Фотосинтез и его значение в природе: что будет без растений
Что такое фотосинтез
Фотосинтез — это химический процесс, проходящий в листьях зеленых растений и траве на клеточном уровне, с помощью которого они могут синтезировать углеводы, поглощая энергию дневного светила, и таким образом удовлетворять свои потребности в питании.
Сущность фотосинтеза также заключается во всасывании углекислого газа и высвобождении в атмосферу кислорода.
Осуществляется химический процесс с помощью специальных элементов — хлоропластов, которые содержат в себе хлорофилл. Именно этот пигмент окрашивает растения в зеленый цвет.
Молекулы хлорофилла размещаются в мембранах тилакоидов — внутренней мембране хлоропласта. Тилакоиды часто образуют конструкции, напоминающие стопку дисков и называемые гранами.
История возникновения фотосинтеза как явления насчитывает более 4 веков. Его изучение началось в Бельгии и затем продолжалось учеными в разных странах мира. Точку в веренице научных открытий поставил немецкий ученый Сакс, который, проведя комплекс мероприятий, доказал, что количество поглощаемого углекислого газа равно количеству выделенного кислорода.
Растения — это уникальная биоструктура, способная производить органические вещества из неорганических. Если бы у них не было способности трансформировать энергию солнца в органику, многим живым организмам, в том числе грибам и бактериям, пришлось бы голодать.
Формулу уравнения фотосинтеза можно представить следующим образом: вода + углекислый газ + свет = кислород + углеводы.
Фазы
Фотосинтез подразделяется на два этапа — световой и темновой.
Световая стадия
Происходит в тилакоиде хлоропласта и начинается с воздействия кванта света на молекулу хлорофилла. В молекуле происходит пробуждение электрона, который переходит на более высокий уровень и начинает участвовать в образовании атомов водорода, которые затем расходуются на синтез глюкозы.
При интенсивном воздействии происходит фотолиз (разложение) молекул воды и образуются молекулы:
- химической энергии АТФ (аденозин трифосфат);
- НАДФН (никотинамид аденин динуклеотид фосфат).
Темновая фаза
Не зависит от световой энергии и может проходить как в дневное, так и в ночное время. Из-за того, что процесс происходит циклично, эту фазу часто называют циклом Кальвина. Несмотря на то, что темновая фаза не нуждается в свете для катализации фотосинтеза, ей необходимы пробужденные электроны его световой стадии. Именно они помогают преобразовать углекислый газ в молекулы глюкозы. Это значит, что растение, долго пребывающее без полноценного освещения, не сможет провести реакции темновой фазы, так как для этого процесса необходим материал световой фазы.
Значение
Накопление органической массы
Накопление энергии
Недавно американские ученые начали исследовать «природные батареи» растительного мира и сделали сенсационное открытие: каждый год при благоприятных условиях растениями сохраняется такое количество энергии солнца, что ей можно освещать несколько небольших стран в течение 100 лет.
Кислород в атмосфере
Наземные растения способствуют появлению в атмосфере лишь 20 % кислорода, основная масса газовых выделений производится морскими и океанскими водорослями.
Почвообразование
Отмершие растения и их части (корни, опавшие листья) начинают разлагаться в верхнем слое земной поверхности, тем самым образуя состав почвы. Почва развивается благодаря взаимовлиянию элементов органической и неорганической природы. От количества органических элементов зависит ее плодородие.
Наукой доказано, что без взаимодействия продуктов жизнедеятельности животных и бактерий с органическими веществами растений почва образоваться не может.
Основа дыхания
Что будет без растений
Существует 4 причины, почему без флоры планета погибнет:
- Не будет выработки кислорода и живым существам нечем будет дышать.
- Если растения не будут поглощать углекислый газ и другие вредные примеси из воздуха, то скоро их уровень настолько повысится, что жить на планете станет невозможно.
- Без участия флоры в почвообразовании земли перестанут быть плодородными.
- Без растений травоядным животным нечем будет насытить себя и они вымрут, а следом вымрут и хищники, которым некого будет ловить.
Растительный мир играет основную роль в обеспечении жизни на планете, и его исчезновение пагубно скажется на продолжительности существования всего живого.
Тест
1. Что является результатом фотосинтетического процесса:
1) белки;
2) жиры;
3) углеводы;
4) нуклеиновые кислоты.
2. В процессе фотосинтеза впитывается:
1) энергия АТФ;
2) энергия солнечного света;
3) тепловая энергия;
4) энергия окисления органических веществ.
3. Фотосинтез протекает:
1) в ядре;
2) в цитоплазме;
3) в клетках мезофилла;
4) в хлоропластах.
4. Фотосинтетические пигменты располагаются:
1) в ядре;
2) в реакционном центре;
3) в органах растения;
4) в хлоропластах.
5. Молекулы хлорофилла помещаются:
1) в мембранах тилакоидов;
2) внутри тилакоидов
3) в прокариоте;
4) в строме.
6. Стопка тилакоидов образует:
1) строму;
2) грану;
3) ламеллу;
4) альдегидную группу.
7. Клеточное дыхание — это:
1) обеспечение клетки энергией;
2) транспорт электронов;
3) обеспечение клетки цианобактериями;
4) газовыделение.
8. Разложение молекул воды в растении — это:
1) фотолиз;
2) гликолиз;
3) пигмент;
4) реакция.
Правильные ответы на тест: 1—3, 2—2, 3—4, 4—4, 5—1, 6—2, 7—1, 8—1.
Видео
Больше о фотосинтезе можно узнать из видео.