Фотосинтез является уникальным процессом превращения неорганических веществ в органические с помощью энергии солнечного света. Это свойственно только растениям. Значение фотосинтеза в природе сложно переоценить, ведь именно он поддерживает жизнедеятельность всех организмов на планете. Чтобы понять суть процесса, стоит рассмотреть его подробнее.
Определение понятия
Фотосинтез представляет собой цепь уникальных сложных химико-физических реакций. Чтобы понять, каково значение фотосинтеза в природе, необходимо разобраться с его сутью. Все зеленые растения и некоторые виды бактерий обладают способностью поглощать лучи солнца и конвертировать их в электромагнитную энергию.
В тканях растения под воздействием солнечного света запускается ряд последовательных окислительно-восстановительных реакций. Водород и вода в них являются своеобразными восстановителями. Эти вещества отдают свои электроны окислителям — ацетату и двуокиси углерода. Конечными продуктами протекающих в листочках реакций являются восстановленные углеводные соединения и кислород, выделяемый в окружающую среду.
Кратко об истории открытия
В течение нескольких тысячелетий люди считали, что растение питается благодаря своей корневой системе. В XVI столетии натуралист из Нидерландов Ян ван Гельмонт решил провести интересный эксперимент с выращиванием саженца ивы в горшке. Взвесив почву до момента посадки деревца и после достижения им определенных размеров, он сделал вывод, что основным источником питательных веществ для растений является вода.
Эта гипотеза просуществовала практически 2 столетия. Ее несостоятельность была доказана в 1771 году английским химиком Джозефом Пристли. Поставленные им опыты наглядно доказали, что растения могут очистить воздух, который прежде был непригоден для дыхания. После дальнейших исследований ученые установили, что растительные организмы не только превращают двуокись углерода в кислород, но и используют углекислый газ вместе с водой и минеральными солями для питания.
Роль кислорода
Благодаря работе Джозефа Пристли, люди поняли, почему воздух на планете можно использовать для дыхания. Миллиарды лет назад на Земле жизни не существовало, так как в те древнейшие времена в атмосфере не содержался свободный кислород. Однако ситуация изменилась после появления первых растений в ходе эволюции. Нет сомнений, что именно благодаря им на планете появился кислород.
Фотосинтез дал толчок для развития жизни и навсегда изменил облик Земли. Лишь в конце XVIII столетия человечество осознало, сколь велико значение фотосинтеза. По сути, жизнь людей зависит от состояния растительного мира. Зная это, необходимо сделать все возможное, чтобы растения продолжали процветать и обеспечивать все остальные живые существа кислородом.
Значение процесса в природе
Сегодня ученые хорошо знают, какие именно процессы протекают в зеленых листьях растений, и в чем состоит значение фотосинтеза. Именно благодаря этим реакциям регулируется соотношение кислорода и двуокиси углерода в атмосфере.
Растения как основа питания
Продукты фотосинтеза обеспечивают растения питанием. При этом они сами являются пищей для гетеротрофных живых существ. Однако важность фотосинтеза заключается не только в способности зеленых листьев поглощать двуокись углерода.
Растительные организмы способны конвертировать серные и азотистые соединения в другие вещества, которые входят в состав их тел.
В почве находятся ионы нитратов. Благодаря корневой системе они потребляются растениями. Затем их клеточные структуры конвертируют эти вещества в аминокислоты. Именно из этих элементов слагаются все протеины. Также растительные организмы в ходе реакций фотосинтеза способны создавать и компоненты жирных кислот. Они крайне важны для жизнедеятельности человека.
Получение урожая
Сельскохозяйственные предприятия сегодня активно используют знания о росте и развитии растительных организмов. Не секрет, что фотосинтез является основой процесса формирования хорошего урожая. При этом на его интенсивность влияет водный режим, а также качество минерального питания растительных организмов. Таким образом, для получения высокого урожая сельскохозяйственных культур, следует обеспечить выращиваемые растения всеми необходимыми для их жизни веществами.
Ученые доказали, что урожайность зависит от двух важных составляющих:
- общей площади зеленых листочков растений;
- длительности и интенсивности протекающих в них реакций.
Однако увеличение плотности посевов дает негативный результат. В такой ситуации большое количество листьев затеняются, ухудшается качество вентиляции растений. В результате урожайность падает.
Для биосферы планеты
Ученые приблизительно подсчитали, что обитающие в Мировом океане растения каждый год потребляют 20−140 миллиардов тонн двуокиси углерода, а затем превращают этот газ в органические вещества. Для выполнения этой работы они используют не более 0,2% энергии лучей солнца. Наземные растительные организмы также вносят вклад в поддержание соотношения углекислого газа и кислорода в атмосфере. В среднем ими ежегодно потребляется около 20 миллиардов тонн двуокиси углерода.
Эти цифры красноречиво говорят о биологическом смысле фотосинтеза. Благодаря зеленым растениям живые существа биосферы получают необходимый для их жизни кислород. Некоторые исследователи считают, что с увеличением концентрации двуокиси углерода в атмосфере, интенсивность фотосинтеза возрастает. Однако на сегодняшний день эта гипотеза не доказана. Кроме этого, человечество активно использует продукты фотосинтеза, которые были созданы миллионы лет назад. Речь идет о различных видах полезных ископаемых:
- природном газе;
- нефти;
- торфе;
- каменном угле и т. д.
Людям необходимо обратить самое пристальное внимание на экологическую обстановку на планете. Человечество все активнее вмешивается в жизнь планеты, и хрупкий баланс может быть нарушен в любой момент. Учащимся младших и старших классов стоит напоминать, какое важное значение имеет для жизни человечества природа.
