Что такое фотосинтез? Какую роль в развитии жизни на Земле сыграло его появление?

Фотосинтез — это биохимический процесс, при котором организмы (главным образом растения, водоросли и цианобактерии) используют энергию света, чтобы превращать неорганический углерод из CO₂ в органические вещества и одновременно восстанавливать переносчики энергии (АТФ, НАДФН). Самая известная форма — кислородный фотосинтез, где источником электронов служит вода, а побочным продуктом становится кислород. Обобщённое уравнение выглядит так:
6 CO₂ + 6 H₂O + свет → C₆H₁₂O₆ (или другие органические соединения) + 6 O₂.

Как это работает в двух словах
• Световые реакции (на мембранах тилакоидов): пигменты (прежде всего хлорофилл) поглощают кванты света, запускают электронный транспорт, синтез АТФ и НАДФН и расщепление воды (фотолиз) с выделением O₂.
• Темновые реакции (цикл Кальвина): полученные АТФ и НАДФН используются для «фиксации» CO₂ и построения углеводов.
Существуют и анаэробные (аноксигенные) фотосинтетики, которые вместо воды используют, например, H₂S и не выделяют кислород, но именно кислородный фотосинтез радикально изменил планету.

Что изменило появление фотосинтеза в истории Земли

1. «Кислородная революция». Примерно 2,4 млрд лет назад массовое распространение цианобактерий привело к Великому кислородному событию: O₂ стал накапливаться в океанах и атмосфере. Это:
   — окислило восстановленные соединения (включая железо, отсюда — «полосчатые железистые формации»),
   — сделало возможным аэробное дыхание — гораздо более энергоэффективный путь получения АТФ, чем анаэробные процессы,
   — открыло путь к сложным многоклеточным формам жизни, которым нужна высокая энергетика.

2. Озоновый экран. Атмосферный O₂ привёл к образованию озонового слоя (O₃) в стратосфере, который начал экранировать жёсткое УФ-излучение. Это позволило организ­мам осваивать мелководья и сушу без разрушительных доз ультрафиолета.

3. Пищевая пирамида и биосфера. Фотосинтез — фундамент первичной продуктивности: именно «первичные продуценты» (растения на суше, фитопланктон в океане) создают органическое вещество, которым питаются остальные уровни пищевых сетей. Без фотосинтеза не существовало бы подавляющего большинства экосистем.

4. Климат и круговороты. Фотосинтез связывает CO₂, участвует в глобальном углеродном цикле и тем самым влияет на климат. Долговременное погребение органики (и образование осадочных отложений) изымало CO₂ из атмосферы, помогая стабилизировать температуру в геологическом масштабе.

5. Эндосимбиоз и эукариоты. Хлоропласты растений и водорослей — это потомки древних цианобактерий, поглощённых предком эукариотической клетки (эндосимбиоз). Это событие открыло линию развития всей растительной ветви жизни.

Итог. Фотосинтез — не просто «способ питания растений», а механизм, который: наполнил атмосферу кислородом, создал озоновый щит, дал биосфере источник органической материи и энергии, перестроил глобальные геохимические циклы и сделал возможной сложную, разнообразную жизнь на суше и в океанах.