препятствует поглощению углекислого газа, а это значительно снижает эффективность фотосинтеза.
Важность фотосинтеза для окружающей среды
Фотосинтез - это естественный процесс, имеющий огромное значение для всех живых организмов на Земле. Без него жизнь на нашей планете была бы практически невозможна. Без кислорода и других продуктов фотосинтеза мы не смогли бы есть, перерабатывать энергию и, прежде всего, дышать.
Конечно, ключевое значение имеет кислород, который абсолютно необходим для аэробных организмов в процессе респираторного фосфорилирования, что является наиболее важным этапом в дыхании. Однако это не единственная функция данного газа. Атмосферный кислород в стратосфере также способствует образованию озона, то есть кислорода с тремя атомными молекулами.
Пучки ультрафиолетового излучения Солнца взаимодействуют с молекулами кислорода атмосферы с образованием двух одиночных молекул. Затем одна из них вступает в реакцию с двойной молекулой кислорода, образуя озон.
Из аллотропной формы кислорода состоит так называемый озоновый слой, который защищает нашу планету от вредного воздействия опасных солнечных лучей и помогает поддерживать нужную температуру на Земле.
Интересно, что самим растениям кислород также необходим для дыхания, особенно во время "темной" фазы фотосинтеза. Однако процент поглощенного кислорода по отношению к произведенному ничтожно мал. Растения - неиссякаемый источник кислорода и энергии. Вот почему так важно заботиться о растительности и защищать ее!
Искусственный фотосинтез
В 1970-х годах была разработана концепция воссоздания естественного фотосинтеза в искусственных лабораторных условиях. Эта идея все еще находится в стадии исследования, и пока не удалось скопировать самый полезный и самый необходимый процесс в мире, но ученые не сдаются.
Было много идей, но подходящее решение проблемы остается загадкой. Исследователи надеялись на искусственную систему фотосинтеза из рутения и железа, которая будет поглощать свет, и марганец, на котором будет основан реакционный центр.
Искусственное производство высокоэнергетических химикатов с использованием солнечной энергии, углекислого газа и воды было бы чрезвычайно полезно для нашей планеты. Вероятно, такое открытие поможет удовлетворить потребность в энергии, что решит проблему энергетического кризиса, который продолжается уже несколько десятков лет.
Более того, искусственный фотосинтез поможет использовать избыток вредного углекислого газа из атмосферы, что также может остановить опасное расширение озоновой дыры. Ученые также надеются, что лабораторный процесс может стать более экономичной альтернативой получению водорода.