Фотосинтездің ғарыштық рөлі
Фотосинтезді зерттеуге айтарлықтай үлес қосқан К.А. Тимирязев, фотосинтездің ғарыштық рөлі туралы идеяны тұжырымдады: «… фотосинтез ғарыштық күн энергиясы Жер бетінде тұтылып, жерде қалатын және қалған энергияның басқа түрлеріне айналатын жалғыз үрдіс».
Фотосинтездің ғарыштық және планетикалық рөлінің бес қыры бар.
Органикалық заттардың жиналуы. Фотосинтез үрдісінде жердегі өсімдіктер жылына 100-ден 172 миллиард тонна биомасса, ал теңіздер мен мұхиттардың өсімдіктері 60-70 миллиард тоннаны құрайды (Полевой, 1989). Жер бетіндегі өмір сүру кезеңінде литосфераның қалыңдығында белгілі бір жағдайларда көмір пайда болатын өсімдіктер мен жануарлардың органикалық қалдықтары қоқыс, гумус және шымтез түрінде жиналған. Теңізде және мұхиттарда органикалық қалдықтар түбінде қалып, шөгінді жыныстардың негізі болды. Осы қалдықтардан, микроорганизмдердің, жоғары температура мен қысым әсерінен, газ және мұнай пайда болды.
Атмосферадағы көмірқышқыл газының тұрақты құрамын қамтамасыз ету. Атмосферадағы көмірқышқыл газының
салыстырмалы түрде тұрақты деңгейі фотосинтез және организмдердің тыныс алу балансы, Дүниежүзілік мұхиттың карбонаттық қорының болуы есебінен сақталады. Бірақ соңғы онжылдықтарда адам қызметінің нәтижесінде ормандардың жойылуы, қазба отынының
жағылуы, СО2-нің мөлшері жылына шамамен 0,23% -ға артады, бұл Жердің жылу режиміне әсер етеді.
Парниктік әсер. Жер беті Күннен күн сәулесін алады. Бұл жылудың бөлігі инфрақызыл сәулелер түрінде ғарышқа қайтарылады. Бірақ көміртегі диоксиді мен су осы инфрақызыл сәулелерді сіңіріп, Жердегі айтарлықтай ыстықты сақтайды (парниктік әсер). Көптеген мұнай, газ және басқа себептерге байланысты атмосферада көмірқышқылдың CO2 мөлшерін жоғарылату үрдісі Жер бетіндегі орташа температураның өсуіне ықпал етуі мүмкін.
Атмосферадағы оттегінің жиналуы. Атмосферадағы оттегінің мөлшері қазіргі уақытта 21% құрайды. Атмосферада О2 пайда болуы жасыл өсімдіктердің фотосинтетикалық белсенділігіне байланысты. Атмосферада O2 концентрациясын сақтауда ормандар ерекше рөл атқарады.
Озон экраны. Өсімдіктердің оттегімен оқшаулануының тағы бір салдары — жоғарғы атмосферада озонның экранды қалыптасуы шамамен 25 км биіктікте. Озон (O3) барлық тірі ультракүлгін сәулелеріне (240 — 290 нм) зиянды заттардың көпшілігін кешіктіреді.
Пигменттер. Жоғарыда айтылғандай, фотосинтез процесі жасыл пластиттерде — хлоропласттарда қорғалады. Хлоропласттарда пигменттер бар — олар спектрдің көрінетін бөлігіндегі жарықты таңдап сіңіретін заттар. Ақ жарықпен жарықтандырылған кезде олардың түсі олар көрсететін немесе жіберетін сәулелермен анықталады. Пигменттердің жарықты сіңіру мүмкіндігі олардың химиялық құрылымының сипаттамасымен байланысты.
Негізгі фотосинтетикалық пигменттер хлорофилл болып табылады.
a, b, c, d хлорофилла, жоғарғы өсімдіктер мен балдырлардан
табылған. Барлық фотосурет синтетикалық өсімдіктер, оның ішінде балдырлар, сондай-ақ цианобактерияларда а тобындағы хлорофиллдер бар. Хлорофилл б жоғары өсімдіктерде және жасыл балдырларда, ал хлорофиллдер c, d — балдырларда кездеседі.
Хлорофиллдің максималды сіңуі спектрдің қызыл және көк бөліктерінде жатыр. Хлорофилл қызғылт сары және сары түспен өте нашар сіңіп, жасыл және инфрақызыл сәулелерді жұтып қоймайды.
Каротеноидтар өсімдіктер синтезделген сары, қызғылт немесе қызыл майда еритін пигменттер болып табылады (сонымен қатар бактериялар мен саңырауқұлақтар). Олар барлық өсімдіктердің хлоропласттарында, сондай-ақ өсімдіктердің жасыл емес бөліктерінің хромопласттарында кездеседі, мысалы, сәбіз тамырларында кездеседі, оның латынша атауынан (Daucus carota) олар өз атын алды.
Жасыл жапырақтарда, каротеноидтар, әдетте, хлорофиллдың болуына байланысты көрінбейді, ал күзде, хлорофилл жойылған кезде, каротеноидтар жапырақтарға ерекше сары және қызғылт түсті бояу береді. Каротеноидтар қосымша фотосинтетикалық пигменттердің функциясын ішінара орындайды, өйткені олар жарықтың сіңірілуіне қатысады, сонымен қатар хлорофилл молекулаларын фото-тотығудан қорғайды. Кейбір өсімдіктерде каротеноидтер жапырақтар мен жемістердің түсін анықтайды. Каротеноидтер кеңінен таралған
каротиндер мен ксантофиллерді қамтиды.