5.1: Огляд фотосинтезу

Мета навчання

Наприкінці цього розділу ви зможете:

Узагальнити процес фотосинтезу
Поясніть значення фотосинтезу для інших живих істот
Визначте реактиви та продукти фотосинтезу
Опишіть основні структури, що беруть участь у фотосинтезі

Енергія, яка використовується у процесі фотосинтезу, постійно надходить в екосистеми нашої планети і передається від одного організму до іншого. Отже, прямо чи опосередковано процес фотосинтезу забезпечує більшу частину енергії, необхідної живим істотам на землі.

Фотосинтез також призводить до викиду кисню в атмосферу. Словом, їсти і дихати, люди майже повністю залежать від організмів, які здійснюють фотосинтез.

Концепція в дії

Клацніть на наступне посилання, щоб дізнатись більше про фотосинтез.

Деякі організми можуть здійснювати фотосинтез, а інші - ні. Автотроф - це організм, який може виробляти власну їжу. Грецьке коріння слова автотроф означає «само» (авто) «годівниця» (троф). Рослини - найвідоміші автотрофи, але існують і інші, включаючи певні типи бактерій та водоростей (рис. 5.2). Океанічні водорості вносять величезну кількість їжі та кисню до глобальних харчових ланцюгів. Рослини також є фотоавтотрофами, типом автотрофа, який використовує сонячне світло та вуглець з вуглекислого газу для синтезу хімічної енергії у вигляді вуглеводів. Всі організми, що проводять фотосинтез, потребують сонячного світла.

Малюнок 5.2 (а) Рослини, (б) водорості та (в) певні бактерії, звані ціанобактеріями, є фотоавтотрофами, які можуть здійснювати фотосинтез. Водорості можуть рости на величезних ділянках води, часом повністю покриваючи поверхню. (кредит a: Стів Гіллебранд, Служба рибного господарства та дикої природи США; кредит b: “евтрофікація та гіпоксія”/Flickr; кредит c: NASA; дані шкали від Метта Рассела)

Гетеротрофи - це організми, не здатні до фотосинтезу, тому вони повинні отримувати енергію та вуглець з їжею, споживаючи інші організми. Грецьке коріння слова гетеротроф означає "інший" (гетеро) "живильник" (троф), що означає, що їхня їжа походить від інших організмів. Навіть якщо харчовий організм - це інша тварина, ця їжа веде свій початок від автотрофів та процесу фотосинтезу. Люди - гетеротрофи, як і всі тварини. Гетеротрофи безпосередньо чи опосередковано залежать від автотрофів. Олені та вовки - гетеротрофи. Олень отримує енергію, поїдаючи рослини. Вовк, що їсть оленя, отримує енергію, яка спочатку надходила від рослин, з’їдених цим оленем. Енергія рослини надходила від фотосинтезу, і тому це єдиний автотроф у цьому прикладі (рис. 5.3). Використовуючи ці міркування, вся їжа, яку їдять люди, також посилається на автотрофи, які проводять фотосинтез.

Рисунок 5.3 Енергія, що зберігається в молекулах вуглеводів від фотосинтезу, проходить через харчовий ланцюг. Хижак, який поїдає цих оленів, отримує енергію, яка виникла у фотосинтетичній рослинності, яку споживав олень. (кредит: Стів ВанРіпер, Служба охорони риби та дикої природи США)

Фотосинтез у продуктовому магазині

Основні продуктові магазини Сполучених Штатів організовані у такі відділи, як молочні продукти, м'ясопродукти, продукція, хліб, крупи тощо. Кожен прохід містить сотні, якщо не тисячі, різних товарів, які споживачі можуть купувати та споживати (Рисунок 5.4).

Хоча існує велика різноманітність, кожен предмет посилається на фотосинтез. М’ясо та молочні продукти пов’язані з фотосинтезом, оскільки тварин годували рослинною їжею. Хліб, крупи та макаронні вироби здебільшого походять із зерен, які є насінням фотосинтезуючих рослин. А десерти та напої? Всі ці продукти містять цукор - основну молекулу вуглеводів, що отримується безпосередньо в результаті фотосинтезу. Зв’язок фотосинтезу стосується кожного прийому їжі та кожної їжі, яку вживає людина.

Для фотосинтезу в якості вихідних реагентів потрібні сонячне світло, вуглекислий газ та вода (рис. 5.5). Після завершення процесу фотосинтез виділяє кисень і виробляє молекули вуглеводів, найчастіше глюкози. Ці молекули цукру містять енергію, необхідну живим істотам для виживання.

Рисунок 5.5 Фотосинтез використовує сонячну енергію, вуглекислий газ і воду для виділення кисню для отримання енергетичних молекул цукру. Фотосинтез - це походження продуктів, що складають основні елементи раціону людини. (кредит: Associação Brasileira de Supermercados)

Складні реакції фотосинтезу можна узагальнити за хімічним рівнянням, наведеним на рисунку 5.6.