La historia del descubrimiento de un fenómeno asombroso y de vital importancia como la fotosíntesis tiene sus raíces en el pasado. Hace más de cuatro siglos, en 1600, el científico belga Jan Van - Helmont realizó un sencillo experimento. Colocó una rama de sauce en una bolsa que contenía 80 kg de tierra. El científico registró el peso inicial del sauce y luego, durante cinco años, regó la planta exclusivamente con agua de lluvia. Cuál fue la sorpresa de Jan Van - Helmont cuando volvió a pesar el sauce. ¡El peso de la planta aumentó en 65 kg y la masa de la tierra disminuyó solo en 50 gramos! ¡De dónde obtuvo la planta 64 kg 950 g de nutrientes para el científico seguía siendo un misterio!
El siguiente experimento significativo en el camino hacia el descubrimiento de la fotosíntesis perteneció al químico inglés Joseph Priestley. El científico puso un ratón debajo de la tapa y, después de cinco horas, el roedor murió. Cuando Priestley colocó una ramita de menta con el ratón y también cubrió al roedor con una gorra, el ratón permaneció con vida. Este experimento llevó al científico a la idea de que existe un proceso opuesto a la respiración. Jan Ingenhaus en 1779 estableció el hecho de que solo las partes verdes de las plantas son capaces de liberar oxígeno. Tres años más tarde, el científico suizo Jean Senebier demostró que el dióxido de carbono, bajo la influencia de la luz solar, se descompone en los orgánulos verdes de las plantas. Solo cinco años después, el científico francés Jacques Bussingault, realizando investigaciones de laboratorio, descubrió el hecho de que la absorción de agua por parte de las plantas también ocurre durante la síntesis de sustancias orgánicas. El botánico alemán Julius Sachs hizo un descubrimiento histórico en 1864. Pudo demostrar que el volumen de dióxido de carbono consumido y el oxígeno liberado se produce en una proporción de 1:1.
La fotosíntesis es uno de los procesos biológicos más importantes.
En términos científicos, la fotosíntesis (del griego antiguo φῶς - luz y σύνθεσις - conexión, unión) es un proceso en el que se forman sustancias orgánicas a partir del dióxido de carbono y el agua en la luz. El papel principal en este proceso pertenece a los segmentos fotosintéticos.
Hablando en sentido figurado, la hoja de una planta se puede comparar con un laboratorio, cuyas ventanas dan al lado soleado. Es en él donde se produce la formación de sustancias orgánicas. Este proceso es la base para la existencia de toda la vida en la Tierra.
Muchos razonablemente harán la pregunta: ¿qué respiran las personas que viven en la ciudad, donde no solo los árboles, y no puedes encontrar briznas de hierba durante el día con fuego? La respuesta es muy simple. El hecho es que las plantas terrestres representan solo el 20% del oxígeno liberado por las plantas. Las algas juegan un papel importante en la producción de oxígeno a la atmósfera. Representan el 80% del oxígeno producido. En el lenguaje de los números, ¡tanto las plantas como las algas liberan 145 mil millones de toneladas (!) de oxígeno a la atmósfera cada año! No es de extrañar que los océanos del mundo se llamen los "pulmones del planeta".
La fórmula general de la fotosíntesis es la siguiente:
Agua + Dióxido de Carbono + Luz → Carbohidratos + Oxígeno
¿Por qué las plantas necesitan la fotosíntesis?
Como hemos entendido, la fotosíntesis es una condición necesaria para la existencia del hombre en la Tierra. Sin embargo, esta no es la única razón por la que los organismos fotosintéticos producen activamente oxígeno en la atmósfera. El hecho es que tanto las algas como las plantas forman anualmente más de 100 mil millones de sustancias orgánicas (!), que forman la base de su actividad vital. Recordando el experimento de Jan Van Helmont, entendemos que la fotosíntesis es la base de la nutrición de las plantas. Se ha demostrado científicamente que el 95% del cultivo está determinado por sustancias orgánicas obtenidas por la planta en el proceso de fotosíntesis, y el 5%, aquellos fertilizantes minerales que el jardinero introduce en el suelo.
Los residentes de verano modernos se centran en la nutrición del suelo de las plantas, olvidándose de la nutrición del aire. No se sabe qué tipo de cosecha podrían obtener los jardineros si estuvieran atentos al proceso de fotosíntesis.
Sin embargo, ni las plantas ni las algas podrían producir oxígeno y carbohidratos tan activamente si no tuvieran un sorprendente pigmento verde: la clorofila.
El secreto del pigmento verde.
La principal diferencia entre las células vegetales y las células de otros organismos vivos es la presencia de clorofila. Por cierto, es él el culpable del hecho de que las hojas de las plantas estén coloreadas precisamente en verde. Este compuesto orgánico complejo tiene una propiedad sorprendente: ¡puede absorber la luz solar! Gracias a la clorofila, el proceso de fotosíntesis se hace posible.
Dos etapas de la fotosíntesis.
En términos simples, la fotosíntesis es un proceso en el que el agua y el dióxido de carbono absorbidos por una planta a la luz con la ayuda de la clorofila forman azúcar y oxígeno. Así, las sustancias inorgánicas se transforman milagrosamente en orgánicas. El azúcar resultante es la fuente de energía de las plantas.
La fotosíntesis tiene dos etapas: clara y oscura.
Fase de luz de la fotosíntesis
Ocurre en las membranas de los tilacoides.
Los tilacoides son estructuras limitadas por una membrana. Se encuentran en el estroma del cloroplasto.
El orden de los eventos de la etapa de luz de la fotosíntesis:
- La luz golpea la molécula de clorofila, que luego es absorbida por el pigmento verde y la lleva a un estado excitado. El electrón incluido en la molécula pasa a un nivel superior, participa en el proceso de síntesis.
- Hay una división del agua, durante la cual los protones bajo la influencia de los electrones se convierten en átomos de hidrógeno. Posteriormente, se gastan en la síntesis de carbohidratos.
- En la etapa final de la etapa ligera, se sintetiza ATP (trifosfato de adenosina). Esta es una sustancia orgánica que desempeña el papel de un acumulador de energía universal en los sistemas biológicos.
Fase oscura de la fotosíntesis
El sitio de la fase oscura es el estroma de los cloroplastos. Es durante la fase oscura que se libera oxígeno y se sintetiza glucosa. Muchos pensarán que esta fase recibió tal nombre porque los procesos que se llevan a cabo dentro de esta etapa se llevan a cabo exclusivamente durante la noche. En realidad, esto no es del todo cierto. La síntesis de glucosa se produce durante todo el día. El hecho es que es en esta etapa que la energía luminosa ya no se consume, lo que significa que simplemente no se necesita.
Importancia de la fotosíntesis para las plantas
Ya hemos identificado el hecho de que las plantas necesitan la fotosíntesis tanto como nosotros. Es muy fácil hablar de la escala de la fotosíntesis en el lenguaje de los números. ¡Los científicos han calculado que solo las plantas terrestres almacenan tanta energía solar como 100 megaciudades podrían consumir en 100 años!
La respiración de las plantas es un proceso opuesto a la fotosíntesis. El significado de la respiración vegetal es liberar energía en el proceso de fotosíntesis y dirigirla a las necesidades de las plantas. En términos simples, la cosecha es la diferencia entre la fotosíntesis y la respiración. Cuanta más fotosíntesis y menor respiración, mayor será la cosecha, ¡y viceversa!
¡La fotosíntesis es el asombroso proceso que hace posible la vida en la Tierra!