Фотосинтез - це життєво важливий процес, під час якого рослини виробляють кисень. Полягає в синтезі органічних сполук за участю вуглекислого газу, взятого з повітря, води з мінеральними солями, отриманими з ґрунту, та сонячної енергії.
У цьому процесі світлова енергія перетворюється в хімічну. Так живляться зелені рослини та деякі бактерії з відповідними асиміляційними пігментами. Кисень, що утворюється під час фотосинтезу, необхідний для життя як людини, так і багатьох інших живих організмів, тому догляд за зеленими насадженнями так важливий. Якби рослини загинули, на Землі не вистачило б кисню, що, звичайно, знищило б усі інші організми.
Від чого залежить інтенсивність фотосинтезу?
Фотосинтез може відбуватися швидше або повільніше, залежно від кількох важливих факторів. Найважливішим фактором, звичайно, є кількість світла, яке потрапляє до рослини. Чим більша інтенсивність світлових променів падає на листя і стебло, тим швидше буде відбуватися фотосинтез. Кожна рослина має свої улюблені світлі кольори. Деякі з них найбільше поглинають синє світло, інші віддають перевагу жовтому і зеленому.
Все залежить від виду і хімічної структури засвоюваного пігменту всередині рослини. За сприятливих умов рослини (переважно їх листя) можуть використовувати близько 5% світлової енергії для перетворення її в хімічну.
Оскільки вуглекислий газ CO2 є їжею для рослин, також кількість цього газу в повітрі має велике значення в процесі фотосинтезу. Чим вище концентрація вуглекислого газу, тим швидше відбувається перетворення енергії. Однак це твердження не стосується високих концентрацій газу, оскільки концентрації СО2 вище 1% пригнічують фотосинтез, і, крім того, високі концентрації вуглекислого газу можуть бути токсичними для рослин.
Процес перетворення енергії в рослинах може бути обмежений температурою. Як неважко здогадатися, рослини фотосинтезують лише в певному діапазоні температур. Гірські рослини, які є більш довговічними, ніж нижні квіти, можуть пережити морози, але вони досягають трохи нижче нуля.
Це нижня межа проти фотосинтезу. Допуск до високої температури набагато вище, оскільки верхня межа досягає 55 градусів Цельсія. Кількість води, до якої рослина має доступ, безпосередньо не бере участь у фотосинтезі, але опосередковано нестача води може істотно пригнічувати весь процес.
Зневоднена рослина закриває або повністю закриває продихи, що значною мірою не дає їй поглинати вуглекислий газ, а отже, значно знижується ефективність фотосинтезу.
Значення фотосинтезу для навколишнього середовища
Фотосинтез – природний процес, який має велике значення для всіх живих організмів на Землі. Без фотосинтезу життя на Землі було б практично неможливим. Без кисню та інших продуктів фотосинтезу ми не змогли б їсти, переробляти енергію і, перш за все, дихати.
Звичайно, ключовим фактором є кисень, який є абсолютно необхідним для аеробних організмів у процесі дихального фосфорилювання, що є найважливішим етапом дихання. Однак це не єдина функція цього газу. Кисень атмосфери в стратосфері також сприяє утворенню озону, тобто кисню з трьома атомними молекулами.
Промені ультрафіолетового випромінювання сонця взаємодіють з молекулами кисню в атмосфері, в результаті чого утворюються дві окремі молекули кисню. Потім один з них реагує з подвійною молекулою кисню, утворюючи озон.
Так звані озоновий шар, який захищає нашу планету від шкідливого впливу небезпечних сонячних променів і допомагає підтримувати потрібну температуру на Землі.
Цікаво, що самі рослини також потребують кисню для дихання, особливо під час так званої темної фази фотосинтезу. Однак відсоток поглинаного кисню по відношенню до виробленого мізерно малий. Рослини є невичерпним джерелом кисню та енергії. Тому так важливо доглядати та охороняти рослинність.
Штучний фотосинтез
У 1970-х роках була розроблена концепція відтворення природного фотосинтезу в штучних лабораторних умовах. Ця ідея все ще знаходиться на стадії дослідження, і поки не вдалося скопіювати найкорисніший і найпотрібніший процес у світі, але вчені не опускають руки.
Ідей було багато, але відповідне рішення проблеми залишається загадкою. Вчені покладали свої надії на систему штучного фотосинтезу з рутенію та заліза, яка буде поглинати світло, і марганцю, на якому буде базуватися реакційний центр.
Штучне виробництво високоенергетичних хімічних речовин з використанням сонячної енергії, вуглекислого газу та води було б надзвичайно корисним для нашої планети. Ймовірно, таке відкриття допомогло б задовольнити попит на енергію, що дозволило б вирішити проблему енергетичної кризи, яка триває вже кілька десятків років.
Більше того, штучний фотосинтез допоміг би використати надлишок шкідливого вуглекислого газу з атмосфери, що також могло б зупинити небезпечне розширення озонової діри. Вчені також сподіваються, що лабораторний процес також може стати більш економічною альтернативою отримання водню.