![](http://nationalgreenhighway.org/img/kipm-2020/1414/image_6ixLCt6ulT0XuUPgvhf.jpg)
Τα δάση θεωρούνται «πράσινοι πνεύμονες του πλανήτη» όχι μάταια. Τι είναι η φωτοσύνθεση και πώς συμβαίνει αυτή η διαδικασία, θα εξετάσουμε λεπτομερώς.
Τι είναι η φωτοσύνθεση;
Φωτοσύνθεση - μια βιοχημική διεργασία κατά τη διάρκεια της οποίας προκύπτουν οργανικές με χρήση ειδικών χρωστικών φυτών και ελαφριάς ενέργειας από ανόργανες ουσίες (διοξείδιο του άνθρακα, νερό) Αυτή είναι μια από τις πιο σημαντικές διαδικασίες λόγω των οποίων η πλειονότητα των οργανισμών εμφανίστηκε και συνεχίζει να υπάρχει στον πλανήτη.
![](http://nationalgreenhighway.org/img/kipm-2020/1414/image_uOv4HpOwd55imt1Be2E.jpg)
Ενδιαφέρον γεγονός: Τα επίγεια φυτά, καθώς και τα πράσινα φύκια, είναι ικανά για φωτοσύνθεση. Σε αυτήν την περίπτωση, τα φύκια (φυτοπλαγκτόν) παράγουν 80% οξυγόνο.
Η σημασία της φωτοσύνθεσης για τη ζωή στη Γη
Χωρίς φωτοσύνθεση, αντί πολλών ζωντανών οργανισμών, μόνο βακτήρια θα υπήρχαν στον πλανήτη μας. Είναι η ενέργεια που λαμβάνεται ως αποτέλεσμα αυτής της χημικής διαδικασίας που επέτρεψε την ανάπτυξη βακτηρίων.
Οποιεσδήποτε φυσικές διεργασίες χρειάζονται ενέργεια. Προέρχεται από τον ήλιο. Αλλά το φως του ήλιου διαμορφώνεται μόνο αφού μετασχηματιστεί από φυτά.
Τα φυτά χρησιμοποιούν μόνο μέρος της ενέργειας, και το υπόλοιπο συσσωρεύεται από μόνα τους. Τρώνε φυτοφάγα, τα οποία είναι τροφή για αρπακτικά ζώα. Κατά τη διάρκεια της αλυσίδας, κάθε σύνδεσμος λαμβάνει τις απαραίτητες πολύτιμες ουσίες και ενέργεια.
![](http://nationalgreenhighway.org/img/kipm-2020/1414/image_k9XrgGsZljrp.jpg)
Το οξυγόνο που παράγεται κατά τη διάρκεια της αντίδρασης είναι απαραίτητο για να αναπνεύσουν όλα τα πλάσματα. Η αναπνοή είναι το αντίθετο της φωτοσύνθεσης. Στην περίπτωση αυτή, η οργανική ύλη οξειδώνεται, καταστρέφεται. Η προκύπτουσα ενέργεια χρησιμοποιείται από τους οργανισμούς για την εκτέλεση διαφόρων ζωτικών εργασιών.
Κατά την ύπαρξη του πλανήτη, όταν υπήρχαν λίγα φυτά, το οξυγόνο ουσιαστικά απουσίαζε. Οι πρωτόγονες μορφές ζωής έλαβαν ελάχιστη ενέργεια με άλλους τρόπους. Ήταν πολύ μικρό για ανάπτυξη. Επομένως, η αναπνοή λόγω οξυγόνου έχει ανοίξει περισσότερες ευκαιρίες.
Μια άλλη λειτουργία της φωτοσύνθεσης είναι η προστασία των οργανισμών από την έκθεση στο υπεριώδες φως. Μιλάμε για τη στιβάδα του όζοντος που βρίσκεται στη στρατόσφαιρα σε υψόμετρο περίπου 20-25 χλμ. Σχηματίζεται λόγω οξυγόνου, το οποίο μετατρέπεται σε όζον υπό τη δράση του ηλιακού φωτός. Χωρίς αυτήν την προστασία, η ζωή στη Γη θα περιοριζόταν μόνο σε υποβρύχιους οργανισμούς.
![](http://nationalgreenhighway.org/img/kipm-2020/1414/image_OmovxgXB250z.jpg)
Οι οργανισμοί απελευθερώνουν διοξείδιο του άνθρακα κατά την αναπνοή. Είναι ένα ουσιαστικό στοιχείο της φωτοσύνθεσης. Διαφορετικά, το διοξείδιο του άνθρακα θα συσσωρευόταν απλώς στην ανώτερη ατμόσφαιρα, ενισχύοντας σημαντικά το φαινόμενο του θερμοκηπίου.
Αυτό είναι ένα σοβαρό περιβαλλοντικό πρόβλημα, η ουσία του οποίου είναι η αύξηση της θερμοκρασίας της ατμόσφαιρας με αρνητικές συνέπειες. Σε αυτά περιλαμβάνονται οι κλιματικές αλλαγές (υπερθέρμανση του πλανήτη), οι παγετώνες που λιώνουν, η αύξηση της στάθμης της θάλασσας κ.λπ.
Λειτουργίες φωτοσύνθεσης:
- εξέλιξη οξυγόνου
- σχηματισμός ενέργειας;
- σχηματισμός θρεπτικών ουσιών;
- τη δημιουργία της στιβάδας του όζοντος.
Ορισμός και τύπος της φωτοσύνθεσης
Ο όρος «φωτοσύνθεση» προέρχεται από ένα συνδυασμό δύο λέξεων: φωτογραφία και σύνθεση. Μεταφρασμένα από τα αρχαία ελληνικά, σημαίνουν "φως" και "σύνδεση", αντίστοιχα. Έτσι, η ενέργεια του φωτός μετατρέπεται σε ενέργεια δεσμών οργανικών ουσιών.
![](http://nationalgreenhighway.org/img/kipm-2020/1414/image_bh66emxv2DqvOIDvpoYJ5.jpg)
Σχέδιο:
Διοξείδιο του άνθρακα + νερό + φως = υδατάνθρακες + οξυγόνο.
Ο επιστημονικός τύπος για τη φωτοσύνθεση:
6CO2 + 6Η2Ο → Γ6Ν12ΣΧΕΤΙΚΑ ΜΕ6 + 6O2.
Η φωτοσύνθεση συμβαίνει έτσι ώστε η άμεση επαφή του νερού και του CO2 μη ορατό.
Η σημασία της φωτοσύνθεσης για τα φυτά
Τα φυτά απαιτούν οργανική ύλη, ενέργεια για ανάπτυξη και ανάπτυξη. Χάρη στη φωτοσύνθεση, παρέχουν αυτά τα στοιχεία. Η δημιουργία οργανικών ουσιών είναι ο κύριος στόχος της φωτοσύνθεσης για τα φυτά και η απελευθέρωση οξυγόνου θεωρείται παρενέργεια.
![](http://nationalgreenhighway.org/img/kipm-2020/1414/image_RZptuGhlQMPhC4V008P6.jpg)
Ενδιαφέρον γεγονός: Τα φυτά είναι μοναδικά επειδή δεν χρειάζονται άλλους οργανισμούς για να πάρουν ενέργεια.Ως εκ τούτου, σχηματίζουν μια ξεχωριστή ομάδα - autotrophs (που μεταφράζονται από την αρχαία ελληνική γλώσσα «τρώω μόνος μου»).
Πώς συμβαίνει η φωτοσύνθεση;
Η φωτοσύνθεση πραγματοποιείται απευθείας στα πράσινα μέρη των φυτών - χλωροπλάστες. Είναι μέρος φυτικών κυττάρων. Οι χλωροπλάστες περιέχουν μια ουσία - χλωροφύλλη. Αυτή είναι η κύρια φωτοσυνθετική χρωστική ουσία, χάρη σε αυτήν συμβαίνει όλη η αντίδραση. Επιπλέον, η χλωροφύλλη καθορίζει το πράσινο χρώμα της βλάστησης.
![](http://nationalgreenhighway.org/img/kipm-2020/1414/image_ge8lfDlQqulkYiAG2h8n.jpg)
Αυτή η χρωστική ουσία χαρακτηρίζεται από την ικανότητα απορρόφησης φωτός. Και στα κύτταρα του εργοστασίου, ξεκινά ένα πραγματικό βιοχημικό «εργαστήριο», στο οποίο νερό και CO2 μετατρέπονται σε οξυγόνο, υδατάνθρακες.
Το νερό εισέρχεται μέσω του ριζικού συστήματος του φυτού και το αέριο διεισδύει απευθείας στα φύλλα. Το φως δρα ως πηγή ενέργειας. Όταν ένα ελαφρύ σωματίδιο δρα σε ένα μόριο χλωροφύλλης, συμβαίνει η ενεργοποίησή του. Στο μόριο νερού Η2Το οξυγόνο O (O) παραμένει αζήτητο. Έτσι, γίνεται ένα υποπροϊόν για τα φυτά, αλλά τόσο σημαντικό για εμάς, ένα προϊόν αντίδρασης.
Φάσεις φωτοσύνθεσης
Η φωτοσύνθεση χωρίζεται σε δύο στάδια: φως και σκοτάδι. Εμφανίζονται ταυτόχρονα, αλλά σε διαφορετικά μέρη του χλωροπλάστη. Το όνομα κάθε φάσης μιλά από μόνο του. Η φάση που εξαρτάται από το φως ή το φως συμβαίνει μόνο με τη συμμετοχή σωματιδίων φωτός. Στη σκοτεινή ή μη πτητική φάση, το φως δεν απαιτείται.
Πριν εξετάσουμε κάθε φάση με περισσότερες λεπτομέρειες, αξίζει να κατανοήσουμε τη δομή του χλωροπλάστη, καθώς καθορίζει την ουσία και τη θέση των σταδίων. Ο χλωροπλάστης είναι μια ποικιλία πλασμιδίων και βρίσκεται μέσα στο κελί ξεχωριστά από τα άλλα συστατικά του. Έχει το σχήμα ενός σπόρου.
![](http://nationalgreenhighway.org/img/kipm-2020/1414/image_eVvo0uL80KXGz.jpg)
Συστατικά χλωροπλαστών που εμπλέκονται στη φωτοσύνθεση:
- 2 μεμβράνες
- στρώμα (εσωτερικό υγρό)
- θυλακοειδή;
- αυλούς (κενά εντός των θυλακοειδών).
Ελαφριά φάση της φωτοσύνθεσης
Ρέει στα θυλακοειδή, πιο συγκεκριμένα, στις μεμβράνες τους. Όταν το φως τους χτυπά, τα αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια απελευθερώνονται και συσσωρεύονται. Έτσι, οι φωτοσυνθετικές χρωστικές χάνουν όλα τα ηλεκτρόνια, μετά την οποία είναι η σειρά των μορίων του νερού να αποσυντεθούν:
Η2O → H + + OH-
Σε αυτήν την περίπτωση, τα σχηματισμένα πρωτόνια υδρογόνου έχουν θετικό φορτίο και συσσωρεύονται στην εσωτερική μεμβράνη του θυλακοειδούς. Ως αποτέλεσμα, τα πρωτόνια με ένα φορτίο συν και τα ηλεκτρόνια με ένα φορτίο μείον χωρίζονται μόνο από μια μεμβράνη.
Το οξυγόνο παράγεται ως υποπροϊόν:
4OH → Ο2 + 2Η2Ο
Σε μια συγκεκριμένη στιγμή, οι φάσεις των ηλεκτρονίων και των πρωτονίων του υδρογόνου γίνονται πάρα πολλές. Στη συνέχεια το ένζυμο ATP συνθάσης εισέρχεται στο έργο. Ο στόχος του είναι να μεταφέρει πρωτόνια υδρογόνου από τη μεμβράνη του θυλακοειδούς στο υγρό μέσο χλωροπλάστη - το στρώμα
![](http://nationalgreenhighway.org/img/kipm-2020/1414/image_o9b6e1elhs9ulqtikfOHJo2V.jpg)
Σε αυτό το στάδιο, το υδρογόνο τίθεται στη διάθεση ενός άλλου φορέα - NADP (συντομότερο για φωσφορικό νουκλεοτίδιο νικοτιναμιδίνης). Είναι επίσης ένας τύπος ενζύμου που επιταχύνει τις οξειδωτικές αντιδράσεις στα κύτταρα. Σε αυτήν την περίπτωση, η δουλειά του είναι να μεταφέρει πρωτόνια υδρογόνου σε αντίδραση υδατανθράκων.
Σε αυτό το στάδιο, λαμβάνει χώρα η διαδικασία φωτοφωσφολίωσης, κατά την οποία παράγεται τεράστια ποσότητα ενέργειας. Η πηγή του είναι ATP - τριφωσφορικό οξύ αδενοσίνης.
Σύντομη περιγραφή:
- Το χτύπημα ενός κβαντικού φωτός στη χλωροφύλλη.
- Η επιλογή των ηλεκτρονίων.
- Η εξέλιξη του οξυγόνου.
- Ο σχηματισμός της NADPH οξειδάσης.
- Παραγωγή ενέργειας ATP.
Ενδιαφέρον γεγονός: Υπάρχει ένα φυτό λείψανα που ονομάζεται Velvichia αναπτύσσεται στην αφρικανική ακτή του Ατλαντικού Ωκεανού Αυτός είναι ο μόνος εκπρόσωπος ενός είδους με ελάχιστα φύλλα ικανά για φωτοσύνθεση. Ωστόσο, η ηλικία του Velvich φτάνει περίπου τα 2000 χρόνια.
![](http://nationalgreenhighway.org/img/kipm-2020/1414/image_h2Onh5a1VIpAvyuxUy5.jpg)
Η σκοτεινή φάση της φωτοσύνθεσης
Η φάση ανεξάρτητη από το φως εμφανίζεται απευθείας στο στρώμα. Αντιπροσωπεύει μια σειρά ενζυματικών αντιδράσεων. Το διοξείδιο του άνθρακα που απορροφάται στο στάδιο φωτός διαλύεται σε νερό και σε αυτό το στάδιο μειώνεται σε γλυκόζη. Παράγονται επίσης σύνθετες οργανικές ουσίες.
Οι αντιδράσεις της σκοτεινής φάσης χωρίζονται σε τρεις κύριους τύπους και εξαρτώνται από τον τύπο των φυτών (πιο συγκεκριμένα, τον μεταβολισμό τους), στα κύτταρα των οποίων εμφανίζεται η φωτοσύνθεση:
- ΜΕ3-φυτά;
- ΜΕ4-φυτά;
- Φυτά CAM.
![](http://nationalgreenhighway.org/img/kipm-2020/1414/image_SU600g23awvV.jpg)
Κ Γ3- Τα φυτά περιλαμβάνουν τις περισσότερες γεωργικές καλλιέργειες που αναπτύσσονται σε εύκρατα κλίματα. Κατά τη φωτοσύνθεση, το διοξείδιο του άνθρακα γίνεται φωσφογλυκερικό οξύ.
Τα υποτροπικά και τροπικά είδη, κυρίως ζιζάνια, ανήκουν σε φυτά C4. Χαρακτηρίζονται από τη μετατροπή του διοξειδίου του άνθρακα σε οξαλοξικό. Τα φυτά CAM είναι μια κατηγορία φυτών που δεν έχουν υγρασία. Διαφέρουν σε έναν ειδικό τύπο φωτοσύνθεσης - CAM.
ΜΕ3-φωτοσύνθεση
Το πιο συνηθισμένο είναι το C3- φωτοσύνθεση, που ονομάζεται επίσης κύκλος Calvin - προς τιμήν του Αμερικανού επιστήμονα Melvin Calvin, ο οποίος συνέβαλε τεράστια στη μελέτη αυτών των αντιδράσεων και έλαβε το βραβείο Νόμπελ για αυτό.
Τα φυτά ονομάζονται C3 λόγω του γεγονότος ότι κατά τη διάρκεια των αντιδράσεων της σκοτεινής φάσης μόρια 3-άνθρακα 3-φωσφογλυκερικού οξέος - 3-PGA σχηματίζονται. Διάφορα ένζυμα εμπλέκονται άμεσα.
![](http://nationalgreenhighway.org/img/kipm-2020/1414/image_Qk05t1VSjLsE4TsFEYfrh2w.jpg)
Για να σχηματιστεί ένα πλήρες μόριο γλυκόζης, πρέπει να περάσουν 6 κύκλοι αντιδράσεων της φάσης ανεξάρτητης από το φως. Ο υδατάνθρακας είναι το κύριο προϊόν της φωτοσύνθεσης στον κύκλο Calvin, αλλά επιπλέον αυτού, παράγονται λιπαρά και αμινοξέα, καθώς και γλυκολιπίδια. ντο3 η φωτοσύνθεση των φυτών πραγματοποιείται αποκλειστικά σε κύτταρα μεσοφύλλης.
Το κύριο μειονέκτημα του C3φωτοσύνθεση
Φυτά της ομάδας Γ3χαρακτηρίζονται από ένα σημαντικό μειονέκτημα. Εάν δεν υπάρχει επαρκής υγρασία στο περιβάλλον, η ικανότητα φωτοσύνθεσης μειώνεται σημαντικά. Αυτό οφείλεται στη φωτοαναπνοή.
Το γεγονός είναι ότι με χαμηλή συγκέντρωση διοξειδίου του άνθρακα σε χλωροπλάστες (κάτω από 50: 1.000.000), το οξυγόνο σταθεροποιείται αντί για τη στερέωση του άνθρακα. Τα ειδικά ένζυμα επιβραδύνουν σημαντικά και σπαταλούν την ηλιακή ενέργεια.
Ταυτόχρονα, η ανάπτυξη και ανάπτυξη του φυτού επιβραδύνεται, καθώς στερείται οργανικής ύλης. Επίσης, δεν υπάρχει απελευθέρωση οξυγόνου στην ατμόσφαιρα.
Ενδιαφέρον γεγονός: Η γυμνοσάλιαγκας Elysia chlorotica είναι ένα μοναδικό ζώο που φωτοσυντίθεται σαν φυτά. Τρέφεται με φύκια, οι χλωροπλάστες των οποίων διεισδύουν στα κύτταρα του πεπτικού σωλήνα και φωτοσύνθεση εκεί για μήνες. Οι υδατάνθρακες που παράγονται εξυπηρετούν το γυμνοσάλιαγκα ως τροφή.
![](http://nationalgreenhighway.org/img/kipm-2020/1414/image_r68tJtEehupPx6ti7DiObe.jpg)
Φωτοσύνθεση C4
Σε αντίθεση με τον Γ3-Σύνθεση, εδώ οι αντιδράσεις της στερέωσης διοξειδίου του άνθρακα πραγματοποιούνται σε διάφορα φυτικά κύτταρα. Αυτοί οι τύποι φυτών είναι σε θέση να αντιμετωπίσουν το πρόβλημα της φωτοαναπνοής, και το κάνουν με έναν κύκλο δύο σταδίων.
Από τη μία πλευρά, διατηρείται ένα υψηλό επίπεδο διοξειδίου του άνθρακα, και από την άλλη, ελέγχεται ένα χαμηλό επίπεδο οξυγόνου σε χλωροπλάστες. Αυτή η τακτική επιτρέπει στα φυτά C4 να αποφεύγουν τη φωτο-αναπνοή και τις σχετικές δυσκολίες. Εκπρόσωποι φυτών αυτής της ομάδας είναι ζαχαροκάλαμος, καλαμπόκι, κεχρί κ.λπ.
Σε σύγκριση με τα φυτά Γ3 Είναι σε θέση να εκτελούν διεργασίες φωτοσύνθεσης πολύ πιο έντονα υπό συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας και έλλειψης υγρασίας. Στο πρώτο στάδιο, το διοξείδιο του άνθρακα στερεώνεται στα κύτταρα μεσοφύλλης, όπου σχηματίζεται 4-ανθρακικό οξύ. Στη συνέχεια, το οξύ περνά στο κέλυφος και αποσυντίθεται σε μια ένωση 3-άνθρακα και διοξείδιο του άνθρακα.
![](http://nationalgreenhighway.org/img/kipm-2020/1414/image_qOV4EeoTfawFT6iB9XDKc.jpg)
Στο δεύτερο στάδιο, το λαμβανόμενο διοξείδιο του άνθρακα αρχίζει να λειτουργεί στον κύκλο Calvin, όπου παράγονται 3-φωσφορική γλυκεραλδεΰδη και υδατάνθρακες, οι οποίες είναι απαραίτητες για τον ενεργειακό μεταβολισμό.
Λόγω της φωτοσύνθεσης δύο σταδίων σε φυτά C4, σχηματίζεται επαρκής ποσότητα διοξειδίου του άνθρακα για τον κύκλο Kelvin. Επομένως, τα ένζυμα λειτουργούν πλήρως και δεν σπαταλούν ενέργεια μάταια.
Αλλά αυτό το σύστημα έχει τα μειονεκτήματά του. Συγκεκριμένα, καταναλώνεται μεγαλύτερη ποσότητα ενέργειας ΑΤΡ - είναι απαραίτητο για τον μετασχηματισμό οξέων 4-άνθρακα σε οξέα 3-άνθρακα και στην αντίθετη κατεύθυνση. Έτσι Γ3-Η φωτοσύνθεση είναι πάντα πιο παραγωγική από το C4 με την κατάλληλη ποσότητα νερού και φωτός.
Τι επηρεάζει το ρυθμό της φωτοσύνθεσης;
Η φωτοσύνθεση μπορεί να συμβεί σε διαφορετικές ταχύτητες. Αυτή η διαδικασία εξαρτάται από περιβαλλοντικές συνθήκες:
- νερό;
- μήκος κύματος φωτός
- διοξείδιο του άνθρακα;
- θερμοκρασία.
![](http://nationalgreenhighway.org/img/kipm-2020/1414/image_ZW73s84oz5.jpg)
Το νερό είναι ένας θεμελιώδης παράγοντας, οπότε όταν λείπει, οι αντιδράσεις επιβραδύνουν. Για τη φωτοσύνθεση, τα πιο ευνοϊκά είναι τα κύματα του κόκκινου και του μπλε-μοβ φάσματος. Προτιμάται επίσης ένας υψηλός βαθμός φωτισμού, αλλά μόνο σε μια συγκεκριμένη τιμή - όταν επιτευχθεί, η σύνδεση μεταξύ του φωτισμού και του ρυθμού αντίδρασης εξαφανίζεται.
Η υψηλή συγκέντρωση διοξειδίου του άνθρακα παρέχει γρήγορες φωτοσυνθετικές διεργασίες και αντίστροφα. Ορισμένες θερμοκρασίες είναι σημαντικές για ένζυμα που επιταχύνουν τις αντιδράσεις. Οι ιδανικές συνθήκες για αυτούς είναι περίπου 25-30 ℃.
Φωτογραφία αναπνοής
Όλα τα έμβια όντα χρειάζονται αναπνοή και τα φυτά δεν αποτελούν εξαίρεση. Ωστόσο, αυτή η διαδικασία σε αυτά συμβαίνει λίγο διαφορετικά από ό, τι στους ανθρώπους και τα ζώα, και γι 'αυτό ονομάζεται φωτοαναπνοή.
Γενικά, αναπνοή - μια φυσική διαδικασία κατά την οποία ένας ζωντανός οργανισμός και το περιβάλλον του ανταλλάσσουν αέρια. Όπως όλα τα ζωντανά, τα φυτά χρειάζονται οξυγόνο για να αναπνέουν. Αλλά το καταναλώνουν πολύ λιγότερο από ό, τι παράγουν.
Κατά τη φωτοσύνθεση, η οποία εμφανίζεται μόνο στο φως του ήλιου, τα φυτά δημιουργούν τροφή για τον εαυτό τους. Κατά τη διάρκεια της φωτογραφικής αναπνοής, η οποία πραγματοποιείται όλο το εικοσιτετράωρο, αυτά τα θρεπτικά συστατικά απορροφώνται από αυτά προκειμένου να υποστηρίξουν το μεταβολισμό στα κύτταρα.
Ενδιαφέρον γεγονός: κατά τη διάρκεια μιας ηλιόλουστης ημέρας, ένα δασικό οικόπεδο 1 εκταρίου καταναλώνει από 120 έως 280 κιλά διοξειδίου του άνθρακα και εκπέμπει από 180 έως 200 κιλά οξυγόνου.
Το οξυγόνο (όπως το διοξείδιο του άνθρακα) διεισδύει στα φυτικά κύτταρα μέσω ειδικών ανοιγμάτων - στομάτων. Βρίσκονται στο κάτω μέρος των φύλλων. Περίπου 1000 στομάτα μπορούν να εντοπιστούν σε ένα φύλλο.
![](http://nationalgreenhighway.org/img/kipm-2020/1414/image_i88dfhKbye6D.jpg)
Ανταλλαγή αερίων εγκαταστάσεων ανάλογα με το φωτισμό
Η διαδικασία ανταλλαγής αερίου σε διαφορετικό φωτισμό παρουσιάζεται ως εξής:
- Εντονο φως. Το διοξείδιο του άνθρακα χρησιμοποιείται κατά τη φωτοσύνθεση. Τα φυτά παράγουν περισσότερο οξυγόνο από ό, τι καταναλώνουν. Τα πλεονάσματα του μπαίνουν στην ατμόσφαιρα. Το διοξείδιο του άνθρακα καταναλώνεται γρηγορότερα από ό, τι απελευθερώνεται από την αναπνοή. Οι μη χρησιμοποιημένοι υδατάνθρακες αποθηκεύονται από το εργοστάσιο για μελλοντική χρήση.
- Χαμηλος ΦΩΤΙΣΜΟΣ. Δεν γίνεται ανταλλαγή αερίων με το περιβάλλον, καθώς το εργοστάσιο καταναλώνει όλο το οξυγόνο που παράγει.
- Έλλειψη φωτός. Εμφανίζονται μόνο διαδικασίες αναπνοής. Το διοξείδιο του άνθρακα απελευθερώνεται και καταναλώνεται οξυγόνο.
![](http://nationalgreenhighway.org/img/kipm-2020/1414/image_wgWu7iRgxx8aTq80Eu.jpg)
Χημειοσύνθεση
Μερικοί ζωντανοί οργανισμοί είναι επίσης ικανοί να σχηματίζουν μονογονάνθρακες από νερό και διοξείδιο του άνθρακα, ενώ δεν χρειάζονται ηλιακό φως. Αυτά περιλαμβάνουν βακτήρια και η διαδικασία μετατροπής ενέργειας ονομάζεται χημειοσύνθεση.
Χημειοσύνθεση Είναι μια διαδικασία κατά την οποία συντίθεται η γλυκόζη, αλλά χρησιμοποιούνται χημικά αντί της ηλιακής ενέργειας. Ρέει σε περιοχές με αρκετά υψηλή θερμοκρασία, κατάλληλη για τη λειτουργία των ενζύμων και απουσία φωτός. Αυτές μπορεί να είναι περιοχές κοντά σε υδροθερμικές πηγές, διαρροές μεθανίου σε βάθος θάλασσας κ.λπ.
![](http://nationalgreenhighway.org/img/kipm-2020/1414/image_1kf7567z9O0gbkQ.jpg)
Η ιστορία της ανακάλυψης της φωτοσύνθεσης
Η ιστορία της ανακάλυψης και της μελέτης της φωτοσύνθεσης χρονολογείται από το 1600, όταν ο Jan Baptiste van Helmont αποφάσισε να κατανοήσει το επείγον ερώτημα εκείνη την εποχή: από τι τρώνε τα φυτά και από πού προέρχονται χρήσιμες ουσίες;
Εκείνη την εποχή, πιστεύεται ότι το έδαφος ήταν πηγή πολύτιμων στοιχείων. Ο επιστήμονας τοποθέτησε ένα κλαδί ιτιάς σε ένα δοχείο με γη, αλλά είχε ήδη μετρήσει το βάρος τους. Για 5 χρόνια, φρόντιζε το δέντρο, το πότισε, και στη συνέχεια πραγματοποίησε και πάλι διαδικασίες μέτρησης.
Αποδείχθηκε ότι το βάρος της γης μειώθηκε κατά 56 g, αλλά το δέντρο έγινε 30 φορές βαρύτερο. Αυτή η ανακάλυψη διέψευσε την άποψη ότι τα φυτά τρέφονται με το έδαφος και δημιούργησαν μια νέα θεωρία - τη διατροφή του νερού.
![](http://nationalgreenhighway.org/img/kipm-2020/1414/image_HfWfuWci6MGiKmIA4udB5Gl6.jpg)
Στο μέλλον, πολλοί επιστήμονες προσπάθησαν να το αντικρούσουν.Για παράδειγμα, ο Λομονόσοφ πίστευε ότι μερικώς δομικά συστατικά εισέρχονται στα φυτά μέσω των φύλλων. Καθοδηγείται από φυτά που αναπτύσσονται με επιτυχία σε άνυδρες περιοχές. Ωστόσο, δεν ήταν δυνατό να αποδειχθεί αυτή η έκδοση.
Το πιο κοντινό πράγμα στην πραγματική κατάσταση ήταν ο Joseph Priestley, χημικός επιστήμονας και ιερέας μερικής απασχόλησης. Μόλις ανακάλυψε ένα νεκρό ποντίκι σε ένα ανάποδο βάζο, και αυτό το περιστατικό τον ανάγκασε να πραγματοποιήσει μια σειρά πειραμάτων με τρωκτικά, κεριά και δοχεία τη δεκαετία του 1770.
Ο Priestley διαπίστωσε ότι το κερί σβήνει πάντα γρήγορα αν το καλύψετε με ένα βάζο στην κορυφή. Επίσης, ένας ζωντανός οργανισμός δεν μπορεί να επιβιώσει. Ο επιστήμονας κατέληξε στο συμπέρασμα ότι υπάρχουν ορισμένες δυνάμεις που καθιστούν τον αέρα κατάλληλο για τη ζωή και προσπάθησαν να συνδέσουν αυτό το φαινόμενο με τα φυτά.
Συνέχισε να δημιουργεί πειράματα, αλλά αυτή τη φορά προσπάθησε να τοποθετήσει ένα δοχείο με καλλιέργεια μέντας κάτω από ένα γυάλινο δοχείο. Προς μεγάλη έκπληξη, το εργοστάσιο συνέχισε να αναπτύσσεται ενεργά. Στη συνέχεια, ο Priestley έβαλε ένα φυτό και ένα ποντίκι κάτω από ένα βάζο, και μόνο ένα ζώο κάτω από το δεύτερο. Το αποτέλεσμα είναι προφανές - κάτω από την πρώτη δεξαμενή, το τρωκτικό παρέμεινε τραυματισμένο.
![](http://nationalgreenhighway.org/img/kipm-2020/1414/image_5yst8JXqa4O.jpg)
Το επίτευγμα του χημικού έγινε το κίνητρο για άλλους επιστήμονες σε όλο τον κόσμο να επαναλάβουν το πείραμα. Όμως το αποτέλεσμα ήταν ότι ο ιερέας πραγματοποίησε πειράματα κατά τη διάρκεια της ημέρας. Και, για παράδειγμα, ο φαρμακοποιός Karl Scheele - τη νύχτα, όταν υπήρχε ελεύθερος χρόνος. Ως αποτέλεσμα, ο επιστήμονας κατηγόρησε τον Priestley για εξαπάτηση, επειδή τα πειραματικά του θέματα δεν μπορούσαν να αντέξουν το πείραμα με το φυτό.
Μια πραγματική επιστημονική αντιπαράθεση ξέσπασε μεταξύ των χημικών, η οποία έφερε σημαντικά οφέλη και κατέστησε δυνατή μια άλλη ανακάλυψη - ότι τα φυτά πρέπει να αποκαταστήσουν τον αέρα, χρειάζονται το ηλιακό φως.
Φυσικά, τότε κανείς δεν ονόμασε αυτό το φαινόμενο φωτοσύνθεση, και υπήρχαν ακόμα πολλές ερωτήσεις. Ωστόσο, το 1782, ο βοτανολόγος Jean Senebier μπόρεσε να αποδείξει ότι με την παρουσία του ηλιακού φωτός, τα φυτά είναι σε θέση να διασπά το διοξείδιο του άνθρακα σε κυτταρικό επίπεδο. Και το 1864, τελικά, έδειξαν πειραματικά στοιχεία ότι τα φυτά απορροφούν διοξείδιο του άνθρακα και παράγουν οξυγόνο. Αυτή είναι η αξία του επιστήμονα από τη Γερμανία - Julius Sachs.