Existence živých bytostí na Zemi, včetně lidí, je nemožná bez dýchání. Spotřebou kyslíku z prostředí člověk vydechuje oxid uhličitý. Teoreticky měl tento životně důležitý plyn skončit. Vzduchové hmoty se jimi však neustále doplňují. Taková reakce je možná, protože během dýchání rostliny uvolňují kyslík O2. Všechny rostliny jsou autotrofy, přeměňují chemické prvky zemské kůry na složky volně žijících živočichů a uvolňují kyslík. Bez jejich účasti by tedy byla přítomnost biotické hmoty na Zemi zpochybňována.
Koncept a faktory fotosyntézy
Spotřebováním slunečního světla rostliny uvolňují kyslík prostřednictvím fotosyntézy. Zároveň produkují různé prvky obsahující uhlík, které jsou spotřebovávány biologickými bytostmi.
Zástupci flóry obsahují pigment - chlorofyl, který je barví do zelena. Tato složka zachycuje sluneční záření. Díky tomu dochází v rostlinách k fotosyntéze, oficiálně objevené v roce 1771. Samotný termín vzniklpozději - v roce 1877.
Povinným faktorem v průběhu reakce je absorpce slunečního záření nebo uměle vytvořeného světla chlorofylem. Nejpříznivěji však na živé organismy působí přirozené ultrafialové vlny vycházející ze slunce. V mírných zeměpisných šířkách připadá aktivace fotosyntézy v přirozeném prostředí na teplé období, protože délka denního světla je delší a rostliny mají také zelené výhonky a listy, které na podzim vadnou.
K realizaci této komplexní transformace jsou kromě slunečního záření a chlorofylu zapotřebí CO2, H2O a minerální prvky, které se extrahují z půdy hlavně kořeny.
Místo implementace
Fotosyntéza probíhá uvnitř rostlinných buněk, v malých organelách – chloroplastech. Obsahují pigment chlorofyl, který jim dává zelenou barvu.
Tato obtížná přeměna se provádí především u zelených listů, stejně jako u zelených plodů, výhonků. Nejvyšší obsah chlorofylu se nachází v listech, protože velká plocha umožňuje absorbovat značné množství světla, a proto je více energie pro reakci.
Jak probíhá proces?
Proces přeměny látek v rostlinách produkujících kyslík je poměrně komplikovaný. Nejprve rostlina zachycuje sluneční paprsky pomocí chlorofylu. Zároveň svými kořeny saje vodu z půdy, která obsahuje různé minerály, spotřebovává CO2 ze vzduchu a vody. Chlorofyl přeměňuje H2O, stopové prvky a CO2 na organické sloučeniny. V tuto chvíli rostliny uvolňují kyslík do atmosféry a některé se jdou nadechnout.
Fotosyntéza zahrnuje dvě vzájemně závislé, ale zcela odlišné fáze: světlo a tmu. První fáze se provádí pouze ve světle, bez kterého to nejde. Ve tmě stálá přítomnost CO2.
Fáze světla
Absolutní podmínkou pro realizaci procesů v této fázi je přítomnost světla, aktivujícího chlorofyl. V tomto případě rozdělí molekulu vody na H2 a O2. Vše se děje uvnitř chloroplastů, v membránou omezených kompartmentech – thylakoidech. V důsledku toho se syntetizuje organická sloučenina ATP, druh zdroje energie v biologických procesech. Přichází čas, kdy rostliny uvolňují kyslík.
Fáze temna
Provádí se ve stromatu chloroplastů a nazývá se tmavý, protože zde procesy mohou probíhat bez přítomnosti světla, tedy nepřetržitě.
Zaprvé je povinná neustálá absorpce a fixace oxidu uhličitého z prostředí. Poté dochází k řadě přeměn, které končí tvorbou glukózy (přírodního cukru), aminokyselin, mastných kyselin, glycerolu a dalších důležitých organických sloučenin. Energie pro reakce, které mají proběhnout, se odebírá z ATP a NADP-H2 vytvořených ve fázi světla.
Rostlinný dech
Jako zástupci živé hmoty rostliny dýchají. Navíc absorbuje a uvolňuje jak O2, tak oxid uhličitý. Pouze v rostlinách se během procesu fotosyntézy spotřebovává CO2 a uvolňuje se O2. Je pozoruhodné, že se uvolňuje mnohem více kyslíku, než se spotřebuje na dýchání. V důsledku toho rostlina v celkovém množství na světle uvolňuje hlavně kyslík absorbováním CO2. Současně probíhá i proces dýchání, ale spotřeba O2 a odstraňování oxidu uhličitého probíhá v mnohem menším měřítku.
Ve tmě rostliny zpravidla absorbují kyslík a uvolňují oxid uhličitý, to znamená, že dýchají. Rostliny jako takové nemají dýchací systém: absorbují kyslík z celého povrchu, hlavně z listů.
Rostliny, které ve tmě uvolňují kyslík
Většina rostlin kyslík na světle energeticky vydává a bez něj jej naopak spotřebovává. Z tohoto důvodu se většinou nedoporučuje dávat je do ložnice. Ale u některých rostlin se vše děje obráceně.
Například Kalanchoe, Benjaminův fíkus a orchideje dynamicky dávají O2 kdykoli během dne. Mezi rostliny, které v noci uvolňují kyslík, patří aloe, která dezinfikuje mimo jiné vzduch od mikrobů a vytahuje z něj škodlivé látky. Pravděpodobně každý ví o blahodárných vlastnostech tohoto jedinečného sukulentu.
Nejsilnějším čističem prostředí je sansevieria, která pomáhá posilovat imunitní systém lidí. K tomuto druhu patří také pelargónie, schopné zničit jakékolibakterie a dokonce i některé viry. Má antidepresivní vlastnosti: jeho vůně může zmírnit neurózu, nespavost, stres a nervové napětí.
Význam fotosyntézy pro naši planetu
Podle vědců vznikla planeta Země ze sluneční mlhoviny a zpočátku v její atmosféře nebyl žádný kyslík. Vznik tak životně důležitého plynu byl možný právě díky fotosyntéze. V důsledku toho se objevilo dýchání kyslíku, které je vlastní téměř všem živým bytostem. Kyslík přispěl k vytvoření přirozené obrany planety před ultrafialovým zářením ze slunce – ozónové vrstvy. Tato okolnost podporovala evoluci: vypuštění živých organismů z oceánu na pevninu.
Je také velmi důležité, aby rostliny produkující kyslík také spotřebovávaly oxid uhličitý z atmosféry. Nadbytek CO2 způsobuje skleníkový efekt, který je špatný pro klima a živé organismy.
V nepřítomnosti fotosyntézy by bylo v atmosféře planety nadbytečné množství CO2. V důsledku toho by většina živých organismů nemohla dýchat a zemřela by. Fotosyntéza určuje stabilitu složení plynu zemského atmosférického obalu. Stromy jsou plíce naší planety. Proto je velmi důležité chránit je před odlesňováním a požáry a vysazovat v osadách více vegetace.
Kolosální hodnota fotosyntézy spočívá v tom, že různé organické sloučeniny vznikají z jednoduchých minerálních prvků. Ukazuje se, že všechnoživot na Zemi vděčí za svou existenci tomuto úžasnému procesu.
Kromě toho rostliny požírá velké množství zvířat. Organické sloučeniny vytvářené a akumulované rostlinami jsou také potravou a zdrojem energie. Během miliard let se v útrobách Země nahromadila velká ložiska organické hmoty (ropa, uhlí a další).
Lidé využívají produkty fotosyntézy nejen v potravinářství a léčbě, ale také v ekonomických činnostech jako stavební materiál a různé suroviny.
