Космічна роль зелених рослин

Значення фотосинтезу для біосфери важко переоцінити. Саме завдяки цьому процесові вловлюється світлова енергія Сонця. Фотосинтезуючі орга-нізми перетворюють її на енергію хімічних зв'язків синтезованих вуглеводів, а потім по ланцюгах живлення вона передається гетеротрофним організмам.

Отже, не буде перебільшенням вважати, що саме завдяки фотосинтезу можливе існування біосфери. Зелені рослини та ціанобактерії, поглинаючи вуглекислий газ і виділяючи кисень, впливають на газовий склад атмосфери. Увесь атмосферний кисень має фотосинтетичне походження. Щорічно завдяки фотосинтезу на Землі синтезується близько 150 млрд тонн органічної речовини і виділяється понад 200 млрд тонн вільного кисню, який не тільки забезпечує дихання організмів, але й захищає все живе на Землі від згубного впливу короткохвильових ультрафіолетових космічних променів (озоновий екран атмосфери).

Але загалом процес фотосинтезу малоефективний. У синтезовану органічну речовину переводиться лише 1-2% сонячної енергії. Це поясню-ється неповним поглинанням світла рослинами, а також тим, що частина сонячного світла відбивається від поверхні Землі назад у космос, поглинається атмосферою тощо. Продуктивність процесу фотосинтезу зростає за умов кращого водопостачання рослин, їхнього оптимального освітлення, забезпечення вуглекислим газом, завдяки селекції сортів, спрямованій на підвищення ефективності фотосинтезу тощо. Однією з найпродуктивніших культурних рослин вважають кукурудзу, в якої досить високий коефіцієнт корисної дії фотосинтезу.

Вагомий внесок у вивчення ролі світла і хлорофілу в процесі фотосинтезу зробив видатний російський вчений К. А. Тимірязєв. За його словами, зелені рослини відіграють космічну роль завдяки тому, що вони здатні засвоювати сонячну енергію. Ця енергія, акумульована в органічних речовинах, використовується всіма живими організмами нашої планети.

Шляхи підвищення продуктивності фотосинтезу. Складні біохімічні процеси, які відбуваються під час світлової і темнової стадії фотосинтезу, зумовлюють і складний характер залежності цієї функції від умов життя рослини. На інтенсивність процесу фотосинтезу впливають як комплекс зовнішніх факторів - освітленість, температура середовища, вміст вуглекис-лого газу, вологість тощо, так і біологічні особливості рослин, специфіка їхньої реакції на зовнішні впливи. Ось чому процес фотосинтезу слід розгля-дати як результат взаємодії всього комплексу внутрішніх і зовнішніх чинни-ків у життєдіяльності рослин.

Щодо освітленості, температури, вологості потреби різних видів рослин дуже відрізняються - є світлолюбні і тіневитривалі види, теплолюбні, холодостійкі, посухостійкі види тощо. Проте можна зазначити, що для більшості видів рослин інтенсивність фотосинтезу посилюється з підвищен-ням температури і досягає максимуму за температури 25°С, вмісту СО2 близько 1% і насичення водою. Подальше зростання цих показників може лослаблювати інтенсивність фотосинтезу. Підвищення інтенсивності соняч-ного освітлення від 1 до 30% (від максимального) спричинює значне поси-лення інтенсивності фотосинтезу в усіх вищих рослин, а подальше підвищен-ня інтенсивності освітлення посилює фотосинтез лише у світлолюбних рослин.

Фотосинтез -- це основний процес утворення органічних речовин, що в поєднанні з асиміляцією мінеральних солей із ґрунту створює біомасу рослин. Органічні речовини, що утворюються в процесі фотосинтезу, станов-лять близько 95% сухої маси рослини. Тому керування процесом фотосин-тезу, підвищення його продуктивності -- один із ефективних методів впливу на продуктивність рослин, а для сільськогосподарських культур - це важли-вий засіб підвищення врожаю. Розроблено комплекс агротехнічних заходів, які дають змогу впливати на процес фотосинтезу. До них належить забезпе-чення потреб рослини водою і мінеральними солями, у тому числі мікроеле-ментами (міддю, цинком тощо), від яких залежить продуктивність роботи всього фотосинтезуючого апарату рослин.

Дуже ефективним методом є підвищення вмісту СО2 шляхом поли-вання рослин водою, яка насичена вуглекислим газом. Важливим є також правильне розміщення рослин та густоти посіву їх. Цей метод дає змогу запобігти самозатіненню рослин і використати максимальну площу їхніх листків. Велику роль в ефективності використання сільськогосподарськими культурами сонячної енергії відіграє селекція - створення посухостійких сор-тів, які мають високі інтенсивності фотосинтезу і ростових процесів.

З часом органічні речовини, які утворилися в первісному океані абіо-генним шляхом, почали вичерпуватись. З появою автотрофних організмів, насамперед зелених рослин, став можливим синтез органічних речовин з неорганічних сполук завдяки використанню сонячної енергії (космічна роль рослин), а отже, існування і подальший розвиток життя.

З виникненням фотосинтезу відбулася дивергенція органічного світу в двох напрямках, які відрізнялися способом живлення (автотрофні і гетеро-трофні організми). Завдяки появі автотрофних фотосинтезуючих організмів вода й атмосфера почали збагачуватися на вільний кисень. Це стало передумовою появи аеробних організмів, здатних до ефективнішого використання енергії в процесі життєдіяльності. Нагромадження кисню зумовило утворення у верхніх шарах атмосфери озонового екрана, який не пропускав згубного для життя ультрафіолетового випромінювання. Це забезпечило можливість виходу життя на суходіл. Поява фотосинтезуючих рослин, у свою чергу, забезпечила можливість існування і прогресивного розвитку гетеротрофних організмів.

Фотосинтез має велике значення для існування біосфери. Зелені рослини завдяки фотосинтезу щорічно вносять до складу органічних речовин близько 170 млрд. т вуглецю, здатні поновити увесь кисень атмосфери приблизно за 2 тис. років і увесь вуглекислий газ -- за 300 років. Проте в процесі фотосинтезу використовується лише 1% усієї сонячної енергії, яка потрапляє на рослини.

метеорит планета фотосинтез рослинний

Література

Айкхорн П. и др. «Современная ботаника».

Артемов А. «Энциклопедия БИОЛОГИЯ», 1995.

Коган В. Л. и др. «Биология», 1984.

Медведева В. «Ботаника», 1980.

Питерман И. и др. «Интересная ли ботаника?», 1988.

Пенкин П. «Физиология растений», 1975.

Челобитько Г. и др. «Ботаника», 1990.

Размещено на Allbest.ru