Почему комнатные растения не очищают воздух и что они на самом деле выделяют

Что такое дыхание

У организмов, имеющих большие площади поверхности, контактирующие с внешней средой (растения, полостные животные), система дыхания работает следующим образом: происходит диффузия газов через поры непосредственно к клеткам.

В светлое время суток растения поглощают углекислый газ, а вырабатывают кислород. В такое время идет фаза роста растения и процесс фотосинтеза. При фотосинтезе растение использует энергию света, чтобы преобразовать молекулы углекислого газа и воды в глюкозу и кислород.

Что происходит в процессе фотосинтеза

Как уже было сказано ранее, в ходе фотосинтеза в хлоропластах под действием солнечного света образуются органические вещества. 

Процесс фотосинтеза можно разделить на две фазы:

1. Световая.

2. Темновая.

В ходе световой фазы фотосинтеза образуется энергия в виде АТФ и универсальный донор атома водорода — восстановитель НАДФН (НАДФ·Н2). Эти вещества необходимы для протекания темновой фазы. Также образуется побочный продукт — кислород. Световая фаза может проходить только на мембранах тилакоидов и на свету.

Благодаря сложному биохимическому процессу — циклу Кальвина — в темновую фазу фотосинтеза образуются органические вещества (сахара). Темновая фаза проходит в строме хлоропластов и на свету, и в темноте. Темновые ферментативные процессы протекают медленнее, чем световые, поэтому при очень ярком освещении скорость протекания фотосинтеза будет полностью определяться скоростью темновой фазы. Схемы процессов фотосинтеза представлены на рис.2. Подробное описание процессов смотри далее.

Что такое фотосинтез

Фотосинтез — процесс, при котором в клетках, содержащих хлорофилл, под действием энергии света образуются органические вещества из неорганических. При фотосинтезе растение поглощает углекислый газ и воду, синтезирует органические вещества и выделяет кислород, как побочный продукт фотосинтеза.

Процессы фотосинтеза идут в тканях, содержащих хлоропласты, — преимущественно, в листе, на который приходится большая часть процессов фотосинтеза. Такая ткань называется хлоренхима, или мезофилл. 

Что влияет на интенсивность дыхания

Существует несколько факторов, влияющих на газообмен растений. Рассмотрим факторы, которые будут влиять на газообмен:

1. Возраст ткани и стадия жизни. Более молодые ткани растения будут дышать интенсивнее старых. Следовательно, более молодые корни, стебли, листья имеют высокую частоту дыхания. Интенсивность газообмена так же зависит и от стадии жизни растения: когда семечко впервые впитывает воду, частота дыхания клеток быстро возрастает, но выравнивается примерно через 20 минут. После созревания плодов происходит всплеск дыхательной активности, который достигает кульминации, когда плоды достигают максимальной зрелости.
2. Температура. Температурный режим очень сильно влияет на газообмен в растениях. При понижении температуры частота дыхания в растительной клетке уменьшается до тех пор, пока дыхание почти или полностью не остановится при низких температурах. Дыхание увеличивается с ростом температуры до определенного предела — очень высокие температуры приведут к ухудшению состояния тканей.
3. Кислород. Газообмен замедляется с уменьшением доступного кислорода. В условиях нехватки кислорода, например, в тяжелой, утрамбованной почве, происходит анаэробное дыхание (брожение). Такой тип газообмена приводит к образованию углекислого газа, некоторого количества энергии и этанола. Частота дыхания для большинства растений достигает пика при нормальном уровне кислорода в атмосфере. К примеру, если корни дерева будут долгое время затоплены, они не смогут поглощать кислород для обеспечения клеточных метаболических процессов. В результате заболачивание и чрезмерное орошение могут лишить корни кислорода, убить корневую ткань, повредить деревья и снизить урожайность.
4. Углекислый газ — один из отходов дыхания, также влияет на газообмен. Чем выше концентрация углекислого газа, тем ниже частота дыхания.
5. Повреждения. У поврежденной или зараженной ткани функция дыхания усиливается как непосредственно зараженными, так и окружающими клетками. Например, если в яблоке есть червячная дыра, маленький коричневый «синяк» окружает его, что указывает на усиление дыхания в области вокруг поврежденных клеток.
6. Недостаток воды. Сухая ткань имеет более низкую частоту дыхания, чем гидратированная. Хотя засуха оказывает гораздо большее влияние на процесс фотосинтеза в растительных клетках, недостаток доступной воды также отрицательно влияет на дыхание.
7. Доступные сахара. Листья верхнего купола дышат с более высокой частотой. В результате фотосинтеза увеличивается количество доступных сахаров, что приводит и к увеличению газообмена. Верхушки растений производят больше сахаров, а значит и частота дыхания в них будет интенсивнее.

А кто еще?

Также насыщать воздух кислородом и одновременно очищать его способны:

Все растения, производящее большое количество кислорода, имеют общие признаки. Они довольно быстро растут, легко приспосабливаются к разным условиям содержания, обладают хорошим здоровьем и легко размножаются.

Если создать им комфортные условия, они с лихвой отблагодарят хозяина, обеспечив ему постоянный приток свежего воздуха.

Дыхание в корнях

Подземная часть растений берет воздух из пространства между частицами почвы. В этой части растения поглощенный кислород используется для выработки энергии, которая в свою очередь расходуется на транспортировку питательных веществ (минералов, солей), растворенных в почве.

Дыхание в листьях

Листья «дышат» устьицами. Обмен газов происходит через устьица в процессе диффузии.

Дыхание в стеблях

В случае стебля воздух рассеивается в устьицах и проходит через различные части клетки для дыхания. Диоксид углерода, образующийся на этой стадии, также диффундирует через устьица. У высших или древесных растений дыхательная функция осуществляется чечевицами.

Значение и схема процесса дыхания клеток

Значение дыхания для растений очень велико. Без этой возможности растение не сможет размножаться, заживлять поврежденные ткани и развиваться. Различные части растения дышат с разной скоростью. Во время дыхания в них происходит очень мало газообмена. Поэтому каждая часть заботится о своих собственных потребностях в энергии. Корни, стебли и листья растений обмениваются газами для дыхания отдельно.

В банке с проросшими семенами свеча сразу же погаснет. Объяснение этому явлению очень простое: пророщенные семена дышат интенсивнее, поэтому поглощают весь кислород в банке заменяя его углекислым газом. Во время набухания, прорастания семян и дальнейшего развития растений дыхание в тканях усиливается.

Значение фотосинтеза

В процессе фотосинтеза энергия света заключается в энергию химических связей органических веществ. Поэтому фотосинтез служит первичным источником почти всей энергии, используемой живыми организмами в процессе жизнедеятельности. Практически все живые организмы, за исключением хемосинтетиков, так или иначе пользуются теми продуктами, что выделяются при фотосинтезе.

За счёт фотосинтеза сформировалась и поддерживается пригодная для дыхания атмосфера с высоким содержанием кислорода. 

Фиксация углекислого газа в ходе фотосинтеза служит главным местом входа неорганического углерода в биогеохимический цикл. Также ассимиляция CO2 препятствует перегреву Земли, предотвращая парниковый эффект.

Какие условия необходимы для дыхания растений

Одно из главных условий — это доступ кислорода. При сильно переувлажненной и утрамбованной почве к корням поступает меньше кислорода, по этой причине растение может погибнуть. Фотосинтез и дыхание увеличивается с температурой окружающей среды, поэтому растения дышат интенсивно в более теплых местах.

Но при таких условиях в определенный момент времени скорость фотосинтеза выравнивается, в то время как частота дыхания продолжает расти. Это может привести к истощению накопленной энергии.

Каротиноиды

Каротиноиды — это жёлтые, оранжевые или красные пигменты. В зелёных листьях каротиноиды обычно незаметны из-за наличия в листьях хлорофилла. При разрушении хлорофилла осенью именно каротиноиды придают листьям характерную жёлто-оранжевую окраску. 

Функции каротиноидов:

• Антенная — входят в состав светособирающих комплексов, улавливают энергию света и передают её на хлорофиллы. Каротиноиды играют роль дополнительных светособирающих пигментов в той части солнечного спектра (450—570 нм), где хлорофиллы малоэффективны. Особенно это важно для водных экосистем, в которых волны оптимальной для хлорофиллов длины быстро исчезают с глубиной.
• Защитная функция (антиоксидантная) — обезвреживание агрессивных кислородных соединений (активных форм кислорода) и избытка хлорофилла в возбуждённом состоянии при слишком ярком освещении.

Каротиноиды химически представляют собой 40-углеродную цепь с двумя углеродными кольцами по краям цепи. В строении ксантофиллов, в отличие от каротинов, присутствуют спиртовые, эфирные или альдегидные группы.

Комнатные растения обогащают воздух кислородом

Это действительно так: в процессе фотосинтеза растения выделяют кислород как побочный продукт. Однако вряд ли можно рассчитывать, что комнатные растения играют какую-то существенную роль в насыщении кислородом воздуха в вашей квартире.

Во-первых, один взрослый человек в спокойном состоянии потребляет около 25 литров кислорода в час. Большое лиственное дерево действительно способно «накормить» кислородом несколько человек, однако мы не выращиваем дома полноразмерный тополь или дуб, не так ли?

Комнатные растения обычно невелики, их зеленая масса не сравнима даже со средним кустарником, и 10 горшочков с условными фиалками или одна монстера способны произвести совершенно мизерное количество кислорода, которое пренебрежимо в сравнении с притоком, который мы получим при банальном проветривании помещения.

Во-вторых, говоря о растениях как источниках кислорода, многие забывают, что кроме фотосинтеза у них существует еще и дыхание – процесс, по сути противоположный фотосинтезу, в том числе и в плане побочных продуктов. Из простейшего школьного курса биологии нам известно, что растения производят кислород только в световой фазе фотосинтеза, то есть днем.

Ночью процесс прекращается и растения начинают даже немного поглощать кислород в процессе клеточного дыхания – но в количествах гораздо меньших, чем выделяемые за день (до 30%). Баланс, конечно, сходится в положительную сторону, но по всему выходит, что в ночное время растения не только не дают нам кислород, но еще и слегка его отнимают.

Так что не стоит надеяться на комнатные растения как значимый источник кислорода: частое проветривание помещений и эффективнее, и полезнее.

Комнатные растения очищают воздух от тяжелых металлов и других опасных примесей?

В старых статьях, которые «любовно» перепечатывают недобросовестные ботанические сайты, можно встретить такое утверждение:

«Согласно исследованиям NASA, растения удаляют токсины из воздуха — до 87% летучих органических соединений (ЛОС) каждые 24 часа. ЛОС включают такие вещества, как формальдегид (присутствующий в коврах, виниле, сигаретном дыме и продуктовых пакетах), бензол и трихлорэтилен (оба содержатся в искусственных волокнах, чернилах, растворителях и красках).

В современных герметичных зданиях с климат-контролем летучие органические соединения улавливаются внутри. Исследование NASA обнаружило, что растения очищают этот захваченный воздух, втягивая загрязнители в почву, где микроорганизмы корневой зоны превращают ЛОС в пищу для растений».

Утверждения о том, что комнатные растения очищают воздух, основаны на довольно старых (1980-е годы прошлого века) экспериментах NASA. Во время этих экспериментов растения помещали в герметичные камеры и через некоторое время замеряли содержание в этих камерах различных вредных веществ.

Сансевиерия

Оказалось, что спатифиллум, хризантема, сансевиерия и некоторые другие растения способны поглощать аммиак, формальдегид, бензол и другие канцерогены. Однако научное сообщество, комментируя результаты экспериментов, справедливо указывало на существенный момент: квартира или офис – это не герметичная камера.

И действительно, попытки воспроизвести многообещающие результаты в реальных условиях не удались: в настоящих офисах, где проводились новые эксперименты, растения не оказали никакого влияния на количество примесей в воздухе. Это вполне объяснимо даже с точки зрения простого здравого смысла.

Количество примесей в воздухе помещения зависит от качества наружного воздуха, постоянно поступающего при вентиляции, и от наличия постоянных загрязняющих агентов. Если, например, в помещении регулярно курят или оно отделано материалами, выделяющими формальдегид, то пара-тройка горшков с сансевиериями вряд ли повлияет на положение дел.

Кстати, о тяжелых металлах в экспериментах NASA и последующих речь не шла. Откуда же взялась информация о том, что такое якобы возможно?

Фиторемедиация водоема

Существует понятие «фиторемедиация», которое подразумевает очистку почв, воды и воздуха от загрязнений при помощи растений, которые способны всасывать некоторые химические элементы и соединения и накапливать их в зеленой массе или корнях. Известен ряд растений, которые генетически предрасположены к поглощению тяжелых металлов из почвы: это представители семейства Крестоцветные (например, горчица), а также кукуруза, техническая конопля, марь, подсолнечник и некоторые другие.

Есть растения (например, ряска и тростник), способные «вытягивать» тяжелые металлы из воды. Считается, что фиторемедиация – перспективная технология восстановления почвы и воды, загрязненных тяжелыми металлами. Действительно, идея привлекательна: растения накапливают вредные агенты, а затем их зеленая масса утилизируется специальными методами.

Однако об очистке воздуха помещений от тяжелых металлов речь опять-таки не идет. Нет никаких достоверных научных данных о том, что комнатные растения имеют значимую способность к фиксации частиц тяжелых металлов из воздуха. В самом деле, в воздухе больших городов, особенно промышленных, можно обнаружить чуть ли не всю таблицу Менделеева, но могут ли растения как-то существенно на это повлиять – вопрос открытый. Говорить об этом как об установленном факте, как это иногда преподносится в Интернете, пока очень преждевременно.

Комнатные растения поглощают углекислый газ

И это тоже правда: углекислый газ (СО2), поглощаемый растениями в процессе фотосинтеза, – источник углерода (С), из которого растения синтезируют вещества, необходимые им для жизни. Однако этот процесс, как и выделение кислорода, идет только на свету.

Ночью все становится наоборот: в темноте фотосинтез прекращается, а клеточное дыхание продолжается, так что растения не только поглощают кислород, но еще и выделяют углекислый газ. Тем же самым занимаемся и мы сами, когда дышим, поэтому ночью растения оказываются дополнительным источником СО2.

Впрочем, есть и исключения: растения, которые из-за сложных условий в местах их естественного обитания выработали особый путь фотосинтеза. Он называется САМ – фотосинтез (Crassulaceae acid metabolism – кислотный метаболизм толстянковых). Эти растения способны поглощать СО2 в ночное время. Механизм был открыт у растений семейства Толстянковые, но существует не только у них.

И снова имеет смысл поговорить о количествах. Уже упоминавшийся взрослый человек в спокойном состоянии, выдыхает в час примерно 22 литра углекислого газа, то есть около 500 л в сутки. Для утилизации такого количества СО2 нужно намного больше зеленой массы, чем мы можем разместить в квартире.

Конечно, растения не задушат нас ночью – количество выделяемого ими углекислого газа весьма мало, но факт остается фактом, так что превращать свою спальню в оранжерею – все-таки не лучшая идея.

Комнатные растения на кухне никак не очищают воздух, это просто красиво

В свете этого очень забавным кажется совет, который регулярно мелькает в Интернете: «Если у вас в квартире установлена газовая плита, заведите в кухне побольше растений для поглощения углекислого газа». Способность растений к фиксации СО2 количественно не сравнима с теми объемами, которые выделяет работающая плита – особенно если вы готовите праздничный ужин, на который пригласили гостей.

Зато хорошо известно, что микроклимат кухни с его перепадами температуры и влажности вреден для большинства растений, поэтому пользы от следования этому совету не будет ни людям, ни цветам. Ну а подборка комнатных растений, подходящих для кухонных условий, здесь >>>>

Монстера

Крупная тропическая лиана сегодня является одним из самых популярных растений в мире. На пике моды оказалось не только само растение, но и принты с изображением его «дырявых» листьев.

Неспроста эта любовь появилась во время пандемии, когда люди были вынуждены подолгу находиться в душных помещениях – даже на инстинктивном уровне понятно, что эти мощные ярко-зеленые побеги являются бесперебойным источником чистого кислорода.

Ним или азадирахта индийская

Второе название этого деревца – растение чистоты – говорит само за себя. Этот представитель флоры способен не только обогатить воздух кислородом, но и очистить его.

В странах Азии его уже давно знают и почитают за многочисленные полезные свойства. Некоторые народы даже считают его священным.

Пока известен только один сорт дерева Ним, но оно имеет большое количество названий и встречается в продаже как:

Органы и этапы дыхания растений

Газообмен осуществляется через устьица и чечевички, трещины в коре (у деревьев). Лист внутри состоит из нескольких структур, которые играют важную роль в движении питательных веществ и воды по всему растению. В листьях содержится вода, необходимая для преобразования световой энергии в глюкозу посредством фотосинтеза.

Листья имеют две структуры, которые сводят к минимуму потерю воды, кутикулу и устьица. Кутикулы (эпидермис) являются покрытием верхней и нижней части листа. Она образует защиту от чрезмерной потери воды, но при этом проницаема, поскольку листья также должны пропускать углекислый газ и кислород.

Эти газы попадают в лист и выходят из него через отверстия на нижней стороне, называемые устьицами. Углекислый газ попадает в лист через устьице, а после в клетки мезофилла, где происходит фотосинтез и вырабатывается глюкоза.

Орхидея

Это растение считается одним из самых эффектных. В основном, его любят за красоту и неприхотливость. Еще одним поводом для приобретения орхидеи можно считать ее способность производить кислород в больших количествах.

Активно снабжать помещения кислородом способны следующие разновидности орхидей:

Особенности образования кислорода

Большинство растений выделяют кислород только в светлое время суток – фотосинтез без солнца невозможен.

Однако некоторые ученые полагают, что некоторые представители царства Флоры все же нашли способ обогащать атмосферу кислородом и ночью. По их мнению, признанным лидером в этом вопросе является сансевиерия.

Перейти на «ночное дыхание» растение вынудили обстоятельства. На его родине – в жарких странах Африки и Азии – оно приспособилось сберегать влагу, удерживая в течение дня закрытыми свои устьица – органы газообмена.

Лишь вечером, когда жара спадает, сансевиерия решается открыть их. В это время она и выпускает в атмосферу кислород, произведенный в течение дня.

Учитывая, что фотосинтез у нее идет довольно активно, позволяя быстро наращивать крупные жесткие листья, ценный О2 успевает скопиться в довольно крупных количествах.

Пигменты хлоропластов

Что происходит во время фотосинтеза? На молекулярном уровне фотосинтез обеспечивают особые вещества — пигменты, благодаря которым энергия солнечного света становится доступной для биологических систем. У фотосинтезирующих организмов можно выделить три основные группы пигментов:

• хлорофилл а — у большинства фотосинтезирующих организмов,
• хлорофилл b — у высших растений и зелёных водорослей,
• хлорофилл c — у бурых водорослей,
• хлорофилл d — у некоторых красных водорослей.

• каротины — у всех фотосинтезирующих организмов, кроме прокариот;
• ксантофиллы — у всех фотосинтезирующих организмов, кроме прокариот
• ‍Фикобилины — красные и синие пигменты красных водорослей.

В хлоропластах пигменты ассоциированы с белками с помощью ионных, водородных и других типов связей. Не стоит забывать, что у растений есть множество других пигментов, находящихся не в хлоропластах и не принимающих участие в фотосинтезе — например, антоцианы.

Растения выделяют фитонциды, которые убивают вирусы и бактерии в воздухе?

Фитонциды – модная тема, которая регулярно поднимается в последнее время, особенно в свете пандемии коронавируса. В общественном сознании прочно закрепилась мысль, что некие летучие вещества, вырабатываемые растениями, способны чуть ли не стерилизовать окружающий воздух. Так ли это на самом деле, а главное – применимо ли это к комнатным растениям? Посмотрим, что говорит наука.

Даже если открыть статью о свойствах фитонцидов в Википедии, можно обнаружить, что ни в одном из разделов нет ссылок на достоверные источники информации, а имеющаяся библиография ведет либо на очень старые публикации советских специалистов, либо на словарные определения фитонцидов.

Ни одной ссылки на современные исследования там нет. И недаром: поиск по базам свежих научных публикаций выдает некоторое количество очень слабых исследований, посвященных фитонцидам, с низкой достоверностью полученных результатов. Причем ни в одном из них комнатные растения не фигурируют.

Есть исследования, посвященные антибактериальным и антивирусным свойствам сока некоторых растений, но это не новость: о том, что растения могут быть лекарственными, человечество знает с древнейших времен. И речь идет не конкретно о фитонцидах, а о других компонентах сока растений.

Растения в целом действительно способны вырабатывать всевозможные способы защиты от вредителей и инфекций: это и разнообразные яды – фитотоксины (никотин, атропин, рицин и др.), и специфические фитогормоны, обеспечивающие активную иммунную реакцию на вторжение «врага» (подробнее об иммунитете растений можно почитать здесь >>>).

Фитонциды считаются составляющими пассивного иммунитета растений, но, как показывает практика, они не особенно эффективны: те же лук и чеснок, «разрекламированные» как источник фитонцидов, очень часто поражаются болезнями – это видит у себя на участке каждый дачник.

В самом существовании фитонцидов никто не сомневается, но открытыми остаются вопросы:

— насколько комнатные растения способны их выделять и

— насколько эти фитонциды могут быть эффективными против инфекций, которые опасны для нас, а не для растений. Ведь люди и томаты болеют очень разными болезнями, и возбудители у них тоже разные. А защитные механизмы растения вырабатывали не для нас, а для себя.

Пока нет ни одного серьезного исследования, которое давало бы на эти вопросы обнадеживающие ответы.

Исходя из общих знаний биологии, можно предположить, что комнатные растения если и продуцируют фитонциды, то в исчезающе малых количествах, которые к тому же легко удаляются из помещения при проветривании (о пользе проветривания мы уже договорились). Так что фитонциды наших зеленых домашних питомцев вряд ли могут существенно поспособствовать сохранению нашего здоровья.

Зато в Интернете можно найти множество статей без указания источников информации, где буквально перечисляется, каким человеческим инфекциям доблестно противостоят определенные растения. Что характерно, некоторые из упоминаемых инфекций передаются только контактным путем, а не «по воздуху», так что никакие фитонциды здесь и не помогли бы.

Абсолютно точно: увлечение комнатными растениями благотворно сказывается на настроении

Сансевиерия

Долгое время это растение в России считалось старомодным. У многих оно ассоциировалось с больницами, школами и библиотеками – «тещин язык» присутствовал во всех бюджетных учреждениях.

Однако сейчас сансевиерия переживает новую волну популярности. Любители цветов по всему миру собирают большие коллекции, в которые входят разные виды этого растения. Цена на некоторые экзотические достигает нескольких сотен тысяч рублей.

Впрочем, дизайнеры полюбили и простые, доступные всем сорта сансевиерий. Это растение смотрится стильно в любом интерьере и прекрасно себя чувствует даже в самых трудных условиях.

К сортам сансевиерии, активно выделяющим кислород, относятся:

Световая фаза фотосинтеза

Чтобы лучше понять, что происходит во время фотосинтеза, разберём фазы фотосинтеза. Световая фаза фотосинтеза включает в себя фотохимические и фотофизические процессы, и может быть поделена на три этапа:

1. Фаза поглощения — энергия света улавливается при помощи светособирающих комплексов, переходит в энергию электронного возбуждения пигментов, передаётся в реакционный центр фотосистем I и II. 
2. Фаза реакционных центров — энергия электронного возбуждения пигментов светособирающих комплексов используется для активации реакционных центров фотосистем. В реакционном центре электрон от возбуждённого хлорофилла передаётся другим компонентам электрон-транспортной цепи, пигмент после отдачи электрона переходит в окисленное состояние и становится способным, в свою очередь, отнимать электроны у других веществ. Именно в этом процессе происходит преобразование физической формы энергии в химическую.
3. Фаза электрон-транспортной цепи — электроны переносятся по цепи переносчиков, образуются АТФ, НАДФН, O2. Необходимо, чтобы каждый переносчик электрон-транспортной цепи поочерёдно восстанавливался и окислялся, обеспечивая таким образом перенос энергии электронов. Любой этап переноса электрона сопровождается высвобождением или поглощением энергии. Часть энергии теряется. На некоторых участках электрон-транспортной цепи перенос электрона сопряжён с переносом протона.

Для того чтобы понять, что происходит во время фазы фотосинтеза, рассмотрим эти процессы подробнее. Кванты света улавливаются светособирающими комплексами фотосистемы I — молекула хлорофилла в составе светособирающего комплекса переходит в возбуждённое состояние, и энергия передаётся в реакционный центр фотосистемы I.

Происходит возбуждение молекул хлорофилла фотосистемы I,   отщепляется электрон. Пройдя по цепочке внутренних компонентов фотосистемы I и внешних переносчиков, электрон в конце концов попадает к НАДФ — образуется восстановитель НАДФН. Получается, что хлорофилл фотосистемы I отдал электрон и приобрёл положительный заряд, и для дальнейшего функционирования необходимо восстановить нейтральность молекулы, получить электрон, чтобы закрыть «дырку». Этот электрон приходит от фотосистемы II.

На светособирающие комплексы фотосистемы II попадают кванты света — происходит возбуждение молекулы хлорофилла фотосистемы II, молекула хлорофилла отдаёт электрон и переходит в окисленное состояние. Нехватку электрона хлорофилл восполняет благодаря фотолизу воды, при этом образуется протоны H , а также важный побочный продукт фотосинтеза — кислород.

По цепи переносчиков электрон от хлорофилла фотосистемы II попадает к хлорофиллу реакционного центра фотосистемы I и восстанавливает его. Теперь этот хлорофилл может снова поглощать энергию кванта света и отдавать электрон в электрон-транспортную цепь.

Протоны, попадающие во внутритилакоидное пространство, используются для синтеза АТФ. С помощью фермента АТФ-синтазы за счёт градиента протонов образуется АТФ из АДФ и фосфата. Под градиентом понимают неравномерное распределение: во внутритилакоидном пространстве H больше, в строме — меньше.

Сингониум

Сингониумы – модные неприхотливые растения с листьями самых невероятных расцветок — встречаются сорта даже с розовым окрасом.

В целом, разновидностей этого растения уже сейчас насчитывается более сотни. Некоторые из них довольно распространены, продаются недорого, их легко можно приобрести как в магазине, так и с рук. Другие считаются редкими экзотами. Цена за такой черенок может достигать десятков тысяч рублей.

Активно снабжать помещения кислородом способны следующие разновидности:

Стрелиция

Стрелиции – настоящие гиганты среди комнатных растений. Особенно славится своими размерами стрелиция Николая, способная в домашних условиях за 5-7 лет пройти путь от маленького зернышка до роскошного куста высотой три метра.

Стволов у этих растений нет, практически они представляют собой пучок прикорневых листьев. В возрасте трех лет стрелиция способна также и зацвести. Ее цветы напоминают тропических птиц – они повторяют их форму тела и даже имеют свой «клюв». Кроме того, они ярко окрашиваются. Словно имитируя оперение.

Для улучшения климата в помещении следует выбирать следующие сорта:

Строение хлоропластов

Чтобы понять, что происходит в растении при фотосинтезе, изучим подробнее хлоропласты. Хлоропласты — это особые пластиды растительных клеток, в которых происходит фотосинтез. Основные элементы структурной организации хлоропластов высших растений представлены на рис.1.

Хлоропласт — это двумембранный органоид. Внешняя мембрана проницаема для большинства органических и неорганических соединений. Она содержит специальные транспортные белки, благодаря которым нужные для работы хлоропласта пептиды и другие вещества попадают в него из цитоплазмы.

Для хлоропластов характерна сложная система внутренних мембран, позволяющая пространственно организовать фотосинтетический аппарат, упорядочить и разделить реакции фотосинтеза, несовместимые между собой, и их продукты. Мембраны образуют тилакоиды, которые, в свою очередь, собираются в «стопки» — граны. Пространство внутри тилакоидов называется внутритилакоидным пространством, или люменом.

Внутреннее пространство хлоропласта между гранами заполняет строма — гидрофильный слабоструктурированный матрикс. В строме содержатся необходимые для реакций синтеза сахаров ферменты, а также рибосомы, кольцевая молекула ДНК, крахмальные зёрна.

Темновая фаза фотосинтеза

Что образуется при фотосинтезе в темновую фазу? В строме хлоропластов с помощью энергии АТФ и восстановителя НАДФН, полученных в световую фазу, образуются простые сахара, из которых в ходе других процессов образуется крахмал. Ферментативные процессы не нуждаются в наличии света.

В нём можно выделить три этапа:

1. Фаза карбоксилирования (введение CO2 в цикл).
2. Фаза восстановления (используются АТФ и НАДФН, полученные в световую фазу).
3. Фаза регенерации (превращения сахаров).

В строме хлоропластов находится производное простого пятиуглеродного сахара рибозы. С помощью особого фермента (Рубиско) к производному рибозы присоединяется CO2 (реакция карбоксилирования) — образуется неустойчивое шестиуглеродное соединение, которое быстро распадается на две трехуглеродные молекулы.

Дальше, с затратой АТФ и НАДФН, полученных в ходе световых процессов, трехуглеродное соединение модифицируется — образуется восстановленное соединение с атомом фосфора и альдегидной группой в составе. Теперь перед клеткой стоит проблема: необходимо получить шестиуглеродное соединение — глюкозу для синтеза крахмала, а также пятиуглеродное — производное рибозы для того, чтобы эти процессы могли начаться заново.

Для решения этих проблем в фазу регенерации из полученных ранее трехуглеродных соединений под действием ферментов образуются четырёх-, пяти-, шести- и семиуглеродные сахара. Из шестиуглеродной молекулы образуется глюкоза, из которой синтезируется крахмал.

Отдельно стоит сказать про крайне важный фермент первой фазы цикла Кальвина — рибулозо-1,5-дифосфаткарбоксилазу (Рубиско). Это сложный фермент, состоящий из 16 субъединиц, с молекулярной массой в 8 раз больше, чем у гемоглобина. Является одним из важнейших ферментов в природе, поскольку играет центральную роль в основном механизме поступления неорганического углерода (из CO2) в биологический круговорот. Содержание Рубиско в листьях растений очень велико, он считается самым распространённым ферментом на Земле.

Хлорофилл

Хлорофиллы выполняют функции поглощения, преобразования и транспорта энергии света. Лучше всего хлорофиллы поглощают свет в синей (430—460 нм) и красной (650—700 нм) областях спектра. Зелёную область спектра хлорофиллы эффективно отражают, что придаёт растению зелёный цвет.

Интересно, что строение молекулы хлорофилла схоже со строением гемоглобина, но центром молекулы хлорофилла является ион магния, а не железа.

Основными хлорофиллами высших растений являются хлорофилл a и хлорофилл b, они входят в состав реакционных центров фотосистем и светособирающих комплексов мембран тилакоидов хлоропластов. Светособирающие комплексы улавливают кванты света и передают энергию к фотосистемам I и II. Фотосистемы — это пигмент-белковые комплексы, играющие ключевую роль в световой фазе фотосинтеза.

Хлорофитум

Хлорофитум – самое распространенное комнатное растение. Оно удивительно неприхотливо и жизнестойко. По некоторым данным, именно его одним из первых брали космонавты на орбитальную станцию.

И там оно также показало свой железный характер и способность производить такой ценный в условиях космос кислород.

Часто задаваемые вопросы

Частые заблуждения о дыхании комнатных растений

Обращали ли вы внимание на совершенно безликие псевдонаучные тезисы? Когда какой-то ахинее нужно придать дополнительный вес, авторы ссылаются на далекий американский штат или поступают по классике жанра, посылая читателя в Массачусетский технологический институт. Например, мы позабавились вот такому утверждению:

«По словам исследователей из Университета штата Канзас, добавление растений в больничные палаты ускоряет выздоровление хирургических пациентов. По сравнению с пациентами в комнатах без растений, пациенты в комнатах с растениями требуют меньше обезболивающих, демонстрируют более низкую частоту сердечных сокращений и артериальное давление, меньше утомляются и раньше выписываются из больницы».

Или вот такой перл:

«Голландский совет по продукции для садоводства заказал исследование, в ходе которого было обнаружено, что добавление растений в офисные помещения снижает усталость, простуду, головные боли, кашель, боль в горле и симптомы гриппа. В другом исследовании, проведенном Сельскохозяйственным университетом Норвегии, заболеваемость в офисах с растениями снизилась более чем на 60 %».

Наверное, школьный курс биологии не многим копипастерам оказался по зубам. Итак, чтобы новички комнатного цветоводства не совершали драматичных ошибок и не повторяли благоглупости, мы публикуем основные факты о свойствах комнатных растений.

Что действительно улучшит воздух в квартире, так это качественный увлажнитель

Заключение

Каждый год на нашей планете благодаря фотосинтезу производится около 200 миллиардов тонн кислорода, из которого образуется озоновый слой, защищающий от ультрафиолетовой радиации. Фотосинтез помогает поддерживать состав атмосферы и препятствует увеличению количества углекислого газа.