Existencia živých bytostí na Zemi, vrátane ľudí, je nemožná bez dýchania. Spotrebou kyslíka z prostredia človek vydýcha oxid uhličitý. Teoreticky by tento životne dôležitý plyn mal skončiť. Vzduchové hmoty sa nimi však neustále dopĺňajú. Takáto reakcia je možná, pretože rastliny počas dýchania uvoľňujú kyslík O2. Všetky rastliny sú autotrofy, ktoré premieňajú chemické prvky zemskej kôry na zložky voľne žijúcich živočíchov, pričom uvoľňujú kyslík. Bez ich účasti by preto bola prítomnosť biotickej hmoty na Zemi otázna.
Koncept a faktory fotosyntézy
Konzumáciou slnečného svetla rastliny uvoľňujú kyslík prostredníctvom fotosyntézy. Zároveň produkujú rôzne prvky obsahujúce uhlík, ktoré spotrebúvajú biologické bytosti.
Zástupcovia flóry obsahujú pigment – chlorofyl, ktorý ich sfarbuje do zelena. Táto zložka zachytáva slnečné žiarenie. Vďaka tomu dochádza v rastlinách k fotosyntéze, oficiálne objavenej v roku 1771. Samotný termín vznikolneskôr - v roku 1877.
Povinným faktorom v priebehu reakcie je absorpcia slnečného svetla alebo umelo vytvoreného svetla chlorofylom. Najpriaznivejšie však na živé organizmy pôsobia prirodzené ultrafialové vlny vychádzajúce zo slnka. V miernych zemepisných šírkach pripadá aktivácia fotosyntézy v prírodnom prostredí na teplé ročné obdobie, keďže dĺžka denného svetla je dlhšia a rastliny majú aj zelené výhonky a listy, ktoré na jeseň vädnú.
Na realizáciu tejto komplexnej transformácie sú okrem slnečného žiarenia a chlorofylu potrebné CO2, H2O a minerálne prvky, ktoré sa získavajú hlavne z pôdy cez korene.
Miesto implementácie
Fotosyntéza prebieha vo vnútri rastlinných buniek, v malých organelách – chloroplastoch. Obsahujú pigment chlorofyl, ktorý im dáva zelenú farbu.
Táto náročná premena prebieha hlavne v zelených listoch, ako aj v zelených plodoch, výhonkoch. Najvyšší obsah chlorofylu sa nachádza v listoch, pretože veľká plocha umožňuje absorbovať značné množstvo svetla, a preto je na reakciu viac energie.
Aký je proces?
Proces premeny látok v rastlinách, ktoré produkujú kyslík, je pomerne komplikovaný. Najprv rastlina zachytáva slnečné lúče pomocou chlorofylu. Zároveň svojimi koreňmi nasáva vodu z pôdy, ktorá obsahuje rôzne minerály, spotrebúva CO2 zo vzduchu a vody. Chlorofyl premieňa H2O, stopové prvky a CO2 na organické zlúčeniny. V tejto chvíli rastliny uvoľňujú kyslík do atmosféry a niektoré idú dýchať.
Fotosyntéza zahŕňa dve vzájomne závislé, ale úplne odlišné fázy: svetlo a tmu. Prvá fáza sa vykonáva iba vo svetle, bez ktorého to nie je možné. V tme neustála prítomnosť CO2.
Fáza svetla
Absolútnou podmienkou pre realizáciu procesov v tejto fáze je prítomnosť svetla, aktivujúceho chlorofyl. V tomto prípade rozdeľuje molekulu vody na H2 a O2. Všetko sa deje vo vnútri chloroplastov, v membránou obmedzených kompartmentoch – tylakoidoch. Výsledkom je, že sa syntetizuje organická zlúčenina ATP, akýsi zdroj energie v biologických procesoch. Prichádza čas, keď rastliny uvoľňujú kyslík.
Fáza temna
Prebieha v stróme chloroplastov a nazýva sa tma, pretože tu procesy môžu prebiehať bez prítomnosti svetla, teda nepretržite.
Po prvé, je tu povinná neustála absorpcia a fixácia oxidu uhličitého z prostredia. Potom nastáva séria premien, ktorá končí tvorbou glukózy (prírodného cukru), aminokyselín, mastných kyselín, glycerolu a ďalších dôležitých organických zlúčenín. Energia na uskutočnenie reakcií sa odoberá z ATP a NADP-H2 vytvorených vo fáze svetla.
Rastlinný dych
Ako predstavitelia živej hmoty rastliny dýchajú. Navyše absorbuje a uvoľňuje O2 a oxid uhličitý. Iba v rastlinách sa počas procesu fotosyntézy spotrebúva CO2 a uvoľňuje sa O2. Je pozoruhodné, že sa uvoľňuje oveľa viac kyslíka, ako sa spotrebuje na dýchanie. V dôsledku toho rastlina v celkovom množstve na svetle uvoľňuje hlavne kyslík absorbovaním CO2. Súčasne prebieha aj proces dýchania, avšak spotreba O2 a odstraňovanie oxidu uhličitého prebieha v oveľa menšom rozsahu.
V tme rastliny spravidla absorbujú kyslík a uvoľňujú oxid uhličitý, čiže dýchajú. Rastliny ako také nemajú dýchací systém: absorbujú kyslík z celého povrchu, hlavne z listov.
Rastliny, ktoré v tme uvoľňujú kyslík
Väčšina rastlín energicky vydáva kyslík na svetle a bez neho ho naopak spotrebúva. Z tohto dôvodu sa väčšinou neodporúča dávať ich do spálne. Ale pre niektoré rastliny sa všetko deje naopak.
Napríklad Kalanchoe, Benjaminov fikus a orchidey dynamicky dávajú O2 kedykoľvek počas dňa. K rastlinám, ktoré v noci uvoľňujú kyslík, patrí aloe, ktorá okrem iného dezinfikuje vzduch od mikróbov a vyťahuje z neho škodlivé látky. Pravdepodobne každý vie o prospešných vlastnostiach tohto jedinečného sukulentu.
Najsilnejším čističom prostredia je sansevieria, ktorá pomáha posilňovať imunitný systém ľudí. Tento druh zahŕňa aj pelargónie, ktoré sú schopné zničiť akékoľvekbaktérie a dokonca aj niektoré vírusy. Má antidepresívne vlastnosti: jeho vôňa môže zmierniť neurózu, nespavosť, stres a nervové napätie.
Význam fotosyntézy pre našu planétu
Podľa vedcov planéta Zem vznikla zo slnečnej hmloviny a v jej atmosfére spočiatku nebol žiadny kyslík. Vznik takéhoto životne dôležitého plynu bol možný práve vďaka fotosyntéze. V dôsledku toho sa objavilo dýchanie kyslíkom, ktoré je vlastné takmer všetkým živým bytostiam. Kyslík prispel k vytvoreniu prirodzenej obrany planéty pred ultrafialovým žiarením zo slnka – ozónovej vrstvy. Táto okolnosť priala evolúcii: vypustenie živých organizmov z oceánu na pevninu.
Je tiež veľmi dôležité, aby rastliny, ktoré produkujú kyslík, spotrebovávali aj oxid uhličitý z atmosféry. Nadbytok CO2 spôsobuje skleníkový efekt, ktorý je zlý pre klímu a živé organizmy.
V prípade neprítomnosti fotosyntézy by v atmosfére planéty bolo nadbytočné množstvo CO2. V dôsledku toho by väčšina živých organizmov nemohla dýchať a zomrela by. Fotosyntéza určuje stabilitu zloženia plynu v atmosférickom obale Zeme. Stromy sú pľúcami našej planéty. Preto je veľmi dôležité chrániť ich pred odlesňovaním a požiarmi a vysádzať v osadách viac vegetácie.
Kolosálna hodnota fotosyntézy spočíva v tom, že z jednoduchých minerálnych prvkov vznikajú rôzne organické zlúčeniny. Ukazuje sa, že všetkoživot na Zemi vďačí za svoju existenciu tomuto úžasnému procesu.
Okrem toho, rastliny žerie obrovské množstvo zvierat. Organické zlúčeniny vytvorené a nahromadené rastlinami sú tiež potravou a zdrojom energie. Za miliardy rokov sa v útrobách Zeme nahromadili veľké ložiská organickej hmoty (ropa, uhlie a iné).
Ľudia využívajú produkty fotosyntézy nielen v potravinárstve a liečbe, ale aj v ekonomických činnostiach ako stavebný materiál a rôzne suroviny.
