Обмен растений веществами с окружающей средой и процесс питания

Эксперименты, проведенные Дж. Пристли, убедительно доказали: растение связана с воздушной средой, окружающей его надземную часть. Какой именно газ выделяла растение в опытах этого ученого, количество которого газа воздуха уменьшалась благодаря ей?

Чтобы ответить на эти вопросы, вспомним, что воздух – это смесь газов, а горения – химическая реакция. Она происходит с участием кислорода О2, содержащегося в воздухе. Одной из веществ, которая образуется в результате, является углекислый газ СО2. Во время горения свечи в ограниченном объеме воздуха весь кислород исчезает – «выгорает», а количество углекислого газа увеличивается.

Каким стал состав воздуха под колпаком после того, как растение провела там несколько часов? «Экспериментальная» мышь, попавшая туда, спокойно дышала, следовательно, там появился кислород. Его источником могла быть только растение, она выделила этот газ. Но исследования, проведенные учеными, показали, что одновременно под колпаком значительно уменьшилось количество углекислого газа! Итак, растение поглотила углекислый газ, «переработала» его и выделила кислород.

Ученые установили, что растение не просто «перерабатывает» углекислый газ. Ее масса увеличивается, поэтому, она усваивает атомы углерода и Оксигену, содержащиеся в этом газе. При этом оказалось, что прирост массы растения является большим, чем масса усвоенных ею атомов. Какая еще вещество, поступающей извне, участвует в химических превращениях в растениях?

Жизнь растения невозможно без воды. Это означает, что она также участвует в образовании вещества, обуславливающей рост растения. Формула воды Н2О, поэтому ученые справедливо предположили: в состав вещества, которое обеспечивает прирост массы, входят еще и атомы водорода. Атомы углерода и Оксигену растение «добывает» из молекул углекислого газа, а атомы водорода – из молекул воды. Из атомов Оксигену, входивших в состав молекулы воды, в этом химическом преобразовании образуются молекулы кислорода. Они и выделяются растением в окружающую среду.

И действительно, в листьях, стеблях и корнях растений было обнаружено вещество крахмал, молекулы которой напоминают цепочки. Каждое звено такой цепочки – это молекула глюкозы, имеет химическую формулу С6Н12О6. Но цепочку можно собрать только если есть звена. Так же молекулы крахмала могут образоваться только тогда, когда уже образованы молекулы глюкозы. Итак, глюкоза и есть вещество, которое лежит в основе питания растений.

Но где и при каких условиях растение образует глюкозу? Исследователи рассуждали так: наличие крахмала в органах растений определить несложно. Чтобы понять, как питается растение – раскрыть секрет образования в ней глюкозы – достаточно выяснить, при каких условиях появляется крахмал, состоящий из ее молекул.

Еще со времен Дж. Пристли было известно растения «очищают» воздух тогда, когда они освещены. Это означает, что для образования вещества, которым питаются растения, нужна энергия света. В наибольшей степени свет доступен листьям растения. Следует считать, что химическая реакция, благодаря которой образуется глюкоза, может происходить именно там. То есть в листе, что находится на свету, содержаться крахмал. В неосвещенном письме его обнаружить не удастся.

Повторим опыт, который позволил ученым подтвердить эту гипотезу. Известно, что под действием йода крахмал темнеет. Если крахмал действительно появляется в листке на свете, то такой листок при воздействии на него йода имеет потемнеть. Для проведения опыта нужно помнить, что зеленый цвет листа мешать наблюдать, действует на него йод. Поэтому перед применением йода листок обесцвечивают: удаляют хлорофилл – вещество, окрашивает его в зеленый цвет. Для этого лист опускают в кипяток, а затем в спирт.

Опыт 1. Проверим, содержится крахмал в листке герани, которая стоит на свету. Обесцветит листок событие на него йодом. Листок окрасился в темно-фиолетовый цвет, доказывает наличие в нем крахмала.

Выдержим горшок с геранью в темноте несколько дней и повторим «пробу на крахмал». Окраска листа йодом не произойдет. Это означает, что в листке, который находился в темноте, крахмала нет.

Итак, крахмал есть только в листьях, находящихся на свете. А это значит, что и молекулы глюкозы образуются в листке с помощью энергии света. Позже ученые обнаружили, что такое химическое превращение происходит только в тех органах растения, имеющие зеленую окраску, то есть там, где есть хлорофилл.

Химическая реакция, происходит с использованием энергии света в зеленых органах растений и приводит к образованию глюкозы и кислорода из углекислого газа и воды, получила название фотосинтеза. Глюкоза является основным питательным веществом растений, а фотосинтез – способом их питания. В листьях большинства растений глюкоза очень быстро превращается в крахмал.

В органах растений содержатся не только глюкоза и крахмал. Там есть и белки, и жиры, и углеводы, и другие органические вещества. Откуда берутся они в растении? Для их образования необходимо глюкоза и атомы неорганических веществ, растение получает из почвы вместе с водой. Так, атомы азота необходимые для образования белков, атомы фосфора входят в состав и белков, и жиров. Атомы магния участвуют в образовании хлорофилла. Биологи насчитывают 16 химических элементов, без которых рост и развитие растения невозможны. Их поступление в организм растений обычно называют минеральным питанием.

Исследования, проводившиеся учеными в течение многих десятилетий, раскрыли секрет питания | растений. Они показали, что растения постоянно обмениваются веществами с окружающей средой. С воздуха растение получает атомы углерода и кислорода, по их поступления «отвечает» листьев. С водой из почвы благодаря работе корня доставляются атомы остальных химических элементов, необходимых растению. В письме происходит важнейшая для этих организмов химическая реакция – фотосинтез. Она обеспечивает растения питательным веществом глюкозой, а атмосферу – кислородом, выделяющимся из листьев.

Посилання на основну публікацію