Gyvų būtybių, įskaitant žmones, egzistavimas Žemėje neįmanomas be kvėpavimo. Vartodamas deguonį iš aplinkos, žmogus iškvepia anglies dvideginį. Teoriškai šios gyvybiškai svarbios dujos turėjo baigtis. Tačiau oro masės jomis nuolat pasipildo. Tokia reakcija tampa įmanoma, nes kvėpuodami augalai išskiria deguonį O2. Visi augalai yra autotrofai, cheminius žemės plutos elementus paverčiantys laukinės gamtos komponentais, išskiriantys deguonį. Todėl be jų dalyvavimo kiltų abejonių dėl biotinės medžiagos buvimo Žemėje.
Fotosintezės samprata ir veiksniai
Vartodami saulės šviesą, augalai fotosintezės būdu išskiria deguonį. Tuo pačiu metu jie gamina įvairius anglies turinčius elementus, kuriuos sunaudoja biologinės būtybės.
Floros atstovuose yra pigmento – chlorofilo, kuris juos pažaliuoja. Šis komponentas fiksuoja saulės spinduliuotę. Dėl šios priežasties augaluose vyksta fotosintezė, oficialiai atrasta 1771 m. Pats terminas atsiradovėliau – 1877 m.
Privalomas veiksnys reakcijos eigoje yra saulės šviesos arba dirbtinai sukurtos chlorofilo šviesos sugertis. Tačiau natūralios ultravioletinės bangos, sklindančios iš saulės, turi naudingiausią poveikį gyviems organizmams. Vidutinio klimato platumose fotosintezė natūralioje aplinkoje suaktyvėja šiltuoju metų laiku, nes šviesus paros laikas ilgesnis, o augalai taip pat turi žalius ūglius ir lapus, kurie rudenį nuvysta.
Šiai sudėtingai transformacijai įgyvendinti, be saulės spinduliuotės ir chlorofilo, reikalingi CO2, H2O ir mineraliniai elementai., kurios daugiausia išgaunamos iš dirvožemio per šaknis.
Įdiegimo vieta
Fotosintezė vyksta augalų ląstelių viduje, mažose organelėse – chloroplastuose. Juose yra pigmento chlorofilo, kuris suteikia jiems žalią spalvą.
Šis sudėtingas transformavimas daugiausia atliekamas žaliuose lapuose, taip pat žaliuose vaisiuose, ūgliuose. Daugiausia chlorofilo yra lapuose, nes didelis plotas leidžia sugerti daug šviesos, todėl reakcijai lieka daugiau energijos.
Kaip vyksta procesas?
Medžiagų pavertimo augaluose, gaminančiuose deguonį, procesas yra gana sudėtingas. Pirma, augalas fiksuoja saulės spindulius chlorofilo pagalba. Tuo pačiu metu jis savo šaknimis siurbia vandenį iš dirvožemio, kuriame yra įvairių mineralų, sunaudoja CO2 iš oro ir vandens. Chlorofilas H2O, mikroelementus ir CO2 paverčia organiniais junginiais. Šiuo metu augalai į atmosferą išskiria deguonį, o kai kurie iš jų kvėpuoja.
Fotosintezė apima dvi tarpusavyje susijusias, bet visiškai skirtingas fazes: šviesiąją ir tamsiąją. Pirmoji fazė atliekama tik šviesoje, be kurios neįmanoma. Tamsiems – nuolatinis CO2.
Šviesos fazė
Absoliuti procesų įgyvendinimo sąlyga šiame etape yra šviesos, aktyvinančio chlorofilo buvimas. Šiuo atveju pastaroji suskaldo vandens molekulę į H2 ir O2. Viskas vyksta chloroplastų viduje, membranomis ribotuose skyriuose – tilakoiduose. Dėl to sintetinamas organinis junginys ATP, savotiškas energijos š altinis biologiniuose procesuose. Ateina laikas, kai augalai išskiria deguonį.
Tamsioji fazė
Jis vykdomas chloroplastų stromoje ir vadinamas tamsiuoju, nes čia procesai gali vykti be šviesos, tai yra visą parą.
Pirma, yra privaloma nuolatinė anglies dioksido absorbcija ir fiksacija iš aplinkos. Tada įvyksta virtinė transformacijų, kurios baigiasi gliukozės (natūralaus cukraus), aminorūgščių, riebalų rūgščių, glicerolio ir kitų svarbių organinių junginių susidarymu. Energija reakcijoms vykti paimama iš ATP ir NADP-H2, sukurtų šviesos fazėje.
Augalų kvapas
Kaip gyvosios medžiagos atstovai, augalai kvėpuoja. Be to, sugeria ir išskiria O2 ir anglies dioksidą. Tik augaluose fotosintezės proceso metu suvartojama CO2 ir išsiskiria O2. Pastebėtina, kad deguonies išsiskiria daug daugiau nei suvartojama kvėpuojant. Vadinasi, visame šviesoje augalas daugiausia išskiria deguonį sugerdamas CO2. Tuo pačiu metu vyksta ir kvėpavimo procesas, tačiau O2 suvartojimas ir anglies dioksido pašalinimas vyksta daug mažesniu mastu.
Paprastai tamsoje augalai sugeria deguonį ir išskiria anglies dvideginį, tai yra, jie kvėpuoja. Augalai neturi kvėpavimo sistemos: jie sugeria deguonį iš viso paviršiaus, daugiausia iš lapų.
Augalai, išskiriantys deguonį tamsoje
Dauguma augalų šviesoje energingai išskiria deguonį, o be jo, atvirkščiai, jį suvartoja. Dėl šios priežasties dažniausiai nerekomenduojama jų dėti į miegamąjį. Tačiau kai kuriems augalams viskas vyksta atvirkščiai.
Pavyzdžiui, Kalankė, Benjamino fikusas ir orchidėjos dinamiškai suteikia O2 bet kuriuo paros metu. Naktį deguonį išskiriantys augalai yra alijošius, kuris, be kita ko, dezinfekuoja orą nuo mikrobų ir ištraukia iš jo kenksmingas medžiagas. Tikriausiai visi žino apie naudingąsias šio unikalaus sukulento savybes.
Stipriausias aplinkos valytojas – sansevjeras, padedantis stiprinti žmonių imuninę sistemą. Šiai rūšiai taip pat priklauso pelargonija, galinti sunaikinti bet kuriąbakterijų ir net kai kurių virusų. Jis turi antidepresinių savybių: jo kvapas gali palengvinti neurozę, nemigą, stresą ir nervinę įtampą.
Fotosintezės svarba mūsų planetai
Mokslininkų teigimu, Žemės planeta susidarė iš Saulės ūko, o iš pradžių jos atmosferoje nebuvo deguonies. Tokių gyvybiškai svarbių dujų atsiradimas buvo įmanomas būtent dėl fotosintezės. Dėl to atsirado deguonies kvėpavimas, būdingas beveik visoms gyvoms būtybėms. Deguonis prisidėjo prie natūralios planetos apsaugos nuo saulės ultravioletinės spinduliuotės – ozono sluoksnio – susidarymo. Ši aplinkybė palanki evoliucijai: gyvų organizmų išleidimas iš vandenyno į sausumą.
Taip pat labai svarbu, kad deguonį gaminantys augalai taip pat sunaudotų atmosferos anglies dvideginį. CO2 perteklius2 sukelia šiltnamio efektą, kuris kenkia klimatui ir gyviesiems organizmams.
Jei nevyktų fotosintezė, planetos atmosferoje būtų CO2 perteklius. Dėl to dauguma gyvų organizmų negalėtų kvėpuoti ir mirtų. Fotosintezė lemia Žemės atmosferos apvalkalo dujų sudėties stabilumą. Medžiai yra mūsų planetos plaučiai. Todėl labai svarbu juos apsaugoti nuo miškų naikinimo ir gaisrų, o gyvenvietėse pasodinti daugiau augalijos.
Didžiulė fotosintezės vertė slypi tame, kad iš paprastų mineralinių elementų susidaro įvairūs organiniai junginiai. Pasirodo, viskasgyvybė Žemėje yra skolinga dėl šio nuostabaus proceso.
Be to, augalus valgo daugybė gyvūnų. Augalų sukurti ir sukaupti organiniai junginiai taip pat yra maistas ir energijos š altinis. Per milijardus metų žemės gelmėse susikaupė dideli organinių medžiagų (naftos, anglies ir kitų) telkiniai.
Fotosintezės produktus žmonės naudoja ne tik maistui ir gydymui, bet ir ūkinėje veikloje kaip statybinę medžiagą bei įvairias žaliavas.
