Երկրի վրա կենդանի էակների, այդ թվում՝ մարդկանց գոյությունն անհնար է առանց շնչելու։ Սպառելով շրջակա միջավայրի թթվածինը՝ մարդը արտաշնչում է ածխաթթու գազ։ Տեսականորեն այս կենսական գազը պետք է ավարտվեր։ Սակայն օդային զանգվածները մշտապես համալրվում են դրանցով։ Նման ռեակցիան հնարավոր է դառնում, քանի որ շնչառության ժամանակ բույսերն արտազատում են թթվածին O2։ Բոլոր բույսերը ավտոտրոֆներ են, որոնք երկրակեղևի քիմիական տարրերը վերածում են վայրի բնության բաղադրամասերի՝ ազատելով թթվածին: Հետևաբար, առանց նրանց մասնակցության, Երկրի վրա բիոտիկ նյութի առկայությունը հարցականի տակ կլիներ։
Ֆոտոսինթեզի հայեցակարգը և գործոնները
Արևի լույսը սպառելով՝ բույսերը թթվածին են թողնում ֆոտոսինթեզի միջոցով: Միևնույն ժամանակ նրանք արտադրում են ածխածին պարունակող տարբեր տարրեր, որոնք սպառվում են կենսաբանական էակների կողմից:
Ֆլորայի ներկայացուցիչները պարունակում են պիգմենտ՝ քլորոֆիլ, որը նրանց կանաչեցնում է։ Այս բաղադրիչը գրավում է արևի ճառագայթումը: Դրա շնորհիվ 1771 թվականին պաշտոնապես հայտնաբերված բույսերում տեղի է ունենում ֆոտոսինթեզ։ Տերմինն ինքնին առաջացել էավելի ուշ - 1877 թ.
Ռեակցիայի ընթացքում պարտադիր գործոն է արևի լույսի կամ արհեստականորեն ստեղծված լույսի կլանումը քլորոֆիլով։ Այնուամենայնիվ, արևից բխող բնական ուլտրամանուշակագույն ալիքներն ամենաօգտակար ազդեցությունն են ունենում կենդանի օրգանիզմների վրա։ Բարեխառն լայնություններում ֆոտոսինթեզի ակտիվացումը բնական միջավայրում ընկնում է տաք սեզոնի վրա, քանի որ ցերեկային ժամերի տևողությունը ավելի երկար է, և բույսերը ունեն նաև կանաչ բողբոջներ և տերևներ, որոնք թառամում են աշնանը։
Այս բարդ փոխակերպումն իրականացնելու համար, արևի ճառագայթումից և քլորոֆիլից բացի, անհրաժեշտ են CO2, H2O և հանքային տարրեր:, որոնք հիմնականում արդյունահանվում են հողից՝ արմատներով։
իրականացման վայրը
Ֆոտոսինթեզը տեղի է ունենում բույսերի բջիջների ներսում, փոքր օրգանելներում՝ քլորոպլաստներում։ Դրանք պարունակում են պիգմենտ քլորոֆիլ, որը տալիս է նրանց կանաչ գույնը։
Այս բարդ փոխակերպումն իրականացվում է հիմնականում կանաչ տերևների, ինչպես նաև կանաչ մրգերի, ընձյուղների մեջ։ Քլորոֆիլի ամենաբարձր պարունակությունը հայտնաբերվում է տերևներում, քանի որ մեծ տարածքը թույլ է տալիս կլանել զգալի քանակությամբ լույս, հետևաբար, ռեակցիայի համար ավելի շատ էներգիա կա:
Ինչպե՞ս է գործընթացը:
Թթվածին արտադրող բույսերում նյութերի փոխակերպման գործընթացը բավականին բարդ է: Նախ՝ բույսը քլորոֆիլի օգնությամբ գրավում է արևի ճառագայթները։ Միաժամանակ արմատներով հողից ջուր է ներծծում, որը պարունակում է տարբեր օգտակար հանածոներ, սպառում է CO2 օդից և ջրից։Քլորոֆիլը վերածում է H2O, հետքի տարրերը և CO2-ը օրգանական միացությունների: Այս պահին բույսերը թթվածին են արտազատում մթնոլորտ, իսկ որոշները գնում են շնչելու։
Ֆոտոսինթեզը ներառում է երկու փոխկապակցված, բայց բոլորովին տարբեր փուլեր՝ լույս և մութ: Առաջին փուլն իրականացվում է միայն լույսի ներքո, առանց որի դա անհնար է։ Մթության համար CO2-ի մշտական ներկայությունը։
Լուսային փուլ
Այս փուլում գործընթացների իրականացման բացարձակ պայմանը լույսի, ակտիվացնող քլորոֆիլի առկայությունն է։ Այս դեպքում վերջինս ջրի մոլեկուլը բաժանում է H2 և O2: Ամեն ինչ տեղի է ունենում քլորոպլաստների ներսում, թաղանթով սահմանափակ հատվածներում՝ թիլաոիդներում։ Արդյունքում սինթեզվում է ATP օրգանական միացությունը, որը կենսաբանական գործընթացներում էներգիայի աղբյուր է։ Գալիս է մի պահ, երբ բույսերը թթվածին են թողնում։
Մութ փուլ
Այն իրականացվում է քլորոպլաստների ստրոմայում և կոչվում է մութ, քանի որ այստեղ գործընթացները կարող են շարունակվել առանց լույսի առկայության, այսինքն՝ շուրջօրյա։
Առաջինը, տեղի է ունենում շրջակա միջավայրից ածխաթթու գազի պարտադիր մշտական կլանումը և ֆիքսումը: Այնուհետեւ տեղի են ունենում մի շարք փոխակերպումներ, որոնք ավարտվում են գլյուկոզայի (բնական շաքարի), ամինաթթուների, ճարպաթթուների, գլիցերինի եւ այլ կարեւոր օրգանական միացությունների առաջացմամբ։ Ռեակցիաների կայացման էներգիան վերցված է ATP-ից և NADP-H2-ից, որոնք ստեղծվել են լույսի փուլում:
Բույսերի շունչ
Որպես կենդանի նյութի ներկայացուցիչներ՝ բույսերը շնչում են։Ավելին, կլանում և ազատում է ինչպես O2, այնպես էլ ածխածնի երկօքսիդը: Միայն բույսերում ֆոտոսինթեզի ընթացքում սպառվում է CO2 և արտազատվում O2։ Հատկանշական է, որ շատ ավելի շատ թթվածին է արտանետվում, քան սպառվում է շնչառության համար։ Հետևաբար, լույսի ներքո բույսը հիմնականում թթվածին է թողարկում՝ կլանելով CO2: Միևնույն ժամանակ տեղի է ունենում նաև շնչառության պրոցեսը, սակայն շատ ավելի փոքր մասշտաբով է տեղի ունենում O2-ի օգտագործումը և ածխաթթու գազի հեռացումը։։
Որպես կանոն, մթության մեջ բույսերը կլանում են թթվածինը և արտազատում ածխաթթու գազ, այսինքն՝ շնչում են։ Որպես այդպիսին, բույսերը չունեն շնչառական համակարգ. նրանք թթվածին են կլանում ամբողջ մակերեսից, հիմնականում՝ տերևներից։
Բույսեր, որոնք թթվածին են թողնում մթության մեջ
Բույսերի մեծ մասը լույսի ներքո էներգիայով թթվածին է արձակում, իսկ առանց դրա, ընդհակառակը, սպառում է այն։ Այդ պատճառով սովորաբար խորհուրդ չի տրվում դրանք դնել ննջասենյակում։ Բայց որոշ բույսերի համար ամեն ինչ հակառակն է լինում։
Օրինակ, Kalanchoe-ն, Benjamin's ficus-ը և խոլորձները դինամիկ կերպով տալիս են O2 օրվա ցանկացած ժամի: Գիշերը թթվածին արձակող բույսերից են ալոեն, որը, ի թիվս այլ բաների, ախտահանում է օդը մանրէներից և դուրս հանում դրանից վնասակար նյութեր։ Հավանաբար բոլորը գիտեն այս յուրահատուկ սուկուլենտի օգտակար հատկությունների մասին։
Շրջակա միջավայրի ամենաուժեղ մաքրիչը սանսևիերիան է, որն օգնում է ամրապնդել մարդկանց իմունային համակարգը: Այս տեսակը ներառում է նաև խորդենի, որն ունակ է ոչնչացնել ցանկացածբակտերիաներ և նույնիսկ որոշ վիրուսներ: Այն ունի հակադեպրեսանտ հատկություն. նրա հոտը կարող է թեթևացնել նևրոզը, անքնությունը, սթրեսը և նյարդային լարվածությունը։
Ֆոտոսինթեզի կարևորությունը մեր մոլորակի համար
Գիտնականների կարծիքով՝ Երկիր մոլորակը գոյացել է արեգակնային միգամածությունից, և սկզբում նրա մթնոլորտում թթվածին չի եղել։ Նման կենսական գազի առաջացումը հնարավոր է եղել հենց ֆոտոսինթեզի շնորհիվ։ Արդյունքում առաջացել է թթվածնային շնչառություն, որը բնորոշ է գրեթե բոլոր կենդանի էակներին։ Թթվածինը նպաստել է մոլորակի բնական պաշտպանության ձևավորմանը արևի ուլտրամանուշակագույն ճառագայթումից՝ օզոնային շերտից: Այս հանգամանքը նպաստեց էվոլյուցիայի՝ օվկիանոսից ցամաք կենդանի օրգանիզմների ազատմանը։
Շատ կարևոր է նաև, որ թթվածին արտադրող բույսերը նույնպես մթնոլորտից ածխաթթու գազ սպառեն: CO2-ի ավելցուկը առաջացնում է ջերմոցային էֆեկտ, որը վնասակար է կլիմայի և կենդանի օրգանիզմների համար:
Ֆոտոսինթեզի բացակայության դեպքում մոլորակի մթնոլորտում կհայտնվի CO2-ի գերառատություն: Արդյունքում կենդանի օրգանիզմների մեծ մասը չէր կարողանա շնչել և կմահանա։ Ֆոտոսինթեզը որոշում է Երկրի մթնոլորտային թաղանթի գազային կազմի կայունությունը։ Ծառերը մեր մոլորակի թոքերն են։ Ուստի շատ կարևոր է նրանց պաշտպանել անտառահատումներից և հրդեհներից, իսկ բնակավայրերում ավելի շատ բուսականություն տնկել։
Ֆոտոսինթեզի հսկայական արժեքը կայանում է նրանում, որ տարբեր օրգանական միացություններ առաջանում են պարզ հանքային տարրերից: Ստացվում է, որ ամեն ինչԵրկրի վրա կյանքը իր գոյության համար պարտական է այս զարմանալի գործընթացին:
Բացի այդ, բույսերը ուտում են հսկայական քանակությամբ կենդանիներ: Բույսերի կողմից ստեղծված և կուտակված օրգանական միացությունները նույնպես սնունդ են և էներգիայի աղբյուր։ Միլիարդավոր տարիների ընթացքում օրգանական նյութերի մեծ պաշարներ (նավթ, ածուխ և այլն) կուտակվել են երկրի աղիքներում։
Մարդիկ ֆոտոսինթեզի արտադրանքն օգտագործում են ոչ միայն սննդի և բուժման, այլ նաև տնտեսական գործունեության մեջ՝ որպես շինանյութ և տարբեր հումք։
