وجود الكائنات الحية على الأرض ، بما في ذلك البشر ، مستحيل بدون التنفس. من خلال استهلاك الأكسجين من البيئة ، يزفر الشخص ثاني أكسيد الكربون. من الناحية النظرية ، كان يجب أن ينتهي هذا الغاز الحيوي. ومع ذلك ، يتم تجديد الكتل الهوائية باستمرار معهم. يصبح مثل هذا التفاعل ممكنًا ، لأنه أثناء التنفس ، تطلق النباتات الأكسجين O2. جميع النباتات ذاتية التغذية ، وتحول العناصر الكيميائية لقشرة الأرض إلى مكونات للحياة البرية ، وتطلق الأكسجين. لذلك ، بدون مشاركتهم ، سيكون وجود المادة الحيوية على الأرض موضع تساؤل.
مفهوم وعوامل التمثيل الضوئي
من خلال استهلاك ضوء الشمس ، تطلق النباتات الأكسجين من خلال عملية التمثيل الضوئي. في الوقت نفسه ، ينتجون العديد من العناصر المحتوية على الكربون والتي تستهلكها الكائنات البيولوجية.
يحتوي ممثلو الفلورا على صبغة - الكلوروفيل ، والتي تحولهم إلى اللون الأخضر. هذا المكون يلتقط إشعاع الشمس. بفضل هذا ، يحدث التمثيل الضوئي في النباتات ، المكتشف رسميًا في عام 1771. نشأ المصطلح نفسهلاحقًا - في عام 1877.
العامل الإلزامي في سياق التفاعل هو امتصاص ضوء الشمس أو الضوء المصطنع بواسطة الكلوروفيل. ومع ذلك ، فإن الموجات فوق البنفسجية الطبيعية المنبعثة من الشمس لها التأثير الأكثر فائدة على الكائنات الحية. في مناطق خطوط العرض المعتدلة ، يقع تنشيط التمثيل الضوئي في البيئة الطبيعية في الموسم الدافئ ، نظرًا لأن طول ساعات النهار أطول ، كما أن للنباتات أيضًا براعم خضراء وأوراق تذبل في الخريف.
لتنفيذ هذا التحول المعقد ، بالإضافة إلى الإشعاع الشمسي والكلوروفيل ، يلزم وجود CO2و H2O والعناصر المعدنية ، والتي يتم استخلاصها بشكل أساسي من التربة من خلال الجذور.
مكان التنفيذ
يحدث التمثيل الضوئي داخل الخلايا النباتية ، في العضيات الصغيرة - البلاستيدات الخضراء. تحتوي على صبغة الكلوروفيل التي تعطيها لونها الأخضر.
يتم تنفيذ هذا التحول الصعب بشكل رئيسي في الأوراق الخضراء ، وكذلك في الثمار الخضراء ، البراعم. يوجد أعلى محتوى من الكلوروفيل في الأوراق ، حيث تسمح لك المساحة الكبيرة بامتصاص كمية كبيرة من الضوء ، وبالتالي ، هناك المزيد من الطاقة للتفاعل.
كيف هي العملية؟
عملية تحويل المواد في النباتات التي تنتج الأكسجين معقدة نوعًا ما. أولاً ، يلتقط النبات أشعة الشمس بمساعدة الكلوروفيل. في الوقت نفسه ، تمتص الماء من التربة بجذورها ، والتي تحتوي على معادن مختلفة ، وتستهلك ثاني أكسيد الكربون2من الهواء والماء.الكلوروفيل يحول H2O والعناصر النزرة و CO2إلى مركبات عضوية. في هذه اللحظة تطلق النباتات الأكسجين في الغلاف الجوي وبعضها يذهب للتنفس.
يتضمن التمثيل الضوئي مرحلتين مترابطتين ، لكنهما مختلفتان تمامًا: الضوء والظلام. يتم تنفيذ المرحلة الأولى فقط في الضوء ، والتي بدونها يكون ذلك مستحيلًا. للظلام ، الوجود المستمر لثاني أكسيد الكربون2.
مرحلة الضوء
الشرط المطلق لتنفيذ العمليات في هذه المرحلة هو وجود الضوء المنشط للكلوروفيل. في هذه الحالة ، يقسم الأخير جزيء الماء إلى H2و O2. كل شيء يحدث داخل البلاستيدات الخضراء ، في مقصورات محدودة الغشاء - الثايلاكويدات. نتيجة لذلك ، يتم تصنيع المركب العضوي ATP ، وهو نوع من مصادر الطاقة في العمليات البيولوجية. يأتي وقت تطلق فيه النباتات الأكسجين.
المرحلة المظلمة
يتم تنفيذه في سدى البلاستيدات الخضراء ويسمى الظلام ، لأنه هنا يمكن أن تستمر العمليات دون وجود ضوء ، أي على مدار الساعة.
أولاً ، هناك امتصاص ثابت إلزامي وتثبيت لثاني أكسيد الكربون من البيئة. ثم تحدث سلسلة من التحولات ، تنتهي بتكوين الجلوكوز (السكر الطبيعي) والأحماض الأمينية والأحماض الدهنية والجلسرين ومركبات عضوية مهمة أخرى. الطاقة اللازمة لحدوث ردود الفعل مأخوذة من ATP و NADP-H2تم إنشاؤه في مرحلة الضوء.
نفس النبات
كممثلين للمادة الحية ، النباتات تتنفس.علاوة على ذلك ، يمتص ويطلق كل من O2وثاني أكسيد الكربون. فقط في النباتات ، أثناء عملية التمثيل الضوئي ، يتم استهلاك ثاني أكسيد الكربون2ويتم تحرير O2. من الجدير بالذكر أن كمية الأكسجين التي يتم إطلاقها أكثر بكثير مما يتم استهلاكه للتنفس. وبالتالي ، في الكمية الإجمالية في الضوء ، يطلق النبات الأكسجين بشكل أساسي عن طريق امتصاص ثاني أكسيد الكربون2. في الوقت نفسه ، تحدث عملية التنفس أيضًا ، لكن استهلاك O2وإزالة ثاني أكسيد الكربون يحدثان على نطاق أصغر بكثير.
كقاعدة عامة ، في الظلام تمتص النباتات الأكسجين وتطلق ثاني أكسيد الكربون ، أي أنها تتنفس. على هذا النحو ، لا تمتلك النباتات جهازًا تنفسيًا: فهي تمتص الأكسجين من السطح بالكامل ، خاصة من الأوراق.
نباتات تطلق الأكسجين في الظلام
معظم النباتات تطلق الأكسجين بقوة في الضوء ، وبدونها تستهلكه. لهذا السبب ، لا ينصح عادةً بوضعها في غرفة النوم. لكن بالنسبة لبعض النباتات ، كل شيء يحدث في الاتجاه المعاكس.
على سبيل المثال ، يعطي Kalanchoe ولبخ بنيامين وبساتين الفاكهة ديناميكيًا O2في أي وقت من اليوم. النباتات التي تطلق الأكسجين في الليل تشمل الألوة ، الذي يطهر ، من بين أشياء أخرى ، الهواء من الميكروبات ويسحب منه المواد الضارة. ربما يعلم الجميع عن الخصائص المفيدة لهذه العصارة الفريدة.
أقوى منقي للبيئة هو sansevieria ، والذي يساعد على تقوية جهاز المناعة لدى الناس. يشمل هذا النوع أيضًا إبرة الراعي ، القادرة على تدمير أي منهاالبكتيريا وحتى بعض الفيروسات. له خصائص مضادة للاكتئاب: رائحته يمكن أن تخفف من العصاب والأرق والتوتر والتوتر العصبي.
أهمية التمثيل الضوئي لكوكبنا
وفقًا للعلماء ، تشكل كوكب الأرض من السديم الشمسي ، وفي البداية لم يكن هناك أكسجين في غلافه الجوي. كان ظهور مثل هذا الغاز الحيوي ممكنًا على وجه التحديد بسبب التمثيل الضوئي. نتيجة لذلك ، ظهر تنفس الأكسجين ، وهو متأصل في جميع الكائنات الحية تقريبًا. ساهم الأكسجين في تكوين الدفاع الطبيعي للكوكب ضد الأشعة فوق البنفسجية القادمة من الشمس - طبقة الأوزون. هذا الظرف فضل التطور: إطلاق الكائنات الحية من المحيط إلى الأرض.
من المهم أيضًا أن النباتات التي تنتج الأكسجين تستهلك أيضًا ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي. فائض ثاني أكسيد الكربون2يتسبب في ظاهرة الاحتباس الحراري التي تضر بالمناخ والكائنات الحية.
في غياب التمثيل الضوئي ، سيكون هناك وفرة من CO2في الغلاف الجوي للكوكب. نتيجة لذلك ، لن تتمكن معظم الكائنات الحية من التنفس وتموت. يحدد التمثيل الضوئي استقرار تركيبة الغاز في الغلاف الجوي للأرض. الأشجار هي رئة كوكبنا. لذلك ، من المهم جدًا حمايتهم من إزالة الغابات والحرائق ، وزيادة الغطاء النباتي في المستوطنات.
تكمن القيمة الهائلة لعملية التمثيل الضوئي في حقيقة أن العديد من المركبات العضوية تنشأ من عناصر معدنية بسيطة. اتضح أن كل شيءالحياة على الأرض تدين بوجودها لهذه العملية المدهشة
بالإضافة إلى ذلك ، يأكل عدد كبير من الحيوانات النباتات. المركبات العضوية التي تنتجها النباتات وتراكمها هي أيضًا غذاء ومصدر للطاقة. على مدى مليارات السنين ، تراكمت رواسب كبيرة من المواد العضوية (النفط والفحم وغيرها) في أحشاء الأرض.
يستخدم الناس منتجات التمثيل الضوئي ليس فقط في الغذاء والعلاج ، ولكن أيضًا في الأنشطة الاقتصادية كمواد بناء ومواد خام مختلفة.
