Fotosynteza. Co to jest fotosynteza i dlaczego jest ważna w uprawie roślin?
Fotosynteza to jedna z najważniejszych przemian biochemicznych, decydująca o istnieniu życia na ziemi.
Fotosynteza to proces biochemiczny zachodzący wyłącznie w obecności światła w komórkach roślinnych zawierających zielony barwnik chlorofil i żółty karoten (lub sinicach zawierających bakteriochlorofil). W wyniku reakcji chemicznych z prostych związków nieorganicznych jak dwutlenek węgla, woda i rozpuszczone w niej sole mineralne, powstają związki organiczne, takie jak węglowodany (czyli cukry proste i złożone), białka, tłuszcze i barwniki. Produktem ubocznym jest tutaj tlen, oddawany przez rośliny do atmosfery. Z powietrza nasyconego tym tlenem korzystają wszystkie organizmy wyższe, które same w sposób naturalny go nie wytwarzają, a jest im przecież niezbędny do życia.
Dwutlenek węgla pobierany jest z atmosfery przez aparaty szparkowe liści, a wodę wraz z rozpuszczonymi w niej związkami chemicznymi (solami) roślina pobiera z gleby przez swój system korzeniowy. Woda ulega rozkładowi dzięki energii dostarczanej przez światło pochłonięte przez chlorofil: tlen zostaje uwolniony do atmosfery, a wodór wraz z węglem (pochodzącym z dwutlenku węgla), zredukowany i wbudowany w tkanki roślinne.
Proces ten zachodzi jedynie w chloroplastach (komórkach zawierających chlorofil) i odbywa się w dwóch etapach:
- faza świetlna polega na rozszczepieniu wody pod wpływem energii świetlnej pochłoniętej i przetworzonej przez chlorofil. Uwolniony zostaje tlen, a wodór i energia zmagazynowane w tkankach rośliny;
- faza ciemna to kolejny etap, podczas którego reakcje biochemiczne zachodzą bez udziału światła, ale niezbędna jest do tego energia chemiczna (zwana siłą asymilacyjną) pochodząca z fazy pierwszej. I tu po szeregu reakcji chemicznych powstają wymienione wcześniej związki organiczne. Proces ten ma miejsce w chloroplastach i nazywany jest inaczej cyklem fotosyntetycznej redukcji węgla.
Autor: GettyImages
Chloroplast
Chloroplast
Ten maleńki twór jest kompletną samowystarczalną fabryką biochemiczną produkującą wszystkie substancje organiczne (węglowodany, tłuszcze, białka i barwniki) potrzebne do funkcjonowania organizmów roślinnych, które są pierwszym ogniwem łańcucha pokarmowego. Kolejnym są organizmy roślinożerne, a następnym - mięsożerne.
Dlaczego fotosynteza to proces ważny w uprawie roślin?
Fotosynteza to najważniejszy w przyrodzie proces biochemiczny, bo to dzięki niej gromadzi się energia chemiczna w postaci węglowodanów, białek, tłuszczy i innych związków organicznych, które są podstawą egzystencji dla wszystkich istot żywych. Dzięki fotosyntezie węgiel wchodzi do obiegu materii w przyrodzie i umożliwia rozwój (rozrastanie się) roślin. Związki wytwarzane w procesie fotosyntezy są jedynym źródłem powstawania biomasy, stanowią więc pierwsze ogniwo w naszym łańcuchu pokarmowym.
Polecany artykuł:
Gdyby nie było fotosyntezy, życie na ziemi przestało by istnieć. Do jej prawidłowego przebiegu potrzebne są - jak wiadomo - dwutlenek węgla, woda i światło w odpowiednich proporcjach. Zarówno nadmiar jak niedobór któregoś z tych czynników zachwiałby dość kruchą równowagę istniejącą w przyrodzie. Efektywność tkanek roślinnych zawierających chlorofil zależy od aktywnej powierzchni ich liści, bo w nich znajduje się chlorofil i aparaty szparkowe pobierające dwutlenek węgla a oddające część wody w postaci pary wodnej. Prawidłowy rozwój rośliny zapewniany jest też przez właściwie ukształtowany i funkcjonujący system korzeniowy pobierający wodę z podłoża.
Co stanowi zagrożenie dla życia na ziemi
- Brak zdrowej roślinności, a więc producentów tlenu. Ziemia ogałacana jest systematycznie z drzew i krzewów nie tylko w skali globalnej (dewastacja lasów deszczowych pod uprawy palm kokosowych, awokado, kukurydzy itp.) ale też w skali naszego kraju (wycinka zwartych masywów leśnych, drzew śródpolnych, przydrożnych, osiedlowych i działkowych). Trawniki - na wzór angielskich - koszone są nisko i często. Ogołocenie dużych połaci terenów rolniczych z roślinności naturalnej i wieloletniej jest kontrproduktywne, bo nie zapewnia większych plonów. Po pozbawionych drzew polach hula wiatr przyspieszając transpirację, a więc powodując utratę wody, a to pociąga za sobą mniejsze plony.
- Brak wody, a więc jednej z trzech składowych procesu fotosyntezy. Nadmierna eksploatacja gleby w uprawach wielkopowierzchniowych i nadmierne nawożenie chemiczne pogarsza jej strukturę i zdolność magazynowania wody. Równie groźny jest stopień pokrycia terenu (zwłaszcza w miastach) nawierzchniami nieprzepuszczalnymi dla wody, oraz zabudowywanie coraz większych obszarów budynkami wielkopowierzchniowymi, bo to dramatycznie, nawet do 90%, zwiększa spływ powierzchniowy wody. Tracimy ją bezpowrotnie odprowadzając kanałami burzowymi do rzek. Konsekwencją uregulowania wielu cieków jest gwałtowny odpływ wody z terenów położonych wyżej w rejony dolnych biegów rzek, choć i tam woda nie ma się gdzie rozlać i stopniowo nasycać głębszych warstw gleby.
W przyrodzie funkcjonuje proste przełożenie: mniej wody, mniejsza fotosynteza, mniej biomasy, a zatem mniej tlenu. Czy będzie stać nas - jako społeczeństwa - na przemysłową produkcję tlenu, czy raczej będziemy chorować i wymierać?
