L'importance de la photosynthèse pour l'existence de la vie sur terre. L'essence et la signification de la photosynthèse. Le rôle cosmique des plantes

La photosynthèse est le seul processus dans la biosphère qui conduit à une augmentation de son énergie libre grâce à une source externe. L'énergie stockée dans les produits de la photosynthèse est la principale source d'énergie de l'humanité.

Chaque année, grâce à la photosynthèse, 150 milliards de tonnes de matière organique se forment sur Terre et environ 200 millions de tonnes d'oxygène libre sont libérées.

Le cycle de l'oxygène, du carbone et d'autres éléments impliqués dans la photosynthèse maintient la composition actuelle de l'atmosphère nécessaire à la vie sur Terre. La photosynthèse empêche l’augmentation de la concentration de CO2, empêchant ainsi la surchauffe de la Terre due à ce qu’on appelle « l’effet de serre ».

Puisque les plantes vertes représentent la base nutritionnelle directe ou indirecte de tous les autres organismes hétérotrophes, la photosynthèse satisfait les besoins alimentaires de tous les êtres vivants de notre planète. C'est la base la plus importante de l'agriculture et de la sylviculture. Bien que les possibilités d’influence ne soient pas encore grandes, elles sont encore utilisées dans une certaine mesure. En augmentant la concentration de dioxyde de carbone dans l'air à 0,1 % (contre 0,3 % dans l'atmosphère naturelle), il a été possible, par exemple, de tripler le rendement des concombres et des tomates.

Un mètre carré de surface de feuille produit environ un gramme de sucre en une heure ; cela signifie que toutes les plantes, selon une estimation approximative, éliminent de l'atmosphère entre 100 et 200 milliards de tonnes de C par an. Environ 60 % de cette quantité est absorbée par les forêts, occupant 30 % de la surface terrestre non couverte de glace, 32 % par les terres cultivées et les 8 % restants par les plantes des steppes et des zones désertiques, ainsi que par les villes et villages.

Une plante verte est capable non seulement d’utiliser du dioxyde de carbone et de créer du sucre, mais également de convertir des composés azotés et soufrés en substances qui composent son corps. Grâce au système racinaire, la plante reçoit des ions nitrate dissous dans l'eau du sol et les transforme dans ses cellules en acides aminés - les principaux composants de tous les composés protéiques. Les composants des graisses proviennent également de composés formés au cours de processus métaboliques et énergétiques. Les acides gras et le glycérol produisent des graisses et des huiles qui servent principalement de substances de réserve pour la plante. Les graines d'environ 80 % de toutes les plantes contiennent des graisses comme substance de réserve riche en énergie. La production de graines, de graisses et d’huiles joue un rôle important dans les industries agricoles et alimentaires.

Le type de photosynthèse le plus primitif est réalisé par des halobactéries qui vivent dans des environnements à teneur élevée (jusqu'à 30 %) en chlorure de sodium. Les organismes les plus simples capables de photosynthèse sont également les bactéries soufrées violettes et vertes, ainsi que les bactéries violettes non soufrées. L'appareil photosynthétique de ces organismes est beaucoup plus simple (un seul photosystème) que celui des plantes ; De plus, ils ne libèrent pas d’oxygène, puisqu’ils utilisent des composés soufrés plutôt que de l’eau comme source d’électrons. Ce type de photosynthèse est appelé bactérien. Cependant, les cyanobactéries (procaryotes capables de photodécomposer l'eau et de libérer de l'oxygène) ont une organisation plus complexe de l'appareil photosynthétique - deux photosystèmes fonctionnant de manière conjuguée. Chez les plantes, les réactions de photosynthèse sont réalisées dans un organite cellulaire spécialisé : le chloroplaste.

Toutes les plantes (des algues et mousses aux gymnospermes et angiospermes modernes) ont des caractéristiques communes dans l'organisation structurelle et fonctionnelle de l'appareil photosynthétique. Les chloroplastes, comme les autres plastes, se trouvent uniquement dans les cellules végétales. Leur membrane externe est lisse et la membrane interne forme de nombreux plis. Entre eux se trouvent des piles de bulles associées appelées grana. Ils contiennent des grains de chlorophylle, un pigment vert qui joue un rôle majeur dans le processus de photosynthèse. L'ATP est produite dans les chloroplastes et la synthèse des protéines se produit également. Pigments photosynthétiques :

Les principaux pigments qui absorbent les quanta de lumière lors de la photosynthèse sont les chlorophylles, pigments de nature Mg-porphyrine. Plusieurs formes de chlorophylles ont été découvertes, différant par leur structure chimique. Le spectre d'absorption de diverses formes de chlorophylles couvre les régions du spectre visible, proche ultraviolet et proche infrarouge (chez les plantes supérieures de 350 à 700 nm et chez les bactéries de 350 à 900 nm). La chlorophylle est le pigment principal et est caractéristique de tous les organismes qui effectuent la photosynthèse oxygénée, c'est-à-dire avec libération d'oxygène. Les algues vertes et euglènes, les mousses et les plantes vasculaires, en plus de la chlorophylle, contiennent de la chlorophylle b, dont la teneur est de 1/4 à 1/5 de la teneur en chlorophylle a. Il s'agit d'un pigment supplémentaire qui élargit le spectre d'absorption de la lumière. Dans certains groupes d'algues, principalement brunes et diatomées, la chlorophylle c sert de pigment supplémentaire, et chez les algues rouges, la chlorophylle d. Les bactéries violettes contiennent des bactériochlorophylles a et b, tandis que les bactéries soufrées vertes contiennent des bactériochlorophylles c et d ainsi que de la bactériochlorophylle a. D'autres pigments d'accompagnement participent également à l'absorption de l'énergie lumineuse - les caroténoïdes (pigments de nature polyisoprénoïde) chez les eucaryotes photosynthétiques et les phycobilines (pigments à structure tétrapyrrole ouverte) chez les cyanobactéries et les algues rouges. Chez les halobactéries, le seul pigment présent dans les membranes plasmiques est la protéine complexe bactériorhodopsine, dont la structure chimique est similaire à celle de la rhodopsine, le pigment visuel de la rétine.

Dans la cellule, les molécules de chlorophylle sont dans divers états agrégés (liés) et forment des complexes pigment-lipoprotéine, et avec d'autres pigments impliqués dans les processus d'absorption des quanta de lumière et de transfert d'énergie, elles sont associées aux protéines des membranes photosynthétiques (thylakoïdes). , formant ce que l'on appelle les complexes chlorophylle-protéine récoltant la lumière. À mesure que le degré d’agrégation et la densité de tassement des molécules augmentent, le maximum d’absorption des pigments se déplace vers la région des longueurs d’onde les plus longues du spectre. Le rôle principal dans l'absorption de l'énergie lumineuse appartient aux formes à ondes courtes impliquées dans les processus de migration d'énergie. La présence dans la cellule d'une série de formes de pigments spectralement similaires assure un degré élevé d'efficacité dans la migration d'énergie vers les centres photochimiques de réaction, où se trouvent les formes de pigments à longueur d'onde la plus longue, jouant le rôle de ce qu'on appelle des pièges à énergie.

Le processus de photosynthèse se compose de deux étapes successives et interconnectées : la lumière (photochimique) et l’obscurité (métabolique).

Pendant la phase lumineuse de la photosynthèse, trois processus se produisent :

• 1. Formation d'oxygène due à la décomposition de l'eau. Il est rejeté dans l'atmosphère.
• 2. Synthèse d'ATP.
• 3. Formation d'atomes d'hydrogène impliqués dans la formation des glucides.

Pendant la phase sombre de la photosynthèse, les processus suivants se produisent :

• 1. Conversion du dioxyde de carbone.
• 2. Formation de glucose.

La photosynthèse repose sur le processus redox, qui aboutit à la formation d'oxygène (O2), ainsi que de monosaccharides (glucose, etc.), qui sont transformés en amidon et stockés par la plante. Au cours du processus de photosynthèse, des monomères d'autres composés organiques sont également synthétisés - acides gras, glycérol, acides aminés. La signification de la photosynthèse :

• 1. Assimilation et transformation de l'énergie solaire gratuite avec formation de substances organiques, qui servent de nourriture aux organismes hétérotrophes.
• 2. Libération d'oxygène libre dans l'atmosphère, nécessaire à la respiration de tous les organismes vivants.
• 3. Assimilation du dioxyde de carbone de l'air atmosphérique, ce qui a un effet néfaste sur les organismes vivants.
• 4. Fournir à tous les organismes terrestres de l’énergie chimique convertie à partir de l’énergie du soleil.

Les plantes vertes jouent un rôle cosmique, agissant comme intermédiaire entre la vie sur Terre et le Soleil. Les plantes captent l'énergie des rayons du soleil, grâce à laquelle toute vie sur notre planète existe. Le processus de photosynthèse, réalisé à une échelle grandiose et cosmique, a radicalement transformé le visage de notre planète. Grâce à la photosynthèse, l'énergie solaire n'est pas entièrement dissipée dans l'espace, mais est stockée sous forme d'énergies chimiques de substances organiques. Grâce à la capacité des plantes vertes à libérer de l’oxygène pendant la photosynthèse, un pourcentage constant d’oxygène est maintenu dans l’air. Hormis les plantes vertes, il n’existe pas d’autre source d’oxygène libre dans la nature. Dans tous les organismes photosynthétiques, les processus photochimiques de l'étape lumineuse de la photosynthèse se produisent dans des membranes spéciales de conversion d'énergie appelées membranes thylakoïdes et sont organisés dans ce que l'on appelle la chaîne de transport d'électrons. Les réactions sombres de la photosynthèse ont lieu en dehors des membranes thylakoïdes (dans le cytoplasme chez les procaryotes et dans le stroma du chloroplaste chez les plantes). Ainsi, les étapes claires et sombres de la photosynthèse sont séparées dans l’espace et dans le temps.

Au cours de mes années d'étudiant, il m'a fallu plusieurs heures pour mémoriser toute la séquence de réactions qui se produisent lors de la photosynthèse. Mais que se passerait-il si nous quittions les complexités de la chimie et regardions ce processus d'un point de vue plus pratique, afin de comprendre ce que la photosynthèse fait pour la nature, quelle est sa signification immédiate ?

Un peu de chimie

Pour commencer, il convient de décrire brièvement les processus en cours. Pour une photosynthèse complète, les éléments importants suivants sont nécessaires :

• chlorophylle;
• dioxyde de carbone;
• soleil;
• éléments supplémentaires provenant du sol/environnement.

La plante utilise la chlorophylle pour capter la lumière, après quoi, à l'aide de minéraux, elle convertit le dioxyde de carbone en oxygène, produisant simultanément diverses substances telles que le glucose et l'amidon. C’est la production de ces substances qui constitue le but ultime des plantes, mais la production d’oxygène est plutôt un effet secondaire.

Le rôle de la photosynthèse pour l'atmosphère

Bien que l’oxygène ne soit qu’un produit secondaire, c’est ce que nous respirons, ainsi que la plupart des autres êtres vivants sur terre. Sans la photosynthèse, l’évolution ne serait pas arrivée aussi loin. Il n’y aurait pas d’organismes aussi complexes que les humains. Pour faire simple, les plantes utilisent la photosynthèse pour créer de l’air propice à la respiration et à la vie sur Terre.

Un fait intéressant est que les plantes respirent aussi, comme tous les organismes, et elles ont aussi besoin de l’oxygène qu’elles créent !

Le rôle de la photosynthèse dans la chaîne alimentaire

Seules les plantes captent la seule source d’énergie organique disponible sur notre planète : la lumière du soleil. Grâce à la photosynthèse, ils créent les nutriments mentionnés ci-dessus. Plus tard, tout au long de la chaîne alimentaire, ces substances se propagent davantage : des plantes aux herbivores, puis aux prédateurs, d'eux aux charognards et aux bactéries qui traitent les restes.

À la fin, je me suis souvenu des paroles du grand scientifique russe Kliment Artemyevich Timiryazev :

Toutes les substances organiques, où qu'elles se trouvent, proviennent de substances produites par la feuille.

De plus, le grand scientifique a qualifié la photosynthèse de processus véritablement cosmique, avec lequel il est difficile d'être en désaccord.

La photosynthèse est un processus unique de création de substances organiques à partir de substances inorganiques. C'est le seul processus sur notre planète associé à la conversion de l'énergie solaire en énergie des liaisons chimiques contenues dans les substances organiques. Ainsi, l'énergie des rayons solaires reçus de l'espace, stockée par les plantes vertes dans les glucides, les graisses et les protéines, assure l'activité vitale de l'ensemble du monde vivant - des bactéries à l'homme.

Scientifique russe exceptionnel de la fin du XIXe et du début du XXe siècle. Kliment Arkadyevich Timiryazev (1843-1920) a qualifié de cosmique le rôle des plantes vertes sur Terre. Il a écrit :

Toutes les substances organiques, aussi diverses soient-elles, peu importe où elles se trouvent, que ce soit dans une plante, un animal ou une personne, sont passées par la feuille et proviennent de substances produites par la feuille. Hors de la feuille, ou plutôt hors du grain de chlorophylle, il n’existe pas dans la nature de laboratoire où l’on isole la matière organique. Dans tous les autres organes et organismes, il se transforme, se transforme, mais ici il se reforme à partir de matière inorganique.

En plus de stocker de l’énergie et de nourrir presque toute la vie sur Terre, la photosynthèse est importante pour d’autres raisons.

Lors de la photosynthèse, de l'oxygène est libéré. L'oxygène est nécessaire au processus respiratoire. Pendant la respiration, le processus inverse de la photosynthèse se produit. Les substances organiques sont oxydées, détruites et de l'énergie est libérée, qui peut être utilisée pour divers processus vitaux (marcher, penser, grandir, etc.). Lorsqu’il n’y avait pas encore de plantes sur Terre, il n’y avait presque pas d’oxygène dans l’air. Les organismes vivants primitifs qui vivaient à cette époque oxydaient les substances organiques par d’autres moyens, sans l’aide de l’oxygène. Ce n'était pas efficace. Grâce à la respiration de l'oxygène, le monde vivant a pu se développer de manière large et complexe. Et l'oxygène dans l'atmosphère est apparu grâce aux plantes et au processus de photosynthèse.

Dans la stratosphère (c'est-à-dire au-dessus de la troposphère - la couche la plus basse de l'atmosphère), l'oxygène est transformé en ozone sous l'influence du rayonnement solaire. L'ozone protège la vie sur Terre des dangereux rayons ultraviolets du soleil. Sans la couche d’ozone, la vie n’aurait pas pu évoluer de la mer vers la terre.

Lors de la photosynthèse, le dioxyde de carbone est absorbé par l'atmosphère. Le dioxyde de carbone est libéré lors de la respiration. S'il n'était pas absorbé, il s'accumulerait dans l'atmosphère et influencerait, avec d'autres gaz, l'augmentation de ce qu'on appelle l'effet de serre. L'effet de serre est une augmentation de la température dans les couches inférieures de l'atmosphère. Dans le même temps, le climat pourrait commencer à changer, les glaciers commenceraient à fondre, le niveau des océans augmenterait, ce qui pourrait entraîner l'inondation des terres côtières et d'autres conséquences négatives.

Toutes les substances organiques contiennent l’élément chimique carbone. Ce sont les plantes qui le lient aux substances organiques (glucose), en le recevant des substances inorganiques (dioxyde de carbone). Et ils le font grâce au processus de photosynthèse. Par la suite, en « voyageant » à travers les chaînes alimentaires, le carbone se déplace d’un composé organique à un autre. En fin de compte, avec la mort des organismes et leur décomposition, le carbone se transforme à nouveau en substances inorganiques.

La photosynthèse est également importante pour l'humanité. Le charbon, la tourbe, le pétrole et le gaz naturel sont des restes de plantes et d'autres organismes vivants accumulés sur des centaines de millions d'années. Ils nous servent de source d’énergie supplémentaire, ce qui permet à la civilisation de se développer.

Photosynthèse est un ensemble de processus de synthèse de composés organiques à partir de composés inorganiques grâce à la conversion de l'énergie lumineuse en énergie de liaisons chimiques. Les organismes phototrophes comprennent les plantes vertes, certains procaryotes - cyanobactéries, bactéries soufrées violettes et vertes et flagellés végétaux.

Les recherches sur le processus de photosynthèse ont commencé dans la seconde moitié du XVIIIe siècle. Une découverte importante a été faite par l'éminent scientifique russe K. A. Timiryazev, qui a étayé la doctrine du rôle cosmique des plantes vertes. Les plantes absorbent la lumière du soleil et convertissent l'énergie lumineuse en énergie des liaisons chimiques des composés organiques qu'elles synthétisent. Ainsi, ils assurent la préservation et le développement de la vie sur Terre. Le scientifique a également étayé théoriquement et prouvé expérimentalement le rôle de la chlorophylle dans l’absorption de la lumière lors de la photosynthèse.

Les chlorophylles sont les principaux pigments photosynthétiques. Leur structure est similaire à celle de l'hémoglobine hème, mais contiennent du magnésium au lieu du fer. La teneur en fer est nécessaire pour assurer la synthèse des molécules de chlorophylle. Il existe plusieurs chlorophylles qui diffèrent par leur structure chimique. Obligatoire pour tous les phototrophes est chlorophylle a . Chlorophylleb trouvé dans les plantes vertes chlorophylle c – chez les diatomées et les algues brunes. Chlorophylle d caractéristique des algues rouges.

Les bactéries photosynthétiques vertes et violettes ont des caractéristiques particulières bactériochlorophylles . La photosynthèse bactérienne a de nombreux points communs avec la photosynthèse végétale. Cela diffère en ce que chez les bactéries, le donneur d'hydrogène est le sulfure d'hydrogène et chez les plantes, c'est l'eau. Les bactéries vertes et violettes n'ont pas de photosystème II. La photosynthèse bactérienne ne s'accompagne pas de libération d'oxygène. L’équation globale de la photosynthèse bactérienne est la suivante :

6C0 2 + 12H 2 S → C 6 H 12 O 6 + 12S + 6H 2 0.

La photosynthèse est basée sur le processus redox. Il est associé au transfert d'électrons des composés qui fournissent des donneurs d'électrons vers des composés qui les acceptent - des accepteurs. L'énergie lumineuse est convertie en énergie de composés organiques synthétisés (glucides).

Il existe des structures spéciales sur les membranes des chloroplastes - centres de réaction qui contiennent de la chlorophylle. Dans les plantes vertes et les cyanobactéries, il en existe deux photosystèmes – d'abord (je) Et deuxième (II) , qui ont des centres de réaction différents et sont interconnectés via un système de transfert d’électrons.

Deux phases de photosynthèse

Le processus de photosynthèse se compose de deux phases : claire et sombre.

Se produit uniquement en présence de lumière sur les membranes internes des mitochondries dans les membranes de structures spéciales - thylakoïdes . Les pigments photosynthétiques capturent les quanta de lumière (photons). Cela conduit à « l’excitation » de l’un des électrons de la molécule de chlorophylle. À l'aide de molécules porteuses, l'électron se déplace vers la surface externe de la membrane thylakoïde, acquérant une certaine énergie potentielle.

Cet électron dans photosystème I peut retrouver son niveau d’énergie et le restaurer. Le NADP (nicotinamide adénine dinucléotide phosphate) peut également être transmis. En interagissant avec les ions hydrogène, les électrons restaurent ce composé. Le NADP réduit (NADP H) fournit de l'hydrogène pour réduire le CO 2 atmosphérique en glucose.

Des processus similaires se produisent dans photosystème II . Les électrons excités peuvent être transférés au photosystème I et le restaurer. La restauration du photosystème II se produit grâce aux électrons fournis par les molécules d'eau. Les molécules d'eau se divisent (photolyse de l'eau) en protons d'hydrogène et en oxygène moléculaire, qui sont libérés dans l'atmosphère. Les électrons sont utilisés pour restaurer le photosystème II. Équation de photolyse de l'eau :

2Н 2 0 → 4Н + + 0 2 + 2е.

Lorsque les électrons de la surface externe de la membrane thylakoïde reviennent au niveau d’énergie précédent, de l’énergie est libérée. Il est stocké sous forme de liaisons chimiques de molécules d'ATP, qui sont synthétisées lors de réactions dans les deux photosystèmes. Le processus de synthèse de l'ATP avec l'ADP et l'acide phosphorique est appelé photophosphorylation . Une partie de l’énergie est utilisée pour évaporer l’eau.

Lors de la phase légère de la photosynthèse, des composés riches en énergie se forment : ATP et NADP H. Lors de la dégradation (photolyse) des molécules d'eau, de l'oxygène moléculaire est libéré dans l'atmosphère.

Les réactions ont lieu dans l'environnement interne des chloroplastes. Ils peuvent se produire aussi bien en présence de lumière que sans elle. Les substances organiques sont synthétisées (le C0 2 est réduit en glucose) en utilisant l'énergie formée dans la phase lumineuse.

Le processus de réduction du dioxyde de carbone est cyclique et est appelé Cycle de Calvin . Nommé d'après le chercheur américain M. Calvin, qui a découvert ce processus cyclique.

Le cycle commence par la réaction du dioxyde de carbone atmosphérique avec le ribulose biphosphate. Le processus est catalysé par une enzyme carboxylase . Le ribulose biphosphate est un sucre à cinq carbones combiné à deux unités d'acide phosphorique. Un certain nombre de transformations chimiques se produisent, chacune étant catalysée par sa propre enzyme spécifique. Comment se forme le produit final de la photosynthèse ? glucose , et le biphosphate de ribulose est également réduit.

L’équation globale du processus de photosynthèse est la suivante :

6C0 2 + 6H 2 0 → C 6 H 12 O 6 + 60 2

Grâce au processus de photosynthèse, l'énergie lumineuse du Soleil est absorbée et convertie en énergie des liaisons chimiques des glucides synthétisés. L'énergie est transférée aux organismes hétérotrophes via les chaînes alimentaires. Lors de la photosynthèse, le dioxyde de carbone est absorbé et l'oxygène est libéré. Tout l’oxygène atmosphérique est d’origine photosynthétique. Plus de 200 milliards de tonnes d’oxygène gratuit sont libérées chaque année. L'oxygène protège la vie sur Terre des rayons ultraviolets en créant un bouclier d'ozone dans l'atmosphère.

Le processus de photosynthèse est inefficace, puisque seulement 1 à 2 % de l’énergie solaire est convertie en matière organique synthétisée. Cela est dû au fait que les plantes n'absorbent pas suffisamment la lumière, qu'une partie est absorbée par l'atmosphère, etc. La majeure partie de la lumière solaire est réfléchie depuis la surface de la Terre vers l'espace.

La photosynthèse est le processus qui aboutit à la formation et à la libération d'oxygène par les cellules végétales et certains types de bactéries.

Notion de base

La photosynthèse n'est rien d'autre qu'une chaîne de réactions physiques et chimiques uniques. En quoi consiste-t-il ? Les plantes vertes, ainsi que certaines bactéries, absorbent la lumière du soleil et la convertissent en énergie électromagnétique. Le résultat final de la photosynthèse est l’énergie des liaisons chimiques de divers composés organiques.

Dans une plante exposée au soleil, les réactions redox se produisent dans un certain ordre. L'eau et l'hydrogène, qui sont des agents réducteurs donneurs, se déplacent sous forme d'électrons vers l'agent oxydant accepteur (dioxyde de carbone et acétate). En conséquence, des composés de glucides réduits se forment, ainsi que de l'oxygène libéré par les plantes.

Histoire de l'étude de la photosynthèse

Pendant des millénaires, l’homme était convaincu que la nutrition d’une plante passait par son système racinaire et par le sol. Au début du XVIe siècle, le naturaliste néerlandais Jan Van Helmont a mené une expérience de culture d'une plante en pot. Après avoir pesé le sol avant la plantation et après que la plante ait atteint une certaine taille, il a conclu que tous les représentants de la flore recevaient des nutriments principalement de l'eau. Les scientifiques ont adhéré à cette théorie pendant les deux siècles suivants.

Une hypothèse inattendue mais correcte sur la nutrition des plantes a été formulée en 1771 par le chimiste anglais Joseph Priestley. Les expériences qu'il a menées ont prouvé de manière convaincante que les plantes sont capables de purifier un air auparavant impropre à la respiration humaine. Un peu plus tard, il a été conclu que ces processus sont impossibles sans la participation de la lumière solaire. Les scientifiques ont découvert que les feuilles des plantes vertes font plus que simplement convertir le dioxyde de carbone qu’elles reçoivent en oxygène. Sans ce processus, leur vie est impossible. Avec l'eau et les sels minéraux, le dioxyde de carbone sert de nourriture aux plantes. C'est la principale signification de la photosynthèse pour tous les représentants de la flore.

Le rôle de l'oxygène pour la vie sur Terre

Les expériences menées par le chimiste anglais Priestley ont aidé l'humanité à expliquer pourquoi l'air de notre planète reste respirable. Après tout, la vie persiste malgré l’existence d’un grand nombre d’organismes vivants et d’innombrables incendies.

L’émergence de la vie sur Terre il y a des milliards d’années était tout simplement impossible. L'atmosphère de notre planète ne contenait pas d'oxygène libre. Tout a changé avec l’avènement des plantes. Aujourd’hui, tout l’oxygène présent dans l’atmosphère est le résultat de la photosynthèse se produisant dans les feuilles vertes. Ce processus a changé l’apparence de la Terre et a donné une impulsion au développement de la vie. Cette importance inestimable de la photosynthèse n'a été pleinement prise en compte par l'humanité qu'à la fin du XVIIIe siècle.

Il n’est pas exagéré de dire que l’existence même des humains sur notre planète dépend de l’état du monde végétal. L'importance de la photosynthèse réside dans son rôle moteur dans l'apparition de divers processus de la biosphère. À l'échelle mondiale, cette étonnante réaction physico-chimique conduit à la formation de substances organiques à partir de substances inorganiques.

Classification des processus de photosynthèse

Trois réactions importantes se produisent dans une feuille verte. Ils représentent la photosynthèse. Le tableau dans lequel ces réactions sont enregistrées est utilisé dans l'étude de la biologie. Ses lignes comprennent :

Photosynthèse;
- les échanges gazeux ;
- évaporation de l'eau.

Les réactions physicochimiques qui se produisent dans la plante à la lumière du jour permettent aux feuilles vertes de libérer du dioxyde de carbone et de l'oxygène. Dans le noir - seulement le premier de ces deux composants.

La synthèse de la chlorophylle dans certaines plantes se produit même sous un éclairage faible et diffus.

Principales étapes

Il existe deux phases de la photosynthèse, étroitement liées les unes aux autres. Dans un premier temps, l'énergie des rayons lumineux est convertie en composés à haute énergie ATP et en agents réducteurs universels NADPH. Ces deux éléments sont les principaux produits de la photosynthèse.

Au deuxième stade (sombre), l’ATP et le NADPH résultants sont utilisés pour fixer le dioxyde de carbone jusqu’à ce qu’il soit réduit en glucides. Les deux phases de la photosynthèse ne diffèrent pas seulement par le temps. Ils se produisent également dans différents espaces. Pour quiconque étudie le thème de la « photosynthèse » en biologie, un tableau avec une indication précise des caractéristiques des deux phases aidera à une compréhension plus précise du processus.

Mécanisme de production d'oxygène

Une fois que les plantes ont absorbé le dioxyde de carbone, les nutriments sont synthétisés. Ce processus se produit dans les pigments verts appelés chlorophylles lorsqu’ils sont exposés au soleil. Les principaux composants de cette réaction étonnante sont :

Lumière;
- les chloroplastes ;
- eau;
- le dioxyde de carbone ;
- température.

Séquence de photosynthèse

Les plantes produisent de l’oxygène par étapes. Les principales étapes de la photosynthèse sont les suivantes :

Absorption de la lumière par les chlorophylles ;
- division de l'eau issue du sol en oxygène et hydrogène par les chloroplastes (organites intracellulaires de pigment vert) ;
- le mouvement d'une partie de l'oxygène vers l'atmosphère et l'autre pour le processus respiratoire des plantes ;
- formation de molécules de sucre dans les granules protéiques (pyrénoïdes) des plantes ;
- production d'amidons, de vitamines, de graisses, etc. en mélangeant du sucre avec de l'azote.

Même si la photosynthèse nécessite la lumière du soleil, cette réaction peut également se produire sous la lumière artificielle.

Le rôle de la flore pour la Terre

Les processus fondamentaux se produisant dans une feuille verte ont déjà été étudiés de manière assez approfondie par la science biologique. L'importance de la photosynthèse pour la biosphère est énorme. C'est la seule réaction qui conduit à une augmentation de la quantité d'énergie libre.

Au cours du processus de photosynthèse, cent cinquante milliards de tonnes de substances organiques se forment chaque année. De plus, durant cette période, les plantes libèrent près de 200 millions de tonnes d’oxygène. À cet égard, on peut affirmer que le rôle de la photosynthèse est énorme pour toute l'humanité, puisque ce processus constitue la principale source d'énergie sur Terre.

Au cours d’une réaction physique et chimique unique, le cycle du carbone, de l’oxygène et de nombreux autres éléments se produit. Cela implique une autre importance importante de la photosynthèse dans la nature. Cette réaction maintient une certaine composition de l’atmosphère dans laquelle la vie sur Terre est possible.

Un processus se produisant dans les plantes limite la quantité de dioxyde de carbone, l’empêchant ainsi de s’accumuler à des concentrations accrues. C'est également un rôle important pour la photosynthèse. Sur Terre, grâce aux plantes vertes, ce qu'on appelle l'effet de serre n'est pas créé. La flore protège de manière fiable notre planète contre la surchauffe.

La flore comme base de la nutrition

Le rôle de la photosynthèse est important pour la foresterie et l'agriculture. Le monde végétal constitue la base nutritionnelle de tous les organismes hétérotrophes. Cependant, l'importance de la photosynthèse ne réside pas seulement dans l'absorption du dioxyde de carbone par les feuilles vertes et dans la production d'un produit fini résultant d'une réaction unique comme le sucre. Les plantes sont capables de transformer les composés azotés et soufrés en substances qui composent leur corps.

Comment cela se produit-il ? Quelle est l’importance de la photosynthèse dans la vie végétale ? Ce processus est réalisé grâce à la production d’ions nitrate par la plante. Ces éléments se trouvent dans l’eau du sol. Ils pénètrent dans la plante par le système racinaire. Les cellules d'un organisme vert transforment les ions nitrate en acides aminés, qui constituent les chaînes protéiques. Le processus de photosynthèse produit également des composants gras. Ce sont d’importantes substances de réserve pour les plantes. Ainsi, les graines de nombreux fruits contiennent de l’huile nutritive. Ce produit est également important pour l’homme, car il est utilisé dans les industries alimentaires et agricoles.

Le rôle de la photosynthèse dans la production végétale

Dans la pratique mondiale des entreprises agricoles, les résultats de l'étude des modèles de base du développement et de la croissance des plantes sont largement utilisés. Comme vous le savez, la base de la formation des cultures est la photosynthèse. Son intensité dépend à son tour du régime hydrique des cultures, ainsi que de leur nutrition minérale. Comment une personne parvient-elle à augmenter la densité des cultures et la taille des feuilles afin que la plante utilise au maximum l'énergie du soleil et capte le dioxyde de carbone de l'atmosphère ? Pour y parvenir, les conditions de nutrition minérale et d’approvisionnement en eau des cultures agricoles sont optimisées.

Il a été scientifiquement prouvé que le rendement dépend de la superficie des feuilles vertes, ainsi que de l'intensité et de la durée des processus qui s'y déroulent. Mais en même temps, une augmentation de la densité des cultures entraîne un ombrage des feuilles. La lumière du soleil ne peut pas y pénétrer et, en raison de la détérioration de la ventilation des masses d'air, le dioxyde de carbone y pénètre en petits volumes. En conséquence, l'activité du processus de photosynthèse diminue et la productivité des plantes diminue.

Le rôle de la photosynthèse pour la biosphère

Selon les estimations les plus approximatives, seules les plantes autotrophes vivant dans les eaux de l'océan mondial convertissent chaque année entre 20 et 155 milliards de tonnes de carbone en matière organique. Et ce malgré le fait qu'ils n'utilisent l'énergie des rayons solaires qu'à hauteur de 0,11 %. Quant aux plantes terrestres, elles absorbent annuellement de 16 à 24 milliards de tonnes de carbone. Toutes ces données indiquent de manière convaincante l’importance de la photosynthèse dans la nature. Ce n'est qu'à la suite de cette réaction que l'atmosphère est reconstituée en oxygène moléculaire nécessaire à la vie, nécessaire à la combustion, à la respiration et à diverses activités industrielles. Certains scientifiques pensent que lorsque les niveaux de dioxyde de carbone dans l’atmosphère augmentent, le taux de photosynthèse augmente. Dans le même temps, l’atmosphère se reconstitue avec l’oxygène manquant.

Le rôle cosmique de la photosynthèse

Les plantes vertes sont des intermédiaires entre notre planète et le Soleil. Ils captent l'énergie du corps céleste et assurent l'existence de la vie sur notre planète.

La photosynthèse est un processus dont on peut discuter à l’échelle cosmique, puisqu’elle a contribué autrefois à la transformation de l’image de notre planète. Grâce à la réaction qui se produit dans les feuilles vertes, l'énergie des rayons solaires ne se dissipe pas dans l'espace. Il se transforme en énergie chimique des substances organiques nouvellement formées.

La société humaine a besoin des produits de la photosynthèse non seulement pour se nourrir, mais aussi pour ses activités économiques.

Cependant, les rayons du soleil qui tombent actuellement sur notre Terre ne sont pas les seuls à être importants pour l’humanité. Les produits de la photosynthèse obtenus il y a des millions d'années sont extrêmement nécessaires à la vie et aux activités de production. On les trouve dans les entrailles de la planète sous forme de couches de charbon, de gaz et de pétrole combustibles et de gisements de tourbe.