Il existe trois types de plastes :
- chloroplastes- vert, fonction - photosynthèse
- chromoplastes- le rouge et le jaune, sont des chloroplastes délabrés, peuvent donner des couleurs vives aux pétales et aux fruits.
- leucoplastes- incolore, fonction - stockage de substances.
La structure des chloroplastes
Recouvert de deux membranes. La membrane externe est lisse, la membrane interne présente des excroissances vers l'intérieur - des thylakoïdes. Les piles de thylakoïdes courts sont appelées céréales, ils augmentent la surface de la membrane interne afin d'accueillir un maximum d'enzymes photosynthétiques.
L'environnement interne du chloroplaste est appelé le stroma. Il contient de l'ADN circulaire et des ribosomes, grâce auxquels les chloroplastes composent indépendamment une partie de leurs protéines, c'est pourquoi ils sont appelés organites semi-autonomes. (On pense que les plastes étaient auparavant des bactéries libres qui étaient absorbées par une grande cellule, mais non digérées.)
Photosynthèse (simple)
Dans les feuilles vertes à la lumière
Dans les chloroplastes utilisant la chlorophylle
Du dioxyde de carbone et de l'eau
Le glucose et l'oxygène sont synthétisés.
Photosynthèse (difficulté moyenne)
1. Phase lumineuse.
Se produit à la lumière dans le grana des chloroplastes. Sous l'influence de la lumière, la décomposition (photolyse) de l'eau se produit, produisant de l'oxygène qui est libéré, ainsi que des atomes d'hydrogène (NADP-H) et de l'énergie ATP, qui sont utilisés dans l'étape suivante.
2. Phase sombre.
Se produit à la fois à la lumière et dans l'obscurité (la lumière n'est pas nécessaire), dans le stroma des chloroplastes. À partir du dioxyde de carbone obtenu à partir de l'environnement et des atomes d'hydrogène obtenus à l'étape précédente, le glucose est synthétisé en utilisant l'énergie de l'ATP obtenue à l'étape précédente.
Choisissez-en une, l'option la plus correcte. Organite cellulaire contenant une molécule d'ADN
1) ribosome
2) chloroplaste
3) centre cellulaire
4) Complexe de Golgi
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Choisissez-en une, l'option la plus correcte. Dans la synthèse de quelle substance les atomes d’hydrogène participent-ils à la phase sombre de la photosynthèse ?
1) NADP-2H
2) glucose
3)ATP
4) l'eau
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Choisissez-en une, l'option la plus correcte. Quel organite cellulaire contient de l'ADN ?
1) vacuole
2) ribosomes
3) chloroplaste
4) lysosome
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Choisissez-en une, l'option la plus correcte. Dans les cellules, la synthèse primaire du glucose se produit dans
1) mitochondries
2) réticulum endoplasmique
3) Complexe de Golgi
4) chloroplastes
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Choisissez-en une, l'option la plus correcte. Les molécules d'oxygène pendant la photosynthèse se forment en raison de la décomposition des molécules
1) dioxyde de carbone
2) glucose
3)ATP
4) l'eau
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Choisissez-en une, l'option la plus correcte. Le processus de photosynthèse doit être considéré comme l'un des maillons importants du cycle du carbone dans la biosphère, car au cours de son
1) les plantes absorbent le carbone de la nature inanimée dans la matière vivante
2) les plantes libèrent de l’oxygène dans l’atmosphère
3) les organismes libèrent du dioxyde de carbone pendant la respiration
4) la production industrielle reconstitue l’atmosphère en dioxyde de carbone
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Choisissez-en une, l'option la plus correcte. Les affirmations suivantes concernant la photosynthèse sont-elles correctes ? A) Dans la phase lumineuse, l'énergie de la lumière est convertie en énergie des liaisons chimiques du glucose. B) Des réactions en phase sombre se produisent sur les membranes thylakoïdes, dans lesquelles pénètrent les molécules de dioxyde de carbone.
1) seul A est correct
2) seul B est correct
3) les deux jugements sont corrects
4) les deux jugements sont incorrects
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CHLOROPLAST
1. Toutes les caractéristiques suivantes, sauf deux, peuvent être utilisées pour décrire la structure et les fonctions du chloroplaste. Identifiez deux caractéristiques qui « disparaissent » de la liste générale et notez les numéros sous lesquels elles sont indiquées.
1) est un organite à double membrane
2) possède sa propre molécule d’ADN fermée
3) est un organite semi-autonome
4) forme la broche
5) rempli de sève cellulaire avec du saccharose
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2. Sélectionnez trois caractéristiques de la structure et des fonctions des chloroplastes
1) les membranes internes forment des crêtes
2) de nombreuses réactions se produisent dans les grains
3) la synthèse du glucose s'y produit
4) sont le site de la synthèse des lipides
5) composé de deux particules différentes
6) organites à double membrane
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3. Choisissez trois bonnes réponses sur six et notez les numéros sous lesquels elles sont indiquées. Les processus suivants se produisent dans les chloroplastes des cellules végétales :
1) hydrolyse des polysaccharides
2) dégradation de l'acide pyruvique
3) photolyse de l'eau
4) décomposition des graisses en acides gras et glycérol
5) synthèse des glucides
6) synthèse d'ATP
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CHLOROPLASTES SAUF
1. Les termes suivants, sauf deux, sont utilisés pour décrire les plastes. Identifiez deux termes qui « disparaissent » de la liste générale et notez les numéros sous lesquels ils sont indiqués dans le tableau.
1) pigments
2) glycocalice
3) Grana
4) croix
5) thylakoïde
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2. Toutes les caractéristiques suivantes, sauf deux, peuvent être utilisées pour décrire les chloroplastes. Identifiez deux caractéristiques qui « sortent » de la liste générale et notez les numéros sous lesquels elles sont indiquées.
1) organites à double membrane
2) utiliser l'énergie lumineuse pour créer des substances organiques
3) les membranes internes forment des crêtes
4) la synthèse du glucose se produit sur les membranes des crêtes
5) les matières premières pour la synthèse des glucides sont le dioxyde de carbone et l'eau
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STROMA - THYLAKOÏDE
Établir une correspondance entre les processus et leur localisation dans les chloroplastes : 1) stroma, 2) thylakoïde. Écrivez les chiffres 1 et 2 dans l'ordre correspondant aux lettres.
A) utilisation de l'ATP
B) photolyse de l'eau
B) stimulation de la chlorophylle
D) formation de pentose
D) transfert d'électrons le long de la chaîne enzymatique
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1. Les caractéristiques énumérées ci-dessous, sauf deux, sont utilisées pour décrire la structure et les fonctions de l'organite cellulaire représenté. Identifiez deux caractéristiques qui « sortent » de la liste générale et notez les numéros sous lesquels elles sont indiquées.
2) accumule les molécules d'ATP
3) assure la photosynthèse
5) a une semi-autonomie
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2. Toutes les caractéristiques énumérées ci-dessous, sauf deux, peuvent être utilisées pour décrire l’organite cellulaire illustré sur la figure. Identifiez deux caractéristiques qui « disparaissent » de la liste générale et notez les numéros sous lesquels elles sont indiquées.
1) organite monomembranaire
2) se compose de crêtes et de chromatine
3) contient de l'ADN circulaire
4) synthétise sa propre protéine
5) capable de division
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Les caractéristiques énumérées ci-dessous, sauf deux, sont utilisées pour décrire la structure et les fonctions de l'organite cellulaire représenté. Identifiez deux caractéristiques qui « sortent » de la liste générale et notez les numéros sous lesquels elles sont indiquées.
1) décompose les biopolymères en monomères
2) accumule les molécules d'ATP
3) assure la photosynthèse
4) fait référence aux organites à double membrane
5) a une semi-autonomie
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LUMIÈRE
1. Choisissez deux bonnes réponses sur cinq et notez les chiffres sous lesquels elles sont indiquées. Pendant la phase lumineuse de la photosynthèse dans la cellule
1) l'oxygène se forme à la suite de la décomposition des molécules d'eau
2) les glucides sont synthétisés à partir de dioxyde de carbone et d'eau
3) la polymérisation des molécules de glucose se produit pour former de l'amidon
4) Les molécules d'ATP sont synthétisées
5) l'énergie des molécules d'ATP est dépensée pour la synthèse des glucides
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2. Identifiez trois énoncés corrects de la liste générale et notez les numéros sous lesquels ils sont indiqués dans le tableau. Pendant la phase lumineuse, la photosynthèse se produit
1) photolyse de l'eau
4) connexion hydrogène avec le transporteur NADP+
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LUMIÈRE SAUF
1. Tous les signes ci-dessous, sauf deux, peuvent être utilisés pour déterminer les processus de la phase lumineuse de la photosynthèse. Identifiez deux caractéristiques qui « disparaissent » de la liste générale et notez les numéros sous lesquels elles sont indiquées.
1) photolyse de l'eau
2) réduction du dioxyde de carbone en glucose
3) synthèse de molécules d'ATP en utilisant l'énergie de la lumière solaire
4) formation d'oxygène moléculaire
5) utilisation de l'énergie des molécules d'ATP pour la synthèse des glucides
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2. Toutes les caractéristiques énumérées ci-dessous, sauf deux, peuvent être utilisées pour décrire la phase lumineuse de la photosynthèse. Identifiez deux caractéristiques qui « disparaissent » de la liste générale et notez les numéros sous lesquels elles sont indiquées.
1) un sous-produit se forme - l'oxygène
2) se produit dans le stroma du chloroplaste
3) liaison du dioxyde de carbone
4) synthèse d'ATP
5) photolyse de l'eau
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3. Toutes les caractéristiques énumérées ci-dessous, sauf deux, sont utilisées pour décrire l'étape de la photosynthèse illustrée sur la figure. Identifiez deux caractéristiques qui « sortent » de la liste générale et notez les numéros sous lesquels elles sont indiquées. À ce stade
1) la synthèse du glucose se produit
2) le cycle de Calvin commence
3) L'ATP est synthétisé
4) la photolyse de l'eau se produit
5) l'hydrogène se combine avec le NADP
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SOMBRE
Choisissez trois options. La phase sombre de la photosynthèse est caractérisée par
1) l'apparition de processus sur les membranes internes des chloroplastes
2) synthèse du glucose
3) fixation du dioxyde de carbone
4) le déroulement des processus dans le stroma des chloroplastes
5) la présence de photolyse de l'eau
6) Formation d'ATP
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FONCÉ SAUF
1. Les concepts énumérés ci-dessous, sauf deux, sont utilisés pour décrire la phase sombre de la photosynthèse. Identifiez deux concepts qui « sortent » de la liste générale et notez les numéros sous lesquels ils sont indiqués.
2) photolyse
3) oxydation du NADP 2H
4) Gran
5) stroma
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2. Toutes les caractéristiques énumérées ci-dessous, sauf deux, sont utilisées pour décrire la phase sombre de la photosynthèse. Identifiez deux caractéristiques qui « disparaissent » de la liste générale et notez les numéros sous lesquels elles sont indiquées.
1) formation d'oxygène
2) fixation du dioxyde de carbone
3) utilisation de l'énergie ATP
4) synthèse du glucose
5) stimulation de la chlorophylle
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CLAIR - FONCÉ
1. Établir une correspondance entre le processus de photosynthèse et la phase dans laquelle il se produit : 1) clair, 2) sombre. Écrivez les nombres 1 et 2 dans le bon ordre.
A) formation de molécules NADP-2H
B) libération d'oxygène
B) synthèse des monosaccharides
D) synthèse de molécules d'ATP
D) ajout de dioxyde de carbone aux glucides
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2. Établir une correspondance entre la caractéristique et la phase de la photosynthèse : 1) claire, 2) sombre. Écrivez les nombres 1 et 2 dans le bon ordre.
A) photolyse de l'eau
B) fixation du dioxyde de carbone
B) division des molécules d'ATP
D) excitation de la chlorophylle par les quanta de lumière
D) synthèse du glucose
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3. Établir une correspondance entre le processus de photosynthèse et la phase dans laquelle il se produit : 1) clair, 2) sombre. Écrivez les nombres 1 et 2 dans le bon ordre.
A) formation de molécules NADP*2H
B) libération d'oxygène
B) synthèse du glucose
D) synthèse de molécules d'ATP
D) réduction du dioxyde de carbone
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4. Établir une correspondance entre les processus et la phase de photosynthèse : 1) clair, 2) sombre. Écrivez les chiffres 1 et 2 dans l'ordre correspondant aux lettres.
A) polymérisation du glucose
B) liaison au dioxyde de carbone
B) Synthèse d'ATP
D) photolyse de l'eau
D) formation d'atomes d'hydrogène
E) synthèse du glucose
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5. Établir une correspondance entre les phases de la photosynthèse et leurs caractéristiques : 1) claire, 2) sombre. Écrivez les chiffres 1 et 2 dans l'ordre correspondant aux lettres.
A) la photolyse de l'eau se produit
B) L'ATP se forme
B) l'oxygène est libéré dans l'atmosphère
D) procède à la dépense d'énergie ATP
D) les réactions peuvent se produire à la fois à la lumière et dans l'obscurité
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6 samedi. Établir une correspondance entre les phases de la photosynthèse et leurs caractéristiques : 1) claire, 2) sombre. Écrivez les chiffres 1 et 2 dans l'ordre correspondant aux lettres.
A) restauration du NADP+
B) transport des ions hydrogène à travers la membrane
B) se produit dans le grana des chloroplastes
D) les molécules de glucides sont synthétisées
D) les électrons de la chlorophylle se déplacent vers un niveau d'énergie plus élevé
E) L'énergie ATP est consommée
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FORMATION 7 :
A) mouvement des électrons excités
B) conversion du NADP-2R en NADP+
B) oxydation du NADPH
D) de l'oxygène moléculaire se forme
D) des processus se produisent dans le stroma du chloroplaste
SUBSÉQUENCE
1. Établissez la séquence correcte des processus se produisant pendant la photosynthèse. Notez les numéros sous lesquels ils sont indiqués dans le tableau.
1) Utilisation du dioxyde de carbone
2) Formation d'oxygène
3) Synthèse des glucides
4) Synthèse de molécules d'ATP
5) Excitation de la chlorophylle
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2. Établissez la séquence correcte des processus de photosynthèse.
1) conversion de l'énergie solaire en énergie ATP
2) formation d'électrons excités de la chlorophylle
3) fixation du dioxyde de carbone
4) formation d'amidon
5) conversion de l'énergie ATP en énergie glucose
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3. Établir la séquence des processus se produisant pendant la photosynthèse. Notez la séquence de nombres correspondante.
1) fixation du dioxyde de carbone
2) Dégradation de l'ATP et libération d'énergie
3) synthèse du glucose
4) synthèse de molécules d'ATP
5) stimulation de la chlorophylle
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PHOTOSYNTHÈSE
Sélectionnez les organites cellulaires et leurs structures impliquées dans le processus de photosynthèse.
1) lysosomes
2) chloroplastes
3) thylakoïdes
4) céréales
5) vacuoles
6) ribosomes
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PHOTOSYNTHÈSE SAUF
Toutes les caractéristiques suivantes, sauf deux, peuvent être utilisées pour décrire le processus de photosynthèse. Identifiez deux caractéristiques qui « disparaissent » de la liste générale et notez les numéros sous lesquels elles sont indiquées dans votre réponse.
1) L’énergie lumineuse est utilisée pour réaliser le processus.
2) Le processus se déroule en présence d’enzymes.
3) Le rôle central dans le processus appartient à la molécule de chlorophylle.
4) Le processus s'accompagne de la dégradation de la molécule de glucose.
5) Le processus ne peut pas se produire dans les cellules procaryotes.
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Analysez le tableau. Remplissez les cellules vides du tableau en utilisant les concepts et termes donnés dans la liste. Pour chaque cellule alphabétique, sélectionnez le terme approprié dans la liste fournie.
1) membranes thylakoïdes
2) phase lumineuse
3) fixation du carbone inorganique
4) photosynthèse de l'eau
5) phase sombre
6) cytoplasme cellulaire
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Analysez le tableau « Réactions de photosynthèse ». Pour chaque lettre, sélectionnez le terme correspondant dans la liste fournie.
1) phosphorylation oxydative
2) oxydation du NADP-2H
3) membranes thylakoïdes
4) glycolyse
5) ajout de dioxyde de carbone au pentose
6) formation d'oxygène
7) formation de ribulose diphosphate et de glucose
8) synthèse de 38 ATP
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Insérer dans le texte « Synthèse de substances organiques dans une plante » les termes manquants de la liste proposée, en utilisant des notations numériques. Notez les chiffres sélectionnés dans l'ordre correspondant aux lettres. Les plantes stockent l’énergie nécessaire à leur existence sous forme de substances organiques. Ces substances sont synthétisées au cours de __________ (A). Ce processus se produit dans les cellules des feuilles de __________ (B) - des plastes verts spéciaux. Ils contiennent une substance verte spéciale – __________ (B). Une condition préalable à la formation de substances organiques en plus de l'eau et du dioxyde de carbone est __________ (D).
Liste des termes :
1) respiration
2) évaporation
3) leucoplaste
4) nourriture
5) lumière
6) photosynthèse
7) chloroplaste
8) chlorophylle
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Établir une correspondance entre les étapes du processus et les processus : 1) photosynthèse, 2) biosynthèse des protéines. Écrivez les nombres 1 et 2 dans le bon ordre.
A) libération d'oxygène libre
B) formation de liaisons peptidiques entre les acides aminés
B) synthèse de l'ARNm sur l'ADN
D) processus de traduction
D) restauration des glucides
E) conversion du NADP+ en NADP 2H
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© D.V. Pozdnyakov, 2009-2019
Savez-vous que chaque feuille verte est une « usine » miniature de nutriments et d’oxygène, nécessaires à la vie normale non seulement des animaux, mais aussi des humains. La photosynthèse est le processus de production de ces substances à partir de l'eau et du dioxyde de carbone de l'atmosphère. Il s'agit d'un processus chimique très complexe qui se produit avec la participation de la lumière. Sans aucun doute, tout le monde s’intéresse à la manière dont se déroule le processus de photosynthèse. Le processus se compose de deux étapes : la première étape est l’absorption des quanta de lumière et la deuxième étape est l’utilisation de leur énergie dans diverses réactions chimiques.
Comment se déroule le processus de photosynthèse ?
La plante absorbe la lumière grâce à une substance verte appelée chlorophylle. La chlorophylle est contenue dans les chloroplastes, présents dans les fruits et les tiges. Mais on en trouve un nombre particulièrement important dans les feuilles, car la feuille, en raison de sa structure plutôt simple, peut attirer une grande quantité de lumière et, par conséquent, recevoir beaucoup plus d'énergie pour le processus de photosynthèse.
La chlorophylle, après absorption, est dans un état excité et transfère de l'énergie à d'autres molécules du corps végétal, notamment celles qui participent directement à la photosynthèse. La deuxième étape du processus de photosynthèse se déroule sans la participation obligatoire de la lumière et consiste à obtenir une liaison chimique avec la participation de dioxyde de carbone, obtenu à partir de l'eau et de l'air. A ce stade, diverses substances très utiles à la vie, comme le glucose et l'amidon, sont synthétisées.
Les plantes elles-mêmes utilisent ces substances organiques pour nourrir leurs différentes parties, ainsi que pour maintenir des fonctions vitales normales. De plus, ces substances sont également obtenues par les animaux qui se nourrissent de plantes. Une personne obtient ces substances en mangeant des aliments d’origine végétale et animale.
Conditions de la photosynthèse
Le processus de photosynthèse peut se produire non seulement sous l’influence de la lumière artificielle, mais aussi du soleil. Dans la nature, en règle générale, les plantes exercent activement leurs activités au printemps et en été, c'est-à-dire à une époque où beaucoup de soleil est nécessaire. Il y a moins de lumière en automne, les jours raccourcissent, les feuilles jaunissent puis tombent. Mais dès que le chaud soleil printanier apparaît, le feuillage vert se réveille et les « usines » vertes reprennent leur travail afin de fournir une grande quantité de nutriments et d'oxygène, si nécessaires à la vie.
Où se déroule le processus de photosynthèse ?
La photosynthèse se produit principalement, comme nous l'avons dit plus haut, si vous vous en souvenez, dans les feuilles des plantes, car elles ont la capacité de recevoir une grande quantité de lumière, si nécessaire au processus de photosynthèse.
En conclusion, nous pouvons résumer et dire qu'un processus tel que la photosynthèse fait partie intégrante de la vie végétale. Nous espérons que notre article a aidé de nombreuses personnes à comprendre ce qu'est la photosynthèse et pourquoi elle est nécessaire.
L’histoire de la découverte d’un phénomène étonnant et d’une importance vitale tel que la photosynthèse est profondément enracinée dans le passé. Il y a plus de quatre siècles, en 1600, le scientifique belge Jan Van Helmont réalisait une expérience simple. Il a placé une brindille de saule dans un sac contenant 80 kg de terre. Le scientifique a enregistré le poids initial du saule, puis a arrosé la plante exclusivement avec de l'eau de pluie pendant cinq ans. Imaginez la surprise de Jan Van Helmont lorsqu'il a pesé à nouveau le saule. Le poids de la plante a augmenté de 65 kg, et la masse de la terre n'a diminué que de 50 grammes ! L’endroit où la plante a obtenu 64 kg (950 grammes) de nutriments reste un mystère pour le scientifique !
La prochaine expérience significative sur la voie de la découverte de la photosynthèse appartenait au chimiste anglais Joseph Priestley. Le scientifique a mis une souris sous le capot et cinq heures plus tard, le rongeur est mort. Lorsque Priestley a placé un brin de menthe avec la souris et a également recouvert le rongeur d'un capuchon, la souris est restée en vie. Cette expérience a conduit le scientifique à l'idée qu'il existe un processus opposé à la respiration. Jan Ingenhouse a établi en 1779 que seules les parties vertes des plantes sont capables de libérer de l'oxygène. Trois ans plus tard, le scientifique suisse Jean Senebier a prouvé que le dioxyde de carbone, sous l'influence du soleil, se décompose en organites de plantes vertes. À peine cinq ans plus tard, le scientifique français Jacques Boussingault, menant des recherches en laboratoire, a découvert que l'absorption de l'eau par les plantes se produit également lors de la synthèse de substances organiques. La découverte historique a été faite en 1864 par le botaniste allemand Julius Sachs. Il a pu prouver que le volume de dioxyde de carbone consommé et le volume d'oxygène libéré se présentent dans un rapport de 1:1.
La photosynthèse est l'un des processus biologiques les plus importants
En termes scientifiques, la photosynthèse (du grec ancien φῶς - lumière et σύνθεσις - connexion, liaison) est un processus dans lequel des substances organiques sont formées à partir de dioxyde de carbone et d'eau sous l'effet de la lumière. Le rôle principal dans ce processus appartient aux segments photosynthétiques.
Au sens figuré, une feuille de plante peut être comparée à un laboratoire dont les fenêtres donnent sur le côté ensoleillé. C'est en lui que se produit la formation de substances organiques. Ce processus est à la base de l’existence de toute vie sur Terre.
Beaucoup se poseront raisonnablement la question : que respirent les gens qui vivent dans une ville où l'on ne trouve même pas un arbre ou un brin d'herbe pendant la journée avec du feu ? La réponse est très simple. Le fait est que les plantes terrestres ne représentent que 20 % de l’oxygène libéré par les plantes. Les algues jouent un rôle de premier plan dans la production d'oxygène dans l'atmosphère. Ils représentent 80 % de l’oxygène produit. En termes de chiffres, les plantes et les algues rejettent chaque année 145 milliards de tonnes (!) d’oxygène dans l’atmosphère ! Ce n’est pas pour rien que les océans du monde sont appelés « les poumons de la planète ».
La formule générale de la photosynthèse est la suivante :
Eau + Dioxyde de carbone + Lumière → Glucides + Oxygène
Pourquoi les plantes ont-elles besoin de photosynthèse ?
Comme nous l’avons appris, la photosynthèse est une condition nécessaire à l’existence humaine sur Terre. Cependant, ce n’est pas la seule raison pour laquelle les organismes photosynthétiques produisent activement de l’oxygène dans l’atmosphère. Le fait est que les algues et les plantes forment chaque année plus de 100 milliards de substances organiques (!), qui constituent la base de leur activité vitale. En se souvenant de l'expérience de Jan Van Helmont, on comprend que la photosynthèse est la base de la nutrition des plantes. Il a été scientifiquement prouvé que 95 % de la récolte est déterminée par les substances organiques obtenues par la plante lors du processus de photosynthèse, et 5 % par les engrais minéraux que le jardinier applique au sol.
Les résidents d'été modernes accordent la plus grande attention à la nutrition du sol des plantes, oubliant sa nutrition aérienne. On ne sait pas quel type de récolte les jardiniers pourraient obtenir s'ils faisaient attention au processus de photosynthèse.
Cependant, ni les plantes ni les algues ne pourraient produire de l'oxygène et des glucides de manière aussi active si elles ne disposaient pas d'un pigment vert étonnant : la chlorophylle.
Le mystère du pigment vert
La principale différence entre les cellules végétales et les cellules d’autres organismes vivants réside dans la présence de chlorophylle. À propos, c'est lui qui est responsable du fait que les feuilles des plantes sont colorées en vert. Ce composé organique complexe possède une propriété étonnante : il peut absorber la lumière du soleil ! Grâce à la chlorophylle, le processus de photosynthèse devient également possible.
Deux étapes de la photosynthèse
En termes simples, la photosynthèse est un processus dans lequel l'eau et le dioxyde de carbone absorbés par une plante à la lumière, à l'aide de la chlorophylle, forment du sucre et de l'oxygène. De cette façon, les substances inorganiques sont étonnamment transformées en substances organiques. Le sucre obtenu par transformation est une source d’énergie pour les plantes.
La photosynthèse comporte deux étapes : claire et sombre.
Phase lumineuse de la photosynthèse
Elle est réalisée sur les membranes thylakoïdes.
Les thylakoïdes sont des structures délimitées par une membrane. Ils sont situés dans le stroma du chloroplaste.
L’ordre des événements au stade lumineux de la photosynthèse est le suivant :
- La lumière frappe la molécule de chlorophylle, qui est ensuite absorbée par le pigment vert et provoque son excitation. L'électron inclus dans la molécule se déplace vers un niveau supérieur et participe au processus de synthèse.
- L'eau se divise, au cours de laquelle les protons sont convertis en atomes d'hydrogène sous l'influence des électrons. Par la suite, ils sont consacrés à la synthèse des glucides.
- Au stade final de l’étape lumineuse, l’ATP (Adénosine triphosphate) est synthétisée. Il s'agit d'une substance organique qui joue le rôle d'accumulateur d'énergie universel dans les systèmes biologiques.
Phase sombre de la photosynthèse
L'endroit où se produit la phase sombre est le stroma des chloroplastes. C'est pendant la phase sombre que l'oxygène est libéré et que le glucose est synthétisé. Beaucoup penseront que cette phase a reçu ce nom parce que le processus qui se déroule au cours de cette étape se produit exclusivement la nuit. En fait, ce n’est pas tout à fait vrai. La synthèse du glucose se produit 24 heures sur 24. Le fait est que c'est à ce stade que l'énergie lumineuse n'est plus consommée, ce qui signifie qu'elle n'est tout simplement pas nécessaire.
L'importance de la photosynthèse pour les plantes
Nous avons déjà déterminé que les plantes ont autant besoin de photoynthèse que nous. Il est très facile de parler de l’ampleur de la photosynthèse en termes de chiffres. Les scientifiques ont calculé que les plantes terrestres emmagasinent à elles seules autant d’énergie solaire que 100 mégalopoles pourraient en consommer d’ici 100 ans !
La respiration des plantes est le processus inverse de la photosynthèse. Le but de la respiration des plantes est de libérer de l'énergie pendant le processus de photosynthèse et de la diriger vers les besoins des plantes. En termes simples, le rendement est la différence entre la photosynthèse et la respiration. Plus il y a de photosynthèse et plus la respiration est faible, plus la récolte est importante, et vice versa !
La photosynthèse est un processus étonnant qui rend la vie possible sur Terre !
Dans la nature, sous l'influence de la lumière du soleil, un processus vital se produit, sans lequel aucun être vivant sur la planète Terre ne peut se passer. À la suite de la réaction, de l’oxygène est libéré dans l’air que nous respirons. Ce procédé est appelé photosynthèse. Qu'est-ce que la photosynthèse d'un point de vue scientifique et ce qui se passe dans les chloroplastes des cellules végétales, nous le verrons ci-dessous.
La photosynthèse en biologie est la transformation de substances organiques et d'oxygène à partir de composés inorganiques sous l'influence de l'énergie solaire. C'est caractéristique de tous les photoautotrophes capables de produire eux-mêmes des composés organiques.
Ces organismes comprennent les plantes, les bactéries vertes et violettes et les cyanobactéries (algues bleu-vert).
Les plantes photoautotrophes absorbent l'eau du sol et le dioxyde de carbone de l'air. Sous l'influence de l'énergie solaire, du glucose se forme, qui est ensuite transformé en polysaccharide - amidon, nécessaire aux organismes végétaux pour la nutrition et la production d'énergie. L'oxygène est libéré dans l'environnement - une substance importante utilisée par tous les organismes vivants pour la respiration.
Comment se produit la photosynthèse. Une réaction chimique peut être représentée à l’aide de l’équation suivante :
6СО2 + 6Н2О + E = С6Н12О6 + 6О2
Les réactions photosynthétiques se produisent dans les plantes au niveau cellulaire, notamment dans les chloroplastes contenant le principal pigment, la chlorophylle. Ce composé donne non seulement aux plantes leur couleur verte, mais participe également activement au processus lui-même.
Pour mieux comprendre le processus, vous devez vous familiariser avec la structure des organites verts - les chloroplastes.
La structure des chloroplastes
Les chloroplastes sont des organites cellulaires que l'on trouve uniquement dans les plantes et les cyanobactéries. Chaque chloroplaste est recouvert d'une double membrane : externe et interne. La partie interne du chloroplaste est remplie de stroma - la substance principale dont la consistance ressemble au cytoplasme de la cellule.
Structure chromoplastique
Le stroma chloroplastique est constitué de :
- thylakoïdes - structures ressemblant à des sacs plats contenant le pigment chlorophylle ;
- groupes gran-thylakoïdes;
- lamelle - tubules qui relient le grana des thylakoïdes.
Chaque grana ressemble à une pile de pièces de monnaie, où chaque pièce est un thylakoïde, et la lamelle est une étagère sur laquelle sont disposés les granas. De plus, les chloroplastes possèdent leur propre information génétique, représentée par des brins d'ADN double brin, ainsi que des ribosomes, qui participent à la synthèse des protéines, des gouttes d'huile et des grains d'amidon.
Vidéo utile : la photosynthèse
Principales phases
La photosynthèse comporte deux phases alternées : claire et sombre. Chacun a ses propres caractéristiques et produits formés lors de certaines réactions. Deux photosystèmes, formés à partir des pigments auxiliaires captant la lumière, la chlorophylle et le caroténoïde, transfèrent l'énergie au pigment principal. En conséquence, l'énergie lumineuse est convertie en énergie chimique - ATP (acide adénosine triphosphorique). Que se passe-t-il dans les processus de photosynthèse.
Lumière
La phase lumineuse se produit lorsque des photons de lumière frappent la plante. Dans le chloroplaste, on le trouve sur les membranes thylakoïdes.
Principaux processus :
- Les pigments du photosystème I commencent à « absorber » les photons de l’énergie solaire, qui sont transmis au centre de réaction.
- Sous l’influence des photons lumineux, les électrons sont « excités » dans la molécule pigmentaire (chlorophylle).
- L'électron « excité » est transféré vers la membrane externe du thylakoïde à l'aide de protéines de transport.
- Le même électron interagit avec le composé complexe NADP (nicotinamide adénine dinucléotide phosphate), le réduisant en NADP*H2 (ce composé est impliqué dans la phase sombre).
Des processus similaires se produisent dans le photosystème II. Les électrons « excités » quittent le centre de réaction et sont transférés vers la membrane externe des thylakoïdes, où ils se lient à l'accepteur d'électrons, retournent au photosystème I et le restaurent.
Phase lumineuse de la photosynthèse
Comment le photosystème II est-il restauré ? Cela se produit en raison de la photolyse de l'eau - la réaction de division du H2O. Premièrement, la molécule d'eau donne des électrons au centre de réaction du photosystème II, grâce auquel sa réduction se produit. Après cela, l’eau est complètement divisée en hydrogène et oxygène. Cette dernière pénètre dans le milieu par les stomates de l'épiderme de la feuille.
La photolyse de l'eau peut être représentée à l'aide de l'équation :
2H2O = 4H + 4e + O2
De plus, pendant la phase lumineuse, des molécules d'ATP sont synthétisées - de l'énergie chimique qui entre dans la formation du glucose. La membrane thylakoïde contient un système enzymatique qui participe à la formation de l'ATP. Ce processus se produit du fait qu'un ion hydrogène est transféré via un canal d'une enzyme spéciale de la coque interne à la coque externe. Après quoi l’énergie est libérée.
Il est important de le savoir ! Pendant la phase lumineuse de la photosynthèse, de l'oxygène est produit, ainsi que de l'énergie ATP, qui est utilisée pour la synthèse des monosaccharides dans la phase sombre.
Sombre
Les réactions en phase sombre se produisent 24 heures sur 24, même sans la présence de la lumière du soleil. Les réactions photosynthétiques se produisent dans le stroma (environnement interne) du chloroplaste. Ce sujet a été étudié plus en détail par Melvin Calvin, en l'honneur duquel les réactions de la phase sombre sont appelées le cycle de Calvin, ou voie C3.
Ce cycle se déroule en 3 étapes :
- Carboxylation.
- Récupération.
- Régénération des accepteurs.
Lors de la carboxylation, une substance appelée ribulose bisphosphate se combine aux particules de dioxyde de carbone. À cette fin, une enzyme spéciale est utilisée - la carboxylase. Un composé instable à six carbones se forme, qui se divise presque immédiatement en 2 molécules de PGA (acide phosphoglycérique).
Pour restaurer le PHA, l’énergie de l’ATP et du NADP*H2 formée pendant la phase lumineuse est utilisée. Les réactions successives produisent un sucre tricarboné avec un groupe phosphate.
Lors de la régénération des accepteurs, une partie des molécules PGA est utilisée pour restaurer les molécules de ribulose bisphosphate, qui est un accepteur de CO2. De plus, grâce à des réactions successives, un monosaccharide se forme - le glucose. Pour tous ces processus, l’énergie de l’ATP formée dans la phase légère, ainsi que celle du NADP*H2, sont utilisées.
Les processus de conversion de 6 molécules de dioxyde de carbone en 1 molécule de glucose nécessitent la dégradation de 18 molécules d'ATP et de 12 molécules de NADP*H2. Ces processus peuvent être représentés à l’aide de l’équation suivante :
6СО2 + 24Н = С6Н12О6 + 6Н2О
Par la suite, des glucides plus complexes sont synthétisés à partir du glucose formé - polysaccharides : amidon, cellulose.
Note! Lors de la photosynthèse de la phase sombre, du glucose se forme - une substance organique nécessaire à la nutrition des plantes et à la production d'énergie.
Le tableau de photosynthèse ci-dessous vous aidera à mieux comprendre l'essence fondamentale de ce processus.
Tableau comparatif des phases de photosynthèse
Bien que le cycle de Calvin soit le plus caractéristique de la phase sombre de la photosynthèse, certaines plantes tropicales sont caractérisées par le cycle Hatch-Slack (voie C4), qui possède ses propres caractéristiques. Lors de la carboxylation dans le cycle Hatch-Slack, ce n'est pas l'acide phosphoglycérique qui se forme, mais d'autres, comme l'oxaloacétique, le malique, l'aspartique. De plus, au cours de ces réactions, le dioxyde de carbone s’accumule dans les cellules végétales et n’est pas éliminé par échange gazeux, comme c’est le cas dans la plupart des cas.
Par la suite, ce gaz participe aux réactions photosynthétiques et à la formation de glucose. Il convient également de noter que la voie C4 de la photosynthèse nécessite plus d’énergie que le cycle de Calvin. Les principales réactions et produits de formation dans le cycle Hatch-Slack ne diffèrent pas du cycle de Calvin.
Grâce aux réactions du cycle Hatch-Slack, la photorespiration ne se produit pratiquement pas chez les plantes, puisque les stomates de l'épiderme sont dans un état fermé. Cela leur permet de s’adapter à des conditions de vie spécifiques :
- chaleur extrème;
- climat sec;
- salinité accrue des habitats;
- manque de CO2.
Comparaison des phases claires et sombres
Signification dans la nature
Grâce à la photosynthèse, l'oxygène se forme - une substance vitale pour les processus de respiration et l'accumulation d'énergie à l'intérieur des cellules, qui permet aux organismes vivants de croître, de se développer, de se reproduire et est directement impliquée dans le travail de tous les systèmes physiologiques de l'homme et corps animal.
Important! L'oxygène dans l'atmosphère forme une boule d'ozone qui protège tous les organismes des effets nocifs des dangereux rayons ultraviolets.
Vidéo utile : préparation à l'examen d'État unifié en biologie - photosynthèse
Conclusion
Grâce à leur capacité à synthétiser l’oxygène et l’énergie, les plantes constituent le premier maillon de toutes les chaînes alimentaires, en tant que productrices. En consommant des plantes vertes, tous les hétérotrophes (animaux, personnes) reçoivent des ressources vitales en plus de la nourriture. Grâce au processus se produisant dans les plantes vertes et les cyanobactéries, une composition gazeuse constante de l’atmosphère et la vie sur terre sont maintenues.
En contact avec
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.
Concept de base
La photosynthèse n'est rien d'autre qu'une chaîne de réactions physiques et chimiques uniques. En quoi cela consiste? 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;
- échange de gaz;
- 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;
- gaz carbonique;
- 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 physico-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 convertir les composés azotés et soufrés en substances qui composent leur corps.
Comment cela peut-il arriver? 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 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.
