Obstoj živih bitij na Zemlji, vključno z ljudmi, je nemogoč brez dihanja. S porabo kisika iz okolja človek izdihne ogljikov dioksid. Teoretično bi se ta vitalni plin moral končati. Vendar pa se zračne mase nenehno polnijo z njimi. Takšna reakcija postane možna, ker rastline med dihanjem sproščajo kisik O2. Vse rastline so avtotrofi, ki pretvarjajo kemične elemente zemeljske skorje v sestavne dele prostoživečih živali in sproščajo kisik. Zato bi bila brez njihove udeležbe prisotnost biotske snovi na Zemlji vprašljiva.
Pojem in dejavniki fotosinteze
S porabo sončne svetlobe rastline s fotosintezo sproščajo kisik. Hkrati proizvajajo različne elemente, ki vsebujejo ogljik, ki jih porabijo biološka bitja.
Predstavniki flore vsebujejo pigment - klorofil, ki jih obarva zeleno. Ta komponenta zajame sončno sevanje. Zahvaljujoč temu se v rastlinah pojavi fotosinteza, ki je bila uradno odkrita leta 1771. Izraz je nastal samkasneje - leta 1877.
Obvezen dejavnik v poteku reakcije je absorpcija sončne svetlobe ali umetno ustvarjene svetlobe s klorofilom. Vendar pa naravni ultravijolični valovi, ki izhajajo iz sonca, najbolj ugodno vplivajo na žive organizme. V zmernih zemljepisnih širinah aktivacija fotosinteze v naravnem okolju pade na toplo sezono, saj je dolžina dnevne svetlobe daljša, rastline pa imajo tudi zelene poganjke in liste, ki jeseni ovenijo.
Za izvedbo te kompleksne transformacije so poleg sončnega sevanja in klorofila potrebni CO2, H2O in mineralni elementi, ki se v glavnem pridobivajo iz zemlje skozi korenine.
Mesto izvedbe
Fotosinteza poteka znotraj rastlinskih celic, v majhnih organelah - kloroplastih. Vsebujejo pigment klorofil, ki jim daje zeleno barvo.
Ta težka preobrazba se izvaja predvsem v zelenih listih, pa tudi v zelenih plodovih, poganjkih. Najvišjo vsebnost klorofila najdemo v listih, saj velika površina omogoča absorbiranje velike količine svetlobe, zato je za reakcijo več energije.
Kako poteka postopek?
Proces pretvorbe snovi v rastlinah, ki proizvajajo kisik, je precej zapleten. Najprej rastlina s pomočjo klorofila ujame sončne žarke. Hkrati s svojimi koreninami sesa vodo iz zemlje, ki vsebuje različne minerale, porablja CO2 iz zraka in vode. Klorofil pretvori H2O, elemente v sledovih in CO2 v organske spojine. V tem trenutku rastline sproščajo kisik v ozračje in nekatere gredo dihat.
Fotosinteza vključuje dve medsebojno odvisni, a popolnoma različni fazi: svetlo in temno. Prva faza se izvaja samo na svetlobi, brez katere je nemogoče. Za temo, stalna prisotnost CO2.
Lahka faza
Absolutni pogoj za izvajanje procesov v tej fazi je prisotnost svetlobe, ki aktivira klorofil. V tem primeru slednji razdeli molekulo vode na H2 in O2. Vse se dogaja znotraj kloroplastov, v membransko omejenih predelkih - tilakoidih. Posledično se sintetizira organska spojina ATP, nekakšen vir energije v bioloških procesih. Pride čas, ko rastline sproščajo kisik.
temna faza
Izvaja se v stromi kloroplastov in se imenuje temna, ker tukaj lahko procesi potekajo brez prisotnosti svetlobe, torej 24 ur na dan.
Najprej je obvezna stalna absorpcija in fiksacija ogljikovega dioksida iz okolja. Nato se zgodi vrsta transformacij, ki se konča s tvorbo glukoze (naravnega sladkorja), aminokislin, maščobnih kislin, glicerola in drugih pomembnih organskih spojin. Energija za reakcijo je vzeta iz ATP in NADP-H2, ki nastaneta v svetlobni fazi.
Rastlinski dih
Rastline kot predstavniki žive snovi dihajo. Poleg tega absorbira in sprošča tako O2 kot ogljikov dioksid. Samo v rastlinah se med procesom fotosinteze CO2 porabi in sprosti O2. Omeniti velja, da se oddaja veliko več kisika, kot se porabi za dihanje. Posledično rastlina v skupni količini svetlobe v glavnem sprošča kisik z absorpcijo CO2. Hkrati poteka tudi proces dihanja, vendar poraba O2 in odstranjevanje ogljikovega dioksida potekata v veliko manjšem obsegu.
Rastline praviloma v temi absorbirajo kisik in sproščajo ogljikov dioksid, torej dihajo. Rastline kot take nimajo dihal: absorbirajo kisik s celotne površine, predvsem iz listov.
Rastline, ki sproščajo kisik v temi
Večina rastlin energijsko oddaja kisik v svetlobi, brez njega pa ga, nasprotno, porabi. Iz tega razloga jih običajno ni priporočljivo postaviti v spalnico. Toda pri nekaterih rastlinah se vse zgodi ravno obratno.
Na primer, Kalanchoe, Benjaminov fikus in orhideje dinamično dajejo O2 kadar koli v dnevu. Med rastline, ki ponoči sproščajo kisik, je aloja, ki med drugim razkuži zrak od mikrobov in iz njega črpa škodljive snovi. Verjetno vsi vedo za koristne lastnosti tega edinstvenega sukulenta.
Najmočnejši čistilec okolja je sansevieria, ki pomaga krepiti imunski sistem ljudi. Ta vrsta vključuje tudi geranije, ki lahko uniči katero kolibakterij in celo nekaterih virusov. Ima antidepresivne lastnosti: njegov vonj lahko lajša nevroze, nespečnost, stres in živčno napetost.
Pomen fotosinteze za naš planet
Po mnenju znanstvenikov je planet Zemlja nastal iz sončne meglice in sprva v njeni atmosferi ni bilo kisika. Pojav tako vitalnega plina je bil mogoč prav zaradi fotosinteze. Posledično se je pojavilo kisikovo dihanje, ki je lastno skoraj vsem živim bitjem. Kisik je prispeval k oblikovanju naravne obrambe planeta pred ultravijoličnim sevanjem sonca - ozonske plasti. Ta okoliščina je bila naklonjena evoluciji: izpust živih organizmov iz oceana na kopno.
Zelo pomembno je tudi, da rastline, ki proizvajajo kisik, porabljajo tudi ogljikov dioksid iz ozračja. Presežek CO2 povzroča učinek tople grede, ki je slab za podnebje in živa bitja.
V odsotnosti fotosinteze bi v ozračju planeta prišlo do prevelike količine CO2. Posledično večina živih organizmov ne bi mogla dihati in bi umrla. Fotosinteza določa stabilnost plinske sestave Zemljine atmosferske lupine. Drevesa so pljuča našega planeta. Zato je zelo pomembno, da jih zaščitimo pred krčenjem gozdov in požari ter zasadimo več vegetacije v naseljih.
Kolosalna vrednost fotosinteze je v tem, da iz preprostih mineralnih elementov nastajajo različne organske spojine. Izkazalo se je, da vseživljenje na Zemlji dolguje svoj obstoj temu neverjetnemu procesu.
Poleg tega rastline poje ogromno živali. Organske spojine, ki jih ustvarijo in akumulirajo rastline, so tudi hrana in vir energije. V milijardah let so se v črevesju zemlje kopičila velika nahajališča organske snovi (nafta, premog in drugo).
Ljudje uporabljajo produkte fotosinteze ne samo v hrani in zdravljenju, ampak tudi v gospodarskih dejavnostih kot gradbeni material in različne surovine.
