Fotosyntéza je životne dôležitý proces, pri ktorom rastliny produkujú kyslík. Spočíva v syntéze organických zlúčenín za účasti oxidu uhličitého odoberaného zo vzduchu, vody s minerálnymi soľami získaných z pôdy a slnečnej energie.
V tomto procese sa svetelná energia premieňa na chemickú energiu. Takto sa vyživujú zelené rastliny a niektoré baktérie s príslušnými asimilačnými pigmentmi. Kyslík vznikajúci pri fotosyntéze je nevyhnutný pre život ako pre človeka, tak aj pre mnohé iné živé organizmy, a preto je starostlivosť o zeleň taká dôležitá. Ak by rastliny uhynuli, Zemi by došiel kyslík, čo by samozrejme zabilo všetky ostatné organizmy.
Čo určuje intenzitu fotosyntézy?
Fotosyntéza môže byť rýchlejšia alebo pomalšia v závislosti od niekoľkých dôležitých faktorov. Najdôležitejším faktorom je samozrejme množstvo svetla, ktoré sa k rastline dostane. Čím väčšia je intenzita svetelných lúčov dopadajúcich na listy a stonku, tým rýchlejšie prebehne fotosyntéza. Každá rastlina má svoje obľúbené svetlé farby. Niektoré z nich najviac absorbujú modré svetlo, iné uprednostňujú žlté a zelené svetlo.
Všetko závisí od druhu a chemickej štruktúry asimilačného pigmentu vo vnútri rastliny. Za priaznivých podmienok môžu rastliny (hlavne ich listy) spotrebovať asi 5 % svetelnej energie na jej premenu na chemickú energiu.
Keďže oxid uhličitý CO2 je potravou pre rastliny, pri fotosyntéze má veľký význam aj množstvo tohto plynu vo vzduchu. Čím vyššia je koncentrácia oxidu uhličitého, tým rýchlejšie prebieha premena energie. Toto tvrdenie však neplatí pre vysoké koncentrácie plynov, pretože koncentrácie CO2 nad 1 % inhibujú fotosyntézu a navyše vysoké koncentrácie oxidu uhličitého môžu byť pre rastliny toxické.
Proces premeny energie v rastlinách môže byť obmedzený teplotou. Ako môžete ľahko uhádnuť, rastliny fotosyntetizujú iba v určitom teplotnom rozsahu. Horské rastliny, ktoré sú odolnejšie ako spodné kvety, dokážu prežiť aj mrazy, no siahajú tesne pod nulu.
Toto je spodná hranica proti fotosyntéze. Tolerancia vysokej teploty je oveľa vyššia, pretože horná hranica je až 55 stupňov Celzia. Množstvo vody, ku ktorému má rastlina prístup, sa priamo nezúčastňuje fotosyntézy, ale nepriamo môže nedostatok vody celý proces výrazne brzdiť.
Dehydrovaná rastlina uzavrie alebo úplne uzavrie prieduchy, čo jej do značnej miery bráni absorbovať oxid uhličitý, a tým výrazne znižuje účinnosť fotosyntézy.
Význam fotosyntézy pre životné prostredie
Fotosyntéza je prirodzený proces, ktorý má veľký význam pre všetky živé organizmy na Zemi. Bez fotosyntézy by bol život na Zemi prakticky nemožný. Bez kyslíka a iných produktov fotosyntézy by sme nemohli jesť, spracovávať energiu a predovšetkým dýchať.
Samozrejme, kľúčovým faktorom je kyslík, ktorý je pre aeróbne organizmy absolútne nevyhnutný v procese respiračnej fosforylácie, ktorá je najdôležitejšou fázou dýchania. Toto však nie je jediná funkcia tohto plynu. Atmosférický kyslík v stratosfére tiež prispieva k tvorbe ozónu, teda kyslíka s tromi atómovými molekulami.
Lúče ultrafialového žiarenia zo slnka interagujú s molekulami atmosférického kyslíka, čo vedie k vytvoreniu dvoch samostatných molekúl kyslíka. Potom jeden z nich reaguje s dvojitou molekulou kyslíka a vytvára ozón.
Takzvaný ozónová vrstva, ktorá chráni našu planétu pred škodlivými účinkami nebezpečných slnečných lúčov a pomáha udržiavať správnu teplotu na Zemi.
Zaujímavosťou je, že aj samotné rastliny potrebujú na dýchanie kyslík, najmä počas takzvanej temnej fázy fotosyntézy. Percento spotrebovaného kyslíka v pomere k vyprodukovanému kyslíku je však zanedbateľné. Rastliny sú nevyčerpateľným zdrojom kyslíka a energie. Preto je také dôležité starať sa o vegetáciu a chrániť ju.
Umelá fotosyntéza
V 70. rokoch 20. storočia bol vyvinutý koncept obnovenia prirodzenej fotosyntézy v umelých laboratórnych podmienkach. Tento nápad je stále vo fáze výskumu a doteraz sa nepodarilo skopírovať najužitočnejší a najpotrebnejší proces na svete, no vedci sa nevzdávajú.
Nápadov bolo veľa, no vhodné riešenie problému zostáva záhadou. Vedci vkladajú svoje nádeje do umelého systému fotosyntézy z ruténia a železa, ktorý bude absorbovať svetlo, a mangánu, na ktorom bude založené reakčné centrum.
Umelá výroba vysokoenergetických chemikálií pomocou slnečnej energie, oxidu uhličitého a vody by bola pre našu planétu mimoriadne prospešná. Pravdepodobne by takýto objav pomohol uspokojiť dopyt po energii, čím by sa vyriešil problém energetickej krízy, ktorá trvá už niekoľko desiatok rokov.
Umelá fotosyntéza by navyše pomohla zužitkovať prebytočný škodlivý oxid uhličitý z atmosféry, čo by mohlo zastaviť aj nebezpečnú expanziu ozónovej diery. Vedci tiež dúfajú, že laboratórny proces by mohol byť aj ekonomickejšou alternatívou získavania vodíka.