Фотосинтез

Все живое на нашей планете разделено на растительный мир и животный мир. Принципиальное отличие растений от животных в том, каким образом те и другие получают энергию, необходимую для поддержания жизни. У животных для этих целей служат экзотермические (происходящие с выделением тепла) реакции окисления органических веществ кислородом. Растения - и только растения - способны непосредственно усваивать энергию электромагнитных колебаний, и прежде всего солнечного света. С помощью этой энергии они могут превращать неорганические вещества, в частности воду и углекислый газ, в органические, такие, как углеводы. Этот фотохимический процесс, при котором хлорофилл (красящее вещество листьев и других зеленых частей растений), поглощая световую энергию, переводит ее в энергию химических связей органических веществ, называется фотосинтезом.

В каждом зеленом растении на свету происходит реакция фотосинтеза. Она протекает с участием сложных органических катализаторов, и пока ее еще не научились проводить искусственно. Первыми осуществили эту реакцию одноклеточные синезеленые водоросли. Они обитали в водоемах пустынной планеты, окутанной атмосферой из углекислого газа, аммиака и метана. Медленно, но непрерывно выделяя в атмосферу свободный кислород, растения совершенно изменили ее состав, а затем и весь облик Земли: на нашей планете появился разнообразный растительный и животный мир

Громадную роль хлорофилла в возникновении и развитии жизни на Земле показал во второй половине XIX в. русский ученый-естествоиспытатель К. А. Тимирязев. Так, при урожае пшеницы 40 ц с 1 га растения пшеничного поля должны усвоить за лето 20 т углекислого газа и 7,3 т воды и выделить в окружающую атмосферу 13 т кислорода, используя при этом от 2 до 20% энергии падающего на данную поверхность солнечного света. Одновременно растения переводят в усвояемую для человека форму азотистые, фосфорные и другие минеральные соединения, т.е. синтезируют аминокислоты, азотистые основания, фосфорные эфиры и все то, без чего люди и животные не могли бы существовать.

Фотосинтез - сложный многостадийный химический процесс, в реакциях которого кроме хлорофилла участвуют многие другие органические и неорганические соединения. Ученые стремятся проникнуть в тайны фотосинтеза, для того чтобы научиться воспроизводить процессы образования органических веществ из неорганических искусственно, в лаборатории. Но и в том случае, если эта цель будет достигнута, человек не сможет обойтись без процесса фотосинтеза, происходящего в растительном мире. Ведь растения ежегодно поставляют в окружающую среду 145 млрд. т кислорода, накапливают более 100 млрд. т органических веществ и запасают около 3 · 1021 Дж энергии. Вся энергия, используемая ныне человечеством, не превышает 3 · 10²⁰ Дж.