Жер бетіндегі тіршілік иелерінің, оның ішінде адамдардың тыныссыз болуы мүмкін емес. Қоршаған ортадан оттегін тұтыну арқылы адам көмірқышқыл газын шығарады. Теориялық тұрғыдан бұл өмірлік маңызды газ аяқталуы керек еді. Дегенмен, ауа массалары олармен үнемі толықтырылып отырады. Мұндай реакция мүмкін болады, өйткені тыныс алу кезінде өсімдіктер O2 оттегін шығарады. Барлық өсімдіктер автотрофты болып табылады, жер қыртысының химиялық элементтерін жабайы табиғаттың құрамдас бөліктеріне айналдырады, оттегін шығарады. Сондықтан олардың қатысуынсыз жер бетінде биотикалық заттардың болуы күмән тудырар еді.
Фотосинтез түсінігі және факторлары
Күн сәулесін тұтыну арқылы өсімдіктер фотосинтез арқылы оттегін бөледі. Сонымен бірге олар биологиялық тіршілік иелері тұтынатын әртүрлі көміртегі бар элементтерді шығарады.
Флора өкілдерінің құрамында жасыл түс беретін пигмент – хлорофилл бар. Бұл компонент күн сәулесін түсіреді. Осының арқасында 1771 жылы ресми түрде ашылған өсімдіктерде фотосинтез жүреді. Терминнің өзі пайда болдыкейінірек - 1877 жылы.
Реакция барысында міндетті фактор хлорофиллдің күн сәулесін немесе жасанды түрде жасалған жарықты сіңіруі болып табылады. Дегенмен, күн сәулесінен шығатын табиғи ультракүлгін толқындар тірі ағзаларға ең пайдалы әсер етеді. Қоңыржай ендіктерде табиғи ортада фотосинтездің белсендіруі жылдың жылы мезгіліне сәйкес келеді, өйткені күндізгі жарықтың ұзақтығы ұзағырақ, ал өсімдіктерде де күзде қурап қалатын жасыл өскіндер мен жапырақтары болады.
Бұл күрделі түрлендіруді жүзеге асыру үшін күн радиациясы мен хлорофиллден басқа CO2, H2O және минералды элементтер қажет., олар негізінен тамыр арқылы топырақтан алынады.
Орындау орны
Фотосинтез өсімдік жасушаларының ішінде, ұсақ органоидтарда – хлоропласттарда жүреді. Олардың құрамында жасыл түс беретін хлорофилл пигменті бар.
Бұл күрделі трансформация негізінен жасыл жапырақтарда, сондай-ақ жасыл жемістерде, өркендерде жүзеге асырылады. Хлорофиллдің ең көп мөлшері жапырақтарда кездеседі, өйткені үлкен аумақ жарықтың айтарлықтай мөлшерін сіңіруге мүмкіндік береді, сондықтан реакцияға көбірек энергия бар.
Процесс қалай?
Өсімдіктердегі оттегін өндіретін заттарды түрлендіру процесі біршама күрделі. Біріншіден, өсімдік хлорофилл көмегімен күн сәулесін алады. Сонымен бірге ол тамырымен топырақтан суды сорып алады, құрамында түрлі минералдар бар, ауадан және судан CO2 тұтынады. Хлорофилл H2O, микроэлементтер мен CO2 органикалық қосылыстарға айналдырады. Осы сәтте өсімдіктер атмосфераға оттегін шығарады, ал кейбіреулері тыныс алады.
Фотосинтез екі өзара тәуелді, бірақ мүлдем басқа фазаларды қамтиды: ашық және қараңғы. Бірінші кезең тек жарықта жүзеге асырылады, онсыз мүмкін емес. Қараңғыда CO2 тұрақты болуы.
Жарық фаза
Бұл кезеңдегі процестерді жүзеге асырудың абсолютті шарты - белсендіруші хлорофиллдің жарықтың болуы. Бұл жағдайда соңғысы су молекуласын H2 және O2 етіп бөледі. Барлығы хлоропласттардың ішінде, мембранамен шектелген бөлімдерде – тилакоидтарда болады. Нәтижесінде АТФ органикалық қосылысы синтезделеді, биологиялық процестерде энергия көзі болып табылады. Өсімдіктер оттегін бөлетін уақыт келеді.
Қараңғы фаза
Хлоропласттардың стромасында жүзеге асады және қараңғы деп аталады, өйткені мұнда процестер жарықсыз, яғни тәулік бойы жүруі мүмкін.
Біріншіден, қоршаған ортадан көмірқышқыл газын міндетті түрде тұрақты сіңіру және бекіту. Содан кейін глюкоза (табиғи қант), аминқышқылдары, май қышқылдары, глицерин және басқа да маңызды органикалық қосылыстардың түзілуімен аяқталатын трансформациялар сериясы жүреді. Реакциялардың жүруі үшін энергия жарық фазасында жасалған ATP және NADP-H2 алынады.
Өсімдік тынысы
Тірі материяның өкілдері ретінде өсімдіктер тыныс алады. Сонымен қатар, O2 және көмірқышқыл газын сіңіру және шығару. Тек өсімдіктерде фотосинтез процесі кезінде CO2 тұтынылады және O2 бөлінеді. Бір қызығы, оттегі тыныс алу үшін жұмсалғанға қарағанда әлдеқайда көп бөлінеді. Демек, жарықтағы жалпы мөлшерде өсімдік негізінен CO2 сіңіру арқылы оттегін шығарады. Сонымен бірге тыныс алу процесі де жүреді, бірақ O2 тұтыну және көмірқышқыл газын шығару әлдеқайда аз көлемде жүреді.
Ереже бойынша, қараңғыда өсімдіктер оттегін сіңіріп, көмірқышқыл газын бөледі, яғни тыныс алады. Осылайша, өсімдіктерде тыныс алу жүйесі болмайды: олар оттегін бүкіл бетінен, негізінен жапырақтардан сіңіреді.
Қараңғыда оттегін бөлетін өсімдіктер
Өсімдіктердің көпшілігі жарықта оттегін энергиямен бөледі, ал онсыз, керісінше, оны тұтынады. Осы себепті, әдетте, оларды жатын бөлмесіне қою ұсынылмайды. Бірақ кейбір өсімдіктерде бәрі керісінше болады.
Мысалы, Каланхоэ, Бенджамин фикусы және орхидеялары күннің кез келген уақытында динамикалық түрде O2 береді. Түнде оттегін бөлетін өсімдіктерге алоэ жатады, ол ауаны микробтардан дезинфекциялайды және одан зиянды заттарды шығарады. Бұл бірегей шырындының пайдалы қасиеттері туралы бәрі білетін шығар.
Қоршаған ортаны ең күшті тазартқыш - адамдардың иммундық жүйесін нығайтуға көмектесетін сансеверия. Бұл түрге кез келген жоюға қабілетті герань кіредібактериялар және тіпті кейбір вирустар. Оның антидепрессант қасиеттері бар: оның иісі неврозды, ұйқысыздықты, стрессті және жүйке кернеуін жеңілдетеді.
Біздің планетамыз үшін фотосинтездің маңызы
Ғалымдардың пікірінше, Жер планетасы күн тұмандығынан пайда болған және бастапқыда оның атмосферасында оттегі болмаған. Мұндай өмірлік маңызды газдың пайда болуы дәл фотосинтездің арқасында мүмкін болды. Нәтижесінде барлық дерлік тіршілік иелеріне тән оттегімен тыныс алу пайда болды. Оттегі планетаның күннің ультракүлгін сәулелерінен табиғи қорғанысын - озон қабатын қалыптастыруға ықпал етті. Бұл жағдай эволюцияны қолдады: тірі организмдердің мұхиттан құрлыққа шығуы.
Оттегіні өндіретін өсімдіктердің де атмосферадан көмірқышқыл газын тұтынуы өте маңызды. Артық CO2 климат пен тіршілік иелеріне зиянды парниктік әсерді тудырады.
Фотосинтез болмаған жағдайда планетаның атмосферасында CO2 шамадан тыс көп болатын еді. Нәтижесінде тірі ағзалардың көпшілігі тыныс ала алмай, өліп қалады. Фотосинтез Жердің атмосфералық қабықшасының газдық құрамының тұрақтылығын анықтайды. Ағаштар - біздің планетамыздың өкпесі. Сондықтан оларды орманды кесу мен өрттен қорғау және елді мекендерге көбірек өсімдіктер отырғызу өте маңызды.
Фотосинтездің орасан зор құндылығы қарапайым минералды элементтерден әртүрлі органикалық қосылыстардың түзілуінде. Бәрі бірдей екенЖердегі тіршілік осы таңғажайып процеске байланысты.
Сонымен қатар өсімдіктерді жануарлардың көп саны жейді. Өсімдіктер жасап, жинақтаған органикалық қосылыстар да қорек және энергия көзі болып табылады. Миллиардтаған жылдар бойы жер қойнауында органикалық заттардың үлкен кен орындары (мұнай, көмір және т.б.) жиналды.
Адамдар фотосинтез өнімдерін тамақ пен емдеуде ғана емес, сонымен қатар шаруашылық қызметте құрылыс материалы және әртүрлі шикізат ретінде пайдаланады.
