Az élőlények, köztük az emberek létezése a Földön légzés nélkül lehetetlen. A környezetből származó oxigén fogyasztásával az ember szén-dioxidot lélegzik ki. Elméletileg ennek a létfontosságú gáznak véget kellett volna érnie. A légtömegeket azonban folyamatosan pótolják velük. Egy ilyen reakció azért válik lehetségessé, mert a légzés során a növények oxigént bocsátanak ki O2. Minden növény autotróf, a földkéreg kémiai elemeit a vadon élő állatok összetevőivé alakítja, és oxigént szabadít fel. Ezért részvételük nélkül kérdéses lenne a biotikus anyag jelenléte a Földön.
A fotoszintézis fogalma és tényezői
A napfény fogyasztásával a növények fotoszintézis útján oxigént szabadítanak fel. Ugyanakkor különféle széntartalmú elemeket állítanak elő, amelyeket a biológiai lények fogyasztanak.
A növényvilág képviselői egy pigmentet – klorofillt – tartalmaznak, amely zöldre színezi őket. Ez az összetevő rögzíti a napsugárzást. Ennek köszönhetően a fotoszintézis a növényekben történik, amelyet hivatalosan 1771-ben fedeztek fel. Maga a kifejezés keletkezettkésőbb - 1877-ben.
A reakció során kötelező tényező a napfény vagy a klorofill által mesterségesen előállított fény elnyelése. A napból kiáramló természetes ultraibolya hullámok azonban a legkedvezőbb hatással vannak az élő szervezetekre. A mérsékelt övi szélességeken a természetes környezetben a fotoszintézis aktiválása a meleg évszakra esik, mivel a nappali órák hossza hosszabb, és a növényeknek is vannak zöld hajtásai és levelei, amelyek ősszel elszáradnak.
Ennek az összetett átalakításnak a megvalósításához a napsugárzás és a klorofill mellett CO2, H2O és ásványi elemek szükségesek., amelyeket főként a gyökereken keresztül vonnak ki a talajból.
A megvalósítás helye
A fotoszintézis a növényi sejtekben, kis organellumokban – kloroplasztiszokban – megy végbe. Klorofill pigmentet tartalmaznak, amely zöld színt ad.
Ez a nehéz átalakulás főleg zöld levelekben, valamint zöld gyümölcsökben, hajtásokban történik. A legmagasabb klorofilltartalom a levelekben található, mivel a nagy felület lehetővé teszi, hogy jelentős mennyiségű fényt nyeljen el, így több energia jut a reakcióhoz.
Hogy zajlik a folyamat?
Az oxigént termelő növényekben az anyagok átalakulásának folyamata meglehetősen bonyolult. Először is, a növény klorofill segítségével rögzíti a napsugarakat. Ugyanakkor gyökereivel kiszívja a talajból a vizet, mely különféle ásványi anyagokat tartalmaz, CO2 a levegőből és a vízből fogyaszt. A klorofill a H2O-t, nyomelemeket és CO2 szerves vegyületekké alakítja. Ebben a pillanatban a növények oxigént bocsátanak ki a légkörbe, és néhányuk lélegzik.
A fotoszintézis két, egymástól függő, de teljesen eltérő fázisból áll: a világos és a sötét fázisból. Az első fázist csak a fényben hajtják végre, amely nélkül lehetetlen. A sötétben a CO2. állandó jelenléte
Fényfázis
A folyamatok végrehajtásának abszolút feltétele ebben a szakaszban a fény jelenléte, aktiváló klorofill. Ebben az esetben az utóbbi felosztja a vízmolekulát H2 és O2 részekre. Minden a kloroplasztiszok belsejében történik, membránnal határolt rekeszekben - tilakoidokban. Ennek eredményeként szintetizálódik az ATP szerves vegyület, amely egyfajta energiaforrás a biológiai folyamatokban. Eljön az idő, amikor a növények oxigént bocsátanak ki.
Sötét fázis
A kloroplasztiszok strómájában hajtják végre, és sötétnek nevezik, mert itt a folyamatok fény nélkül, azaz éjjel-nappal lejátszódhatnak.
Először is kötelező a környezetből származó szén-dioxid állandó felszívása és rögzítése. Ezután átalakulások sora megy végbe, ami glükóz (természetes cukor), aminosavak, zsírsavak, glicerin és más fontos szerves vegyületek képződésével végződik. A reakciók lezajlásához szükséges energiát a fényfázisban keletkező ATP-ből és NADP-H2-ból veszik.
Növényi lehelet
Az élő anyag képviselőiként a növények lélegeznek. Sőt, elnyeli és felszabadítja az O2 és a szén-dioxidot. Csak növényekben, a fotoszintézis folyamata során CO2 fogyasztódik el, és O2 szabadul fel. Figyelemre méltó, hogy sokkal több oxigén szabadul fel, mint amennyit a légzéshez felhasználunk. Következésképpen a fényben lévő teljes mennyiségben a növény főleg oxigént bocsát ki a CO2 elnyelésével. Ezzel párhuzamosan a légzés folyamata is lezajlik, de az O2 fogyasztása és a szén-dioxid eltávolítása sokkal kisebb léptékben történik.
Általában a sötétben a növények oxigént szívnak fel és szén-dioxidot bocsátanak ki, vagyis lélegeznek. A növényeknek ezért nincs légzőrendszerük: a teljes felületről, főleg a levelekről szívják fel az oxigént.
Oxigént bocsátó növények a sötétben
A legtöbb növény energetikailag ad le oxigént a fényben, enélkül pedig éppen ellenkezőleg, fogyasztja. Emiatt általában nem ajánlott a hálószobába helyezni őket. De egyes növényeknél minden fordítva történik.
Például Kalanchoe, Benjamin ficusa és orchideái dinamikusan adnak O2 a nap bármely szakában. Az éjszakai oxigént kibocsátó növények közé tartozik az aloe, amely többek között fertőtleníti a levegőt a mikrobáktól, és kiszívja belőle a káros anyagokat. Valószínűleg mindenki ismeri ennek az egyedülálló zamatosnak a jótékony tulajdonságait.
A környezet legerősebb tisztítója a sansevieria, amely segít az emberek immunrendszerének erősítésében. Ebbe a fajba tartozik a muskátli is, amely bármelyiket képes elpusztítanibaktériumok, sőt egyes vírusok is. Antidepresszáns tulajdonságokkal rendelkezik: illata enyhíti a neurózist, az álmatlanságot, a stresszt és az idegi feszültséget.
A fotoszintézis jelentősége bolygónk számára
A tudósok szerint a Föld bolygó a napködből jött létre, és kezdetben nem volt oxigén a légkörében. Egy ilyen létfontosságú gáz megjelenése éppen a fotoszintézisnek köszönhető. Ennek eredményeként megjelent az oxigénlégzés, amely szinte minden élőlény velejárója. Az oxigén hozzájárult a bolygó természetes védekezésének kialakulásához a nap ultraibolya sugárzása ellen – az ózonréteg. Ez a körülmény kedvezett az evolúciónak: az élő szervezetek kibocsátása az óceánból a szárazföldre.
Az is nagyon fontos, hogy az oxigént termelő növények a légkörből származó szén-dioxidot is elfogyasszák. A túlzott CO2 üvegházhatást okoz, amely káros az éghajlatra és az élőlényekre.
Fotoszintézis hiányában a CO2 túlzott mennyiségben lenne jelen a bolygó légkörében. Ennek eredményeként a legtöbb élő szervezet nem tudna lélegezni, és elpusztulna. A fotoszintézis meghatározza a Föld légköri héjának gázösszetételének stabilitását. A fák bolygónk tüdeje. Ezért nagyon fontos megvédeni őket az erdőirtástól és a tüzektől, és több növényt telepíteni a településekre.
A fotoszintézis kolosszális értéke abban rejlik, hogy egyszerű ásványi elemekből különféle szerves vegyületek keletkeznek. Kiderül, hogy mindena földi élet ennek a csodálatos folyamatnak köszönheti létezését.
Emellett a növényeket rengeteg állat eszi meg. A növények által létrehozott és felhalmozott szerves vegyületek táplálékot és energiaforrást is jelentenek. Évmilliárdok alatt nagy mennyiségű szerves anyag (olaj, szén és egyebek) halmozódott fel a föld belsejében.
Az emberek a fotoszintézis termékeit nem csak az élelmiszeriparban és a kezelésben használják, hanem a gazdasági tevékenységekben is építőanyagként és különféle nyersanyagként.
