ОПРЕДЕЛЕНИЕ: Фотосинтез – это процесс образования органических веществ из углекислого газа и воды, на свету, с выделением кислорода.

Краткое объяснение фотосинтеза

В процессе фотосинтеза участвуют:

1) хлоропласты,

2) свет,

3) углекислый газ,

4) вода,

5) температура.

У высших растений фотосинтез происходит в хлоропластах – пластидах (полуавтономные органеллы) овальной формы, содержащих пигмент хлорофилл, благодаря зеленому цвету которого части растения также имеют зеленый цвет.

У водорослей хлорофилл содержится в хроматофорах (пигментсодержащие и светоотражающие клетки). У бурых и красных водорослей, обитающих на значительной глубине, куда плохо доходит солнечный свет, имеются другие пигменты.

Если посмотреть на пищевую пирамиду всех живых существ, фотосинтезирующие организмы находятся в самом ее низу, в составе автотроф (организмов, синтезирующих органические вещества из неорганических). Поэтому они являются источником пищи для всего живого на планете.

При фотосинтезе кислород выделяется в атмосферу. В верхних слоях атмосферы из него образуется озон. Озоновый экран защищает поверхность Земли от жесткого ультрафиолетового излучения, благодаря чему жизнь смогла выйти из моря на сушу.

Кислород необходим для дыхания растений и животных. При окислении глюкозы с участием кислорода в митохондриях запасается почти в 20 раз больше энергии, чем без него. Это делает использование пищи гораздо более эффективным, что привело к высокому уровню обмена веществ у птиц и млекопитающих.

Более подробное описание процесса фотосинтеза растений

Ход фотосинтеза:

Процесс фотосинтеза начинается с попадания света на хлоропласты – внутриклеточные полуавтономные органеллы, содержащие зеленый пигмент. Под действием света хлоропласты начинают потреблять воду из почвы, расщепляя ее на водород и кислород.

Часть кислорода выделяется в атмосферу, другая часть идет на окислительные процессы в растении.

Содержащийся в пиреноидах (белковых гранулах, окруженных крахмалом) углекислый газ смешивается с водородом, образуя молекулы сахара. В результате этой реакции также выделяется кислород.

Сахар соединяется с поступающими из почвы азотом, серой и фосфором, таким путем зеленые растения производят крахмал, жиры, белки, витамины и другие сложные соединения, необходимые для их жизни.

Лучше всего фотосинтез идет под воздействием солнечного света, однако некоторые растения могут довольствоваться и искусственным освещением.

Сложное описание механизмов фотосинтеза для продвинутого читателя

До 60-ых годов 20 века ученым был известен только один механизм фиксации углекислого газа — по С3-пентозофосфатному пути. Однако недавно группа австралийских ученых смогла доказать, что у некоторых растений восстановление углекислого газа происходит по циклу C4-дикарбоновых кислот.

У растений с реакцией С3 фотосинтез наиболее активно происходит в условиях умеренной температуры и освещенности, в основном, в лесах и в темных местах. К таким растениям относятся почти все культурные растения и большая часть овощей. Они составляют основу рациона человека.

У растений с реакцией С4 фотосинтез наиболее активно происходит в условиях высоких температура и освещенности. К таким растениям относятся, например, кукуруза, сорго и сахарный тростник, которые произрастают в теплом и тропическом климате.

Сам метаболизм растений был обнаружен совсем недавно, когда удалось выяснить, что у некоторых растений, имеющих специальные ткани для запаса воды, углекислый газ накапливается в форме органических кислот и фиксируется в углеводах лишь спустя сутки. Такой механизм помогает растениям экономить запасы воды.

Как происходит процесс фотосинтеза

Растение поглощает свет при помощи зеленого вещества, которое называется хлорофилл. Хлорофилл содержится в хлоропластах, которые находятся в стеблях или плодах. Особенно большое их количество в листьях, потому что из-за своей очень плоской структуры листок может притянуть много света, соответственно, получить намного больше энергии для процесса фотосинтеза.

После поглощения хлорофилл находится в возбужденном состоянии и передает энергию другим молекулам организма растения, особенно, тем, которые непосредственно участвуют в фотосинтезе. Второй этап процесса фотосинтеза проходит уже без обязательного участия света и состоит в получении химической связи с участием углекислого газа, получаемого из воздуха и воды. На данной стадии синтезируются разные очень полезные для жизнедеятельности вещества, такие как крахмал и глюкоза.

Эти органические вещества используют сами растения для питания разных его частей, а также для поддержания нормальной жизнедеятельности. Кроме того, эти вещества также получают и животные, питаясь растениями. Люди тоже получают эти вещества, употребляя в пищу продукты животного и растительного происхождения.

Условия для фотосинтеза

Фотосинтез может происходить как под действием искусственного света, так и солнечного. Как правило, на природе растения интенсивно «работают» в весенне-летний период, когда необходимого солнечного света много. Осенью света меньше, день укорачивается, листья сначала желтеют, а потом опадают. Но стоит появиться весеннему теплому солнцу, как зеленая листва вновь появляется и зеленые «фабрики» снова возобновят свою работу, чтобы давать кислород, такой необходимый для жизни, а также множество других питательных веществ.

Альтернативное определение фотосинтеза

Фотоси́нтез (от др.-греч. фот— свет и синтез — соединение, складывание, связывание, синтез) — процесс преобразования энергии света в энергию химических связей органических веществ на свету фотоавтотрофами при участии фотосинтетических пигментов (хлорофилл у растений, бактериохлорофилл и бактериородопсин у бактерий). В современной физиологии растений под фотосинтезом чаще понимается фотоавтотрофная функция — совокупность процессов поглощения, превращения и использования энергии квантов света в различных эндэргонических реакциях, в том числе превращения углекислого газа в органические вещества.

Фазы фотосинтеза

Фотосинтез – процесс довольно сложный и включает две фазы: световую, которая всегда происходит исключительно на свету, и темновую. Все процессы происходят внури хлоропластов на особых маленьких органах — тилакодиах. В ходе световой фазы хлорофиллом поглощается квант света, в результате чего образуются молекулы АТФ и НАДФН. Вода при этом распадается, образуя ионы водорода и выделяя молекулу кислорода. Возникает вопрос, что это за непонятные загадочные вещества: АТФ и НАДН?

АТФ – это особые органические молекулы, которые имеются у всех живых организмов, их часто называют «энергетической» валютой. Именно эти молекулы содержат высокоэнергетические связи и являются источником энергии при любых органических синтезах и химических процессах в организме. Ну, а НАДФН – это собственно источник водорода, используется непосредственно при синтезе высокомолекулярных органических веществ — углеводов, который происходит во второй, темновой фазе фотосинтеза с использованием углекислого газа.

Cветовая фаза фотосинтеза

В хлоропластах содержится очень много молекул хлорофилла, и все они поглощают солнечный свет. Одновременно свет поглощается и другими пигментами, но они не умеют осуществлять фотосинтез. Сам процесс происходит лишь только в некоторых молекулах хлорофилла, которых совсем немного. Другие же молекулы хлорофилла, каротиноидов и других веществ образуют особые антенные, а также светособирающие комплексы (ССК). Они, как антенны, поглощают кванты света и передают возбуждение в особые реакционные центры или ловушки. Эти центры находятся в фотосистемах, которых у растений две: фотосистема II и фотосистема I. В них имеются особые молекулы хлорофилла: соответственно в фотосистеме II — P680, а в фотосистеме I — P700. Они поглощают свет именно такой длины волны(680 и 700 нм).

По схеме более понятно, как все выглядит и происходит во время световой фазы фотосинтеза.

На рисунке мы видим две фотосистемы с хлорофиллами Р680 и Р700. Также на рисунке показаны переносчики, по которым происходит транспорт электронов.

Итак: обе молекулы хлорофилла двух фотосистем поглощают квант света и возбуждаются. Электрон е- (на рисунке красный) у них переходит на более высокий энергетический уровень.

Возбужденные электроны обладает очень высокой энергией, они отрываются и поступают в особую цепь переносчиков, которая находится в мембранах тилакоидов – внутренних структур хлоропластов. По рисунку видно, что из фотосистемы II от хлорофилла Р680 электрон переходит к пластохинону, а из фотосистемы I от хлорофилла Р700 – к ферредоксину. В самих молекулах хлорофилла на месте электронов после их отрыва образуются синие дырки с положительным зарядом. Что делать?

Чтобы восполнить недостачу электрона молекула хлорофилла Р680 фотосистемы II принимает электроны от воды, при этом образуются ионы водорода. Кроме того, именно за счет распада воды образуется выделяющийся в атмосферу кислород. А молекула хлорофилла Р700, как видно из рисунка, восполняет недостачу электронов через систему переносчиков от фотосистемы II.

В общем, как бы ни было сложно, именно так протекает световая фаза фотосинтеза, ее главная суть заключается в переносе электронов. Также по рисунку можно заметить, что параллельно транспорту электронов происходит перемещение ионов водорода Н+ через мембрану, и они накапливаются внутри тилакоида. Так как их там становится очень много, они перемещаются наружу с помощью особого сопрягающего фактора, который на рисунке оранжевого цвета, изображен справа и похож на гриб.

В завершении мы видим конечный этап транспорта электрона, результатом которого является образование вышеупомянутого соединения НАДН. А за счет переноса ионов Н+ синтезируется энергетическая валюта – АТФ (на рисунке видно справа).

Итак, световая фаза фотосинтеза завершена, в атмосферу выделился кислород, образовались АТФ и НАДН. А что же дальше? Где обещанная органика? А дальше наступает темновая стадия, которая заключается, главным образом, в химических процессах.

Темновая фаза фотосинтеза

Для темновой фазы фотосинтеза обязательным компонентом является углекислый газ – СО2. Поэтому растение должно постоянно его поглощать из атмосферы. Для этой цели на поверхности листа имеются специальные структуры – устьица. Когда они открываются, СО2 поступает именно внутрь листа, растворяется в воде и вступает в реакцию световой фазы фотосинтеза.

В ходе световой фазы у большинства растений СО2 связывается с пятиуглеродным органическим соединением (которое представляет собой цепочку из пяти молекул углерода), в результате чего образуются две молекулы трехуглеродного соединения (3-фосфоглицериновая кислота). Т.к. первичным результатом являются именно эти трехуглеродные соединения, растения с таким типом фотосинтеза получили название С3-растений.

Дальнейший синтез в хлоропластах происходит довольно сложно. В его конечном итоге образуется шестиуглеродное соединение, из которого в дальнейшем могут синтезироваться глюкоза, сахароза или крахмал. В виде этих органических веществ растение накапливает энергию. При этом в листе остается только небольшая их часть, которая используется для его нужд, в то время как остальные углеводы путешествуют по всему растению, поступая туда, где больше всего нужна энергия — например, в точки роста.

Источник: xn--80aa2bkafhg.xn--p1ai

Что необходимо для фотосинтеза

Кислород вырабатывается только если есть все элементы, необходимые для фотосинтеза:
1. Растение, имеющее зеленые листья (имеющие хлорофиллы в листе).
2. Солнечная энергия.
3. Вода, содержащаяся в листовой пластине.
4. Углекислый газ.

Исследования фотосинтеза

Первым изучению растений посвятил свои исследования Ван Гельмонт. В ходе своей работы он доказал, что растения берут питание не только из почвы, но также питаются и углекислым газом. Спустя почти 3 века Фредерик Блэкман при помощи исследований доказал существование процесса фотосинтеза. Блэкман не только определил реакцию растений в ходе вырабатывания кислорода, но также и установил, что в темное время суток растения дышат кислородом, поглощая его. Определение этому процессу было дано только в 1877 году.

Как происходит выделение кислорода

Процесс фотосинтеза заключается в следующем:
На хлорофиллы попадает солнечный свет. Затем начинаются два процесса:
1.
оцесс фотосистема II. При столкновении фотона с 250-400 молекулами фотосистемы II энергия начинает скачкообразно возрастать, затем эта энергия передается молекуле хлорофилла. Начинаются две реакции. Хлорофилл теряет 2 электрона, а в этот же момент расщепляется молекула воды. 2 электрона атомов водорода замещают потерянные электроны у хлорофилла. Затем молекулярные переносчики перекидывают «быстрый» электрон друг другу. Частично энергия затрачивается на образование молекул аденозинтрифосфата (АТФ).
2. Процесс фотосистема I. Молекула хлорофилла фотосистемы I поглощает энергию фотона и передает свой электрон другой молекуле. Потерянный электрон замещается электроном из фотосистемы II. Энергия из фотосистемы I и ионы водорода уходит на образование новой молекулы-переносчика.

В упрощенном и наглядном виде всю реакцию можно описать одной простой химической формулой:
СО2 + Н2О + свет → углевод + О2

В раскрытом виде формула выглядит так:
6CO2 + 6H2O = C6H12O6 + 6O2

Существует и темновая фаза фотосинтеза. Ее также называют метаболической. В ходе темновой стадии происходит восстановление углекислого газа до глюкозы.

Заключение

Все зеленые растения вырабатывают необходимый для жизни кислород. В зависимости от возраста растения, его физических данных, количество выделяемого кислорода может меняться. Процесс этот в 1877 году В. Пфеффером был назван фотосинтезом.

Источник: www.kakprosto.ru

Растения, выделяющие кислород ночью

1. Алоэ вера

«>

Алоэ вера, без преувеличения можно назвать уникальным растением, которое должно быть в каждом доме.

Помимо того, что благодаря его соку, можно излечить почти любую проблему, связанную с кожей и здоровьем, достоверно известно, что это растение также выделяет много кислорода в ночное время.

Кроме того, алоэ вера также является чрезвычайно выносливым растением, его не нужно часто поливать и ухаживать за ним каким-то особенным образом. Растение абсолютно неприхотливо, и очень легко размножается.

Поэтому вы можете усыпать горшками с алоэ вера весь дом, чтобы извлечь максимальную пользу из этого растения

2. Сансевиерия (Тещин язык)

«>

Вам кажется, такое название цветка звучит как-то зловеще и недобро?

Успокойтесь, вам абсолютно ничего не угрожает. Напротив, растение тещин язык это, определенно, именно то растение, которое необходимо иметь у себя дома.

Оно по праву считается одним из лучших природных очистителей воздуха, который только можно себе представить, и, подобно алоэ вера, это растение также очень неприхотливо, долговечно и не нуждается в каком-то тщательном уходе.

3. Ним (Азадирахта индийская)

«>

Ним или Азадирахту индийскую можно без преувеличения назвать синонимом чистоты.

Преимущества этого растения уже давно задокументированы специалистами на индийском континенте.

Ним не просто очищает воздух, но и действует как естественный пестицид, создавая барьер между вами и надоедливыми мушками и комарами. Фактически, ним идет дальше, чем просто убивает вредителей, он поглощает их, а также предотвращает распространение новых букашек, не давая им откладывать личинки.

Выращивание этого растения в отличие от предыдущих растений требует огромного труда и терпения. В помещении, где содержится растение, должно быть много солнечного света, также рекомендуется использовать высококачественную почву.

4. Туласи (Базилик тонкоцветный)

«>

Хотя употребление в пищу листьев растения базилика имеет множество преимуществ, нужно также отметить огромную пользу от аромата, который он распространяет.

Листья Туласи испускают очень характерный запах, благоприятно действующий на нервную систему человека. Вдыхая его аромат, мы уменьшаем беспокойство и нервозность. Другими словами, Туласи исцеляют и восстанавливают наши нервные клетки.

Когда пришло время расслабиться после утомительного дня на работе, это растение может стать настоящей панацеей и именно тем лекарством, которое прописывает доктор для лечения нервов.

Полезные домашние растения

5. Орхидея

«>

Орхидея, бесспорно, один из самых желанных цветов и настоящее украшение любого дома.

Эстетические качества этого цветка трудно переоценить. Однако, если вы думаете, что орхидея прекрасна исключительно своим внешним видом, то вы сильно ошибаетесь.

Доказано, что эти красивые цветы ночью выделяют много кислорода, что делает их идеальными растениями для спальни. Поэтому обязательно поместите пару горшков орхидей неподалеку от того места, где вы спите.

Так вы обеспечите себе и своим близким здоровый и крепкий сон.

«>

Кроме того, они также очищают воздух от ксилола, вредного грязного вещества, содержащегося в различных красителях. Другими словами, благодаря орхидее, ваш дом будет чище, свежее, в нем будет проще дышать полной грудью.

И даже если вы неумелый садовник, не волнуйтесь. Орхидея довольно неприхотливое растение, не требующее большого ухода. Достаточно выполнять элементарные правила по их уходу, чтобы она радовала вас своими прекрасными цветами.

На самом деле, слишком тщательный уход за орхидеями и много суеты вокруг этого растения может попросту её убить. Просто убедитесь в том, что у неё достаточно солнечного света и правильно её поливайте, а все остальное орхидея сделает сама.

Читайте также: Растения — кислородные бомбы, которые должны быть в каждом доме

6. Оранжевая гербера

«>

Привнесите немного солнечного света в свою жизнь –обзаведитесь этими яркими оранжевыми цветами в своей комнате.

Эти, бесспорно, красивые цветы одновременно очищают воздух, а также избавляют нас от множества болезней. Преимущества оранжевых гербер заключаются в следующем: они лечат от простуды, а также предотвращают раковые заболевания.

Важно отметить, что этот цветок поглощает такое токсичное вещество, как бензол. Гербера способствует крепкому и качественному сну, она поглощает выдыхаемый человеком углекислый газ и выделяет вместо него кислород.

При посадке герберы стоит учитывать некоторые правила, ведь их очень не просто пересаживать и разводить.

7. Фикус Бенджамина

«>

Мифы, окружающие это растение, утверждают, что среди его листьев живут души мертвых. А если серьезно, то преимущества фикуса очевидны.

Помимо того, что они являются мощным источником кислорода, листья этого растения также используются для лечения диабета, предотвращения запоров и лечения астмы. Возможно, именно поэтому в своё время Будда медитировал именно под этим деревом.

8. Кактус Рождественник (декабрист)

«>

Забудьте о ёлочных игрушках. Кактус рождественник — это то, что вам нужно в праздничный предновогодний сезон.

Этот уникальный цветок цветёт только в декабре, но его сочные листья приносят пользу для здоровья человека в течение всего года. Кактус выделяет кислород даже ночь, способствуя здоровому и крепкому сну.

Он отлично растет в темных комнатах, что делает его идеальным составляющим для вашей спальни.

9. Растения семейства пальмовых

«>

Наверняка, многие обратили внимание на то, что растения семейства пальмовых это универсальные растения, которые присутствуют в кабинетах врачей, а также приемных отделениях.

Это растение отлично очищает воздух от вредных примесей и газов, а также увлажняет его, наполняя полезными микроэлементами.

Поэтому растения семейства пальмовых также полезно будет иметь у себя в спальне. Они эффективно удалят загрязнения и поспособствуют улучшению сна.

Несмотря на то, что эти растения являются выходцами тропических лесов, они предпочитают помещения с минимальным количеством солнечного света. Пальма требует тщательного ухода, однако, она её пользу трудно переоценить.

10. Каланхоэ

«>

Этот цветок поимо того, что обладает необыкновенной красотой и привлекательностью, также отличается редкими полезными свойствами.

Чтобы каланхоэ хорошо росло и цвело, очень важно наличие воды и обилие яркого солнечного света.

Стоит помнить о том, что это растение наполняет воздух кислородом и днем и ночью. Достоверно известно и то, что запах каланхоэ эффективно борется с депрессией, плохим настроением и проблемами со сном.

 

Источник: www.infoniac.ru

Со школьной скамьи все помнят, что леса — это легкие нашей планеты. Но, как выяснилось, это не совсем верное утверждение. Да, кислород для нашей атмосферы действительно производят зеленые растения. В ходе фотосинтеза они поглощают углекислый газ и выделяют кислород. Но леса играют в этом процессе не единственную и далеко не главную роль.

По подсчетам ученых, растения нашей планеты ежегодно вырабатывают более 140 тонн кислорода. Около 60% этого объема расходуется на процессы окисления и разложения органических веществ, то есть всевозможных остатков растительных и животных организмов. А оставшаяся часть поглощается в результате дыхания обитателями планеты. Экваториальные леса являются крупнейшими производителями кислорода на планете. Но они же являются и крупнейшими его потребителями. Дело в том, что влажные леса обладают наибольшим биоразнообразием и плотностью животного населения среди всех экосистем планеты. Жизнью там пропитан буквально каждый миллиметр пространства. Многие существа потребляют в процессе дыхания кислород, а гниющие растительные остатки тратят на себя оставшуюся часть полезного газа. Таким образом, получается, что эти леса производят кислород, достаточный только для их собственного существования. Чуть лучше обстоят дела в лесах умеренного пояса, где пространство не так изобилует жизнью. Но и хвойные леса, как выяснили ученые, нельзя назвать основными производителями кислорода планеты в полном смысле этого слова.

Откуда же тогда берется на планете кислород, количество которого достаточно для существования всего человечества и миллиардов других живых существ? Как оказалось, главным производителем полезного кислорода на планете является фитопланктон. Да, именно эти невидимые труженики обеспечивают существование большей части жизни как в океане, так и на суше. К фитопланктону относятся одноклеточные водоросли и цианобактерии, способные продуцировать кислород. По подсчетам ученых, мировой фитопланктон вырабатывает в 10 раз больше кислорода, чем расходует сам. А на разложение органических остатков в океанах тратится гораздо меньше кислорода, чем на суше.

Таким образом, около 40% производимого фитопланктоном кислорода не расходуется на месте, а поступает в атмосферу. Благодаря этим микроскопическим созданиям существует жизнь в жарких пустынях и в полярных областях, где нет своих производителей кислорода. Ну и конечно, благодаря работе фитопланктона существует на планете все человечество. Поэтому не стоит забывать, что Земля — это наш общий дом, к которому нужно относиться бережнее. Ведь даже крошечные водоросли играют в существовании планеты такую важную роль.

Источник: travelask.ru

На самом деле, никакие. Выделение кислорода ночью — это миф.

Для этого нужно понять, откуда вообще, у растения берется "лишний" кислород, что бы его отдавать. Отдаваемый растением кислород — это побочный продукт того, что растение "готовит" себе пищу — глюкозу, из углекислого газа и воды. Глюкоза состоит из молекул:

С — углерода

Н — водорода

О — кислорода

(формула глюкозы — C6H12O6)

Вот эту конструкуцию нужно скрафтить из молекул воды и углекислого газа. Воду для этого нужно "разобрать" на водород и кислород и происходит это (внимание!) только под действием света. И именно при "разборе" воды получается "избыточный", не нужный растению кислород (так-то он им нужен, растения тоже дышат, но потребляют кислорода для дыхания в 30 раз меньше чем производят при фотосинтезе). Разложение воды с выделением кислорода — только на свету!!!

А дальше для производства глюкозы свет растению не нужен: соединяется СО2 углекислый газ и молекулы водорода — полчается сахар-глюкоза. Кислород при этом не выделяется.

А теперь про ночную активность некотрых растений. Углекислый газ СО2, большинство растений, берет из воздуха тоже днем, а ночью эти растения, наоборот, дышат — потребляют кислород и в выделяют СО2. Это послужило источником нелепой традиции выносить на ночь растения из комнаты больного — типа они весь кислород у него "вынюхают" (повторюсь — они используют ночью кислорода в 30 раз меньше, чем произвели днем)

Но, растения из засушливых мест: кактусы, агаваы, алоэ — потребляют углексилый газ СО2 именно ночью — то есть очишают от него воздух. Дело в том, что все растения "сосут" углекислый газ через устьица (отверстия) на стебле и листьях (если есть) и если эти дырочки открывать днем — потеряешь много воды — жарко, а ночью — нормально.

В общем, растений который бы во тьме выделяли кислород нет и быть не может, но есть те, которые ночью активно поглощают вредный для нас углекислый газ — это растения жарких мест земли — актусы, агаваы, алоэ и др.

Источник: www.bolshoyvopros.ru