IMPORTANA FOTOSINTEZEI I FELUL N CARE CONTRIBUIA EI SE REGSETE N PRODUCIA I CALITATEA PRODUSELOR AGROALIMENTARE

4

Importanta fotosintezei si felul in care contributia ei se regaseste in productia si calitatea prosuselor agro-alimentare

CUPRINSCUPRINS............................................................................................................2 Introducere.......................................................................................................3 Fotosinteza i produsele alimentare...................................................................5 Fotosinteza i energia .......................................................................................6 Fotosinteza, fibrele i materiale ........................................................................7 Fotosinteza i mediul inconjurator......................................................................8 De ce este importanta studierea procesului de fotosinteza?................................9 Fotosinteza i agricultura.................................................................................10 Fotosinteza i producia de energie..................................................................11 Concluzii .........................................................................................................12 Bibliografie......................................................................................................12

Importana fotosintezei i felul n care contribuia ei se regsete n producia i calitatea produselor agro-alimentareImportanta fotosintezei si felul in care contributia ei se regaseste in productia si calitatea prosuselor agro-alimentare 4

Introducere Fotosinteza este fr ndoial cel mai important proces biologic de pe pmnt. Prin eliberarea oxigenului si consumarea dioxidului de carbon, acest proces a transformat lumea in mediul primitor pe care-l stim astazi. n mod direct sau indirect, fotosinteza acopera toate cerintele noastre alimentare i multe dintre nevoile pentru fibre si materiale de construcie. Energia stocat n petrol, gaze naturale i crbune, toate au provenit de la soare prin intermediul fotosintezei, la fel ca energia din lemnele de foc, care reprezinta o importanta forma de combustibie n multe pri ale lumii. Ca urmarea a acestora, cercetarea tiinific a fotosintezei este de o importanta vitala. Prin urmare, dac putem nelege i controla complicaiile procesului fotosintetic, putem descoperi cum s crestem recoltele de alimente, fibre, lemn, i de combustibil, i cum s valorificam mai bine resursele noastre. Secretele extragerii energiei din plante pot fi adaptate la sisteme artificiale care ofer noi modaliti, eficiente de colectare i de utilizare a energiei solare. Exact aceste "tehnologii" naturale pot ajuta la punerea bazelor proiectarii unor calculatoare noi, mai rapide, i mult mai compacte, ba chiar la noi descoperiri medicale. Deoarece fotosinteza contibuie compozitia atmosferei noastre, cunoasterea ei este la structura si pentru crucial

nelegerea modului n care dioxidul de carbon i alte gaze cu efect de ser", afecteaz climatul de la nivel mondial. n aceasta lucrare, voi explora pe scurt fiecare din domeniile menionate mai sus, i voi incerca sa ilustreaz modul n care cercetarea fotosintezei este esenial pentru meninerea i mbuntirea calitii vieii noastre.

Fluxul radiativ solar joac un rol important n viaa plantelor. Energia razelor solare este transformat n cldur sau consumat n diferite procese fizice, chimice i biologice. Radiaia solar influeneaz creterea i dezvoltareaImportanta fotosintezei si felul in care contributia ei se regaseste in productia si calitatea prosuselor agro-alimentare

4

plantelor, forma, poziia, culoarea i construcia frunzelor, compoziia chimic, nivelul i calitatea recoltei, formarea organelor, durata perioadei de vegetaie i o serie ntreag de proprieti specifice ca: rezistena la boli, duntori, la fenomenele meteorologice nefavorabile, etc.

Necesitatea de lumin a plantelor este diferit. Sub acest aspect, plantele pot fi mprite n iubitoare de lumin i iubitoare de umbr. Substanele organice carbonaii, albuminele i grsimile iau natere n plante prin fenomenul de fotosintez, care este determinat de absorbia energiei solare de ctre clorofil. Fotosinteza are o relaie stns i cu respiraia plantelor. Creterea acestora se realizeaz prin acumularea substanelor asimilate din fotosintez

4

Importanta fotosintezei si felul in care contributia ei se regaseste in productia si calitatea prosuselor agro-alimentare

care nu sunt consumate n procesul respiraiei. Surplusul net de substan uscat acumulat se numete fotosintez net sau asimilaie net. Procesele de cretere i dezvoltare ale plantelor sunt influenate nu numai de intensitatea i compoziia luminii, ci i de durata de expunere a plantelor la lumin n timpul zilei. Durata zilei-lumin este denumit fotoperioad, iar rspunsul plantei la durata zilei lumin, fotoperiodism. O nsemntate hotrtoare pentru procesele de dezvoltare a plantelor revine radiaiei active fotosintetice (RAF), din domeniul spectrului vizibil (0,4 m 0,7 m). Asimilarea energiei radiante solare de ctre frunzele plantelor este selectiv, deoarece se realizeaz cu ajutorul clorofilei. Frunzele absorb cel mai intens radiaiile cu lungimile de und cuprinse ntre 0,40 m i 0,48m (culoarea albastru-violet) i 0,65 m 0,68 m (culoarea rou-portocaliu). Un minimum al absorbiei se observ la lungimile de und cuprinse ntre 0,50 m i 0,58 m (culoarea galben-verde) i peste 0,69 m (culoarea roie lung).

Fotosinteza i produsele alimentare Toate nevoile noastre de energie biologica sunt ndeplinite de ctre regnul vegetal, fie direct, fie indirect prin intermediul animalelor ierbivore. Plante la rndul lor, obin energia pentru sintetizarea produsilor nutritivi prin intermediul fotosintezei. Desi plantele isi extrag substantele nutritive necesare din sol i ap, iar dioxidul de carbon din aer, nevoile energetice ale plantei sunt completate de lumina soarelui. Lumina soarelui este energie pura. Cu toate acestea, lumina soarelui n sine nu este o form foarte utila de energie, deoarece ea nu poate fi consumata direct, nu poate actiona dinamurile, i nu pot fi stocata. Pentru a fi benefica si a se putea utiliza, energia existenta in lumina soarelui trebuie s fie transformata n alte forme. De asta se ocupa fotosinteza. Acesta este procesul prin care plantele transforma energia solara in alte tipuri de energie care pot fi stocate pentru o utilizare ulterioar. Plante desfura acest proces, n centrele de reacii fotosintetice, aceste uniti mici se gsesc n frunze, i ele convertescImportanta fotosintezei si felul in care contributia ei se regaseste in productia si calitatea prosuselor agro-alimentare 4

energiea luminoasa in energie chimica, care este forma folosit de ctre toate organismele vii. Unul dintre cele mai importante procese de extragere a energiei in plante implica utilizarea energiei solare pentru a converti dioxidul de carbon din aer in zaharuri, amidon, i alti carbohidrati cu inalta valoare energetica. In timpul procesului este eliberat oxigenul. Mai tarziu, cand planta are nevoie de hran, aceasta se bazeaz pe energia stocat n acesti carbohidrati. La fel facem si noi. De exemplu cnd mncam o portie de spaghete, corpurile noastre oxideaz sau "ard" amidonul prin permiterea acestuia de a se combina cu oxigenul din aer. Acest lucru produce dioxid de carbon, pe care noi il expirm, si produce energia de care avem nevoie pentru a supravieui. Astfel, n cazul n care nu se produce fotosinteza, nu se produc nici alimente. In acest sens, o teorie larg acceptat explic dispariia dinozaurilor sugerad ca o cometa, meteor, sau vulcan au expulzat att de multa materie n atmosfer incat cantitatea de lumina care ajungea pe Pamant a fost drastic redusa. Aceasta, la rndul su, a provocat moartea multor plante si a creaturilor care depindeau de ele pentru energie si supravietuire.

Fotosinteza i energia Una dintre glucide rezultate din fotosinteza este celuloza, care constituie cea mai mare parte a lemnului i a materialului vegetal uscat. Cnd ardem lemnul, convertim celuloza napoi in dioxid de carbon, iar energia stocata se elibereaza sub forma de caldura. Arderea de combustibil se bazeaza in principiu pe acelasi procesul de oxidare care are loc si n corpul nostrum; se elibereaz energia solara stocata" ntr-o form util, i se ntoarce dioxid de carbon n atmosfer. Energia rezultata din arderea "biomasei" este foarte important n multe pri ale lumii. n rile n curs de dezvoltare, lemnul de foc continu s fie de o importanta critic pentru supravieuire. Etanolul (alcoolul din cereale) produs din zaharuri i amidon prin fermentare este un combustibil important pentru automobilele din Brazilia, i se adaug laImportanta fotosintezei si felul in care contributia ei se regaseste in productia si calitatea prosuselor agro-alimentare 4

benzin, n unele pri ale Statelor Unite pentru a ajuta la reducerea emisiilor de poluani duntoari. Etanolul este, de asemenea, uor de transformat n etilen, care servete ca materie prime pentru o mare parte din industria petrochimic. Este posibila transformarea celulozei in zahr, i apoi n etanol; deoarece diferite microorganisme ajuta la desfurarea acestui proces. Acest lucru ar putea deveni foarte important din punct de vedere comercial in viitor. Sursele noastre majore de energie, sunt, desigur, crbunele, petrolul i gazele naturale. Toate aceste materiale sunt derivate din plante i animale stravechi, iar energia stocat n ele este energie chimica, care iniial a provenit de la energia solara prin intermediul fotosintezei. Astfel, cea mai mare parte a energiei pe care le folosim astzi a fost iniial energie solara!

Fotosinteza, fibrele i materiale Lemnul desigur, nu este folosit doar pentru a fi ars, ci este folosit ca un foarte important material in constructii i in multe alte scopuri. Hartia, spre exemplu, este celuloz obtinuta pur in urma procesului de fotosinteza, la fel cum sunt bumbacul i multe alte fibre naturale. Chiar i producia de ln depinde de energia derivata din fotosinteza. De fapt, toate produsele vegetale i animale, inclusiv multe medicamente necesit energie pentru a putea fi produse, iar aceea energia provine n cele din urm de la lumina soarelui prin intermediul fotosintezei. Multe din nevoile noastre materiale sunt acoperite de fibrele sintetice si de materialul plastic, care la randul lor sunt produse din petrol, i astfel sunt, si ele, la origine materiale fotosintetice. Chiar si o mare parte din metale noastre rafinate depind n cele din urm de crbune sau de alte produse fotosintetice. ntr-adevr, este dificil s numesti un material sau substan importante din punct de vedere economic si a caror existenta si utilitatea nu fie n vreun fel legata de fotosinteza.Importanta fotosintezei si felul in care contributia ei se regaseste in productia si calitatea prosuselor agro-alimentare 4

Fotosinteza i mediul inconjurator n prezent, exist o mulime de discuii cu privire la posibilele efecte ale dioxidului de carbon i ale altor "gaze cu efect de ser" asupra mediului inconjurator. Dup cum sa menionat mai sus, fotosinteza transform dioxidul de carbon din aer in carbohidrati i alte tipuri de carbon fix i elibereaz oxigen n atmosfer. Cnd ardem lemnul de foc, etanolul, sau crbunele, petrolul i ali combustibili fosili, oxigenul este consumat, iar dioxidul de carbon este eliberat napoi n atmosfer. Astfel, dioxidul de carbon care a fost eliminat din atmosfer in decursul a milioane de ani se nlocuiete foarte repede prin consumul nostru al acestor combustibili. Creterea dioxidului de carbon i a gazelor conexe ameninta s afecteze atmosfera noastr. Aceast schimbare va fi mare sau mica, va fi nociva sau benefica? Aceste ntrebri sunt studiate n mod activ de ctre muli oameni de tiin de azi. Rspunsurile vor depinde foarte mult de efectul fotosintezei realizat de ctre organismele terestre i maritime. Precum fotosinteza consum dioxid de carbon i elibereaza oxigen, tot asa ea ajut la contracararea efectului de ardere a combustibililor fosili. Arderea combustibililor fosili elibereaza nu numai dioxid de carbon, dar, de asemenea, si hidrocarburi, oxizi de azot, precum i alte materiale care polueaz atmosfera i contribuie la problemele de sntate i de mediu pe termen lung. Aceste probleme sunt o consecin a faptului c natura a ales s implementeze fotosinteza prin conversia de dioxid de carbon in materii bogate in energie, cum sunt carbohidratii. Oare principiile de extragere a energiei solare fotosintetice pot fi utilizate n scopul de a produce combustibili sau surse de energie non-poluante? Rspunsul, dup cum vom vedea, este da.4

Importanta fotosintezei si felul in care contributia ei se regaseste in productia si calitatea prosuselor agro-alimentare

De ce este importanta studierea procesului de fotosinteza? Deoarece calitatea vieii noastre, si chiar existena noastra, depinde de fotosinteza, este esenial ca noi sa o nelegem. Prin intelegerea ei, putem evita afectarea negativa a procesului si eventualele dezastre ecologice sau asupra mediului inconjurator. Prin nelegere ei, putem de asemenea invata sa controlam fotosinteza, i sa sporim, astfel, producia de alimente, fibre i energie. Intelegerea procesului natural, care a fost dezvoltat de ctre plante in urma cu cteva miliarde de ani, ne va permite sa utilizam fenomenele chimice si fizice de baz al procesului fotosintetic pentru alte scopuri, cum ar fi conversia energiei solare, proiectarea de circuitelor electronice, precum i dezvoltarea de medicamente i tratamente. Iata cateva exemple:4

Importanta fotosintezei si felul in care contributia ei se regaseste in productia si calitatea prosuselor agro-alimentare

Fotosinteza i agricultura Dei fotosinteza a reprezentat un real interes pentru omenire inca cu sute de ani in urma, progrese rapide n procesul de nelegere au aparut doar n ultimii ani. Unul dintre lucrurile pe care le-am nvat este c in linii mari, fotosinteza este relativ ineficienta. De exemplu, pe baza cantitii de carbon fixate de ctre un lan de porumb n timpul unui sezon tipic de cretere, numai aproximativ 1 - 2% din energia solar care patrunde in lan se regsete ca produse fotosintetice noi. Eficiena de via a plantelor necultivate este de numai aproximativ 0,2%. In n trestia de zahr, care este una dintre plantele cele mai eficiente, aproximativ 8% din lumina absorbit de planta este pstrata ca energie chimica. Multe plante, n special cele care provin din zonele temperate, cum ar fi si cea mai mare parte din Statele Unite, se supun unui proces numit fotorespiratie. Aceasta este un fel de "scurt circuit" al fotosintezei care iroseste o mare parte din energia fotosintetica a plantelor. Fenomenul de fotorespiratie incluzand funciile sale, dac ele exist, este doar una dintre multele enigme cu care se confrunt cercettorul fotosintezei. Dac am putea nelege pe deplin procese precum fotorespiratia, am avea capacitatea de a le modifica. Astfel, plantele cele mai eficiente pot fi proiectate. Dei noi soiuri de plante au fost dezvoltate timp de secole prin reproducere selectiv, tehnicile de biologie moleculara moderna au accelerat procesul enorm. Cercetarea fotosintezei ne poate arta cum s producem tulpini noi ale culturilor, care sa utilizeze mult mai bine lumina soarelui pe care o absorb. Research along these lines is critical, as recent studies show that agricultural production is leveling off at a time when demand for food and other agricultural products is increasing rapidly. Cercetarea de-a lungul acestor linii este critic, deoarece studiile recente arat c producia agricol s-a stabilizat la un moment n care cererea de alimente i alte produse agricole este n cretere rapid.Importanta fotosintezei si felul in care contributia ei se regaseste in productia si calitatea prosuselor agro-alimentare 4

Deoarece plantele depind de fotosintez pentru supravieuirea lor, afectand in vreun fel fotosinteza putem ucide planta. Aceasta este baza mai multor erbicide importante, care acioneaz prin prevenirea anumitor pasi importanti ai fotosintezei. nelegerea detaliilor fotosintezei poate duce la proiectarea de noi erbicide, extrem de selective i regulatori de cretere ai plantelor, care au potenialul de a fi prietenoase cu mediu (n special pentru viaa animalelor, care nu efectueaz fotosinteza. ntr-adevr, este posibil de a dezvolta noi plante de cultur, care sunt imune la anumite erbicide, realizandu-se astfel controlul buruienilor specifice acelei culturi.

Fotosinteza i producia de energie Asa cum este descris mai sus, cele mai multe dintre nevoile noastre energetice actuale sunt ndeplinite prin fotosinteza, fie ea antica sau moderna. Creterea eficienei fotosintezei natural, poate crete de asemenea producia de etanol i a altor combustibili derivati din agricultura. Cu toate acestea, cunotinele acumulate in urma cercetarii fotosintezei pot fi utilizate pentru a spori producia de energie ntr-un mod mult mai direct. Dei procesul general de fotosinteza este relativ risipitor, primii pai n conversia luminii solare in energie chimica sunt destul de eficienti. De ce s nu nvm s nelegem fizica si chimia care stau la baza fotosintezei, i sa folosim aceleasi principii pentru a construi dispositive artificiale pentru captarea si inmagazinarea energiei solare? Acest lucru a reprezentat un vis de ani de zile al chimistilor, iar acum este aproape de a deveni realitate. n laborator, oamenii de stiinta pot sintetiza acum centre de reacie artificial ale fotosintezei, care rivaliza cu cele naturale n ceea ce privete cantitatea de lumin solar stocat ca si energie chimica sau electric. Continuarea cercetarii va conduce la dezvoltarea de noi si eficiente tehnologii de recoltare a energiei soalare bazate pe procesul natural.4

Importanta fotosintezei si felul in care contributia ei se regaseste in productia si calitatea prosuselor agro-alimentare

Concluzii Exemplele de mai sus ilustreaz importana fotosintezei ca un proces natural i impactul pe care-l are asupra vietilor noastre. Cercetarea n profuzime a fotosintezei este cruciala, deoarece numai prin nelegerea ei deplina putem controla i valorifica principiile sale pentru imbunatatirea calitatii vietii. tiina, doar recent a dezvoltat instrumentele i tehnicile de baz necesare pentru a investiga detaliile complicate ale fotosintezei. Este acum momentul sa aplicam aceste instrumente i tehnici in cadrul problemei, i s ncepem s profitam de avantajele acestei cercetri.

Bibliografie1. Borror, Donald J. 1960. Dictionary of Root Words and Combining Forms.

Mayfield Publ.2. Co. Campbell, Neil A., Lawrence G. Mitchell, Jane B. Reece. 1999.

Biology, 5th Ed.3.

Benjamin/Cummings Publ. Co., Inc. Menlo Park, CA. (plus earlier editions) Campbell, Neil A., Lawrence G. Mitchell, Jane B. Reece. 1999. Biology: Concepts and Connections, 3rd Ed. Benjamin/Cummings Publ. Co., Inc. Menlo Park, CA. (plus earlier editions)

4. Marchuk, William N. 1992. A Life Science Lexicon. Wm. C. Brown

Publishers, Dubuque, IA.5. Gust,

Devens.

Arizona

State

University.

1996.

http://bioenergy.asu.edu.com (accessed Februarie 2, 2012)4

Importanta fotosintezei si felul in care contributia ei se regaseste in productia si calitatea prosuselor agro-alimentare