VI. Фотосинтез

6.1. Планетарне значення фотосинтезу

Процес утворення органічної речовини з неорганічних елементів і сполук навколишнього середовища за участю світла і хлорофілу називається фотосинтезом.

Фотосинтез може здійснюватися вищими рослинами, водоростями і деякими бактеріями.

Загальну формулу фотосинтезу прийнято зображати рівнянням:

Кількість органічної речовини, що утворюється щорічно у процесі фотосинтезу, становить близько 200 млрд тонн. Вона є основою живлення всіх гетеротрофних організмів, а також основним джерелом органічних ресурсів на Землі. Майже 95% енергетичних потреб людство забезпечує за рахунок спалювання продуктів фотосинтезу (вугілля, нафти, газу, лісу), і лише близько 5 % – за рахунок енергії гідро– і атомних електростанцій.

Усі електростанції виробляють приблизно 9^.10¹² кВт/год на рік, а фотосинтезуючі рослини перетворюють у хімічну енергію 1,7^.10¹⁸–2^.10¹⁸ кВт/год сонячної енергії щорічно, на сьогодні у 10 разів перевищує потребу людства у ній.

Завдяки фотосинтезу з атмосфери вилучається велика кількість вуглекислого газу (близько 150 млрд. т щорічно), яка поповнюється за рахунок дихання живих організмів (52 % від загального надходження), біохімічних процесів у ґрунті (близько 38 %), викидів промисловості (3 %). Значне підвищення вмісту СО₂ в атмосфері посилює так званий “парниковий ефект” і таким чином впливає на клімат планети. Адже вуглекислий газ вільно пропускає ультрафіолетові промені до поверхні Землі, але затримує теплове випромінення, що при цьому виникає, і тим зменшує витрати тепла у космічний простір.

Крім того, завдяки побічному продукту фотосинтезу – кисню – забезпечується дихання живих організмів, формування озонового шару атмосфери, що захищає весь тваринний і рослинний світ від згубного жорсткого космічного випромінення.

Таким чином, завдяки фотосинтезу створюються відповідний склад повітря, що сприяє життєвим потребам людства і його різноманітній життєдіяльності.

6.2. Основні етапи розвитку уявлень про процес фотосинтезу

Початком експериментального відкриття фотосинтезу прийнято вважати 1771р. і пов’язувати його з іменем англійського вченого Дж.Прістлі, який провів велику кількість дослідів з метою визначення умов, за яких повітря, “зіпсоване” горінням або життєдіяльністю тварин, відновлює свої початкові властивості. Успіх був досягнутий після вирощування під скляним ковпаком зеленої рослини.

У 1779 р. англійський лікар Я.Інгенхауз встановив зв’язок між світлом і здатністю рослин відновлювати повітря, а у 1782р. відбулося нове відкриття швейцарця Ж.Сенеб’є, який констатував виділення кисню рослиною тільки при поглинанні нею вуглекислого газу. Він же вперше висловив думку про те, що одночасно із засвоєнням рослиною вуглекислого газу, відбувається і засвоєння сонячної енергії. Інший швейцарець Н. Соссюр істотно доповнив роботи по вивченню фотосинтезу уточненням, що джерелом вуглекислого газу для рослин є оточуєте повітря, і довів участь води у цьому процесі повітряного живлення.

Великий внесок у теорію фотосинтезу зробив у 1875р. К.А. Тімірязєв, який грунтовно розвинув учення про космічну роль рослин як посередників між Сонцем і життям нашої планети, довів, що процес фотосинтезу підпорядковується першому закону термодинаміки – закону збереження і перетворення енергії.

Сам термін “фотосинтез” у 1817 р. запропонував німецький вчений В. Пфеффер.