Қазақстан республикасы ғылым және жоғары білім министрлігі ш. УӘлиханов атындағы

424 
Omarova K.S. 
Academic supervisor: Zhumabayeva S.E., associate professor 
Shokan Ualikhanov Kokshetau University, Kokshetau 
kamila.omarova.04@bk.ru
 
The significance of plants to both wildlife and humans cannot be overstated. The current 
animal population on Earth is intrinsically reliant on the plant kingdom. Plants supply us with the 
oxygen we breathe, filter the air we exhale of carbon dioxide, and furnish us with essential nutrients. 
All these important processes in plants occur due to photosynthesis, in which organic substances are 
formed from carbon dioxide and water in the light.
The crucial role of the photosynthesis process in supporting life on Earth is now apparent. 
This intricate chemical process is responsible for enabling the emergence of life on earth and the 
existence of humanity. One may argue that there are regions on the planet, such as deserts or the 
Arctic ice, where trees and shrubs do not grow. However, scientists have demonstrated that plants 
living on the earth's surface, such as forests, shrubs, and grasses, contribute only about 20% of the 
gas exchange that results in oxygen release.
The remaining 80% of oxygen is generated by the tiniest marine and ocean algae, which are 
transported globally by air currents, enabling animals to breathe even in regions with almost no 
vegetation. The photosynthesis process has led to the formation of a protective ozone layer around 
the earth, shielding all life on the planet from cosmic and solar radiation. It has also facilitated the 
migration of living organisms from the depths of the ocean to land. Therefore, the attention of leading 
specialists in a number of branches of natural science is focused on photosynthesis, its various aspects, 
intensity, and necessary conditions are deeply studied in many laboratories around the world. The 
interest is determined primarily by the fact that photosynthesis forms the basis of the energy exchange 
of the entire biosphere [1]. 
The study of photosynthesis began when Jan Baptist van Helmont decided to test the influence 
of soil on plant growth and conducted an experiment unique in its simplicity. In a 5-year long 
experiment, Helmont cultivated a willow tree in a pot with soil and monitored its growth under 
controlled conditions. He poured 80 kg of carefully dried soil into a barrel and planted a willow 
branch weighing 2,25 kg. He meticulously watered that tree during this time, and upon concluding 
the experiment, he deduced that the tree's growth was solely dependent on the nutrients it received 
from the water, rather than the soil. His experiment demonstrated the significant role of water in 
contributing to the growth of plants. This is the first condition for the process of photosynthesis [2]. 
Water plays a crucial role in photosynthesis, but the amount of water needed to create 
carbohydrates is minimal compared to the water required to keep the cell firm. If leaf cells become 
oversaturated with water, photosynthesis can decline. This may be because over-saturation causes the 
stomatal cells to compress, preventing stomatal slits from opening. However, slight dehydration of 
leaves can actually enhance photosynthesis, regardless of whether the stomata are open or closed. 
This is because enzymes have evolved to function optimally with a small water deficit. However, if 
water scarcity exceeds 15-20%, photosynthesis will significantly decrease because the stomata will 
close, reducing CO
2
diffusion into the leaf and causing a rise in leaf temperature due to decreased 
transpiration [3; p.187]. 
The availability of water for a plant varies depending on the surroundings. Desert flora, such 
as cacti, has limited access to water compared to water lilies in a pond. Nevertheless, all 
photosynthetic organisms possess an adaptation or unique structure to gather water. In the case of the 
majority of plants, water absorption is carried out by their roots. It is now understood that only a small 
portion, specifically one-fifteenth, of this rise can be ascribed to water. The remaining quantity can 
be ascribed to the carbon dioxide that comes from the air. 
In order to live, both plants and animals require gases. While animals obtain gases by means 
of respiration, where they inhale all the gases in the atmosphere, plants also absorb gases for their 
metabolic processes. During respiration, animals retain only oxygen and exhale the other gases. In 
contrast, plants take in carbon dioxide gas and utilize it for photosynthesis. The air in our atmosphere 

425 
contains approximately 0.03% of carbon dioxide. When the concentration of carbon dioxide in the 
air is augmented, it leads to a higher productivity of plants. This technique is frequently employed in 
greenhouses. An increase in the CO
2
content to 1,5% causes a directly proportional increase in the 
intensity of photosynthesis in grain crops, while other plants only see a 0,1% increase. However, 
when CO
2
content reaches 15-20%, photosynthesis levels off and then decreases. Some plants are 
more sensitive to CO
2
concentration increases, leading to inhibitory effects.
High CO
2
concentrations can cause stomata to close and negatively impact enzymatic 
reactions in the Calvin cycle, especially in high light conditions. In natural settings, CO
2
concentrations are typically low, which can limit photosynthesis intensity. Therefore, increasing CO
2
levels in the air is an important way to enhance photosynthesis [3; p.186]. 
Using isotopic methods, it has recently been discovered that plants use hydrogen solely from 
water and oxygen from carbon dioxide when constructing glucose molecules during photosynthesis. 
If heavy oxygen isotope (about 18) is present in the water used to watering the plant, it can only be 
detected in oxygen released into the air by leaves. However, if heavy oxygen is present in carbon 
dioxide molecules, it becomes part of the carbohydrates synthesized by plants. Nevertheless, water 
and carbon dioxide alone are insufficient for photosynthesis to occur; chlorophyll, or more 
specifically chloroplasts, are required to absorb light, combined with proteins and other substances 
[4]. 
The final requirement for photosynthesis is important as it supplies the necessary energy to 
produce sugar. The plant absorbs carbon dioxide and water molecules, forming food due to sunlight. 
The energy from sunlight triggers a chemical reaction that breaks down the molecules of carbon 
dioxide and water, rearranging them to form glucose (sugar) and oxygen gas. The organelles 
responsible for storing sunlight energy are chloroplasts. Chlorophyll, a pigment found in the thylakoid 
membranes of chloroplasts, is accountable for the plant's green color.
When photosynthesis occurs, chlorophyll absorbs energy from red and blue light waves, but 
reflects green light waves, resulting in the green appearance of the plant. Light energy absorption by 
chlorophyll causes an electron to become 'excited' and gain energy. This electron is then transferred 
to a primary electron acceptor molecule, leading to the oxidation (loss of electron) of the chlorophyll 
molecule and resulting in a positive charge. The photoactivation of chlorophyll induces the splitting 
of water molecules, transferring energy to ATP and reduced nicotinamide adenine dinucleotide 
phosphate (NADP). The chemical reactions involved in this process include condensation reactions, 
which split water molecules and involve phosphorylation (the addition of a phosphate group to an 
organic compound), as well as redox reactions that involve electron transfer [5; p.3]. 
The dependence of photosynthesis on light depends on the intensity of other external factors 
and the type of plants. 
1. The impact of each factor is subject to the magnitude of the others, primarily to the one that 
is minimal. Usually, the use of light is limited by the deficiency of CO
2
. Elevated CO
2
levels lead to 
an amplification of the favorable effect of light intensity. 
2. The type of plant is important. V.N. Lyubimenko classified plants into three ecological 
groups based on their light requirements: light-loving, shade-tolerant, and shade-loving. These groups 
differ in various physiological and anatomical features. They often lack water supply and therefore 
have a more xeromorphic structure. Despite this, light-loving plants have thicker leaves and highly 
developed palisade parenchyma in their upper leaf tiers. In contrast, the leaves of shade-tolerant plants 
typically have larger chloroplasts with higher pigment content and a slightly different ratio. These 
plants have a larger light-collecting complex and chloroplasts with relatively more chlorophyll and 
xanthophyll compared to light-loving plants. This composition of pigments allows shade-tolerant 
plants to absorb and use small amounts of light, as well as areas of the solar spectrum that have 
already passed through the leaves of light-loving plants [3; p.182]. 
In summary, photosynthesis is process in which organic substances are formed from carbon 
dioxide and water in the light. 
To perform photosynthesis, plants need three things: carbon dioxide, 
water, and sunlight. The content of carbon dioxide in the air surrounding the plant, light of different 
wavelengths affects the intensity of photosynthesis. 

426 
References links 
1.
Баранова О. Что такое фотосинтез? История открытия процесса, фазы фотосинтеза и его 
значение. 2019. – ( https://rosuchebnik.ru/material/fotosintez/). 
2.
Discovery-of-Photosynthesis Ricardo,Oliveira. – 2016. –
(http://www.esalq.usp.br/lepse/imgs/conteudo_thumb/Discovery-of-Photosynthesis.pdf) 
3.
Якушкина Н.И., Е.Ю. Бахтенко. Физиология растений: М.: ВЛАДОС, 2005. – С. 182, 186-
187. 
4.
Кораблева Анастасия Сергеевна. Сырье для фотосинтеза // Наука через призму времени. – 
2021. – № 1 (46). – С. 14-16. 
5.
Photosynthesis Adam Tibbles. – 2018.- (
https://www.rsb.org.uk/images/15_Photosynthesis.pdf
) 

жүктеу/скачать 19,8 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: