ФІЗІОЛОГІЯ ТА БІОХІМІЯ РОСЛИН

Опорний конспект лекцій

5. ФОТОСИНТЕЗ

Космічна роль рослин

Фотосинтез - єдиний процес на Землі, який відбувається в грандіозних масштабах і пов'язаний з перетворенням Е сонячного світла в Е хімічних зв'язків. Ця космічна Е, нагромаджена зеленими рослинами, становить основу для життєдіяльності всіх інших гетеротрофних організмів на Землі від бактерій до людини.

Виділяють 5 аспектів космічної та планетарної ролі рослин.

1. Нагромадження органічної маси

У процесі ф/с наземні рослини утворюють 100-170 млрд. т, а рослини океанів — 60-70 млрд. т біомаси в рік (у перерахунку на суху речовину). Загальна маса рослин на Землі дорівнює 2 400 млрд. т (на 90% - це целюлоза). Загальна маса тварин і мікроорганізмів - 23 млрд. т, що становить приблизно 1% від рослинної біомаси.

За час існування на Землі органічні залишки живого скупчувалися й модифікувалися. На суші вони представлені у вигляді підстилки, гумусу і торфу, із яких за певних умов у товщі літосфери формувалося вугілля.

В океанах органічні рештки входили до складу осадових порід. При опусканні до глибинних шарів літосфери з цих залишків утворилися газ і нафта.

Маса органічної речовини підстилки, торфу й гумусу оцінюється в 190, 220, 2 500 млрд. т відповідно, нафти й газу — 10 000-12 000 млрд. т, а осадових порід — 20 000 000 млрд. т.

Особливо інтенсивне нагромадження мертвих органічних залишків відбувалося 300 млн. років тому в палеозойську еру.

2. Забезпечення сталого вмісту СО₂ в атмосфері

Утворення порід у величезних масштабах виводило значну кількість СО₂ із кругообігу вуглецю. В атмосфері ставало все менше СО₂ і тепер його кількість становить лише 0,03% (711 млрд. т). У кайнозойській ері вміст диоксиду вуглецю в атмосфері стабілізувався й спостерігалися лише сезонні його коливання.

Цій стабілізації сприяє збалансоване зв'язування (ф/с) і вивільнення СО₂, що відбувається в глобальних масштабах. Щорічне надходження СО₂ до атмосфери зумовлено: диханням рослин - 10; диханням і бродінням мікроорганізмів - 25; диханням тварин і людей - 1,6; виробничою діяльністю - 5; геохімічними процесами - 0,1 млрд. т. (разом приблизно 41,7 млрд. т).

Потужним резервом диоксиду вуглецю є Світовий океан, у водах якого знаходиться в 60 разів більше СО₂, ніж в атмосфері.

Таким чином, фотосинтез, а також дихання організмів і карбонатна система океану підтримують відносно сталий рівень СО₂ у повітрі.

В останні роки спостерігається збільшення вмісту СО₂ в атмосфері на 0,23% щорічно.

3. Парниковий ефект

Вуглекислий газ і вода поглинають інфрачервоне випромінювання сонця і, таким чином, зберігають значну кількість тепла на Землі (парниковий ефект). Як згадувалося вище, живі організми постачають 85% СО₂, який щорічно надходить до атмосфери.

Тенденція до зростання вмісту СО₂ може спричинити зростання середньої температури на поверхні Землі, що ймовірно буде негативно впливати на довкілля. Однак цілком можливо, що це призведе до посилення ф/с, який ліквідує надлишок СО₂. Таким чином, рослини нівелюють небажані наслідки парникового ефекту.

4. Нагромадження кисню в атмосфері

Спочатку кисень був наявний в атмосфері у мізерних кількостях, тепер він становить 21%. Поява й накопичення О₂ у повітрі пов'язані з діяльністю зелених рослин. Щорічно вони постачають до атмосфери 70-120 млрд. т О₂. Цей кисень необхідний для дихання всіх живих організмів.

5. Озоновий екран

Важливий результат виділення рослинами кисню - утворення озонового екрана у верхніх шарах атмосфери на висоті 25 км.

Озон (О₃) утворюється в результаті фотодисоціації молекули О₂ під дією сонячної радіації. Озон затримує більшу частину ультрафіолетових променів (240290 нм), які згубно впливають на все живе.

Руйнування озонового екрану - серйозна проблема охорони біосфери.