Значення фотосинтезу у природі важко переоцінити. Це єдиний процес на 3емлі, що відбувається в грандіозних масштабах і пов’язаний з перетворенням енергії сонячного світла в енергію хімічних зв’язків.
Значення фотосинтезу
Фотосинтез – єдиний процес у біосфері, що веде до збільшення її вільної енергії з допомогою зовнішнього джерела. Продукти, що утворилися в процесі фотосинтезу – основне джерело енергії для людства. Щорічно завдяки фотосинтезу на Землі синтезується близько 150 млрд. тонн органічної речовини і виділяється понад 200 млрд. тонн вільного кисню, який не тільки забезпечує дихання організмів, але й захищає все живе на Землі від згубного впливу короткохвильових ультрафіолетових космічних променів (озоновий екран атмосфери). Оскільки зелені рослини є безпосередньою чи опосередкованою базою харчування для гетеротрофних організмів, фотосинтез задовольняє потребу у їжі всього живого на планеті.
Виділяють декілька аспектів космічної та планетарної ролі фотосинтезу, які розглянуті нижче.
Значення фотосинтезу для біосфери
Завдяки фотосинтезу вловлюється світлова енергія Сонця. Фотосинтезуючі організми перетворюють її на енергію хімічних зв’язків синтезованих вуглеводів, а потім по ланцюгах живлення вона передається гетеротрофним організмам. Отже, не буде перебільшенням вважати, що саме завдяки фотосинтезу можливе існування біосфери. Зелені рослини та ціанобактерії, поглинаючи вуглекислий газ і виділяючи кисень, впливають на газовий склад атмосфери. Увесь атмосферний кисень має фотосинтетичне походження. Завдяки фотосинтезу зелені рослини, а через їх посередництво і вся жива природа, отримали доступ до практично невичерпного і поновлюваному джерела електронів, що беруть участь у всіх біоенергетичних процесах. Фотосинтез є головним методом залучення неорганічного вуглецю в біологічний цикл.
Значення фотосинтезу для еволюції
З виникненням фотосинтезу відбулася дивергенція (розбіжність) органічного світу в двох напрямках, які відрізнялися способом живлення (автотрофні і гетеротрофні організми). Поява автотрофних фотосинтезуючих організмів призвела до того, що практично всі процеси на поверхні Землі взяли біогеохімічний характер. Саме в цей період значного підвищення О2 в атмосфері відбулося окислення сполук заліза, сірки, марганцю, причому на це пішло більше 95% кисню, виділеного фотосинтезуючими організмами за всю історію біосфери. Атмосфера Землі до появи фотосинтезуючих організмів була розріджена і складалася головним чином з СО2 і аміаку. Сам процес фотосинтезу, що супроводжується утворенням і запасанням органічної речовини, привів до значного, більш ніж в 100 разів, зменшення вмісту СО2 в атмосфері і накопичення О2. Накопичення кисню зумовило утворення у верхніх шарах атмосфери озонового екрана, який не пропускав згубного для життя ультрафіолетового випромінювання. Це забезпечило можливість виходу життя на суходіл. Поява фотосинтезуючих рослин, у свою чергу, дало можливість існування і прогресивного розвитку гетеротрофних організмів.
Значення фотосинтезу для живих організмів
У процесі фотосинтезу в зелених частинах рослин під впливом сонячних променів починає утворюватися кисень і величезна кількість енергії. Дана енергія використовується рослинами для власних потреб тільки частково, а невитрачений потенціал накопичується. Потім рослини йдуть на корм травоїдним тваринам, які отримують за рахунок цього необхідні поживні речовини, без яких їх розвиток буде неможливим. Потім травоїдні тварини стають їжею для хижаків, їм також необхідна енергія, без якої життя просто зупиниться. Фотосинтез — це основний процес утворення органічних речовин, що в поєднанні з асиміляцією мінеральних солей із ґрунту створює біомасу рослин.
Значення фотосинтезу для людини
Найголовніше значення фотосинтезу – це забезпечення енергією всіх живих істот на планеті, включаючи людину. Органічні речовини, що утворюються в процесі фотосинтезу, становлять близько 95 % сухої маси рослини. Тому керування процесом фотосинтезу, підвищення його продуктивності — один із ефективних методів впливу на продуктивність рослин та підвищення врожаю. Крім того, викопні рослини утворили корисні копалини кам’яного вугілля (давні папоротеподібні). І зараз продовжується утворення торфу (мохи). Завдяки фотосинтезу атмосфера Землі збагачується вільним киснем , який потрібен для дихання людини.
Планетарне значення фотосинтезу
Виділяють п’ять основних аспектів планетарної ролі фотосинтезирующих організмів.
1) Накопичення органічної маси. В процесі фотосинтезу наземні рослини утворюють до 170 млрд. тонн, а рослини світового океану – до 70 млрд. тонн біомаси на рік у перерахунку на суху речовину, використовуваної гетеротрофними організмами.
2) Забезпечення сталості вмісту СО2 в повітрі. Зв’язування СО2 в ході фотосинтезу в значній мірі компенсує його виділення в результаті інших процесів (дихання, бродіння, діяльність вулканів, виробнича діяльність людства).
3) Перешкода розвитку парникового ефекту. Частина сонячного світла відбивається від поверхні Землі у вигляді теплових інфрачервоних променів. СО2 поглинає інфрачервоне випромінювання і тим самим зберігає тепло на Землі. Підвищення вмісту СО2 в атмосфері може сприяти збільшенню температури, тобто створювати парниковий ефект. Це призведе до затоплення прибережних зон через підняття рівня світового океану в результаті танення льодовиків в горах і на полюсах. Проте високий вміст СО2 в повітрі активує фотосинтез і, отже, концентрація СО2 в повітрі знову зменшиться.
4) Накопичення кисню в атмосфері. Спочатку в атмосфері Землі кисню було дуже мало. Наразі його зміст становить 21% по об’єму повітря. В основному, цей кисень є продуктом фотосинтезу. Щорічно рослини та інші фотосинтезуючі організми постачають в атмосферу приблизно 120 млрд. тонн кисню.
5) Озоновий екран. Озон (О3) утворюється в результаті фотодиссоціації молекул кисню під дією сонячної радіації на висоті близько 25 км. Озон затримує велику частину ультрафіолетових променів, згубних для всього живого.
