Il valore della fotosintesi. Il valore della fotosintesi in natura. Il risultato della fotosintesi

La fotosintesi è un processo che provoca la formazione e il rilascio di ossigeno da parte delle cellule vegetali e alcuni tipi di batteri.

Concetto di base

La fotosintesi non è altro che una catena di reazioni fisico-chimiche uniche. Cos'è? Le piante verdi, così come alcuni batteri, assorbono i raggi del sole e li convertono in energia elettromagnetica. Il risultato finale della fotosintesi è l'energia dei legami chimici di vari composti organici.

In una pianta che è illuminata dai raggi del sole, le reazioni redox si verificano in una determinata sequenza. L'acqua e l'idrogeno, che sono agenti riducenti i donatori, vengono trasportati sotto forma di elettroni all'accettore-ossidante (anidride carbonica e acetato). Di conseguenza, si formano composti carboidrati ridotti, così come l'ossigeno, che le piante emettono.

La storia dello studio della fotosintesi

Per molti millenni, l'uomo è stato convinto che la nutrizione della pianta avvenga attraverso il suo suolo attraverso il suo apparato radicale. All'inizio del XVI secolo, il naturalista olandese Jan Van Helmont condusse un esperimento con la coltivazione di una pianta in vaso. Dopo aver pesato il terreno prima di piantare e dopo che la pianta ha raggiunto una certa dimensione, hanno concluso che tutti i rappresentanti della flora ricevono nutrienti principalmente dall'acqua. Questa teoria è stata seguita da scienziati per i prossimi due secoli.

Inaspettato per tutti, ma l'assunzione corretta sulla nutrizione delle piante fu fatta nel 1771 dal chimico dell'Inghilterra Joseph Priestley. Gli esperimenti effettuati da lui hanno dimostrato in modo convincente che le piante sono in grado di purificare l'aria che prima non era adatta alla respirazione umana. Un po 'più tardi si è concluso che questi processi sono impossibili senza la partecipazione della luce solare. Gli scienziati hanno scoperto che le foglie verdi delle piante non convertono semplicemente l'anidride carbonica prodotta in ossigeno. Senza questo processo la loro vita è impossibile. Insieme con acqua e sali minerali anidride carbonica serve da cibo per le piante. Questo è il significato principale della fotosintesi per tutti i rappresentanti della flora.

Il ruolo dell'ossigeno per la vita sulla Terra

Gli esperimenti, condotti dal chimico inglese Priestley, hanno aiutato l'umanità a spiegare perché l'aria sul nostro pianeta rimane idonea alla respirazione. Dopo tutto, la vita è mantenuta, nonostante l'esistenza di un numero enorme di organismi viventi e il consumo di innumerevoli luci.

L'emergere della vita sulla Terra miliardi di anni fa era semplicemente impossibile. L'atmosfera del nostro pianeta non conteneva ossigeno libero. Tutto è cambiato con l'avvento delle piante. Tutto l'ossigeno nell'atmosfera oggi è il risultato della fotosintesi che si verifica nelle foglie verdi. Questo processo ha cambiato la faccia della Terra e ha dato slancio allo sviluppo della vita. Questo valore inestimabile della fotosintesi fu pienamente realizzato dall'umanità solo alla fine del XVIII secolo.

Non è esagerato dire che l'esistenza stessa delle persone sul nostro pianeta dipende dallo stato del mondo vegetale. Il valore della fotosintesi sta nel suo ruolo guida per vari processi biosferici. Su scala globale, questa sorprendente reazione fisico-chimica porta alla formazione di materia organica da inorganico.

Classificazione della fotosintesi

Tre reazioni importanti si verificano in una foglia verde. Rappresentano la fotosintesi. La tabella in cui sono inserite queste reazioni viene utilizzata nello studio della biologia. Nelle sue linee fanno:

- fotosintesi;
- scambio di gas;
- evaporazione dell'acqua.

Le reazioni fisico-chimiche che avvengono in una pianta alla luce del giorno consentono alle foglie verdi di rilasciare anidride carbonica e ossigeno. Di notte - solo il primo di questi due componenti.

La sintesi della clorofilla in alcune piante avviene anche con luce debole e diffusa.

Tappe principali

Ci sono due fasi della fotosintesi, che sono strettamente correlate. Al primo stadio, l'energia dei raggi di luce viene convertita in composti ATP ad alta energia e agenti riducenti universali NADPH. Questi due elementi sono i prodotti principali della fotosintesi.

Al secondo stadio (scuro), l'ATP e il NADPH ottenuti vengono utilizzati per fissare l'acido carbonico fino alla sua riduzione in carboidrati. Le due fasi della fotosintesi differiscono non solo nel tempo. Si verificano in uno spazio diverso. Per coloro che studiano il tema della fotosintesi in biologia, una tabella con l'esatta indicazione delle caratteristiche delle due fasi aiuterà in una comprensione più accurata del processo.

Meccanismo di produzione dell'ossigeno

Dopo che il carbonio viene assorbito dalle piante, la sintesi dei nutrienti avviene in esse. Questo processo viene effettuato in pigmenti verdi, chiamati clorofille, sotto l'influenza della luce solare. I componenti principali di questa incredibile reazione sono:

- luce;
- cloroplasti;
- acqua;
- biossido di carbonio;
- temperatura

Sequenza di fotosintesi

La produzione di ossigeno da parte delle piante viene effettuata in più fasi. Le fasi principali della fotosintesi sono le seguenti:

- assorbimento della luce da parte delle clorofille;
- separazione per cloroplasti (organoidi intracellulari del pigmento verde) di acqua ottenuta dal terreno in ossigeno e idrogeno;
- trasferimento di una parte di ossigeno nell'atmosfera e l'altra - per l'attuazione del processo respiratorio da parte delle piante;
- la formazione di molecole di zucchero in granuli proteici (pirenoidi) delle piante;
- produzione di amidi, vitamine, grassi, ecc. come risultato della miscelazione di zucchero con azoto.

Nonostante il fatto che la luce del sole sia necessaria per la fotosintesi, questa reazione può verificarsi anche sotto luce artificiale.

Il ruolo della flora per la Terra

I principali processi che si verificano nella foglia verde hanno già sufficientemente studiato la scienza della biologia. Il valore della fotosintesi per la biosfera è enorme. Questa è l'unica reazione che porta ad un aumento della quantità di energia libera.

Nel processo della fotosintesi, ogni anno vengono formati centocinquanta miliardi di tonnellate. materia organica digitare. Inoltre, durante questo periodo vengono prodotte circa 200 milioni di tonnellate di ossigeno dalle piante. A questo proposito, si può sostenere che il ruolo della fotosintesi è enorme per tutta l'umanità, poiché questo processo funge da principale fonte di energia sulla Terra.

Nel processo di una reazione fisico-chimica unica si verifica il ciclo di carbonio, ossigeno, così come molti altri elementi. Da questo segue un altro importante valore della fotosintesi in natura. Questa reazione mantiene una certa composizione dell'atmosfera, in cui è possibile la vita sulla Terra.

Il processo che si verifica nelle piante limita la quantità di anidride carbonica, non permettendo che si accumuli in concentrazioni aumentate. Questo è anche un valore importante della fotosintesi. Sulla Terra, grazie alle piante verdi, non è così chiamato effetto serra. Flora protegge in modo affidabile il nostro pianeta dal surriscaldamento.

Il mondo vegetale come base dell'alimentazione

Il ruolo della fotosintesi per la silvicoltura e l'agricoltura è importante. La flora è una base nutritiva per tutti gli organismi eterotrofi. Tuttavia, il valore della fotosintesi risiede non solo nell'assorbimento dell'anidride carbonica da parte delle foglie verdi e nella produzione di un prodotto finito come una reazione unica, come lo zucchero. Le piante sono in grado di convertire composti azotati e solforici in sostanze da cui sono composti i loro corpi.

Come succede? Qual è il significato della fotosintesi nella vita vegetale? Questo processo è realizzato attraverso la produzione di ioni nitrati da parte della pianta. Questi elementi sono nell'acqua del suolo. Raggiungono un impianto grazie al sistema di root. Le cellule del corpo verde trasformano gli ioni nitrati in amminoacidi, che costituiscono le catene proteiche. Nel processo di fotosintesi si formano componenti grasse. Sono importanti sostanze di riserva per le piante. Quindi, nei semi di molti frutti è l'olio nutriente. Questo prodotto è importante per l'uomo, in quanto viene utilizzato nelle industrie alimentari e agricole.

Il ruolo della fotosintesi nel raccolto

Nella pratica mondiale delle imprese agricole, i risultati dello studio dei modelli di base dello sviluppo e della crescita delle piante sono ampiamente utilizzati. Come sapete, la base della formazione del raccolto è la fotosintesi. La sua intensità, a sua volta, dipende dal regime idrico delle colture, nonché dalla loro nutrizione minerale. In che modo una persona ottiene un aumento della densità delle colture e delle dimensioni delle foglie in modo che la pianta possa sfruttare al massimo l'energia del sole e prendere anidride carbonica dall'atmosfera? Per questo, le condizioni di nutrizione minerale e di approvvigionamento idrico delle colture agricole sono ottimizzate.

È stato scientificamente dimostrato che la resa dipende dall'area delle foglie verdi, nonché dall'intensità e dalla durata dei processi che si verificano in esse. Ma allo stesso tempo, aumentare la densità delle colture porta all'ombreggiamento delle foglie. La luce solare non può penetrare in essi e l'anidride carbonica entra a causa del deterioramento della ventilazione delle masse d'aria in piccoli volumi. Di conseguenza, si verifica una diminuzione dell'attività del processo di fotosintesi e la produttività delle piante diminuisce.

Il ruolo della fotosintesi per la biosfera

Secondo le stime più approssimative, solo le piante autotrofi che vivono nelle acque degli oceani, ogni anno convertono da 20 a 155 miliardi di tonnellate di carbonio in materia organica. E questo nonostante il fatto che l'energia dei raggi solari sia utilizzata da loro solo allo 0,11%. Per quanto riguarda le piante terrestri, assorbono annualmente da 16 a 24 miliardi di tonnellate di carbonio. Tutti questi dati mostrano in modo convincente quanto sia grande il valore della fotosintesi in natura. Solo come risultato di questa reazione, l'atmosfera viene riempita con l'ossigeno molecolare necessario per la vita, che è necessario per la combustione, la respirazione e varie attività produttive. Alcuni scienziati ritengono che in caso di un aumento del contenuto di anidride carbonica nell'atmosfera, si verifichi un aumento del tasso di fotosintesi. Allo stesso tempo, l'atmosfera viene riempita con la mancanza di ossigeno.

Il ruolo cosmico della fotosintesi

Le piante verdi sono intermediari tra il nostro pianeta e il sole. Catturano l'energia del corpo celeste e forniscono la possibilità di vita sul nostro pianeta.

La fotosintesi è un processo di cui si può parlare su scala cosmica, dato che un tempo ha contribuito alla trasformazione dell'immagine del nostro pianeta. A causa della reazione che avviene nelle foglie verdi, l'energia dei raggi del sole non viene dissipata nello spazio. Si trasforma in energia chimica di materia organica di nuova formazione.

I prodotti della società umana della fotosintesi sono necessari non solo per il cibo, ma anche per l'attuazione dell'attività economica.

Tuttavia, l'umanità non è solo importante quei raggi del sole che stanno cadendo sulla nostra terra in questo momento. Quei prodotti della fotosintesi, che sono stati ottenuti milioni di anni fa, sono estremamente necessari per la vita e le attività produttive. Si trovano nelle viscere del pianeta sotto forma di strati di carbone, gas combustibile e petrolio e depositi di torba.