фотосинтез

На сьогоднішній день ми знаємо, що Земля - ​​це унікальна планета, оскільки вона має біосферу. Поняття біосфери було введено в кінці 19 століття австралійським геологом Едуардом Суесом. Простіше кажучи, це тонкий шар Землі, де є життя, де відбуваються біологічні процеси, система, що включає живі істоти, всі їхні стосунки між собою та з неживим середовищем. Коли ми бачимо нашу планету з космічного простору, переважно домінують блакитний та білий кольори, що є результатом розсіювання сонячного випромінювання різними шляхами (розсіювання Релея, Мі). Типовим кольором є також зелений, який є кольором рослинності, це викликано барвником, який називається хлорофіл, який є основою фотосинтезу.

Джерело: https://earthobservatory.nasa.gov

Флора і фауна найрізноманітніші в тропіках, його офіційна назва - найбільше біорізноманіття. Тут не було льодовикового періоду, який міг би знищити види, що там жили і розвивалися, будь то рослини, тварини, гриби чи бактерії. Раніше вже йшлося про Амазонку та суперечливі новини про лісові пожежі. З цим людина поступово взяла під контроль біосферу, порушивши рівновагу, що, очевидно, призводить до стихійних лих.

Британський біолог Джеймс Ловелок сформулював теорію Геї, згідно з якою всі живі та неживі частини Землі пов’язані, утворюють систему, а живий світ також має кліматичний ефект. Наприклад, озон (О3) складається з кисню, озон захищає біосферу, тому рослини мають здатність фотосинтезуватися, приводячи до кисню, з якого утворюється озон. Якщо ми задаємося питанням, чи першою була курка, чи яйцем, то яйце: фотосинтез, таким чином, розпочався в океанах.

Тож біосфера не тільки пристосовується до кліматичних умов, але й формує її.

Однак той факт, що людина, яка насправді є частиною біосфери, проникла в природу, може прискорити ці зміни, тим самим зменшуючи шанси, що біологічні організми можуть слідувати за змінами, оскільки еволюція є ще більш повільним процесом. Слід уявити, ніби клімат прямий (синій), а еволюція обернута навколо цієї лінії (зелена), таким чином не відстаючи від нього. Однак, якщо провести лінію набагато швидше (синій), ніж намалювати спіраль (зелений), тоді живі істоти не можуть встигати за зміною клімату.

Життя потребує енергії.

Ця енергія по-різному поглинається різними живими істотами. Я, наприклад, осіннього ранку у вигляді яблучно-коричної каші, хтось як шматочок медового тосту, а інший як смажене яйце. І наш не дуже старий, але тим більше старий золотистий ретрівер наполегливо чекає останнього шматочка сиру чи круасана, що залишився від сніданку.

Існує два види живих істот - будівельні та розкладаються організми. Будівельники виробляють органічну речовину, яку розкладачі усувають відповідно до їх назви, отримуючи таким чином поживні речовини та енергію для життя. Ми всі гетеротрофні, деградуючі або споживаючі організми. Автотрофні організми здатні виробляти органічну речовину, необхідну для живлення процесів, із простих неорганічних сполук, вуглекислого газу, води та мінеральних солей, використовуючи зовнішнє джерело енергії. Хемосинтезатори використовують хімічну енергію, а фотосинтезатори - світлову енергію - Сонце. Гетеротрофні організми живляться органічною речовиною, що виробляється автотрофами (тобто фактично світловою енергією).

Один з точки зору земного життя, але, мабуть, найважливішим процесом є фотосинтез. Вироблена органічна речовина, з одного боку, і Його «побічним продуктом» є кисень і, власне, озоновий шар, оскільки озон утворюється з кисню в стратосфері під впливом УФ-випромінювання, що є рівноважним станом, тобто кількість озону не змінюється з часом. Під світлом відбувається лише утворення та розкладання озону, якщо світла немає, концентрація озону залишається постійною, оскільки немає споживаючого та виробляючого механізму. Всі перераховані вище процеси є життєво важливими для життя на Землі.

Дуже просто під час фотосинтезу вода та вуглекислий газ перетворюються в глюкозу та кисень за допомогою світлової енергії. Його можна розділити на два паралельні відділи: світлий і темний. Світлова реакція відбувається у світловій фазі, коли енергія світла, поглинена зеленим хлорофілом (а також жовтим каротином і ксантофілом), згаданих вище, зв’язується і перетворюється в хімічну енергію. Темна фаза не відбувається в темряві, вона просто не вимагає світла, тоді вуглекислий газ захоплюється і перетворюється на вуглеводи, які потім використовуються рослиною. «Побічним продуктом» світлової секції є кисень.

Отож світло є важливим для рослин, воно також впливає на ріст і розмноження. Крива світлової реакції представляє мережевий фотосинтез як функцію опромінення. Ця крива показує вплив світла на фотосинтез, тобто рослину. Фотосинтез часто характеризується секвестрацією вуглекислого газу. Коли немає світла, немає поглинання вуглецю, і навіть рослини дихають як люди, виділяючи вуглекислий газ. Над точкою компенсації світла інтенсивність фотосинтезу також збільшується до певної точки насичення, поки що рослина залежить від світла, обмежена світлом. Після цього рослина вже отримує “достатньо” світла, йому не бракує, у картину з’являється інший фактор, який визначає та обмежує включення вуглекислого газу. Цей пункт компенсації світла також змінюється залежно від розвитку та виду.

Зображення: tankonyvtar.hu

Коли ми садимо його у своєму маленькому саду, на що ще звертаємо увагу? На додаток до того, чи любить наша рослина світло чи тінь, нам також потрібно враховувати температуру, оскільки взимку я не можу залишати струнко на вулиці, його потрібно віднести у льох! Різні види почуваються комфортно в різних температурних діапазонах, це також видно з їх фотосинтезу.

Зображення: tankonyvtar.hu

На біохімічні процеси впливає також температура. На малюнку (A) 380 ppm - це рівень атмосферної концентрації вуглекислого газу, який, на жаль, менший за сучасний рівень, оскільки за останні роки він перевищив 400 ppm. На малюнку (B) показано 6-700 ppm. Рослини С3 досягають світлового насичення фотосинтезу при меншій інтенсивності світла, тому вони "почуваються краще" в тіні, на відміну від рослин С4. Таким чином, у короткий термін підвищення концентрації вуглекислого газу збільшить інтенсивність фотосинтезу, якщо запаси води та інших поживних речовин достатні, а посухи немає, що незрозуміло на майбутнє. Також не слід забувати, що надлишок вуглекислого газу, який ми зазнали проблем, походить від людських джерел, оскільки він не має природного стоку. Цей надлишок надходить від рослинних і тваринних решток, що зберігаються протягом мільйонів років (викопне паливо).

Тож той факт, що у нас більше полів кукурудзи, ми не можемо значно зменшити кількість вуглекислого газу в атмосфері, оскільки кукурудза лише на короткий час зберігає вуглекислий газ., особливо якщо ми їмо його в кінотеатрі у вигляді попкорну, використовуємо отриману від нього енергію і видихаємо вуглекислий газ. Однак майте на увазі, що ми фактично використовуємо енергію Сонця вже тоді, оскільки ця енергія була пов’язана з кукурудзою.

Біосфера та атмосфера обмінюються водою, вугіллям та енергією, і такі процеси обміну є важливими формувачами клімату на Землі. Вимірюючи ці обмінні процеси, ми можемо створити емпірично розширені емпіричні моделі для апроксимації ключових змінних у біосфері. Приклад результату такого запуску моделі показаний на малюнку нижче:

Глобальні закономірності потоків вуглекислого газу, прихованого тепла та відчутного тепла в атмосфері суші, отримані від Едді-коваріації, супутникових та метеорологічних спостережень

На рисунку показано значення кореляції, тобто як значення GPP та TER у даному географічному районі пов'язані з температурою (червоним) та опадами (синім).
Але що означають ці мозаїчні слова? ГПП - це валове первинне виробництво, кількість вуглекислого газу, поглиненого рослинністю з атмосфери, що призводить до відновлення вуглекислого газу до вуглеводів під час фотосинтезу. Частина зв’язаного вуглецю витрачається рослиною на дихання, залишок вуглецю, зв’язаний з рослинним запасом, - це АЕС, тобто чисте первинне виробництво, що є збільшенням біомаси рослин. Дихальною діяльністю наземної екосистеми є ТЕР, яка також включає дихальну активність автотрофних та гетеротрофних організмів. Чистий баланс вуглецю в екосистемі - це кількість TER-GPP.

А що тоді зображують наведені вище карти? У субтропічних регіонах річні різниці в ГПП та ТЕР більш тісно пов’язані з міжрічними змінами опадів, що видно з темно-синього кольору. Темно-червоні ділянки, які вказують на прохолодні, холодні та вологі регіони, в цілому більш схильні до змін температури. У тропіках також домінують темно-синій і темно-червоний, через те, що дихання грунту набагато більше обмежується вологою, ніж температурою.

Як рослини пристосуються до майбутніх змін клімату (опадів, температури) - маловідома, активно досліджувана тема. У будь-якому випадку, ми не можемо покладатися на тропічні ліси, щоб вирішити нашу ситуацію, оскільки вони також використовують більшу частину виробленого кисню. З іншого боку, їх ефект, що змінює клімат, їх роль у регулюванні тепла та води Землі, яка є одним із опорних елементів кліматичної системи, безперечно і неймовірно велика.!