Co je fotosyntéza? Která určuje? Význam pro životní prostředí

Obsah:

Anonim

Fotosyntéza je životně důležitý proces, při kterém rostliny produkují kyslík. Spočívá v syntéze organických sloučenin za účasti oxidu uhličitého odebraného ze vzduchu, vody s minerálními solemi získanými z půdy a sluneční energie.

Při tomto procesu se světelná energie přeměňuje na chemickou energii. Takto se vyživují zelené rostliny a některé bakterie s příslušnými asimilačními pigmenty. Kyslík vznikající při fotosyntéze je nezbytný pro život jak pro člověka, tak pro mnoho dalších živých organismů, a proto je péče o zeleň tak důležitá. Pokud by rostliny zemřely, Zemi by došel kyslík, což by samozřejmě zabilo všechny ostatní organismy.

Co určuje intenzitu fotosyntézy?

Fotosyntéza může být rychlejší nebo pomalejší v závislosti na několika důležitých faktorech. Nejdůležitějším faktorem je samozřejmě množství světla, které se k rostlině dostane. Čím větší je intenzita světelných paprsků dopadajících na listy a stonek, tím rychleji proběhne fotosyntéza. Každá rostlina má své oblíbené světlé barvy. Některé z nich nejvíce pohlcují modré světlo, jiné preferují žluté a zelené světlo.

Vše závisí na druhu a chemické struktuře asimilačního pigmentu uvnitř rostliny. Rostliny (hlavně jejich listy) dokážou za příznivých podmínek využít asi 5 % světelné energie k její přeměně na energii chemickou.

Protože je oxid uhličitý CO2 potravou pro rostliny, je při procesu fotosyntézy velmi důležité i množství tohoto plynu ve vzduchu. Čím vyšší je koncentrace oxidu uhličitého, tím rychleji probíhá přeměna energie. Toto tvrzení však neplatí pro vysoké koncentrace plynu, protože koncentrace CO2 nad 1 % inhibuje fotosyntézu a navíc vysoké koncentrace oxidu uhličitého mohou být pro rostliny toxické.

Proces přeměny energie v rostlinách může být omezen teplotou. Jak snadno uhodnete, rostliny fotosyntetizují pouze v určitém teplotním rozmezí. Horské rostliny, které jsou odolnější než spodní květy, dokážou přežít mrazy, ale sahají těsně pod nulu.

To je spodní hranice proti fotosyntéze. Tolerance vysokých teplot je mnohem vyšší, protože horní hranice je až 55 stupňů Celsia. Množství vody, ke kterému má rostlina přístup, se na fotosyntéze přímo nepodílí, nepřímo však nedostatek vody může celý proces výrazně brzdit.

Dehydrovaná rostlina uzavře nebo úplně uzavře průduchy, což jí z velké části brání v absorpci oxidu uhličitého, a tím výrazně snižuje účinnost fotosyntézy.

Význam fotosyntézy pro životní prostředí

Fotosyntéza je přirozený proces, který má velký význam pro všechny živé organismy na Zemi. Bez fotosyntézy by byl život na Zemi prakticky nemožný. Bez kyslíku a dalších produktů fotosyntézy bychom nemohli jíst, zpracovávat energii a především dýchat.

Klíčovým faktorem je samozřejmě kyslík, který je pro aerobní organismy naprosto nezbytný v procesu respirační fosforylace, což je nejdůležitější fáze dýchání. To však není jediná funkce tohoto plynu. Atmosférický kyslík ve stratosféře se také podílí na tvorbě ozonu, tedy kyslíku se třemi atomárními molekulami.

Paprsky ultrafialového záření ze slunce interagují s molekulami atmosférického kyslíku, což vede ke vzniku dvou samostatných molekul kyslíku. Poté jeden z nich reaguje s dvojitou molekulou kyslíku a vytváří ozón.

Takzvaný ozónová vrstva, která chrání naši planetu před škodlivými účinky nebezpečných slunečních paprsků a pomáhá udržovat správnou teplotu na Zemi.

Zajímavé je, že i samotné rostliny potřebují k dýchání kyslík, a to zejména v tzv. temné fázi fotosyntézy. Procento spotřebovaného kyslíku v poměru k vyrobenému kyslíku je však zanedbatelné. Rostliny jsou nevyčerpatelným zdrojem kyslíku a energie. Proto je tak důležité o vegetaci pečovat a chránit ji.

Umělá fotosyntéza

V 70. letech 20. století byl vyvinut koncept obnovení přirozené fotosyntézy v umělých laboratorních podmínkách. Tato myšlenka je stále ve fázi výzkumu a zatím se nepodařilo zkopírovat nejužitečnější a nejpotřebnější proces na světě, ale vědci se nevzdávají.

Nápadů bylo mnoho, ale vhodné řešení problému zůstává záhadou. Vědci vložili své naděje do umělého systému fotosyntézy vyrobeného z ruthenia a železa, který bude absorbovat světlo, a manganu, na kterém bude založeno reakční centrum.

Umělá výroba vysokoenergetických chemikálií pomocí sluneční energie, oxidu uhličitého a vody by byla pro naši planetu mimořádně prospěšná. Pravděpodobně by takový objev pomohl uspokojit poptávku po energii, čímž by se vyřešil problém energetické krize, která trvá již několik desítek let.

Umělá fotosyntéza by navíc pomohla využít přebytečný škodlivý oxid uhličitý z atmosféry, což by mohlo zastavit nebezpečné rozpínání ozonové díry. Vědci také doufají, že laboratorní proces by mohl být také ekonomičtější alternativou k získávání vodíku.