ФОТОСИНТЕЗ

(от греч. phos, род. падеж photos — свет и synthesis — соединение, составление), образование зелёными растениями и фотосинтезирующими бактериями необходимых для жизни органич. в-в за счёт энергии Солнца; осн. процесс автотрофного питания организмов. Ф. р-ний осуществляется в хлоропластах р-ний или хроматофорах (бурые и зелёные водоросли). В основе его лежат окислит.-восстановит. реакции, в к-рых донором водорода и источником выделяемого кислорода служит Н₂О, а акцептором водорода и источником углерода — СО₂ (фотосинтезирующие бактерии, использующие иные, чем Н₂О, доноры водорода, О₂ не выделяют, а источником углерода у них кроме СО₂ могут быть ацетат, пируват и др. органич. соединения). Первая, фотохим., или световая, стадия Ф. происходит при участии хлорофиллов и дополнительных, или сопровождающих, пигментов (каротиноидов, фикобилинов), поглощающих фотосинтетически активную радиацию (ФАР) в диапазоне 380 — 720 нм. Преобразование энергии квантов света на мембранах создаёт трансмембранный электрохим. потенциал, а перенос возбуждённых под действием света электронов в электрон-транспортной цепи сопряжён с образованием богатого энергией соединения — аденозинтрифосфата (АТФ) и восстановленного никотинамидадениндинуклеотидфосфата (НАДФ-Н) — осн. продуктов фотохим. стадии Ф. Эти соединения используются затем для восстановления СО₂ до углеводов в темновой, или ферментативной, стадии Ф. Наряду с осн. конечными продуктами Ф. — сахарозой и крахмалом — образуются нек-рые аминокислоты

и др. неуглеводные соединения. У а6с. большинства р-ний ассимиляция СО₂ при Ф. происходит сразу по т. н. циклу Калвина, в к-ром первыми стабильными продуктами Ф. являются трёхуглеродные соединения. Эти растения принято называть С₃-р-ниями. Им присущ интенсивный уровень фотодыхания, в процессе к-рого они могут терять до половины углерода, ассимилированного при Ф. У т. н. С₄-р-ний (кукуруза, сах. тростник, сорго и др.) СО₂ сначала включается в четырехуглеродные органич. к-ты (яблочную, аспарагиновую), а затем передаётся в цикл Калвина. C₄-p-ния отличаются от С₃-р-ний более высокой фотосинтетич. продуктивностью (отчасти вследствие слабовыраженного у них фотодыхания). Как физиол. процесс Ф. зависит от концентрации СО₂, интенсивности и качества света, уровня минер. питания, темп-ры и т. п. Ф. с.-х. р-ний — осн. фактор формирования урожая. Зависимость между Ф. посевов и урожаем разработана в теории фотосинтетич. продуктивности р-ний (А. Ничипорович, 1954), предусматривающей пути увеличения коэф. использования ФАР от 0,3 — 1,0% в совр. земледелии до теоретически возможных 4 — 6%. Обеспечение р-ний водой, минер. питанием, СО₂, селекция сортов с.-х. культур с высокой эффективностью Ф. и др. пути используются для реализации значит. резервов фотосинтетич. продуктивности р-ний.

Ф. — осн. источник первичного синтеза органич. в-в и гл. фактор биогеохим. циклов в биосфере. Ежегодно в результате Ф. на Земле образуется ок. 140 — 160 млрд. т органич. в-ва, что соответствует поглощению 250 — 300 млрд. т СО₂ и выделению 180 — 200 млрд. т О₂. В продуктах Ф. ежегодно аккумулируется солнечная энергия, равная 6-10¹⁷ккал. Запасённая в продуктах Ф. энергия (в виде разл. вида топлива) — осн. источник энергии для человечества. Кислородная атмосфера Земли и озоновый экран, необходимые для существования биосферы, также созданы фотосинтетич. деятельностью зелёных р-ний. • Теоретические основы повышения продуктивности растений, в кн.: Итоги науки и техники, сер. Физиология растений, т. 3, М., 1977; Физиология фотосинтеза, под ред. А. А. Ничипоровича, М., 1982; Клейтон Р., Фотосинтез, пер. с англ., М., 1984; Эдвардс Дж., Уокер Д., Фотосинтез С₃ и С₄ растений. Механизмы и регуляция, пер. с англ., М., 1986.