Фотосинтез

Фотосинтез - образование клетками высших расте­ний, водорослей и некоторыми бактериями органических веществ и выделение кислорода при участии энергии света.

Жизнь на суше стала возможна благодаря растениям, которые в результате фотосинтеза выделяли в атмосферу кислород. Но механизм фотосинтеза оставался необъясни­мым долгое время. В течение тысячелетий люди считали, что растение питается благодаря корням, поглощая с их помощью все необходимые вещества из почвы. Правиль­ность этого положения взялся проверить в начале XVI века голландский ученый Ян ван Гельмонт. Опыт его был прост. Гельмонт взвесил землю в горшке и посадил туда растение (взвесив предварительно). Поливал дождевой водой. Через 5 лет взвесил высушенную почву из горшка и выросшее растение. Оказалось, что вес земли изменился всего на несколько сот граммов, а растение выросло на 70 килограм­мов. Вывод сводился к тому, что растения получают пита­тельные вещества не только из почвы.

Прошло еще много времени, пока биологи пришли к правильному решению — о воздушном питании растений. Важную роль в понимании данного вопроса сыграло от­крытие, совершенное английским химиком Джозефером Пристли в 1771 году. Сделано оно случайно, и опыт был прост. Знаменитый опыт, который раскрывает взаимное влияние двух миров — растительного и животного. Сам Пристли описывал свой опыт так: «Я взял некоторое коли­чество воздуха, совершенно испорченного дыханием мыши, которая в нем погибла; разделив его на две части, я ввел одну в сосуд, погруженный в воду, в другую же часть его, также заключенную в сосуд с водой, я ввел ветку мяты. Через 9 дней я нашел, что мышь прекрасно жила в той части воздуха, в которой росла ветка мяты, но моментально погибала в другой части его». Отсюда видно, что растения улучшают воздух, делают его пригодным для жизни других организ­мов, и при этом растение даже выросло под колбой, но важно, что опыт проходил на свету.

В результате дальнейших исследований русскому уче­ному Клименту Аркадьевичу Тимирязеву удалось много­численными опытами доказать, что в зеленых хлорофил­ловых зернах происходит образование органических веществ под воздействием солнечных лучей. Но не все лучи действуют одинаково на зеленые листья. Хлорофилловые зерна производят свою работу главным образом при помо­щи красных лучей, обладающих наибольшей энергией.

Углекислый газ необходим растениям для жизни, он служит для растений настоящей пищей (вместе с водой и минеральными солями). Но «питаться воздухом» совсем не легко. Ведь в воздухе всего 0.003% углекислого газа. Чтобы вырастить один кубометр еловой древесины, растению надо «выкачать» углекислый газ из более чем миллиона кубометров воздуха. Воздушное питание растений К.А.Ти­мирязев назвал фотосинтезом. Кислород в процессе фотосинтеза выделяется в качестве побочного продукта.

Фото­синтез сумел изменить весь облик нашей планеты.

80% кислорода выделяется морскими водорослями и только 20% — наземными растениями. Поэтому океан иногда называют легкими планеты. Каждый зеленый листочек можно назвать фабрикой жизни, которая производит не­обходимые для других организмов вещества.

Химическое уравнение фотосинтеза выглядит следую­щим образом:

6CO2 + 6H2O ----Ферменты? C6H10O6 + 6O2

С языка химических формул это можно перевести примерно так:

Углекислый газ + вода ----Ферменты? Сахар (глюкоза) + кислород

Хлорофилл играет в фотосинтезе главную роль.

Про­цесс фотосинтеза многоступенчатый. Начало световой ста­дии происходит при попадании солнечного света на моле­кулу хлорофилла. Происходят сложные изменения с молекулами воды, выделение кислорода, восстановление энергетических запасов в виде АТФ. Дальше идет более длительная темновая стадия, где и происходит сборка уг­леводов, с использованием энергии, которая образовалась в световой стадии и других соединений. Темновая стадия очень сложна и проходит при участии ферментов. Готовые органические вещества оттекают во все органы растения, но особенна много их откладывается в плодах, листьях, клубнях.

Из сахара в растении образуются жиры, а с присоеди­нением получаемых из почвы азота, серы, фосфора — белки, которые используются организмом для роста.

Хлорофилл поглощает красные, синие лучи, а зеленые лучи почти не поглощает, поэтому мы видим лист зеленым.

В морские глубины красные лучи проникают плохо, поэтому в тканях красных и бурых водорослей наряду с хлорофиллом есть и другие пигменты, поглощающие свет.

В результате фотосинтеза на Земле образуется 150 миллиардов тонн органического вещества и выделяется 200 миллиардов тонн свободного кислорода в год. Созданная фотосинтезом атмосфера защищает живое от губительного ультрафиолетового излучения (озоновый экран).

  Поделись с друзьями:

Отзывы и комментарии

Добавить комментарий

Защитный код
Обновить