Фотосинтез рослин. Фотосинтез як основа живлення рослин

Історія відкриття дивного і такого життєвого важливого явища, як фотосинтез йде корінням глибоко в минуле. Більше чотирьох століть тому в 1600 році бельгійський вчений Ян Ван – Гельмонт поставив найпростіший експеримент. Він помістив гілочку верби в мішок, де знаходилося 80 кг землі. Вчений зафіксував початковий вагу верби, і потім протягом п’яти років поливав рослина виключно дощовою водою. Яке ж було здивування Яна Ван – Гельмонта, коли він повторно зважив вербу. Вага рослини збільшився на 65 кг, причому маса землі зменшився всього на 50 гр! Звідки рослина взяло 64 кг 950 гр поживних речовин для вченого залишилося загадкою!

Наступний значимий експеримент на шляху відкриття фотосинтезу належав англійському хіміку Джозефу Прістлі. Вчений посадив під ковпак миша, і через 5:00 гризун помер. Коли ж Прістлі помістив з мишею гілочку м’яти і також накрив гризуна ковпаком, миша залишилася живою. Цей експеримент навів вченого на думку про те, що існує процес, протилежний диханню. Ян Інгенхауз в 1779 році встановив той факт, що тільки зелені частини рослин здатні виділяти кисень. Через три роки швейцарський вчений Жан Сенебье довів, що вуглекислий газ, під впливом сонячних променів, розкладається в зелених органоидах рослин. Через всього п’ять років французький вчений Жак Буссенго, проводячи лабораторні дослідження, виявив той факт, що поглинання рослинами води також відбувається і при синтезі органічних речовин. Епохальне відкриття в 1864 році здійснив німецький ботанік Юліус Сакс. Йому вдалося довести, що обсяг споживаного вуглекислого газу і виділяється кисню відбувається в пропорціі1: 1.

Фотосинтез – один з найбільш значущих біологічних процесів
фотосинтез рослин

Говорячи науковою мовою, фотосинтез (від грец. Φῶς – світло і σύνθεσις – з’єднання, зв’язування) – це процес, при якому з вуглекислого газу і води на світлі утворюються органічні речовини. Заголовна роль у цьому процесі належить фотосинтетичним сегментам.

Якщо говорити образно, то лист рослини можна порівняти лабораторією, вікна якої виходять на сонячну сторону. Саме в ній відбувається утворення органічних речовин. Цей процес є основою існування всього живого на Землі.

Багато резонно поставлять запитання: чим дихають люди, що живуть в місті, де не те що дерева, і травинки днем ​​з вогнем не знайдеш. Відповідь дуже проста. Справа в тому, що на частку наземних рослин припадає всього 20% виділюваного рослинами кисню. Чільну роль у виробленні кисню в атмосферу грають морські водорості. На їх частку припадає 80% від вироблюваного кисню. Говорячи мовою цифр, і рослини, і водорості щорічно виділяють в атмосферу 145 млрд. Тонн (!) Кисню! Недарма світовий океан називають «легенями планети».

Загальна формула фотосинтезу виглядає наступним чином:

Вода + Вуглекислий газ + Світло → Вуглеводи + Кисень

Для чого потрібен фотосинтез рослинам?
Як ми усвідомили, фотосинтез – це необхідна умова існування людини на Землі. Однак це не єдина причина, по якій фотосинтезуючі організми виробляють активну вироблення кисню в атмосферу. Справа в тому, що і водорості, і рослини щорічно утворюють більше 100 млрд. Органічних речовин (!), Які складають основу їх життєдіяльності. Згадуючи експеримент Яна Ван-Гельмонта ми розуміємо, що фотосинтез – це основа харчування рослин. Науково доведено, що 95% урожаю визначають органічні речовини, отримані рослиною в процесі фотосинтезу, і 5% – ті мінеральні добрива, які садівник вносить в грунт.

Сучасні дачники основну увагу приділяють почвенному харчуванню рослин, забуваючи про його повітряному харчуванні. Невідомо, який урожай могли б отримати садівники, якби вони уважно ставилися до процесу фотосинтезу.

Однак ні рослини, ні водорості не могли б так активно виробляти кисень і вуглеводи, не будь у них дивного зеленого пігменту – хлорофілу.

Таємниця зеленого пігменту
де відбувається фотосітез

Головна відмінність клітин рослини від клітин інших живих організмів – це наявність хлорофілу. До слова сказати, саме він є винуватцем того, що листя рослин пофарбовані саме в зелений колір. Це складне органічне з’єднання володіє одним дивовижну властивість: воно здатне поглинати сонячне світло! Завдяки хлорофиллу стає можливі й процес фотосинтезу.

Дві стадії фотосинтезу
Говорячи простою мовою, фотосинтез являє собою процес, при якому поглинені рослиною вода і вуглекислий газ на світлі за допомогою хлорофілу утворюють цукор і кисень. Таким чином, неорганічні речовини дивним чином перетворюються в органічні. Отриманий в результаті перетворення цукор є джерелом енергії рослин.

Фотосинтез має дві стадії: світлову та темновую.

Здійснюється на мембранах тілакойдов.

Тілакойд – це структури, які обмежені мембраною. Вони розташовуються в стромі хлоропласта.

Порядок подій світлової стадії фотосинтезу:

На молекулу хлорофілу потрапляє світло, який потім поглинається зеленим пігментом і приводить його в збуджений стан. Вхідний до складу молекули електрон переходить на більш високий рівень, бере участь у процесі синтезу.
Відбувається розщеплення води, в ході якого протони під впливом електронів перетворюються в атоми водню. Згодом вони витрачаються на синтез вуглеводів.
На завершальному етапі світлової стадії відбувається синтез АТФ (АТФ). Це органічна речовина, яка відіграє роль універсального акумулятора енергії в біологічних системах.
Темновая фаза фотосинтезу
Місцем протікання темновой фази є строму хлоропластів. Саме в ході темновой фази відбувається виділення кисню і синтез глюкози. Багато хто подумає, що така назва ця фаза отримала тому що процес, що відбуваються в рамках цього етапу здійснюються виключно в нічний час. Насправді, це не зовсім вірно. Синтез глюкози відбувається цілодобово. Справа в тому, що саме на даному етапі світлова енергія більше не витрачається, а значить, вона просто не потрібна.

Ми вже визначили той факт, що фотоінтез потрібний рослинам нічим не менше, ніж нам. Про масштаби фотосинтезу дуже просто говорити мовою цифр. Учені розрахували, що тільки рослини суші запасають стільки сонячної енергії, скільки могли б витратити 100 мегаполісів протягом 100 років!

Дихання рослин – це процес, протилежний фотосинтезу. Сенс дихання рослин полягає у звільненні енергії в процесі фотосинтезу і напрямок її на потреби рослин. Говорячи простою мовою, урожай – це різниця між фотосинтезом і диханням. Чим більше фотосинтез і нижче дихання, тим більше урожай, і навпаки!

Фотосинтез – це дивовижний процес, який уможливлює життя на Землі!

Посилання на основну публікацію