Фотосинтез, как процесс, обеспечивающий жизнь на Земле

Чуть позже Пристли показал уже более четко, что растения действительно способны поглощать углекислый газ и выделять кислород.В начале XX века наш ученый Климент Тимирязев, а также западные ученые Мюллер и Энгельман записали спектр действия фотосинтеза — то, как от длины волны света зависит скорость процесса. Оказалось, что для фотосинтеза максимально эффективно используется красный и синий свет, чуть менее эффективно — зеленый. Уже ближе к середине века, в 1940-х годах, ученые выделили фотосинтетические пигменты из растений. Это хлорофилл — основной пигмент и вспомогательные пигменты — каротиноиды. Оказалось, что их спектр поглощения, то есть то, какой свет они способны поглощать, очень близок к спектру действия фотосинтеза. Таким образом, было показано, какие именно пигменты занимаются поглощением света в фотосинтезе.Чуть позже, в начале 1950-х годов, Кальвин и Бенсон расшифровали последовательность реакций темновой стадии фотосинтеза, поэтому реакции темновой стадии называются циклом Кальвина — Бенсона. В течение второй половины XX века ученые полностью расшифровали последовательность переносчиков электронов в световой стадии фотосинтеза и подробно изучили особенности ферментов темновой стадии фотосинтеза.Современные тенденции в науке о фотосинтезе.Таким образом, к концу XX века сложилась целостная картина о механизмах фотосинтеза, о том, где и как он происходит. Но белые пятна в этой истории еще остались, и наука о фотосинтезе — это динамичная область, которая продолжает развиваться по сей день. Здесь есть несколько направлений исследований.Прежде всего, продолжается изучение базовых механизмов передачи электрона. Чем дальше идёт изучение процесса фотосинтеза, тем более совершенствуются методы, и учёные могут более подробно узнать, как именно переносится электрон и как работает молекулярная машина. Они могут подробнее изучить структуру белковых комплексов, которые в этом участвуют, и подробнее понять суть всего процесса. Продолжаются исследования регуляции работы темновой стадии фотосинтеза: какие факторы среды ее могут запускать, усиливать, ослаблять, как это все вместе работает и как достигается слаженная работа двух стадий фотосинтеза. Отдельная проблема — зависимость фотосинтетических реакций от количества и качества света. Свет нужен для фотосинтеза, но если его слишком много, то мембранная машинерия не успевает переварить всю энергию, которую поглощает хлорофилл. Из-за этого лишняя энергия может быть сброшена на кислород, и образуются сильные окислительные агенты, начинающие рушить все, что видят, рушить мембраны, рушить белки в клетке. Фотосинтезирующим организмам нужно уметь от этого защищаться. Это то, чему научились самые первые организмы, которые вынуждены были выживать в кислородной атмосфере. Эти механизмы сейчас довольно подробно изучаются. Это важно и для фундаментальной науки, и для практических приложений, чтобы понимать, как лучше защищать растения от избытка света в поле или теплицах, чтобы понимать, какое количество света для них оптимально, а какое уже избыточно. Интересно также влияние спектрального состава света на работу фотосинтетического аппарата. Мы знаем, что красный и синий свет максимально эффективно используется для фотосинтеза. Частично также может использоваться зеленый свет. А еще свет через систему фоторецепторов может регулировать формирование самого фотосинтетического аппарата. Это как раз та область, которой сейчас занимаются учёные-биологи МГУ. Понимание того, какое количество и качество света нужно для фотосинтеза, важно для организации правильного освещения растений в теплицах, а также в тех местах, где искусственный свет — единственный источник света для растений. Например, это важно для конструирования космических оранжерей, которые будут необходимы для освоения космоса. Чем дальше мы улетаем от Земли, тем больший запас пищи нужен космонавтам. Если его весь тащить прямо с Земли, это слишком большой объем, пища может испортиться. Возникает проблема с витаминными добавками. Для марсианской миссии нужна будет космическая оранжерея на борту с источником света, который должен при минимальных энергозатратах выдавать максимальную биомассу растений, например салата. Именно сведения об оптимальном количестве и качестве света для растений позволят сконструировать такой светильник. Работы в области фотосинтеза также позволяют повышать продуктивность сельскохозяйственных культур, поскольку фотосинтез — это один из основных процессов, дающий растениям биомассу и позволяющий им формировать плоды и семена.Еще одна интересная новая область — это искусственный фотосинтез. На основе знаний о работе электронных переносчиков и поглощении кванта света можно пытаться делать что-то вроде солнечных батарей, которые будут давать электричество эффективнее, чем уже имеющиеся солнечные батареи. Такие батареи пытаются делать на основе маленьких контейнеров с водорослями или маленьких искусственных молекулярных комплексов, сделанных на основе живых фотосистем из хлоропластов. Ученые, изучающие фотосинтез, ставят перед собой две глобальные задачи: накормить человечество и дать человечеству электричество. Фотосинтез как процесс позволяет сделать и то и другое. И на это направлены усилия ученых всего мира.Заключение.Фотосинтез является самым массовым биохимическим процессом на Земле. За счёт его возникновения на нашей планете существует всё многообразие видов флоры и фауны. Появление фотосинтезирующих организмов привело к кислородной революции, которая стала движущей силой изменений в биомассе Земли. Благодаря фотосинтезу существует человек и поддерживается жизнь на Земле. А в будущем знания в этой области помогут человечеству освоить не только новые технологии в пределах нашей планеты, но и выйти далеко за границы ближнего космоса.СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.Мустафин А.Г. Биология. Пособие для поступающих в вузы /А.Г. Мустафин, Ф.К. Лагкуева, Н.Г. Быстренина и др.; Подред. В.Н. Ярыгина. – 6-е изд., испр. – Москва: Высшая школа, 2003. – 492 стр.Чебышев Н.В. Биология: учебник / Чебышев Н.В., Гринева Г.Г., Козарь М.В., Гуленков С. И. - М.: ВУНМЦ, 2000.Каменский А.А. Общаябиология. 10 – 11 класс: учеб. для oбщeoбрaзoвaт. учреждений / А.А. Каменский, Е.А. Криксунов, В.В. Пасечник. – М.: Дрофа, 2005. – 367стр.В. И. Сивоглазов. «Биология: Общая биология. Базовый уровень. 11 кл.: учебник / В. И. Сивоглазов, И. Б. Агафонова, Е. Т. Захарова»: Дрофа; Москва; 2019https://studfile.net/https://interneturok.ru/https://www.xumuk.ru/